龍健輝
摘要:無間隙沖裁模即刀口的單面間隙小于0.02毫米的沖裁模具。它的沖裁范圍通常為薄鉛板、鋁板、紫銅板等軟性金屬材料或綢、布、紙、皮草等非金屬材料。文章根據(jù)紫銅薄板沖裁加工中的工藝特性,設(shè)計(jì)制作了適用于沖裁軟性材料的模具,解決了紫銅薄板沖裁件的質(zhì)量問題,并且縮短了產(chǎn)品的制造周期。
關(guān)鍵詞:紫銅薄板;沖裁模具;模具制作;沖裁加工;沖裁軟性材料 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
中圖分類號:TG146 文章編號:1009-2374(2016)36-0090-02 DOI:10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.36.045
1 提出問題
通常加工沖裁≤0.5mm的紫銅板類薄件時,采用一般沖裁模具的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)凹凸模時,會出現(xiàn)沖裁間隙過大、難以沖斷的現(xiàn)象。另外,即使能沖斷,但很多時候工件會黏附在凸模上,不能脫模。
2 分析問題
軟性材料,其硬度較低、韌性較高。硬度較低的材料沖裁時,其表面容易起皺或損壞。韌性較高的材料沖裁時不易沖斷。如圖1中的紫銅薄板沖裁件同時具備了以上兩種特點(diǎn)。因而采用常規(guī)模具的常規(guī)加工工藝去沖裁薄紫銅板,產(chǎn)品質(zhì)量肯定難以保證。
一般情況下,沖裁軟性材料,刀口(凸模)必須鋒利。要保證刀口鋒利,除了選用合適的模具材料,與之相配合的凹模間隙大小,也是影響刀口鋒利程度的一個非常關(guān)鍵的因素。凹凸模的間隙太大,產(chǎn)品容易起皺,并且不容易沖斷。間隙太小,保證了刀口的鋒利,但沖裁后產(chǎn)生的一些廢屑容易積聚在凹模內(nèi),有可能卡死凸模,影響產(chǎn)品加工精度。
3 解決問題
根據(jù)以上分析,必須根據(jù)具體問題找出相應(yīng)的解決辦法。為此筆者查閱了相關(guān)資料,請教了有此類產(chǎn)品模具制作的同行,確定了解決問題的辦法。針對紫銅薄件工件的工藝特性。首先要選用有一定硬度,能保證熱處理后較鋒利的材料制作刀口(凸模),經(jīng)反復(fù)比較,決定凸模(圖2)加工紫銅板部位選用65Mn這種鋼材,具有較高的硬度(調(diào)定后可達(dá)45~50HRC,淬火后可達(dá)到62HRC以上);其次是縮小沖裁模凹凸模間的間隙,要求≤0.05mm。為防止沖裁后工件表面產(chǎn)生起皺現(xiàn)象甚至造成工件損壞,頂出機(jī)構(gòu)選用推板將產(chǎn)品整體頂出,推板彈出采用聚氨酯橡膠,沖裁時,在沖裁力的作用下,聚氨酯橡膠被壓縮;凸模向上時,橡膠反作用將推板頂出,從而產(chǎn)品推出。
模具結(jié)構(gòu)根據(jù)紫銅薄板硬度低、沖斷力小的特性,模柄與凸模連接部位,采用活動聯(lián)接,減少沖裁作用力,如圖3所示是模具裝配圖。
4 模具的加工與裝配
本模具的加工關(guān)鍵在于沖孔口(外圓和沖針的加工精度)根據(jù)零件的幾何形狀,設(shè)計(jì)為復(fù)合沖裁模,沖孔部分全部為圓形,用車床加工完成。
4.1 凸模加工
凸模加工如圖2所示,經(jīng)車鉆(鉸)孔后,外圓及兩端留磨余量0.5mm,磨至圖紙尺寸,8個安裝頂針的小孔拋光,保證其加工精度和表面粗糙度。
4.2 凹模加工
凹模加工如圖3所示,同樣有8個小孔,這8個小孔的加工精度是保證沖裁時能與凸模配合精度的關(guān)鍵,為保證其加工精度及與凸模的配合,粗車加工后,8個小孔與凸模配鉆后鉸孔,磨削外圓至圖紙尺寸(8個小孔拋光)保證其加工精度和表面粗糙度。
加工工藝的關(guān)鍵是保證凹、凸模8個小孔的位置精度和配合時,外圓刀口配合精度,上述二者的位置精度必須保持一致。
4.3 模具的安裝與調(diào)試
按沖模裝配圖(如圖4所示)各部分位置裝配關(guān)系依次組裝。模具組裝完畢后,用手動試驗(yàn)各部分檢查配合精度,模具配合部分是否活動暢順,如有阻滯,進(jìn)行休整。
