精密高速级进模防跳屑方法探析

【摘 要】精密高速级进模的“跳屑”问题一直是模具设计生产过程中亟待解决的课题.针对精密级进模中发生频率极高的圆形孔碎屑料和方形孔碎屑料的跳屑问题进行了研究,从模具结构设计和生产两个方面探索总结了一些实用有效的解决方法,可为此类从业人员提供一定的参考.

【关 键 词】高速级进模；跳屑；碎屑料

1.问题的提出

在现代化冲压制造生产中,精密高速级进模具因其生产效率高,产出的制品精度高,而且满足现代化生产的规模化、专业化、自动化要求,因而广泛应用于电子产品、家用电器、汽车零部件等产品的制造中.但是高速级进模的“跳屑”问题一直是模具设计生产过程中亟待解决的课题.因为只要该模具“跳屑”发生一次,就会划伤制品表面,导致成批的不合格产品.企业为此必须停机修理模具、调试模架,严重的“跳屑”还能导致凸模折断、刃口崩碎等损伤模具和冲床主轴的事故发生,极大地影响企业的经济效益.这里说的“跳屑”是指在模具生产过程中,产生的屑料或生产的制品本应该从凹模刃口中落下去,但是由于某些原因却使其随着模具凸模跳出模面的现象.

2.模具结构设计上的防跳屑措施

2.1圆形孔碎屑料的跳屑问题.高速冲级进模生产现场最常见的质量事故就是圆形孔碎屑料跳屑,压坏冲压制品.因为圆形孔碎屑料的形状简单,其内部应力变化与材料的应变都聚集瞄向实物体的同一中心,屑料与凹模刃口之间易产生均匀缝隙,这就减小了碎屑料与凹模侧壁的接触面积,降低了咬合力,所以使圆形孔碎屑料很容易跳出凹模.而我们在设计下料接刀时,无可避免地会遇到一些零件圆孔的下料,且必须冲切出此形状.另外级进模是连续生产,料带需要定位,也设计有圆形孔.基于其跳屑产生的原因和实践经验给出如下圆形孔碎屑料的跳屑解决方法.

2.1.1工位冲裁面积大的情况.凸模面积大时,跳屑的主要原因是吸附作用引起的,因此可以在凸模上增加顶料销机构,设计顶料销时要注意其大小和位置.因为如果顶料销的直径过大,顶料销端面仍会产生吸附效应；如果顶料销的位置偏离中心过多,就会使屑料发生翻转跳出,或迭加堵料而起不到防止跳屑的效果.正确的方法是将顶料销设计在凸模中心,端部做成半球形.

2.1.2零件圆孔比较小的情况.有些零件圆孔较小,例如有些引导孔或功能孔,这样就难以在凸模上做顶推装置,此种情况可以把凸模的冲裁面做成异形,防止跳屑的发生.设计时,可将刃口做成分体式.可以通过移动单侧刃口控制冲裁间隙,使冲切时的屑料产生变形,增大毛刺,而增大废料的“咬入”力,使圆形孔碎屑料留在凹模内.间隙一般为0.002-0.005mm.

2.2方形及长方形冲裁形状跳屑问题.

2.2.1接刀或搭边处异性.在设计模具下料刃口时,应尽量将形状复杂化,例如增加一些卡料槽.如图1所示的切边形状,a形状简单,容易发生跳屑,但是如果设计变更为b状,增长外形切断线,同时屑料增加了卡料槽,外形复杂化,容易被凹模的刀口咬住,难以跳屑.最好的设计应为c状,卡料槽为燕尾型,有效提高了与刀口的咬合力.

2.2.2利用负压吸附碎屑料.在凹模垫板的下方通入高压气体,使凹模刃口里的碎屑料下方形成负压,从而将屑料吸下去.如图2所示.

2.3增加误差检测销.在模具生产过程中,为了防止屑料跳出后,模具继续高速拍打,损坏模具,模具上必须加装跳屑检测装置.一旦出现跳屑现象,马上使设备停机,就会极大地减少损失.

3.试模、生产阶段的防跳屑措施

对于跳屑,根本性的解决策略是在设计阶段对模具的结构进行合理有效的改进并保证模具的使用寿命.但是对于已经设计完毕的模具在试模或是生产阶段发现有跳屑迹象,也要采取有效的应急措施,来改善或是防止跳屑问题.

3.1增加凹模刃口粗糙度、修整凸模端面

对于有跳屑迹象的工况,应拆下凹模镶件在显微镜下仔细观察,如果发现刃口侧壁的光洁度非常高,应该考虑把侧壁面修整粗糙,最好披覆上一些金属颗粒来增大摩擦系数,用以提高对屑料的咬合力.对于较大面积的碎屑料特别是外形全部为钝角的屑料,凸模的吸附作用是跳屑现象的主要原因.这种工况下,就要特别要考虑凸模的改进.在模具装配阶段,可以在凸模前端焊接一些小凸起物,或者直接将凸模的切刃边进行倒角,以降低吸附产生的风险.

3.2适当降低模具SPM,合理控制切削油的用量

在生产现场常遇到模具在高速正常生产时频繁跳屑,此时将模具的运行速度SPM降下来就不会出现跳屑,这主要是由真空吸附凸模的活塞效应引起的.考虑到切削油会产生吸附剂的效果,在生产中应根据不同的材料选用不同黏度的切削油并合理控制切削油的用量.切削油的用量,应根据模具运转SPM的不同而改变,一般情况下：SPM<400时,每隔4秒一滴；400700时,每隔2秒一滴.对于材料很薄容易产生吸附跳屑的模具,应考虑将切削油加在材料的下表面,防止与凸模产生黏连吸附.

4.结束语

实践证明,无论是在模具设计阶段通过改进模具结构还是在生产阶段的上诉应急措施都能有效解决高速级进模冲裁中的跳屑现象,提高该类模具的生产效率和制品精度,从而提高企业的经济效益.