多吨位复合模的使用情况

多吨位复合模的使用情况

1冲模的推广与普在国内和国外生产的大量中小型冲压件中，采用单级联压板模，不仅可以有效提高冲压件的质量和产量，而且可以大大降低成本，确保生产安全。因此，近年来这类冲模得以迅速推广和普及。但使用条、带、卷料，用一套单工位复合模或多工位连续复合模直接冲制出中、小复杂形状的立体冲压件，在工艺（冲压工步）设计、排样图设计、冲模结构设计与制造工艺确定等方面都有较大技术难度，只有很好地解决了这些问题，才能使单工位、多工步复合模与多工位连续复合模成为高精度、高效率、高寿命的“三高”冲模，有利于进一步推广和普及。2复合模的选择与使用在一个工位、一次冲压行程中有两个或两个以上冲压动作的复合作业以及在几个工位、连续几次冲压行程中有分离与变形的复合工艺作业所用的冲模，通称复合模。根据冲压动作、工艺作业性质和工位数，复合模可分为：(1）只有冲孔、落料之类分离作业工步的单工位冲裁式复合模。(2）除冲裁工步外，还有拉伸、翻边、弯曲等一个或几个变形工步的单工位综合式复合模。(3）除冲裁工位外，还有一个或几个复合变形工位或复合冲裁工位、综合式复合冲压工位以及只有两个或两个以上复合冲裁或综合式复合冲压工艺作业的多工位连续复合模。迄今在国内专业手册与教材中，甚至在GB8845-88《冲模术语》、GB8841-87《锻压术语》国标中都没有连续复合模这个名词。八十年代初笔者翻译德国工程师协会编辑出版的《德国工程师协会技术准则—复合模》即《VDI—Richtlinie,VDI3351Verbundwerkzeuge》一篇中使用并向国内介绍了这个名词术语与这种科学而合理的冲模分类法。国内习惯上将冲模分为单冲、连续、复合模三类，笔者感到过于粗简、笼统，易造成结构繁简不分，给准确制定制模定额与周期、订货时的成本价格预算及最后决算带来困难。而采用上述新的分类法，能对冲模结构繁简、制造与维修难易、冲压性能、工位数量、完成工艺作业情况等给予足够的说明和充分的表达，对提高其标准化程度、改善制模与修理管理、压缩制修模周期都是十分必要的，同时也迎合冲模及其零部件进入市场流通的要求。单工位复合模通常有正装和倒装两种基本结构型式，而连续复合模则多为正装结构。正装及倒装，是按落料凹模的安装位置而定，落料凹模装在上模时称倒装结构，反之为正装结构。正装与倒装单工位复合模的优缺点在一般冲压手册中都有涉及，此处不再重复。其典型实例如图1和图2所示。图3所示复合模不仅工位数多于1个，而且具有拉伸兼落料复合冲压的第2工位。从工艺作业性质上讲，除有冲裁分离与拉伸成形的复合作业外，还有第2工位综合式复合冲压动作，故这是一副与图1、图2完全不同的多工位连续复合模。其结构具有级进模及单工位复合模的特征，但比单冲模具有更高的生产效率和较高的冲压精度。就单工位复合模而言，正装和倒装是其两种成熟、优缺点互补、使用已很普遍的结构型式。但正装结构至今还未纳入国标《冷冲模》中，倒装结构虽已按凹模外形及厚薄而分为圆形、矩形、厚与薄四种典型结构纳入《冷冲模》国标，合计有86个规格可供设计选用，然而其基本结构是相同的，故其选择与使用范围仍十分有限。况且，该项按凹模薄厚分类的单工位倒装复合模典型结构组合国标没有限定厚、薄尺寸界限，使用起来仍欠明确。3复合模工位次的限制与图1和图2所示单工位复合模相比，连续复合模可以连续完成更多的冲压工步，除操作更安全、效率更高以外，还为冲压自动化创造了有利条件。单工位复合模通常只能完成2～3个冲压工步，安排4个冲压工步就很困难，很少见到5个冲压工步或以上的单工位复合模。而多工位连续复合模工位数限制较小，国内用于大量生产的打印钢字自动连续复合模多达33个工位，这不是最多的。5～10个或10个以上工位的连续复合模在生产中是很普遍的。3.1加层压装法简称“凸模”在仪表、电子元器件及无线电产品零件生产中，使用导板式多工位连续复合模，不仅结构简单，而且制造周期短、成本低，优势明显。图4所示小型复杂形状的冲件，料厚0.2mm，用导板模冲制较简便而经济。其结构特点是在凹模板下另加了一块垫板，便于压装凸凹模镶块件10和弹顶器件9。导板19模孔与相应凸模配合取h5/H6；为使导板对细长凸模有更好的横向支承及抗纵弯加固作用，采用了加厚导板，使导板厚度Hd≥1/3L（凸模长度）。