黃傳友（貴州盤江煤電多種經(jīng)營(yíng)開發(fā)有限公司，貴州　盤縣　553500）

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聚氨酯橡膠沖裁模在生產(chǎn)中的應(yīng)用

黃傳友（貴州盤江煤電多種經(jīng)營(yíng)開發(fā)有限公司，貴州盤縣553500）

模具生產(chǎn)與加工是機(jī)械行業(yè)的核心技術(shù)，利用模具固定生產(chǎn)加工平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)工藝的最優(yōu)化，保證機(jī)械零件加工精度系數(shù)。隨著機(jī)械模具技術(shù)不斷革新，聚氨酯橡膠沖裁模成為生產(chǎn)中的新技術(shù)，用其取代傳統(tǒng)鋼質(zhì)沖裁模具有多方面優(yōu)勢(shì)。結(jié)合沖裁模生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，本文介紹了聚氨酯橡膠沖裁模在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用情況，介紹了配件加工工藝及仿真方法。

聚氨酯橡膠；沖裁模；生產(chǎn)；應(yīng)用方法

我國(guó)機(jī)械工業(yè)科技研發(fā)項(xiàng)目日趨拓寬，沖裁模技術(shù)在機(jī)械自動(dòng)化中得到普及，為機(jī)械化生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。另一方面，數(shù)控技術(shù)用于配合件加工范圍更加廣泛，將數(shù)控技術(shù)與沖裁模技術(shù)相互融合，構(gòu)建了更加先進(jìn)的模具生產(chǎn)與制造方案。因此，生產(chǎn)企業(yè)要結(jié)合不同技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)，為聚氨酯橡膠沖裁模技術(shù)使用創(chuàng)造有利條件。

1　沖裁模工藝特點(diǎn)

沖裁模是現(xiàn)代沖壓生產(chǎn)技術(shù)的主要設(shè)備，也是整套生產(chǎn)流程的核心工藝流程，對(duì)產(chǎn)品加工質(zhì)量具有決定性作用。隨著機(jī)械數(shù)控技術(shù)不斷發(fā)展，沖裁模逐漸實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化發(fā)展，將其作為模具加工與改良技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)工藝方案的最優(yōu)化升級(jí)，發(fā)揮模具在零配件產(chǎn)品加工中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)，沖壓零件質(zhì)量高低、精度系數(shù)、成品率等，均是有沖裁模質(zhì)量、精度決定的，設(shè)計(jì)沖裁模時(shí)必須考慮模具本身的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而對(duì)生產(chǎn)與操作流程提供科學(xué)的指導(dǎo)。對(duì)于聚氨酯橡膠沖裁模來(lái)說(shuō)，其主要控制零配件的形狀、尺寸、精度、工藝等要素，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)高效生產(chǎn)的技術(shù)保障。

2　聚氨酯橡膠沖裁模在生產(chǎn)中的應(yīng)用

聚氨酯沖裁模選用了聚氨酯橡膠作為模具材料，代替了早期鋼質(zhì)沖裁模作為新型模具，為機(jī)械數(shù)控生產(chǎn)創(chuàng)造了有利條件。從實(shí)際應(yīng)用情況看，聚氨酯橡膠沖裁模特別適用于沖裁厚度在0.05～0.3mm之間的沖壓件，可擺脫常規(guī)沖裁模結(jié)構(gòu)的不足，從模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、成本耗資、機(jī)械壽命等方面，為零件生產(chǎn)加工提供高精度模具，成為現(xiàn)代機(jī)械化生產(chǎn)不可缺少的模具之一。

2.1指標(biāo)控制

在生產(chǎn)中采用聚氨酯沖裁模沖制厚度在0.05～0.2的圓形調(diào)整墊，凸凹模、壓邊圈等可以快換，使模具具有一定的通用性，不僅解決了長(zhǎng)期存在的質(zhì)量問(wèn)題，且取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。

2.2模具結(jié)構(gòu)

我們根據(jù)8種零件的特點(diǎn)：外徑在φ22～30，內(nèi)孔在φ8～16，厚度在0.05～0.02mm，均為調(diào)整間隙用，對(duì)尺寸精度要求不高，主要要求沒(méi)有毛刺。通過(guò)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量可以保證，因此重點(diǎn)從模具的通用性考慮，設(shè)計(jì)制造一副組合沖裁模（見(jiàn)圖1）。通過(guò)更換凸凹模7、頂芯4、壓料圈5，聚氨酯橡膠2等零件，滿足上述零件的沖裁要求。本模具采用倒裝式，以便于取件，凸凹模外徑與聚氨酯橡膠容框內(nèi)徑單邊間隙1.0～1.5，壓料圈外徑與容框外徑相同，裝模時(shí)外徑上下對(duì)準(zhǔn)替代導(dǎo)柱和導(dǎo)套。

圖1　

2.3鋼質(zhì)凸凹模刃口尺寸計(jì)算

刃口尺寸的計(jì)算和普通鋼模相反.即D凸=（Dmax-xΔ）+δ凸，d凹=（dmin+xΔ）+δ凹，Dmax為落料件最大尺寸，Dmin為沖孔件最小尺寸，Δ為工件公差，系數(shù)取0.5～0.7，D凸為落料凸模尺寸，d凹為沖孔凹模尺寸。

2.4聚氨酯橡膠墊的選擇

代替鋼質(zhì)凸凹模的聚氨酯墊采用8395澆注型，它具有較高的硬度，能產(chǎn)生較高的單位壓力與剪切力；機(jī)械強(qiáng)度高，耐磨、抗撕裂、耐沖擊，具有較高的使用壽命。壓料和頂料用8280型，它流動(dòng)性大，在壓縮應(yīng)變較大的情況下仍能產(chǎn)生一定的壓力，適用于作為壓料和彈頂?shù)牧慵?/p>

