分析高速冲压防冲孔废料回跳法

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高速冲模的冲孔废料回跳到凹模表面上来，会对冲压件产生不良压痕，或引发叠片冲压的碰刃口事故。造成冲孔废料回跳的原因有：⑴废料受油膜粘连，⑵与凸模端面产生真空吸附，⑶冲头刃口磨损产生钝口包裹，⑷未退尽磁性凸模的磁性吸附等。解决废料回跳可在冲头凸模的设计上、凸模端顶出装置上、凹模刃口设计形式上考虑采取措施，具体方法有：最小间隙法、加长冲头推入法、凹模上端直刀口法、刃口壁毛糙面法、刃口端倒退拔法、冲头斜刀口法、微型硅橡胶顶出法等。

  在高速冲压中，既要防止冲孔废料向下落料不畅的问题，也要预防冲孔废料向上回跳问题。冲孔废料回跳到凹模表面上来，会对冲压件表面产生不良压痕，或随条料进给到后道工序，引发叠片冲压的碰刃口事故，加快模具刃口的磨损速度，影响模具总体寿命。
* m# F0 Z5 R0 q* v! k9 k高速冲模设计要首先预防考虑废料回跳的问题，等模具试冲后发现存在废料回跳问题，那时再考虑办法解决问题就麻烦了，轻者要报废一批模具零部件，重者拖延模具交货期损失更大。

1 造成冲孔废料回跳的原因分析

8 E- a  |6 l- `0 v造成高速冲压冲孔废料回跳的主要原因，细分析不外乎有：
) L$ V; q* A+ l+ }# }6 `  1.1  油膜粘连
" S3 _5 d: l, e( q" z! W  为让凸、凹模在高速冲压过程中具有良好的润滑性，减少凸、凹模与被冲压材料因高速摩擦产生金属粘连，常采取在冲模滑动部分以及被冲条料上涂加润滑油的措施。润滑油可以带来很好的润滑效果，但也会在冲头顶端和冲孔废料间产生一种油膜粘附的作用，尤其对软薄材料的冲压加工，常会因油膜粘连而引起废料回跳的现象。
  1.2  真空吸附
5 j( ^+ @$ i% ^1 H& l% Q  在冲压软质材料时，紫铜、铝等材料在冲压过程中产生挤压塑性变形，常会使冲头顶端和废料间挤压成一个真空状态，这种真空状态具有一定的吸附力，也常将冲孔废料带出凹模表面，形成废料回跳现象。
  1.3  冲头钝化引发的废料包裹
  当冲压达到一定的冲次后，冲头刃口会产生钝化现象，刃口不再锋利，而变成一个很小的R圆角，与冲孔废料就会产生挤压拉深变形的废料包裹现象，形成废料对已钝口的冲头形成一种包裹夹紧力，冲孔废料也会随冲头带出凹模表面，形成废料回跳现象。
  1.4  磁性吸附
+ w  O" |, M+ a( x# E2 z; ?1 R  冲模上模刃磨后，由于没有进行反复多次的退磁操作程序，使冲模上模带有很强的磁性吸附力，当被冲压对象是硅钢片等易磁性吸附材料时，就会因冲模上模的磁性吸附力带出冲孔废料，形成废料回跳现象。
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  2 解决冲孔废料回跳的三条思路

  解决冲孔废料回跳现象，在模具设计上有三条思路可以采用，即1、在冲头凸模设计上巧加考虑。  2、在冲头、凸模端考虑附加顶出装置。3、在凹模刃口的设计形式上，采取毛糙面等有效措施。

5 d, V3 G1 X2 T5 p9 {5 g$ w2.1冲头凸模设计上的有效措施
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' U8 V0 }4 P( K! k( a1 z为防止冲孔废料回跳，在冲头、凸模的设计上有三项措施可以考虑，即——最小间隙防跳法、加长冲头推入法、以及采取斜刀口的废料回弹撑紧法。
. f- z3 m  V* |4 x# y0 y  2.1.1 冲头采用最小间隙法防回跳
/ p& Q# c5 r. w3 x  _' M# S0 q  最小间隙法防废料回跳，应用于具有一定厚度的冲压件比较有效。一般冲压材料间隙取值范围如表1所示，为防废料回跳，可将凸、凹模配合间隙选取间隙范围的最小下限值，使冲件断面有两次光亮带，冲孔废料留在凹模孔内的张紧力相对更大，不会轻易产生废料回跳现象。
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被加工材料	间隙范围为材料厚度 ﹪
铁	5—10
不锈钢	7—11
铜	3—9
黄铜	4—9
磷青铜	5—10
铝	4—8

