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沖壓模具設(shè)計(jì)教程（五金沖壓模具間隙分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)）

一、從廢料情況看出的信息

廢料本質(zhì)上就是成形孔的反像。即位置相反的相同部位。通過檢查廢料，你可以判斷上下模間隙是否正確。如果間隙過大，廢料會(huì)出現(xiàn)粗糙、起伏的斷裂面和一窄光亮帶區(qū)域。間隙越大，斷裂面與光亮帶區(qū)域所成角度就越大。如果間隙過小，廢料會(huì)呈現(xiàn)出一小角度斷裂面和一寬光亮帶區(qū)域。

過大間隙形成帶有較大卷邊和邊緣撕裂的孔，令剖面稍微有一薄邊緣突出。太小的間隙形成帶稍微卷邊和大角度撕裂，導(dǎo)致剖面或多或少地垂直于材料表面。

一個(gè)理想的廢料應(yīng)有合理的壓塌角和均勻的光亮帶。這樣可保持沖壓力最小并形成一帶極少毛刺的整潔圓孔。從這點(diǎn)來看，通過增大間隙來延長(zhǎng)模具壽命是以犧牲成品孔質(zhì)量換取的。

二、模具間隙的選擇

模具的間隙與所沖壓的材料的類型及厚度有關(guān)。不合理的間隙可以造成以下問題:

(1) 如間隙過大，所沖壓工件的毛刺就比較大，沖壓質(zhì)量差。如果間隙偏小，雖然沖孔的質(zhì)量較好，但模具的磨損比較嚴(yán)重，大大降低模具的使用壽命，而且容易造成沖頭的折斷。

(2) 間隙過大或過小都容易在沖頭材料上產(chǎn)生粘連，從而造成沖壓時(shí)帶料。過小的間隙容易在沖頭底面與板料之間形成真空而發(fā)生廢料反彈。

(3) 合理的間隙可以延長(zhǎng)模具壽命，卸料效果好，減小毛刺和翻邊，板材保持潔凈，孔徑一致不會(huì)刮花板材，減少刃磨次數(shù)，保持板材平直，沖孔定位準(zhǔn)確。

請(qǐng)參照下表選擇模具間隙（表中數(shù)據(jù)為百分?jǐn)?shù)）

三、如何提高模具的使用壽命

對(duì)用戶來講，提高模具的使用壽命可以大大降低沖壓成本。影響模具使用壽命的因素如下：

材料的類型及厚度；

是否選擇合理的下模間隙；

模具的結(jié)構(gòu)形式；

材料沖壓時(shí)是否有良好的潤(rùn)滑；

模具是否經(jīng)過特殊的表面處理；

如鍍鈦、碳素氮化鈦；

上下轉(zhuǎn)塔的對(duì)中性；

調(diào)整墊片的合理使用；

是否適當(dāng)采用斜刃口模具；

機(jī)床模座是否已經(jīng)磨損；

四、 沖壓特殊尺寸孔應(yīng)注意的問題

(1) 最小孔徑?jīng)_φ0.8——φ6范圍的沖孔請(qǐng)用特殊沖頭。

(2) 厚板沖孔時(shí)，相對(duì)于加工孔徑，請(qǐng)使用大一號(hào)的模具。

注意：此時(shí)，若使用通常大小的模具，會(huì)造成沖頭螺紋的破損。

例如下表的加工條件，加工孔徑雖然和A工位模具對(duì)應(yīng)，但請(qǐng)使用B工位模具。

模具需要刃磨的具體特征

對(duì)于模具的刃磨，沒有一個(gè)嚴(yán)格的打擊次數(shù)來確定是否需要刃磨。主要取決于刃口的鋒利程度。主要由以下三個(gè)因素來決定：

(1) 檢查刃口的圓角，如果圓角半徑達(dá)到R0.1毫米(最大R值不得超過0.25毫米)就需要刃磨。

(2) 檢查沖孔質(zhì)量，是否有較大的毛刺產(chǎn)生？

(3) 通過機(jī)器沖壓的噪聲來判斷是否需要刃磨。如果同一副模具沖壓時(shí)噪聲異常，說明沖頭已經(jīng)鈍了，需要刃磨。

注：刃口邊緣部變圓或刃口后部粗糙，也要考慮刃磨。

刃磨的方法：

模具的刃磨有多種方法，可采用專用刃磨機(jī)也可在平面磨床上實(shí)現(xiàn)。沖頭、下模刃磨的頻度一般為4：1，刃磨后請(qǐng)調(diào)整好模具高度。

(1) 不正確刃磨方法的危害

不正確的刃磨會(huì)加劇模具刃口的迅速破壞，致使每次刃磨的打擊次數(shù)大大縮小。

(2) 正確的刃磨方法的益處

定期刃磨模具，沖孔的質(zhì)量和精度可以保持穩(wěn)定。模具的刃口就損壞較慢，壽命更長(zhǎng)。

刃磨規(guī)則：

模具刃磨時(shí)要考慮下面的因素：

(1)刃口圓角在R0.1-0.25毫米大小情況下要看刃口的鋒利程度。

(2)砂輪表面要清理干凈。

(3)建議采用一種疏松、粗粒、軟砂輪。如WA46KV

(4)每次的磨削量(吃刀量)不應(yīng)超過0.013毫米，磨削量過大會(huì)造成模具表面過熱，相當(dāng)于退火處理，模具變軟，大大降低模具的壽命。

