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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。4 c! r. ~% a" v% F# K6 M* a$ b
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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。! N9 x1 `/ R5 |& n1 s& O0 X
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。. S7 |4 [" c( J$ `$ k1 q
# z+ L q* a9 `4 W1 造成冲孔废料回跳的原因分析2 I& j# a, z/ K5 ?
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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:% u. C% m7 o2 t. M6 {
1.1 油膜粘连
( c- | g: k; A( S. L 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。
. S' q/ C5 g9 H) q. I$ V: ` 1.2 真空吸附
# q) L8 M- s8 }7 A! H* G9 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。" _% _$ h* P+ @4 l5 {( Z/ f
1.3 冲头钝化引发的废料包裹
6 E0 ^1 s6 U2 \ 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 ]* N3 N/ J 1.4 磁性吸附- N6 {. N5 W- L8 ]! W( ^
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
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# H) p; h: H9 x) A( L' }/ Z 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
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8 c* l2 _4 A4 |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。
5 U- U0 k1 h9 Y 2.1.1 冲头采用最小间隙法防回跳
6 D2 H8 U u/ I$ m 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 I. I' n1 B0 t* {! L6 G! i" S
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" b* U0 H5 B3 \) t0 f' j2 o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 | ' c0 e0 ]& j2 O2 Z
表1 常用冲件材料的间隙取值范围! |9 d6 U- y3 G' P' i$ Y3 @- ?
2.1.2 加长冲头推入法
' A) o. K* u7 Z# a8 R0 J 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。. M, I$ W. |4 T
2.1.3 斜刀口废料回弹撑紧法
3 P5 }/ F$ Z6 l+ r8 g7 v4 h 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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1 x* Y! A0 D& W% n8 r' @+ a2.2 防废料回跳的冲头凸模顶出装置
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4 f: Q) l; _8 q+ G. o( n p) }$ B) s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。# K7 z" B# ]- p# E. @ W& }$ c
2.2.1 硅橡胶块顶出1 }% U' N8 ~) Z x, O {+ l: ]
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 ' {& X P: b! A
. {/ `) }8 A9 e% R0 S 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。
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- ~8 J1 o$ G8 n" \: d2.3 防废料回跳的凹模刃口设计8 }$ M b1 { O) [; q
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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。( y5 Y3 l f% l g& g+ [
2.3.1 凹模直刃口) k; `' v; ^0 W4 m# J9 D
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。% Y+ ?8 p; }/ V+ {1 T, S9 q* k" Z
2.3.2凹模刃口壁毛糙面法4 N% j1 E5 G8 G& i2 G1 @7 g
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。+ t& R6 ]1 [( b1 }
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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' X: V$ q6 U- c- _: ?1 \, D 2.3.3 凹模刃口倒退拔法& W+ P: r* j5 S+ Q" ~
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: z1 o; N' F- ]# G
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7 l" r: N. f3 i9 H4 a 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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