3 d# t8 F9 F! \/ @3 J/ P  r  表1 常用冲件材料的间隙取值范围
" Z0 M4 O+ i! G/ n% i! C+ o  2.1.2 加长冲头推入法
- w1 K% q! L, ~7 J  J) Z* a9 M  对大间隙的模具，采用加长冲头的长度，相比其他凸模更深进入凹模孔内，将废料推入凹模孔内更深的位置，同样是防止废料回跳的简单有效方法。但，冲头进入凹模刃口过深，对小间隙模具来讲，就容易增大刃口碰伤的发生概率，对模具的装配和每次磨刃口，也会带来很大操作上的不便。如冲头尺寸大的话，应尽可能采用安装顶料销，靠顶料销将废料推入凹模的更深位置。
  2.1.3 斜刀口废料回弹撑紧法
- ^7 \2 {7 `* `/ }6 ^0 A" x, ]  凸模采用斜刀口的形式防止废料回跳，见图1，适用于磷青铜等弹性系数好的材质，废料随斜刀口的角度弯曲冲裁分离后，有一个弯曲弹性回跳的变形，正好在凹模孔内形成一个回弹撑紧的作用力，将废料撑紧在凹模孔内，有效阻止废料向上回跳。见图1



2 R) H, H  q. c2.2 防废料回跳的冲头凸模顶出装置
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  p7 V0 q' F6 \, h5 Y防废料回跳的冲头凸模顶出装置常见有二种；微型的硅橡胶块顶出和借助弹簧力的顶料销顶出。
  2.2.1 硅橡胶块顶出
& P  i3 ~+ M. S* e见图2，硅橡胶块顶出常用于冲头直径小于￠6mm以下，在无法安装弹簧顶出销装置时选用，可在小冲头顶端打一盲孔，并加工成有一定的倒退拔斜度，用以防止孔内安装的硅橡胶块脱落。硅橡胶块顶出设置，主要针对防润滑油粘连、防真空吸附等因素造成的废料回跳，适用于薄型冲压材料。
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1 t& v: ~; _  e' `" W, Q  2.2.2 弹簧顶料销装置  

  弹簧顶料销装置可用于￠6mm以上的冲头内安装，具有更大的顶出力。在完成冲裁分离后，顶料销会把冲孔废料推进在更深的凹模部位，防止废料回跳，结构为在冲头内安装顶料销，顶料销后安装弹簧，弹簧后为闷头螺丝。

; S3 q: Y- w  U& b$ j2.3  防废料回跳的凹模刃口设计

- _, i: z/ n& |" s; `$ `  在凹模刃口设计上，也有三种防废料回跳的方法，即——凹模直刀口法、凹模刃口壁毛糙面法、凹模刃口端倒退拔法。
% p* h. D- }# o- S  2.3.1 凹模直刃口
  凹模采用直刀口法，能增加冲件废料在直刃口中的摩擦系数，防止废料向上回跳。但直刀口的尺寸如太宽，又会增加废料向下排出的阻力，要统筹兼顾。
* a9 f' j$ `3 f" i9 b9 K+ X  2.3.2凹模刃口壁毛糙面法
  为防冲孔废料的回跳，有时特意设计凹模刃口壁的毛糙面加工，见图3，我们知道各加工工艺的毛糙度效果，线切割加工要比磨削加工毛糙、电火花加工要比线切割加工毛糙，为防废料回跳，我们可以尽量选择毛糙度大的加工工艺手段，在凹模刃口壁上形成毛糙度大的摩擦阻力效果，防止废料回跳。
$ z" ]! O5 S% T# J& r  现已有采用超硬合金的放电涂层工艺，使凹模刃口壁溶有一层增加摩擦系数的耐磨涂层麻点，能有效防止冲孔废料的向上回跳。见图3


$ V! f+ a: J: H' T8 A% z- O( Q  2.3.3 凹模刃口倒退拔法
  凹模端口一定尺寸采用加工成倒退拔刃口的形式，适用于一定厚度材料的冲压件，见图4，凹模刃口端的一定尺寸带加工成倒喇叭口斜度的刃口形式，使冲件按凹模喇叭口大一点的尺寸断裂分离后，废料的外形尺寸大于往下推进的凹模刃口带尺寸，废料以一定的过盈量被凸模推入凹模更深位置，与凹模孔形成过渡紧配合，有效防止废料回跳现象。见图4
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2 U& @$ g6 O( x/ v8 e8 }9 Q* `  当然，防止冲孔废料回跳除上述三种模具结构上的设计措施外，作为模具外的因素，还可以尽量少用潤滑油，减少因油膜粘连而产生废料回跳的发生概率。认真做好每次刃磨后的退磁工序，减少因磁性吸附造成的废料回跳的发生概率，有条件的话，可采用压缩空气脱料装置，等等。

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高速冲压料带CCD在线检测仪
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