广州磨具磨料价格联盟

提升数控冲床模具效益的几点建议

钣金与制作2018-05-15 16:20:06


数控冲床具有加工精度高、设备可靠性好、加工柔性大等特性,是当前钣金加工中普遍使用的生产加工方式。在数控冲床使用过程中,模具的选择、使用和管理的合理与否会直接影响数控冲床的使用效率。

随着市场竞争日益激烈,钣金制作企业不断追求高效、经济的生产方式。目前,MATE模具是国际上优秀的模具供应商之一,他们一直致力于推动客户在模具使用上进行合理的提升。2016年第四季度,MATE模具的M-TEAM团队在笔者所在企业开展关于数控冲床及模具使用的审核工作。通过审核过程的交流和培训,笔者对模具的选择、使用和管理有了新的认识。下面分享笔者对模具使用和管理的一些新认识,希望能对钣金从业者有一定的参考和借鉴作用。

设定适当的入模量

模具入模量是指在冲压行程中上模伸进模具下模的深度。市面上大多数控冲床的模具入模量控制在3mm,而个别品牌数控冲床的模具入模量则控制在7~8mm。因此,需要参照模具技术指导文件来调整入模量。

过深的入模量会加大模芯的脱模行程和阻力,从而延长弹簧的反应时间。设备在模芯未完全从板料中退出即送料,极易对模具、板材或夹钳等造成损坏。相反,过小的入模量会使废料无法正常被冲头推出下模,而卡在下模内部。当下模不工作时,卡在下模的废料会因为设备的振动弹跳出来,而不是落入卸料道。

这些废料会随机掉落在设备的各个角落,包括转塔的传动机构、下模表面以及工件表面等。若废料掉落在下模表面,上模会在冲压过程中与其相碰,导致上模表面损伤,长期如此,会使冲芯与下模对中不良而断裂。若废料掉落在转塔传动部件上,会在数控冲床的加工过程中被卷入传动机构而损伤设备。若废料掉落在冲压工件表面,则会划伤工件表面,影响工件的加工质量。图1为废料无法正常排出的情况,图2为设备上散落的废料。此外,通过将下模设计成双倒锥结构或采用带吹气装置的模具可有效改善模具带料的问题。

图1 废料无法正常排出的情况

图2 设备上散落的废料

图3 下模间隙示意图

选择合适的下模间隙

下模间隙是指上模和下模的间隙,用总差值来表示。例如:使用φ10mm的上模和φ10.3mm的下模时,下模间隙为0.3mm。我们所说的间隙指双面总间隙,是冲孔加工重要因素之一。图3为下模间隙示意图。

下模总间隙取决于待冲压板材的类型和厚度,一般来说,冲压薄板时需要选用较小的间隙,冲压厚板时选用较大的间隙。下模间隙与材料、板厚之间的关系为下模间隙=材料厚度×厚度百分比。其中,模具间隙占材料厚度百分比见表1。

表1 模具间隙占材料厚度百分比

例如,材料为碳钢板,厚度为2mm,冲裁效果为穿刺,从表1中可查出相应的厚度百分比为20%,则下模间隙为0.4mm。

数控冲床加工工件的板厚不一,这需要我们折中选取一个适当的下模间隙,以达到保证加工质量和模具寿命的目的。通过检查冲压废料的边缘可以了解下模间隙是否合适。当选用了正确的下模间隙,材料上下两条剪切裂纹相重合。在此情况下,冲压力、冲孔质量和模具寿命都得到很好的平衡,废料边缘撕裂面与光洁面基本相同,废料只带有很小的毛刺。当下模间隙过小,材料上下断裂线的上缺口在下缺口内沿,材料与模具严重摩擦,此时毛刺被挤压硬化,难以除去。废料边缘会出现小角度断裂面和较大的光洁面,如图4所示。当下模间隙过大时,材料上下断裂线的上缺口在下缺口外沿,模具施加更大的力才能使材料断裂。此时废料边缘会出现小角度光洁面和较大的撕裂面,与下模接触部分的毛刺被拉长。但由于毛刺没有受到挤压作用,会很容易被除去。

有规律地对模具进行研磨

模具在冲裁一定次数之后刃口会出现钝化。此时我们需要对模具进行研磨。那如何判断模具是否需要研磨呢?一般可以通过以下3点来判断。

⑴视觉。观察上下刃口是否出现约0.25mm的圆弧角(图5),检查产品是否有毛刺,检查废料是否有毛刺。

⑵听觉。倾听冲压声音是清脆还是沉闷。

⑶触觉。用手触摸刃口,判断是否锋利。

下模刃口是影响冲压毛刺的重要因素。当下模刃口出现0.25mm的光亮圆弧时,冲压出来的板材会带有严重的毛刺。实践表明,定时对模具进行微量研磨而不是等到非磨不可时再研磨,不仅可以保持良好的工件质量,还可有效保证加工质量和模具的寿命。表2为无规律研磨和有规律研磨产生研磨量的对比表。