而且，在用电火花线切割加工各模板模孔时，采用凸模固定板、导板、凹模板三板叠齐一次切割完成，以确保其良好的同轴度。该冲模用双侧刃组切除料边至16mm，送料进距S=4.5mm。第1工位压凸成形，2工位空位，3工位落料并顶回且不切断，4工位弯曲头部，5工位成形并切开，冲件成品由切断凸模8推卸出模，从凹模漏件孔跌入零件箱。该冲模可以不停机连续冲压。3.2复合冲模结构使用导柱模架的多工位连续复合模有多种型式，包括：(1)配备硬性卸料板；(2)配备弹压卸料板；(3)将卸料板装在导柱上；(4)在卸料板上装小导柱。有些冲件需要进行不同于常规从上往下的冲压，如水平的、与冲压方向呈任意角度的、由里向外和由外向里的以及由下向上冲压加工的工位，多数要安装由模具主冲压运动带动的单作用或双作用楔传动结构，以便改变冲压施力方向，进行上述各种方向的冲压加工。(1）导柱模架带刚性卸料板的多工位连续复合模。图5所示为仪表管帽7工位连续复合模。冲件材料为10钢，厚度t=0.5mm，采用三次连续拉伸后冲底孔再翻边成形的7工位连续一模成形工艺，并采用单列直排排样。与图3相比，图5虽工位数目多、总体结构亦较复杂，但也采用刚性卸料板，除具单工位冲裁、拉伸连续作业的复合变形特征外，第5工位为冲挤与翻边复合冲压成形，作为多工位连续复合模，该冲模体现出一模成形冲制出复杂小型立体冲件的优势。(2）导柱模架用弹性卸料板的多工位连续复合模。这类冲模不仅在薄料冲压中具有先校平板料而后冲压从而提高冲件平面度、形位精度的优点，而且冲压精度较高。高精度、高效率、高寿命的“三高”冲模，大多采用这种结构形式。图6所示扣环2工位连续复合模，相当于两副单工位综合式复合模组合起来的2工位连续复合模。第1工位进行冲孔—翻边复合冲压，第2工位进行压弯—落料复合冲压。成品冲件在模面上被推卸出模。该模虽仅有两个工位，但能完成冲孔、翻边、压弯、落料等4个工艺作业，比单工位冲模效率高3倍以上，冲件的同轴度高，尺寸精度也较好。其缺点是模上出件，如无专门推卸冲件装置，有时会因卸料动作与冲压动作不协调而不能连续冲压。该冲模的结构紧凑，整体刚度好，它采用四角导柱加厚模座标准模架。由6个强力压簧支撑的卸料板上装有4个（每侧2个）侧边挡料柱（销），进料端装有导料槽压条，确保送进条料进入导料槽后，两侧边有两组柱销限位，送料平直顺畅。条料首次送进，由始用挡销件18定位，首先进行冲孔翻边复合冲压，当上模回程时弹压卸料板从翻边凸模1上推卸下条料，弹顶销6上升，脱离活动挡料销3，使件摆直，由其下部的弹顶器将其向上顶出卸料板，对第2工位送进条料挡料。经翻边的工件送到第2工位后，压弯凸模9头部会导正后再进行压弯落料复合冲压。冲制完成的冲件由件11在上模上升后靠模柄中的顶杆通过推板和推杆推动卸件器10推卸冲件出模到模具工作面。杠杆11的转轴装在模座左侧中部，见图6中的B向视图。始用挡料系统的安装方法及部位见图6中的E向视图。该模凸、凹模均采用压入嵌装结构，可用精车与精磨达到很好的加工精度与表面粗糙度值。(3）全自动与半自动多工位连续复合模。自动线冲模多用于大量和特大量冲件的冲压，属于高寿命及特高寿命的冲模。如电机硅钢片、电镀表的电流与电压铁芯片、电子与仪表行业用量大的焊片、弹簧片、接触片以及接线片、线夹、垫圈、垫片等冲压件所用的冲模，大多使用卷料冲压。全自动生产线用冲模通常都安装在配有开卷机、校平机、自动卸件与码件、自动处理废料装置以及配有自动润滑、自动检测及自动故障报警装置的专用自动压力机或高速压力机上，组成一个多机联动的生产线，进行全自动冲压。这种冲模无送料、卸件等辅助机构，结构相对比较简单。为适应连续、高速冲压的需要，诸工位多采用沿送料方向直线布置，靠送进材料携带工件至各工位，是冲压精度高、效率高、寿命高即通称的“三高”冲模。其工作零件即凸、凹模都是用不同牌号的硬质合金或钢结硬质合金制造，也有用基体钢如65Nb及其他新型优质模具钢制成的。半自动冲模的结构特点是装有模具带动的专用送料装置和卸件系统，有的还有横向冲压机构，大多用斜楔驱动，故其结构比普通冲模及上述全自动生产线用冲模都要复杂的多。这类模具多使用条料和带料冲压，而且要由人工将条、带料放在料架或料斗内，有的还要由操作工将料头插入进料口，而后开始连续冲压，见图7。