数控转塔冲床模具的选择与应用文／陈龙，林峰，张小卫·扬力集团股份有限公司  数控转塔冲床以其速度快、精度高、模具通用性强以及适合小批量、多品种产品生产等特点在钣金加工行业得到了广泛的应用，其对模具精度与质量要求非常高，因此模具的选择与维护非常重要。 如何选择模具选择最佳的模具间隙 模具间隙是指凸模和凹模刃口之间的尺寸之差。它与板厚、材质以及工艺有关，选择合适的模具间隙，能够保证良好的冲孔质量，减少毛刺和塌陷，保证板料平整，有效防止带料，延长模具寿命。如果间隙过大，所生产工件的毛刺就比较大。如果间隙偏小，冲制质量差，模具磨损比较严重，会大大降低模具的使用寿命。因此，选择合理的模具间隙有利于提高产品质量和延长模具使用寿命，降低加工成本。通常我们会根据客户提供的产品图样对照表1选择相应的模具间隙。 选择合理的模具尺寸和工位 ⑴通常根据表2所示的标准模具冲孔尺寸范围选择模具工位。⑵冲制φ0.8～1.6mm范围的孔时需用特殊冲头。⑶模具冲头刃口部分最小尺寸应尽量大于加工板厚的两倍。⑷冲头刃口部分，最小宽度与长度的比例一般不小于1∶10，例如对于长方形冲头，刃口长度为80mm时，刃口宽度取值大于等于8mm最合适。⑸加工厚板的模具刃口不能有极易磨损的尖角或者塌角，尽可能用大于1/4板厚的圆角来代替尖角。⑹加工板材为高铬材料（如1Cr13不锈钢等）以及热轧板时，选用进口高速工具钢作为模具材料。⑺加工厚板时，当模具尺寸接近工位极限尺寸时，应将工位更换为大一级的工位以确保有足够的退料力。例如加工表3所示材料时，建议选择比加工孔径对应工位大一级的工位。 表1 模具间隙的选择  注：如果板厚t超过3.5mm，建议选用最大间隙；板厚t小于1.0mm，建议选用最小间隙 材料最小间隙最好间隙最大间隙紫铜8%t 12%t 16%t黄铜6%t 11%t 16%t低碳钢15%t 20%t 25%t铝(软)10%t 15%t 20%t不锈钢20%t 25%t 30%t 表2 冲孔尺寸与模具工位的选择  工位尺寸范围/mm Aφ1.6～12.7 Bφ12.71～31.7 Cφ31.71～50.8 Dφ50.81～88.9 Eφ88.91～114.3 表3 待加工材料与模具工位的选择  材质板厚/mm孔径/mm软钢6.0φ8.2～12.7/φ22.9～31.7 4.5φ11～12.7/φ30.6～31.7不锈钢4.0φ8.2～12.7/φ22.9～31.7 编排合理的冲裁工艺数控转塔冲床冲裁工艺的好坏直接影响到生产效率，不合理的冲裁工艺可能导致加工工件的报废甚至损坏模具及设备。因此，在平时编排冲裁工艺过程中，应注意以下几点： ⑴工件需多次加工时，同一工艺性质的孔应尽量安排在同一编程程序中加工，以避免在加工时由于工件位移变化造成同一工艺特性的孔发生位置偏移和毛刺面不一致。 ⑵在编程排刀时应遵循“先小后大，先圆后方，先常用模具后特殊模具”的一般原则，同一程序中选择刀具时数量尽量要少，选刀尽量往尺寸大的选，保证切边总长不小于所选刀具长度的1.5倍，这有利于提高生产效率和延长模具使用寿命。 ⑶同一工件若有不同类型的成形加工时，在编程中应特别注意调整刀具路径，做到移动路径尽量短，必要时不同成形刀具可交叉加工；有特殊刀具加工工件时，注意相邻两孔之间的距离，以避免成形造成相互损伤，相邻两孔中心距应大于等于刀具模套半径和先加工成形孔半径之和。 例如，A型孔上模套直径为26mm，下模外形直径为25.4mm；B型孔上模套直径为47.8mm，下模外形直径为47.6mm。