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高速冲床用硬质合金级进模的研制阅读次数 [905] 发布时间 :2015-09-23 15:32:27

　　冲制硅钢片（矽钢片），过去都是在普通冲床上用一般模具；随着硅钢片的需求越来越大、精度越来越高，传统的生产方式已适应不了要求；一些企业便引进高速冲床和硬质合金模具生产硅钢片。模具属于消耗品，进口模具不但价格昂贵，而且交付周期长。从1997年开始，经过几年的努力，从仿制，到消化、吸收、提高，我所已经开发了高速冲床用的硬质合金模具系列：标准EI片模具从EI*24到EI*105，非标准的电表模具、电机定转子模具等。模具性能与进口模具相当，最高冲速达到400次/分钟，寿命一亿次，冲片精度（特别是平整度）优于进口模具，取得了较好的经济效益和社会效益。

　　硬质合金材料尺寸小，价格昂贵，硬度高，难加工，模具用于高速冲床、必须达到高速，因此模具设计制造不同于普通冲床上一般材料模具，必须予以重视。

　　冲片排样设计冲片排样是模具设计的重要内容，排样不仅决定了能不能冲出冲片，同时也决定了材料利用率和可高速生产性。

　　非标EI冲片是要冲制的非标准EI片，一片E片对应一片I片，比较常见的排样如所示，材料利用率仅为74%.对于大规模生产，材料利用率的微小提高，所带来的经济效益就很显著，因此要尽可能提高材料利用率。那么有没有材料利用率比这高的排样呢，仔细分析EI片图纸，加减有关尺寸，进行移动组合排列，将两片E片错开，如所示排样，材料利用率达到85 %.两者相比，材料利用率提高了*1：20*2-排样方案一11%而模具在尺寸大小、凸凹模的形状和数量、加工难度等方面基本一样，也就是说模具的研制成本没有增加，而对冲片生产厂家来说，经济效益得到了显者提高。

　　在排样设计中，还要考虑便于将冲片引出。设想一下，每分钟四百次的冲速，一模四片（EI片各两片）如果不能顺利引出，冲出的全是散片，靠人工分捡，则根本无法做到一人值守一台高速冲床（操作冲床、上料、冲片装箱一人全包）因此必须使冲片能通过引料架顺利引出。

　　示，同时将送料机送料推进和压紧装置调整到合适程度，就可解决用挡块定位问题。比较好的方案应如所示，按这样的排样和工位设计的模具，冲出的冲片平整；因此这样的设计是科学合理的，可靠性也高。

　　导向和定位设计4凸凹模设计导向和定位主要有三种形式：导正钉，方导头，跷跷板挡块。三种方式适用于不同情况，应根据不同的要求选用。但导正钉和方导头定位对送料机的送料步距要求较高，且冲速上不去，因此应尽可能选用跷跷板挡块定位。这里主要谈跷跷板挡块定位设计。

　　排样图，要冲制的非标准片子为两片U片对应一片口片，送料步长方向用跷跷板挡块定位装置（导正钉备用）。这样设计，挡块在条料上所挡的位置并不是所设想的位置：在凸模往下冲的同时，跷跷板的挡块段往上抬起，此时自动送料机是停止送料的；在冲片落下、凸模往上抬起时，跷跷板的挡块段往下压向条料，同时送料机开始往前送料，挡块压到条料后，条料继续往前，当条料的第一个落料孔通过时，挡快穿过落料孔，压到凹模面上，当落料孔的左侧顶住挡块后，送料机停止送料；在凸模达到上限后往下冲时，跷跷板的挡块段开始抬起，开始下一个循环。因此，挡块不可能总是在第二工位落在右侧落料孔内来定送料步长；如果用备用的导正钉定位，冲速没有挡块定位的高，生产效率较低。其实只需硬质合金材料硬度高，难加工，价格昂贵。对于大一些的凸模大多采用焊接结构，即在凸模刀口部分镶嵌硬质合金，焊后进行电火花、线切割或磨床加工；对于小凸模，则整个全是硬质合金材料；对于凹模，大多采用镶拼结构；凹模采用镶拼结构，可以拼出直角（有时凹模内腔的线切割丝半径大的圆角也不允许），而且一旦某个凹模腔损坏，只需重新换上镶块即可。