(5)刃磨時(shí)必須加足夠的冷卻液。

(6)磨削時(shí)應(yīng)保證沖頭和下模固定平穩(wěn)，采用專用的工裝夾具。

(7)模具的刃磨量是一定的，如果達(dá)到該數(shù)值，沖頭就要報(bào)廢。如果繼續(xù)使用，容易造成模具和機(jī)器的損壞，得不償失。

(8)刃磨完后，邊緣部要用油石處理，去掉過分尖銳的棱線。

9)刃磨完后，要清理干凈、退磁、上油。

注：模具刃磨量的大小主要取決于所沖壓的板材的厚度。

六、沖頭使用前應(yīng)注意

存放

(1)用干凈抹布把上模套里外擦干凈。

(2)存放時(shí)小心表面不要出現(xiàn)刮痕或凹痕。

(3)上油防銹。

使用前準(zhǔn)備

(1)使用前徹底清潔上模套。

(2)查看表面是否有刮、凹痕。如有，用油石去除。

(3)里外上油。

安裝沖頭于上模套時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)

(1)清潔沖頭，并給其長(zhǎng)柄上油。

(2)在大工位模具上把沖頭插入上模套底部，不能用力。不能用尼龍錘。安裝時(shí)，不能通過旋緊上模套上的螺栓來固定沖頭，只有在沖頭正確定位后才能旋緊螺栓。

安裝上模組合入轉(zhuǎn)塔

如果想延長(zhǎng)模具使用壽命，上模套外直徑和轉(zhuǎn)塔孔之間的間隙要盡可能地小。所以請(qǐng)小心執(zhí)行下列程序。

(1)清潔轉(zhuǎn)塔孔的鍵槽和內(nèi)直徑并上油。

(2)調(diào)整上模導(dǎo)套的鍵槽，使之與轉(zhuǎn)塔孔的鍵吻合。

(3)把上模套導(dǎo)直直地插入塔孔，小心不能有任何傾斜。上模導(dǎo)套應(yīng)該靠自身重量滑入轉(zhuǎn)塔孔。

(4)如果上模套向一邊傾斜，可用尼龍錘之類的軟材料工具把它輕輕敲正。重復(fù)敲擊直至上模導(dǎo)套依靠自身重量滑入正確位置。

注意：不能用力于上模導(dǎo)套外直徑，只能在沖頭頂上用力。不能敲擊上模套頂部，以免損壞轉(zhuǎn)塔孔，縮短個(gè)別工位使用壽命。

七、模具的檢修

如果沖頭被材料咬住，取不出來，請(qǐng)按如下所記項(xiàng)目檢查。

沖頭、下模的再刃磨。刃口鋒利的模具能加工出漂亮的切斷面，刃口鈍了，則需要額外的沖壓力，而且工件斷面粗糙，產(chǎn)生很大的抵抗力，造成沖頭被材料咬住。

模具的間隙。模具的間隙如果相對(duì)板厚選得不合適，沖頭在脫離材料時(shí)需要很大的脫模力。如果是這個(gè)原因沖頭被材料咬住，請(qǐng)更換合理間隙的下模。

加工材料的狀態(tài)。材料弄臟了、或者有污垢時(shí)，臟東西附著到模具上，使得沖頭被材料咬住而無法加工。

有變形的材料。翹曲的材料在沖完孔后，會(huì)夾緊沖頭，使得沖頭被咬住。有翹曲的材料，請(qǐng)弄平整后再加工。

彈簧的過度使用。會(huì)使得彈簧疲勞。請(qǐng)時(shí)常注意檢查彈簧的性能。

八、注油

油量和注油次數(shù)視加工材料的條件而定。冷軋鋼板、耐蝕鋼板等無銹無垢的材料，要給模具注油，注油點(diǎn)為導(dǎo)套、注油口、刀體與導(dǎo)套的接觸面、下模等。油用輕機(jī)油。

有銹有垢的材料，加工時(shí)鐵銹微粉會(huì)吸入沖頭和導(dǎo)套之間，產(chǎn)生污垢，使得沖頭不能在導(dǎo)套內(nèi)自由滑動(dòng)，這種情況下，如果上油，會(huì)使得銹垢更容易沾上，因此沖這種材料時(shí)，相反要把油擦干凈，每月分解一回，用汽(柴)油把沖頭、下模的污垢去掉，重新組裝前再擦干凈。這樣就能保證模具有良好的潤(rùn)滑性能。

九、模具使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的問題及解決方法

問題一、板材從夾鉗口脫出

十、使用特殊成型工具的注意事項(xiàng)

不同型號(hào)的機(jī)器滑塊的行程不同，因此要注意成型模具封閉高度的調(diào)整。

一定要保證成型充分，因此需要仔細(xì)調(diào)整，每次調(diào)整量最好不要超過0.15毫米，如果調(diào)整量過大，容易造成機(jī)器的損壞和模具的損壞。