图4 废料边缘细节

图5 刃口圆角

表2 无规律研磨和有规律研磨产生研磨量的对比表

模具冲芯可研磨量是冲芯刃口总长度与退料区域厚度、材料厚度和下模穿透厚度的差值。然而,不同类型的模具其研磨量也不尽相同。转塔数控冲床厚塔模具有85系列和90系列。85系列模具上模可研磨量为3mm,而90系列模具上模可研磨量为6.35mm。

在此之前,由于我公司没有购买研磨机,模具的研磨工作都以外发代工方式进行。这样的维护流程无法有效地对研磨工序进行监控。各类模具研磨量是多少?研磨工序是怎样安排?模具是否还可以继续研磨?这些都没有规范的流程控制。经常出现因为不正确的研磨而导致损坏模具刃口或下模表面的情况。这些模具在使用时,其可冲次数明显减少。在制定一系列研磨规范指引后,情况明显好转。图6、图7是不同研磨效果的对比情况。

图6 模具研磨不良效果

图7 模具研磨良好效果

图6(a)模具的研磨质量非常糟糕,研磨过程中没有润滑,没有敷料,且吃刀量过大,模具已被损伤,即使进行了研磨,仍然会迅速磨损。图6(b)模具表面的材料已被热量改变了晶体结构,再次研磨后,其可冲次数和冲孔的加工质量会明显降低。图7模具的研磨质量非常好,模具刃口锋利,表面光亮,再次研磨后,其可冲次数不会明显减少,冲孔质量也没有降低,甚至可能更高。

从以上分析对比中可以看出,研磨工艺将直接影响模具的研磨质量,进一步直接影响了模具的使用寿命。此外,刚研磨完的下模需要用油石去除四周锋利边缘,否则这些边缘将在冲裁过程中刮伤板材。还有,记得在刃磨完后及时对模具退磁,并通过调整垫片数量和厚度将模具高度调整得和研磨前一样。我们在对模具研磨时,事先阅读模具厂家的使用手册和选择正确的研磨量以及研磨工艺十分重要!

正确计算冲压力

当需要投入新的模具时,我们需要根据计算模具的冲压力和冲压形状对角线长度A,以便正确选择安装模具的工位。模具所需的冲压力与材料和模具周长L相关。我们可以通过以下公式进行计算:冲压力=周长×材料厚度×压力单位系数×材料特性系数。材料特性系数是由材料决定的,见表3。

表3 材料特性系数

那么,假设需要冲裁φ30mm圆形孔,材料为3mm不锈钢板,则需要的冲压力为:冲压力=(30×3.14)×3×0.0352×1.5=14.92(t)。值得注意的是该公式计算出的冲压力是指无斜刃口模具所需的冲压力,若模具带有斜刃口则会大幅度降低模具冲压时所需的冲压力。通过以上计算,并参考数控冲床的加工范围,便可评估是否满足冲压要求了。若不能满足冲压要求,可考虑用对角线更小的模具进行步冲来实现。

建立健全的模具管理系统

钣金企业建立健全模具管理系统,可对模具进行高效管理。下面就模具管理方面提以下7点建议。

⑴车间操作人员从库房领取或退回模具时,模具管理人员需对模具进行记录,车间操作人员需对模具的使用次数进行统计,以便估算模具使用寿命。

⑵模具需注明状态标识,如可用、待检、待修、报废等。通过此类标识,相关人员可有效辨别模具状态,避免误用。

⑶模具仓库需对常用的模具进行备件,并定时对备件模具进行保养,避免长期放置影响使用效果。图8为我公司模具储存一角。

图8 模具储存一角

⑷对于从设备上更换下来的模具,设备保全员需对模具进行检查,包括模具数量、规格、标识、是否损伤等。若模具产生损伤,需判断是否可以通过研磨进行修复,若不可修复,需对模具进行申请报废处理。

⑸平时不常用的模具应定期防锈和涂油。用完模具后要将模具清洗干净,摆放整齐,用保护膜将其包好,装入模具盒内,放入固定的位置。以防模具被磕碰、起毛刺,或落入灰尘、生锈,影响下一次使用。

⑹对于数控冲床转塔上的空工位,需及时用占位模具填充,避免板材边角在冲压过程中与其发生碰撞,导致工件报废。

⑺设备保全员还需要负责编制模具使用寿命分析表。根据台账记载,每半年编制一次模具使用情况分析表,分析模具使用周期、使用寿命,厂家产品质量的好坏,报财务部存查,用于产品的报价及成本控制分析。

结束语

我国钣金制作行业的数控加工起步较晚。一直以来,对于模具的正确使用、维护与保养在国内钣金企业都没有一个较全面、系统化的管理方式可供参考,造成了钣金企业在模具应用方面存在混乱的局面。针对这种现象,企业应致力加强与模具供应商沟通学习,及时对企业内部模具的使用、维护与保养工作进行优化调整,力求使模具的使用达到高效、节约的效果,从而为企业带来实质性的效益。

——摘自《钣金与制作》 2017年第5期P29-33页

更多精彩文章