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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。1 a# p, w3 [& V' u* ~ Q% q4 y9 }
/ _/ E" I. b5 T6 w9 O/ }4 i 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。
" _6 @1 e+ c" V- P+ F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。
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! i9 I" l: o& A% S. O- M, U1 造成冲孔废料回跳的原因分析
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造成高速冲压冲孔废料回跳的主要原因,细分析不外乎有:
; D( W" a$ O! u# m: O/ i1 R0 }! f 1.1 油膜粘连
9 _. U6 ^2 L' H$ j/ A& u, u 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。
7 f/ L r4 E) O8 g& g( g, N 1.2 真空吸附
& y, V* s* s* l 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 g @& V$ B1 _
1.3 冲头钝化引发的废料包裹# W6 P. _0 q* i& a6 A) k
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。
: ^* b4 [. l! e: z 1.4 磁性吸附
/ Z+ ^2 d" y5 X9 p( R7 f 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。" t/ R3 z$ m2 C6 k
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2 解决冲孔废料回跳的三条思路
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/ L$ A; K5 D* M( {. p 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。
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2.1冲头凸模设计上的有效措施; m' P+ l" l% K5 _1 r+ ^5 O0 @1 n
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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。2 O9 z$ B. H$ g0 S, u# K
2.1.1 冲头采用最小间隙法防回跳8 Y E" m/ j# i9 P3 J5 C
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。2 O( Y- t) {5 h" u7 q2 ~, l9 E) l7 n
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" l a/ H& _& _3 F! t! W1 S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 |
n; T! y. L- j6 ?' b 表1 常用冲件材料的间隙取值范围' Q9 A. P! `9 w+ c3 _; S
2.1.2 加长冲头推入法 5 R. `3 K! s" Z# A, b# q
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。
/ D4 ]3 M. S; R5 G9 c( @ 2.1.3 斜刀口废料回弹撑紧法
5 l( w, F" X& x% [" j 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
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# c* Q0 x, y( a2.2 防废料回跳的冲头凸模顶出装置
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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。3 m# h- i; t3 a7 J% k) r
2.2.1 硅橡胶块顶出1 Q" a8 r! Q5 l W4 }4 X" j
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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2.2.2 弹簧顶料销装置
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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。6 O* n+ C' x6 ^0 B. v; T
9 e6 A" ^! r+ ?0 k) m2.3 防废料回跳的凹模刃口设计
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& T+ G' s/ e$ a n: G- l2 ` 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。
, t- B. \# M) V2 G5 i3 @ 2.3.1 凹模直刃口
+ f3 j# G* Z, ?0 Y1 _. B 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。0 M8 Y8 q; u* x: S( @
2.3.2凹模刃口壁毛糙面法
* E' T- o5 Y% x/ D/ u8 p! b! H6 p 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。) o ?5 h% P$ |7 i2 }7 V
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
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+ F% w! k$ E9 a4 e 2.3.3 凹模刃口倒退拔法
2 _8 W. l& L f 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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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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