冲压模具的冲压精度分析

冲压模具的冲压精度分析2008-10-16 15:04 来通：对冲模投产至失效报废各个时期冲件的实际误差分析，可以看出其增大的时期及趋向，从而分析其增大的因素新冲模投产至第一次刃磨 前冲制冲件的误差即所谓的初始误差：冲模经过20次左右刃磨至失效报废前冲制的冲件误差称之为常规误差：而冲模失效报废前冲制的最后一批合格 冲件的允许最大误差称之为极限误差.在现场.确定初潜命的依据是冲件冲孔与落料的毛剌高度卜于任何成形?都具有冲裁作业（口 或冲孔）,对于复合模尤为如此。所以,冲件E刺高度的触模检走和测量并按企业标准或JB412%85冲压件毛剌高度对照检测就显得十分重要。冲模的初始误差通常是冲模整个寿命中冲件误差最小的.其大小主要取决F冲模的制造精度与质殳及冲件尺寸、料厚以及间喙值大小与均匀度。 冲模的制造精度及赋量乂取决于制模1艺.对于料厚区1mm的中碳纲更合冲裁模冲件，实验结果与生产实践都证明.电火花线切割制造的冲模冲件毛 剌高度比用成里磨或NC 4 CNC连续轨迹座标磨即精密磨削工艺制造的冲模冲件要鬲25%30%。这是因为后者不仅加工精度高，而且加1：面粗糙度 Ra值要比前者小一个数量级.可达到0.025pm,因此.冲模的制造精度与质后等因素决定了冲模的初始冲乐精度，也造就冲件的初始误差。冲件的常规误差是冲模经第一次刃磨到最后一次刃磨后冲出最后一个合格冲件为止,冲件实际具有的误差陶若刃磨次数的增加,刃口的自然游 损而造成的尺寸增量逐渐加大,冲件的误差也随之加大.力大误差超过极限偏差时.冲件就不合格，冲模也就失效报废.冲件上孔与内形因凸模磨损 尺寸会逐渐变小：其外形落料尺寸会因凹模磨损而逐渐用大.所以，冲件上孔与内形按服向正偏差标允差并依接近或几乎等于极限最大尺寸制模。同 理，冲件外形落料按取向仇偏差标注允空并依接近或几乎等于极限最小尺J制模。这样就使冲件的常规误差范用扩大，冲模可刃磨次数增加，模具寿 命提瓦冲件的极限误差是具有极限偏差的冲件所具有的实际允许的最大尺寸误差。这类冲件通常是在冲模失效报废前冲制的最后一批合格冲件。对各类冲模冲件误差在冲模整个寿命中出现的波动、增减巧向及规律等进行全面分析便可发现：冲件误差的主导部分是不变的：因刃口或腔的 自然磨损而出现的误差增量随冲模刃磨冲数增加而使这部分误差逐渐加大：还有部分误差的增鼠是让常规的.不可愤见的。所以,各类冲模冲件误差 是由因定i关差、渐增误差、系统促差及偶发误差等几部分综合构成.1.同潼误茶新冲模在指定的冲压设备上投入使用至失效报废的整个（总）寿命过程中，其合格冲件误差的主导部分固定不变即所谓固定误差其大小就是新 冲模第一次刃磨前冲制的合格冲件的偏差,也即冲模的初始误差，而此时的冲模具有初始冲压精度.刃磨后的冲模.因其工作零件（凸、四模）磨损 而改变尺寸误差.使冲件识差增地随刃磨次数增加而逐渐加大,故冲模刃磨后的冲压精度亦称“刃磨精度”比其初始精度要低.冲模冲件的固定误差取决 于以下各要素：（1）一件的材料种类、结构（形状）尺寸及料厚冲裁间隙的大小及其均匀度对冲裁件的尺寸精度有决定性的影响。不同冲裁工艺、不同材料种类与不等料厚，间隙相差悬殊，冲压精度差异很大。 同一种模数m=0.34的2mm的料厚、中心有孔的H62黄铜材料片齿轮更合模冲件.节取间隙C=0.5%t （单边）用更合精冲模冲制.冲件尺寸精度 达到IT7级,冲件平汽无拱弯，冲切面垂汽度可达895 ,其表面粗糙Ra值为0.2pm：而用普通亚合模冲制,间隙C=5%t （单边），冲件初始误差亦 即冲模的初始冲压精度为1T9级，冲切血粗糙度Ra值为12.5pm,毛刺高度为0.10mm：还是这个冲件用连续模冲制,间隙C=7%t （单边）.初始冲 件精度为冲切而更粗糙，甚至仃肉眼可见的台阶.通常情况下.冲件材料及其耳度t是逸取冲裁间隙的主要依据 一旦选定间隙就确定了冲 件的平面尺寸的固定误差的主体：冲寸结构刚度及立体形状则影响其形位精度。2）冲压工艺及冲模结构类型采用不同的冲压工艺,冲件的精度及固定误差相差决大.除上述片齿轮实例说明精冲工艺。普通冲破的冲件精度与固定误差相差一个数量级之 外，即便在普通冲通中,采用不同间隙冲裁固定误差不差也很大.