【广州国际模具展览会】冲模磨损与产品精度的关系

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       冲模在整个冲压作业中最难解决的问题是不能保证它所冲裁的零件尺寸。也就是“冲模不能总保持初期状态(新冲模的状态)”。这种情况主要由三种原因造成:

       (1)由外部条件而引起的损坏(送料与定位不良等)

       (2)由内部条件而引起的损坏、磨损(强度不够，表面精加工不良等)

       (3)正常磨损

       (1)、(2)两个原因与冲模次数不一定成比例，因为是偶然发生的。以下仅就(3)的正常磨损举例说明与其有关的改进方法。

       所谓正常磨损实际上也含有其他因素，因此单纯地处理正常磨损较困难。严格说虽然冲模精度高，但加工所用的压力机精度也有相当大的影响。根据情况来看，这个因素有时比磨损引起的尺寸变化情况还要多。所以这里把采用1级C型床身的机械压力机，凸模、凹模采用合金工具钢(SKD11)热处理至HRC62，按顺序模加工时的自然磨损叫正常磨损。

       1.加工实例

       图1所示的是工作机上所用的控制杆。因剪断面是滑动部位，在精度上对标有※号的尺寸及其断面光洁度的要求都比较严格。一般采用顺序模进行加工。这种冲模与其他冲模还有不同之点，即为了加工出上述这样光滑的切断面，要防止产生裂纹，尽量减小撕裂面，增大断面被刃口侧面挤光的剪切断面，而把间隙做成零(与精密冲裁没有多大差别，从经济等方面考虑采用了这种方法)。

       冲裁次数和尺寸变化的关系，如图2所示。此处没有外界或内部条件所引起的损坏、磨损等，只是凸模的正常磨损使制件尺寸变化的情况。另外，这个制件在后道工序还要进行滚光、镀镍，考虑这个尺寸波动，所以制件标有※部位的尺寸公差应控制在0.02以下。因此冲模冲压过两万次以后就要进行磨锋，一次生产次数超过这个规定(3-4万次)生产就会发生故障。

       2.改进措施

       大量地收罗磨损这个问题的话，它将成为一条和表示蠕变应变与时间关系的蠕变曲线非常相似的曲线。就是说刚使用不久，磨损量急剧增加，这叫初期磨损区域(一次磨损);而后磨损量几乎不发生变化，这叫稳定区域;以后磨损量又急剧增加，这叫二次磨损区域。稳定区域增长，就延长了第1次磨锋前的冲模寿命。

       润滑与磨损有很大关系。刃口磨损的详细情况如图3所示。锋利的刃口被磨损成为圆的，与材料接触之后，对材料施加压力的部位产生沟状磨损。在稍稍离开刃口的部位(约0.5mm)产生与车刀切削相同的凹痕磨损，在离刃口非常近的部位有材料的划痕。凸模出现凹痕，但刃口部位没有材料的划痕，凹模、凸模的侧面由于毛坯或废料的挤压而产生光亮痕迹。

       作用于刃口上的力如图4所示。在凸模端面和凹模端面上分别有Pp、μ3Pd力作用，在凸模、凹模侧上有Fp、μ2Fp和Fd、μ4Fd力作用。此时的间隙与剪切力的关系如图5所示。

       本例中的顺序模具有上述的间隙等于零的特点。因此从图4、图5可以了解到，这种情况与其他情况相比，剪切力P增大，与其有关的Pf、Fp、Pd、Fd等也增大，这样就更进一步加速了刃口部的磨损。因此，对刃口部所加的力就成了重点研究对象，为减小这个力可研磨凹模，使单面间隙为0.005。这时的冲裁次数和制件尺寸的关系如图6所示。

       这样，第一次磨锋前的冲模寿命就可延长2.5-3倍。剪切面的光洁度也不会发生变化。对整个板厚来说光亮带所占的比例会有所减少(8-10%)，但制件性能不受影响。

       另外，不减小刃口部的力，就得使凸、凹模能承受住更大的作用力，为此将凸、凹模的材料改变成具有耐磨性的粉末烧结合金。这个问题正在研究中，不能做为正式资料，但从目前的实验情况来看是可以延长冲模寿命的。

       最后补充一点，对于初期磨损值非常大或公差带极窄的超精密件，作为解决由于冲裁次数所引起的尺寸变化的方法，还应当考虑在模具制造时就把刃口事先做成初期磨损的状态，使其在稳定区域进行加工的方法，或者把初期磨损区域加工的零件报废不用，然后在稳定区域进行加工的方法。

文章来源：国际金属加工网

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