2.5壓邊圈與頂芯

壓邊圈和頂芯的作用不僅是壓料和卸料，更重要的是控制聚氨酯橡膠的變性程度，延長(zhǎng)橡膠的使用壽命，保證刃口處受力情況合理，造成最有利的沖裁條件。他們工作部分的幾何形狀對(duì)沖裁和零件質(zhì)量有重要作用。

頂芯端頭帶有倒角，沖裁時(shí)橡膠將材料按照其端頭的形狀成型（圖2），防止材料滑移，并可控制橡膠的變形量和壓入深度，使其朝著有利于沖裁的方向轉(zhuǎn)移，頂芯和壓料圈均高出凸凹模斷面1.0～2.0mm，α與h的大小在試模時(shí)根據(jù)孔徑的大小略作修正。

圖2　

聚氨酯橡膠墊以單邊0.25mm的過(guò)盈量壓入容框內(nèi)，容框采用2～3°的斜度，沖裁時(shí)可避免反膠現(xiàn)象（圖3）。

圖3　

3　數(shù)控模具加工中零件工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

現(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)主張采用數(shù)控技術(shù)，用人工智能技術(shù)取代手工操作，按照工藝編程及加工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保零件產(chǎn)品加工質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)控編程是基于計(jì)算機(jī)的程序編寫方式，主要是把零件的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行智能設(shè)定，如：加工順序、刀具軌跡、尺寸大小、工藝流程等加工信息，按照計(jì)算機(jī)語(yǔ)言方式進(jìn)行編寫、輸入，再啟動(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)入操作程序。

3.1數(shù)控編程的分類

（1）手工編程。操作人員根據(jù)工程師提供程序及圖紙，手動(dòng)輸入程序至數(shù)控設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)。整個(gè)操作過(guò)程中，要求操作人員具備專業(yè)的數(shù)控知識(shí)、程序代碼知識(shí)，且熟悉待加工零件的工藝流程，對(duì)裝夾位置、幾何形狀等相對(duì)熟悉，以免手工編程造成的程序錯(cuò)誤。

（2）自動(dòng)編程。由計(jì)算機(jī)全程執(zhí)行編程操作，按照CAD零件圖紙自動(dòng)生成程序方案。主要是把自然語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為數(shù)控機(jī)床語(yǔ)言，再進(jìn)入自動(dòng)加工程序階段，由計(jì)算機(jī)完全實(shí)現(xiàn)自主編程操作。

3.2加工順序的安排

機(jī)械零件加工有其工藝性特點(diǎn)，每一道工藝均要符合機(jī)械設(shè)備性能要求，同時(shí)考慮各道工序之間的連貫性，如：切削加工、熱處理、輔助工序等，所設(shè)定工藝流程要符合零件結(jié)構(gòu)組合要求。切削加工工序的安排原則：

（1）基準(zhǔn)先行。選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)先進(jìn)行價(jià)格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。初始工序加工階段，要綜合考慮零件切削處理要求，對(duì)軸零件中心孔、齒輪內(nèi)孔等，均在初始階段完成加工。

（2）先粗后精。切削加工表面處理過(guò)程中，堅(jiān)持“粗加工→半精加工→精加工”等順序，不斷提升加工表面的精度系數(shù)，以免過(guò)于粗糙而影響配合性。

（3）先主后次。首先加工主表面，再加工次表面，次工序安排促使零件表面的協(xié)調(diào)性，在切削加工過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了精度系數(shù)的最優(yōu)化。如：定位基面加工中，若基面定位精準(zhǔn)，可保證鍵槽的配合度，提升了精加工系數(shù)。

3.3夾具以及裝夾方式具的選擇

數(shù)控工藝中，對(duì)夾具選用有著明確的要求，主要是精度、剛度、定位基準(zhǔn)等三要素，必須符合工藝處理標(biāo)準(zhǔn)。選用夾具時(shí)，通常考慮以下幾點(diǎn)：①夾具的通用性，選用靈活性較大的夾具設(shè)備，以可調(diào)式夾具、組合式夾具，減少加工前期的調(diào)整時(shí)間；②夾具的專用性，批量生產(chǎn)過(guò)程中，由于產(chǎn)量較大，以專用夾具為主，盡可能簡(jiǎn)化夾具結(jié)構(gòu)形式；③夾具的精度性，夾具決定著零件的加工精度，夾具安裝位置必須符合精度要求，確保加工軌跡的精準(zhǔn)性。

3.4制訂工藝路線

一般來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)綱領(lǐng)對(duì)工藝路線要求給予了明確規(guī)定，每一種規(guī)格的零件模型均有其特殊性，工藝路線也存在著較大的差異性。實(shí)際工藝路線可按照機(jī)床操控性能，對(duì)零件生產(chǎn)與處理實(shí)施必要的調(diào)整，如：數(shù)控機(jī)床+專用夾具等，進(jìn)一步優(yōu)化零件生產(chǎn)模式與工藝流程。

4　結(jié)論

總之，聚氨酯橡膠沖裁模零件加工工藝設(shè)計(jì)是后期生產(chǎn)的主要參考，工藝路線要以實(shí)際零件為準(zhǔn)，按照零件相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，才能獲得更為精準(zhǔn)的工藝參數(shù)。例如，零件的幾何形狀、尺寸大小、位置精度等，這些都是生產(chǎn)加工中的技術(shù)參數(shù)，對(duì)零件產(chǎn)品質(zhì)量有著保障性作用。

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黃傳友（1980-），男，漢族，貴州盤縣人，工程師，本科，材料化學(xué)專業(yè)。

TG385.2

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2095-2066（2016）12-0231-02

2016-4-2