　　在凸凹模材料的选择上，从理论上讲，似乎应是凸模比凹模的韧性好，这样凸模不易折断。但对于有尖角的凸模，选这样的材料易磨损，为保证冲片的尺寸精度只能将凸模刀口磨损部分磨掉。为解决凸磨磨损问题、提高模具寿命，改变以往的凸凹模选材思路，同时通过将凸模设计成阶梯型、加护套，或设计成浮动状态，从而提高了凸模抗折断性能。实践证明，这样的设计是可行的，提高了模具的寿命。

　　提高冲片精度的主要措施方法影响冲片尺寸精度和平整度的方面很多，冲片稍作改动，将位置调整到第四工位如图。5所bshi*身性质度有影响，模具设计对精度也有重要影响，好的模具设计可以减弱冲片材料自身性能的影响，而如果冲片材料性能好，又可以弥补模具设计的不足。这里主要介绍怎样通过改进模具设计，来提高冲片精度。

　　在尽可能的情况下，多用弹压式卸料板，少用固定式卸料板，这样可以显著提高冲片平整度：对于固定式卸料板，为了条料能顺畅的从模具通过，条料与凹模面和卸料板间是有间隙的，在凸模往下冲片时，条料处于浮动状态，也就是说条料没有整个压贴在凹模面上就被往下冲；对于弹压式卸料板，其工作原理则不是这样，在凸模往下冲片时，弹压式卸料板将条料紧紧压贴在凹模板平面上，这样当然比条料不受压时便于冲片，同时也是对条料的再校平（虽然条料进模具之前已经校平过）特别对消除条料在经过上一工位的冲孔后引起的变形很有效果。

　　为改善冲片的平整度，还可以采取其他一些措施：确定合理的凹模斜度，使得凹模既能包容冲片，又不至于将冲片挤压变形；在磨凸模刀口时，改变一般凸模刀口平面与凹模平面平行为与之成微小夹角，或磨成圆弧面等。

　　为提高冲片的尺寸精度，还必须注意以下几个方面：设计合理的导向定位装置，提高导向定位精度，从而提高冲片精度；设计合理的凹模结构，一般情况下，凹模内腔积片可达20余片（随凹模刀口深度和冲片厚度不同而数量不等）张力相当大，设计时必须确保凹模不张开变形；根据冲片材料性质和厚度，确定凸凹模的间隙；根据机床设备状况合理设计模具结构，如机床设备达不到要求的加工精度时，可以设计成可调配，在调整到位后，采取合理可靠的定位和固定方式；为方便模具维护，保证拆装前后的一致性，如模具经常拆装磨刀口，尽量用圆锥销而少用圆柱销。

　　模具加工问题硬质合金模具的加工有一些特别的要求，模具的设计只能根据现有的加工设备，因此在加工中有一些特殊的解决方法。如硬质合金的焊接，为提高焊缝的致密性和焊接的可靠性，采取以下措施：提高焊缝表面粗糙度，可能的情况下进行磨床加工；表面焊前预热，焊后保温进行时效处理；如凸凹模的加工，由于受设备的限制，除了部分矩形凸模、圆形凸模或拼接凹模外，AGIE1000慢走丝线切割机床加工后的状态就是最后的状态，切割一遍后的表面粗糙度达不到要求，一般需要切割四遍：第一次切割后凸模仍然与母材连接在一起，留下的连接部分大约两到三毫米（待切割四遍后再切割）从第二遍切割开始，线切割丝位于已切割的缝隙中：正常情况下，线切割丝紧贴凸模边缘进行单面切割；如果缝隙有了变化，特别是变小了，甚至小于线切割丝直径，则切割情况就不同了，不再是单面切割，必然影响到凸模的加工精度。要提高凸模的加工精度，就要保证切割后的缝隙不变化或少变化。显然，预打穿丝孔封闭切割（余料封闭）比敞开式切割要好。在实践中，考虑到材料利用和少打穿丝孔，采用敞开式切割的很多，在加工中，容易发生凸模在高度方向上超差报废问题；采用预打穿丝孔封闭切割，则基本不会发生凸模在高度方向的尺寸超差问题。

　　从事高速冲床用硬质合金模具的研制，实际问题比较多，以上仅是几点体会，希望能与同行相互交流、共同提高模具研制水平。