其中，如果先加工成形孔为向上成形时，以上模套尺寸为标准计算，如果为向下成形时，以下模外形尺寸为标准计算，以避免加工相邻两孔时产生干涉。 ⑷孔加工时，注意将网孔加工程序放置于冲裁外边前，以及其他一般孔之后，避免网孔加工引起板料变形而导致其他孔错位。另外，若有压线工艺，而压线周围有其他冲孔工艺，应先加工压线后加工其他孔位，以避免压线时挤料而使其他孔变形。冲裁外形时，应将X方向刀具放置于后面，而且加工路径沿Y轴向夹钳靠近。 ⑸排刀时注意不要将废料留落于台面，采用全部冲落或以微连接形式保持连接。 ⑹工件内部存在长方孔或方孔结构，在排刀时应注意避免单切边。当用SQ刀排刀受工艺限制时，可采用OB刀或RE刀对长方孔的对边冲裁，再选用合适的SQ刀或RE刀对中间剩余部分进行冲裁。此时一定要注意先冲边再冲中间，这样通过合理的选刀可以减少接点，并减少对刀具的磨损。 ⑺下料加工时，工件一定要注意留料，留料根据料厚、工件大小适当选取，一般是尺寸为0.2～0.3mm的四个连接点。有特殊刀具或有倒角时注意加大留料，一般尺寸为0.3～0.4mm，也可增加连接点。 ⑻注意所选刀具宽度应大于料厚，连续冲孔时相邻刀具的中心距应大于刀具长度的一半。加工中需要对同一直边分段排刀时，应注意选用同一型号刀具，避免因刀具上下模间隙的差异而导致裁边不平出现台阶形式。 ⑼刀具表中固定刀位的刀具尽量不要修改，必要时再作编修，固定刀位刀具需安装不同角度时，应在原刀位上编修，不必在空刀位重新装刀。 ⑽沙拉孔加工时，成形刀应紧接于预冲孔之后加工，以确保同心度。因成形刀在加工时会使板料发生挤压变形，排刀时注意成形刀置于其加工接近区其他刀具之前。加工尺寸较大的圆或圆弧，无合适刀具进行单冲孔时，可选用规格较小的方刀进行步冲，注意采用手动方式调整间距，使其设定在合适的范围。 ⑾批量生产整张料进行排版时（套材加工），多数采用零留料共切边加工。少量生产(即一种工件排不满整张板料) 时应优先考虑Y方向排满。 ⑿特殊刀具中当有向上成形刀具即下模为凸模时，其刀位周围应尽量避免安装其他刀具。注意特殊刀具的使用，如加强筋刀具，排刀时选用线冲孔指令排刀，选用手动方式设定间隙，将间隙参数设定为一定的值，同时因刀具下模为凸模而高出其他刀具下模较多，致使板料在加工过程中由于碰撞而被划伤，因此将加强筋安排在最后加工或单独列为一个程序加工。选用特殊刀具应注意其加工方向，现有特殊成形刀具中只有抽牙和中心冲才可以上、下两个方向加工，沙拉孔、凸包、压线可向下加工，加强筋、百叶窗、卡槽等只能向上成形。 数控转塔模具的维护与保养适时刃磨可有效延长模具使用寿命 如果工件出现过大的毛刺或者冲裁时产生异常噪声，可能是模具钝化了。检查冲头以及下模，当其刃口形成半径约为0.1mm的圆弧时，就要刃磨了。实践证明，经常进行微量刃磨而不是等到非磨不可时再刃磨，不仅会保持良好的工件质量，减小冲裁力，而且可以使模具寿命延长一倍以上。 消除和减少粘料 由于冲裁时的压力和热量，会将板料的细小颗粒粘结于冲头表面，导致冲孔质量变差。去除粘料可用细油石打磨，打磨方向应与冲头运动方向一致，这样打磨会避免粘料的进一步产生。不宜用粗纱布等打磨，以免冲头表面更粗糙，更容易出现粘料。合理的模具间隙、良好的冲裁工艺以及必要的板料润滑，都会减少粘料的产生。防止过热，一般采用润滑的方式，这样会减少摩擦。 作者简介 陈龙，技术员，主要从事数控转塔冲床的机械设计与改进工作，拥有一项发明专利。 |
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