對(duì)于拉伸成型，請(qǐng)選用輕型彈簧組件，以防止板料的撕裂，或因變形不均勻卸料困難等。

在成型模具周圍安裝球型支撐模具，防止板料傾斜。

成型位置應(yīng)當(dāng)盡量遠(yuǎn)離夾鉗。

成型加工最好放在加工程序的最后來實(shí)現(xiàn)。

一定要保證板材良好的潤(rùn)滑。

定貨時(shí)注意特殊成型工具的讓位問題，如果兩個(gè)成型的距離比較近，請(qǐng)一定要跟本公司銷售員進(jìn)行溝通。

因?yàn)槌尚凸ぞ咝枰^長(zhǎng)的卸料時(shí)間，因此成型加工時(shí)一定要采用低速，最好要有延時(shí)。

十一、使用長(zhǎng)方形切斷刀的注意事項(xiàng)

步距盡量大，要大于整個(gè)刀具長(zhǎng)度的80%。

最好通過編程來實(shí)現(xiàn)跳躍步?jīng)_。

建議選用斜刃口模具。

十二、在不超過機(jī)器公稱力的情況下如何沖孔

生產(chǎn)過程中需要沖大于113mm直徑的圓孔。如此大的孔會(huì)超出機(jī)器公稱力上限，特別對(duì)于高剪切強(qiáng)度材料。通過多次沖孔的方法沖出大尺寸孔可以解決這一問題。使用小尺寸模具沿大圓周長(zhǎng)剪切可以降低一半或更多的沖壓力，在你已經(jīng)擁有的模具中可能大部分模具都能做到。以下的圖示分別使用圓形、雙D、帶圓角矩形、凸透鏡形模具都可沖出大孔徑圓形。在這三種情況下，廢料都從下跌落，沒有廢料留在工作臺(tái)上。

十三、一個(gè)沖大圓孔的簡(jiǎn)易方法

這種凸透鏡的模具可被制成你所需半徑尺寸。如果孔徑超出沖床公稱力，我們推薦使用(A)方案。用此模具沖出圓形的周邊。如果孔徑能在沖床公稱力范圍內(nèi)沖成，那么一個(gè)放射形模具和一凸透鏡模具就能在四次之內(nèi)沖壓出所需的孔而無須旋轉(zhuǎn)模具(B)

十四、最后才向下成形

當(dāng)選用成形模具時(shí)，應(yīng)避免進(jìn)行向下成形操作，因?yàn)檫@樣會(huì)占用太多垂直空間和導(dǎo)致額外的平整或彎曲板材工序。向下成形也可能陷入下模，然后被拉出轉(zhuǎn)塔，然而，如果向下成形是唯一的工藝選擇，那么應(yīng)該把它作為對(duì)板材的最后一步處理工序。

十五、防止材料扭曲

如果你需要在板材上沖切大量孔而板材又不能保持平整，成因可能是沖壓應(yīng)力累積。沖切一個(gè)孔時(shí)，孔周邊材料被向下拉伸，令板材上表面拉應(yīng)力增大。下沖運(yùn)動(dòng)也導(dǎo)致板材下表面壓應(yīng)力增大。對(duì)于沖少量的孔，結(jié)果不明顯，但隨著沖孔數(shù)目的增加，拉應(yīng)力和壓應(yīng)力也成倍增加直到令板材變形。

消除這種變形的方法之一是：每隔一個(gè)孔沖切，然后返回沖切剩余的孔。這雖然在板材上產(chǎn)生相同的應(yīng)力，但瓦解了因同向連續(xù)一個(gè)緊接一個(gè)地沖切而產(chǎn)生拉應(yīng)力/壓應(yīng)力積聚。如此也令第一批孔分擔(dān)了第二批孔的部變形效應(yīng)。

十六、如果你的不銹鋼翻邊變形

在制造翻邊之前向材料施用優(yōu)質(zhì)成形潤(rùn)滑劑，這能令材料更好地從模具中分離出來，在成形時(shí)順暢地在下模表面移動(dòng)。如此給予材料一個(gè)更好的機(jī)會(huì)去分布被彎曲和被拉伸時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力，防止在成形翻邊孔邊上出現(xiàn)的變形和翻邊孔底部的磨損。

十七、克服卸料困難的幾點(diǎn)建議

使用帶有細(xì)芯膠粒的沖頭。

增加下模間隙。

檢查彈簧的疲勞程度。

使用重載型模具。

盡量減少磨損。

適當(dāng)采用斜刃口模具。

潤(rùn)滑板材。

大工位模具需要安裝聚胺脂卸料頭。

十八、造成廢料反彈的主要原因

刃口的鋒利程度。刃口的圓角越大，越容易造成廢料反彈。

模具的入模量。每個(gè)工位模具沖壓時(shí)，入模量的要求是一定的，入模量小，易造成廢料反彈。

模具的間隙是否合理。不合理的模具間隙，易造成廢料反彈。

被加工板材的表面是否有油污。

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