全自动冲模是指冲模本身可自动完成冲压全过程，故这种冲模可在普通压力机上用卷料进行自动送料、冲压、卸件出模等全冲压过程自动作业。冲模上装有模具驱动的送料进给装置、推卸废料及卸件出模机构、自动润滑装置等。与自动生产线上用的冲模不同，这种全自动冲模无需专用压力机或配有通用送料装置、自动检测与润滑装置等的专用压力机，在普通压力机上即可进行全自动冲压。4冲模与压力机水压精度的预测分析采用各种复合模冲压其主要目的是确保冲压件的尺寸和形位精度、提高冲压效率、压缩在线工装数，最终达到降低生产成本的目的。在编制冲件工艺、设计冲压工序时首先要对冲压件工艺性进行分析，在确保冲件质量的基础上采用复合冲压才具有实用意义，见表1。多工位连续复合模的冲压件精度与很多因素有关，但其冲压件尺寸误差构成可归纳为：固定误差、渐增误差及偶发误差三大类。造成冲压件固定误差的根源是冲模工作零件的制造精度、间隙的合理性及均匀度、冲压时模具与机床的弹性变形、冲压件的尺寸与结构形状以及板料与毛坯的误差等；渐增误差主要取决于模具使用寿命和刃口与型腔磨耗速率及磨损程度；偶发误差则由误操作和突发性模具或设备事故引起，如操作中发生“叠冲”、润滑不当、材料表面局部缺陷、刃口崩裂或模腔局部压塌等等。无论属于哪种类型产生的误差，都较难预测和界定，推荐按以下经验法计算多工位连续模的冲压精度。(1）平面尺寸精度式中m为多工位连续模送料进距误差。一般自动送料比手工送料误差小，进距S越小，误差越小。当冲模制造精度为IT8～9，自动送料的进距误差可取0.033～0.13mm，手工送料误差可取0.084～0.32mm。n为冲模的实际工位数。(2）冲压方向（轴向）尺寸精度冲模与压力机冲压时产生一定的弹性变形，这种变形量依冲压力大小变化且具有明显的方向性。相对于压力机机架的弹性变形量，冲模的弹性变形因模座厚实、模架坚固而显得微小可以不足以考虑。但压力机的机架弹性变形影响明显。据实测，C形开式机架压力机其承载弹性变形量为：每承载10kN，弹性机架变形量为0.01mm;O形机架压力机则仅为0.001mm。国产J11、J12、J21、J23及其改型系列在公称压力2500kN以上的中小型压力机均为C形机架，其轴向冲压精度可按下式计算：a.C形机架开式压力机b.O形机架闭式压力机式中P———冲压时实际最大冲压力，kN4.2复合模结构的确定使用各种复合模冲压，大多采用有沿边有搭边排样，进行有废料冲裁。单工位复合模冲压主要是确定沿边和搭边的宽度值，在一次冲压行程中各冲压工序的先后顺序基本上有一个固定模式，即先落料后成形，冲孔一般排在最后。故这类复合模不存在排样图设计难题。多工位连续复合模的排样图设计是其冲模结构设计的重要组成部分，冲模结构的关键环节，在排样图设计中已确定下来，如排样类型与方式、工位间冲件送进方式、各工位的定位方式与定位机构、模架类型及精度等级等等。根据冲压件图所示冲压件的尺寸、形状及精度要求，在设计排样图时选择工件的工位间送进与携带方式。各工位的送进定位方式是决定冲压件冲压精度的要素，多工位连续模的工位间送进方式很多，如分步冲切送料携带、落料滑板机构推送、半成品或毛坯“件推件”等等，按冲件形状尺寸与料厚、要求精度，根据工艺工序需要加以选择。用始用挡料装置与固定挡料销定位的冲件其尺寸精度可达±0.1mm，其同轴度、对称度形位偏差将大于±0.1mm；用侧刃定位可将定位误差缩小至±0.02～±0.015mm；用双侧刃组与专用工艺定位孔导正定位，其精度可达±0.01～±0.005mm。多工位连续复合模多采用单列直排有搭边排样，有时为了提高材料利用率，也有采用斜排、对头直排与斜排、多列排、拼裁与套裁排样等。设计时除注意送料定位要准外，工位间的送进方式应特别设计和选择，防止定位失准、送进不畅，冲件不合格。4.3复合模板材料冲模的结构，尤其是复合模和多工位连续复合模的结构，随冲压工件尺寸和形状结构会有很大变化。但冲模的刃口与型腔件以外的绝大多数结构零部件都已标准化，设计时只需按有关标准选取。模具的工作零件即刃口件和成形件是关键。对复合模而言，主要是凸模、凹模、凸凹模、侧刃、废料切刀、成形凸模、镶拼凸模、刃口镶嵌件等。这些工作零件的尺寸计算与控制应按冲压件要求的精度提高1～2级，表面粗糙度对于刃口件Ra小于0.