模具初次調(diào)試:模具修整完畢后,把模具裝上沖床,用人工手動調(diào)整,進(jìn)行試沖,檢查是否滿足零件的加工要求。試沖應(yīng)在調(diào)質(zhì)前進(jìn)行,用0.5mm厚的硬紙板進(jìn)行多件試沖,以檢查模具的加工精度和配合精度,檢查沖裁成型的產(chǎn)品是否滿足符合圖紙技術(shù)要求。
試沖過程中,若發(fā)現(xiàn)問題,應(yīng)根據(jù)不同情況進(jìn)行修(調(diào))整。試沖裁產(chǎn)品合格后,將凹凸模調(diào)質(zhì)處理、拋光,再組裝到?jīng)_床上。模具再次安裝后,再調(diào)試,首先調(diào)整凹模凸模的配合精度;其次是調(diào)整凸模進(jìn)入凹模腔的深度,深度最好不超過1mm,能將紫銅板沖斷即可。檢查、調(diào)整頂出器活動情況,聚氨酯橡膠彈性及推板行程是否能可靠的頂出產(chǎn)品。
經(jīng)上述工序后,模具經(jīng)調(diào)試生產(chǎn),切口平整,無折皺、劃傷等影響外觀的缺陷。但出現(xiàn)新的問題,產(chǎn)品連續(xù)多次沖裁后,有時出現(xiàn)工件黏附在凸模上,不能自動頂出,致使有些工件不能沖斷的現(xiàn)象。
經(jīng)多次反復(fù)試沖檢查,發(fā)現(xiàn)由于產(chǎn)品黏附在凸模上,致使刀口部分不鋒利。同時,多件產(chǎn)品黏附在凸模上不能頂出,造成已沖的產(chǎn)品與紫銅板間的間距太大,有個別沖裁件沖壞,用小刀把黏附在凸模的產(chǎn)品拿下來,重新試沖,又能沖裁出合格產(chǎn)品。多次重試,結(jié)果一樣。
是什么原因?qū)е庐a(chǎn)品部不能自動脫落,難道頂出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作存在間隙?換用0.5mm冷軋薄板試沖,頂出機(jī)構(gòu)工作正常,沖件每件都能自動彈出脫落。經(jīng)過仔細(xì)對比分析,我意識到,可能跟材料的硬度有關(guān)。再換用0.5mm純鋁薄板,結(jié)果與紫銅薄板一樣,還是不能自動脫模。
為什么沖裁硬度較高的材料,能自動彈出脫落,而沖裁軟材料時會出現(xiàn)工件黏附凸模的現(xiàn)象。純鋁與紫銅一樣,都是硬度不高的金屬材料。不能脫落的工件毫無例外都緊緊黏附在凸模上,需用薄小刀片輔助,才能切出。
查閱資料后得知,沖裁軟材料時,凸模向下沖裁時,因材料較軟,會排去材料中間的空氣,使凸模與材料之間形成真空狀態(tài),致使沖裁后的工件緊緊黏附在凸模上不能自行脫落。
找到了產(chǎn)生問題的原因,就要采取相應(yīng)的措施解決。
要解決紫銅薄板工件黏附凸模的問題,必須消除沖裁后工件與凸模的真空狀態(tài),凸模與工件之間的真空產(chǎn)生是在沖裁過程中,由于凸模向下運(yùn)動的作用沖向較軟的紫銅薄板,二者接觸后,排走了二者之間的空氣。只要采取一定的措施,使兩者之間保持一定的壓力或常壓狀態(tài)就能消除真空。經(jīng)仔細(xì)觀察,其實(shí)工件是黏附在推板上。針對這一現(xiàn)象,在推板上均勻鉆6個Φ2的小孔,使排出的空氣進(jìn)入孔中,真空就不能產(chǎn)生。
經(jīng)改裝試沖后,黏附現(xiàn)象大大改善,由于Φ2孔太小,真空狀態(tài)不能完全消除。
為徹底消除黏附現(xiàn)象,決定對推板進(jìn)行改造,采用梅花型推板作為頂出器(如圖5所示)梅花形頂出器,中間有幾條梅花型的槽。沖裁時,排出的空氣大部分進(jìn)入槽內(nèi),消除了真空現(xiàn)象,沖好的工件順利彈出脫模。
經(jīng)過一系列的改進(jìn)措施,紫銅薄板工件沖裁加工的產(chǎn)品完全符合圖紙技術(shù)要求,投入大批量生產(chǎn)。
5 結(jié)語
通過紫銅薄板工件沖裁模具的制作,使筆者從中學(xué)到了不少知識、增長了見識、開闊了視野,CAD和PRO/E操作水平比以前有了很大提高,同時較全面地掌握了Word的編輯功能,也積累了相應(yīng)模具制造的經(jīng)驗(yàn)。完成過程中遇到許多的問題,在眾多師友的幫助下得以解決,使筆者加深了對知識的理解,同時也避免了在解決問題過程中走彎路。
參考文獻(xiàn)
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(責(zé)任編輯:蔣建華)