例如科厚t=1.5mm的H62黄铜冲裁件，选用C30%t单边I类小间隙冲裁比选用 C4mm的冲件，尺寸精度会更低一 些。不同冲模结构类胆，由于适用冲压料厚及制造精度的差异,导致冲件的固定误差有别.复合模中，多工位连续式复合模由于冲件连续重复定位加 上制模误差较大.故其冲件的固定误差比单工位且介冲战模要大12级。（3）冲模制造工艺冲模主要1：作零件即凸、凹模的加1：程序，对操作上的技术要求小岛，能纵一次成形攸史朵的模腔。但其加工表曲约耳0.030.05mm为岛温晚 蚀的残余树枝状奥氏体组织，硬度可高达HRC6770,白显微裂纹，容易在冲裁时出现崩力或剥落.意大利Corrada公司的有关研究报告称“线切割 加工对表面金相结构产生不利的膨响,实际上已经改变了金相结构.我们必须用金M石粉研磨或数控连续轨迹坐标磨削（对线切割件）作精加工”。近 年来瑞士和日本等国，对电加工设备进行了深入的研究和较大的改进制造出功能齐全的高精度NC和CNC线切割机加工精度可达10.0050.001mn. 甚至更小加工表面粗糙度Ra值能达到0.4pm根据近年对国内12家生产线切割机工厂的闹研国产线切割机加工精度各别厂家的各别型号线切割 机可达0.00870.005mm, -般都在0.01mm或更大一些.个别也能达到0.005mm,加工表而粗糙度Ra值均大于1.6pm然而,电加工烧蚀金属 表面从而改变和损坏拓工面金相结构的特性不会改变，除北川磨削或其他加工法去除这仃书层。所以,仅仅用电加工法，包括电火花线切割与电穿 孔，难以达到冲模,尤其高精度、高寿命冲模对尺寸精度与工作零件表面粗糙度Ra值要求。用精密磨削法制造冲模，特别是制造高精度、高寿命冲模.诸如：薄料小间隙更合冲裁模、多工位连续式更合模等，具有尺寸精度高、工作零件 加工面粗糙度Ra值小、模具寿命高等特点。其加工工艺目前已由过去的普通机床粗II工改为电火花线切割或电穿孔机粗加匚最后精密磨削,也由成 中磨、光学曲线磨、手动座标磨逐步过潴到连续凯选座标磨及NC与CNC连续轨迹座标磨，力口工粗度可达0.0010.0005mm,加工表面粗精度Ra 值可达0.10.025pm.所以,用该工艺制造的冲模.无论尺寸精度、工作零件表面粗粒度,都能满足冲模，尤其各种复合模的要求,比电加工工艺制 造的冲模而一个档次.（4）间隙的大小与均匀度拉深、弯曲、翻边及其他板料成形件一般都要先冲我（落料）出平板展开毛坯，也有成形后落料、切开得到单个成品冲件。故冲戡作业，包括甘 用的冲孔、切口、切边等，对干每种板料冲压件都是必要的.所以冲裁间隙对冲件的外廓尺寸精度有决定性的影响。冲裁间隙小而均匀，可使冲裁尺 寸获取更高精度.对于拉深、弯曲等成形模.间隙大定招增大冲件口部尺寸误差及同弹；间隙不均匀会使冲件毛刺加大并招致刃口的不均匀磨损.（5）冲压设备的外性变形在冲压过程中冲床承我后会产生一定的弹性交形。虽然这种变形量依冲压力的大小变化且具行明显的方向性，但就冲压件，主要是对具有体机 冲压性质的压印、压花、校平、压凸、起波、冲挤、徽形、翻边、徽粗、打扁、变薄拉深等工艺作业冲刷成形的冲件，对其冲压方面的尺寸精度有平 大影响。2、渐增误差在冲压过程中.入模冲压的原材料与冲模刃口及型腔表面之间.在强大冲压力的作用下，会出现强烈摩擦.在K期连续冲压过程中,强烈摩擦使 冲模工作零件即凸.网模表面产生一定的自然磨损,从而改变冲模刃口及型腔的尺寸及形状，使冲件产生并随冲模寿命延长而逐渐加大的这部分误差， 称之为渐增误差:新冲模冲件只有固定误差。冲模工作零件出现磨损后才产生渐增误度.在多工位连续冲散和连续式发合模中，特别是导板式多工位 连续模，多以湖件方法从冲模上却卜.冲件及冲孔废料,冲改及落料凹模多制成形洞LL以便于推卸冲件及废料出模。一般凹模力口向外斜一个角度* 常依冲件料厚不同乂。=1/43 ,凹模刃口磨损后就要刃磨。凹模刃磨后必然造成其平面尺寸增大，其尺4增量!取决于a角大小及力磨次数、每 次刃磨增量.从可按公式计集| L=2*h、tga,当取o=0.5,每次刃磨量为0.15mm,刃即20次后,八总刃磨量h=3mm.则可按该公式计算出 L=2 3 tgO.5 =0.053mm.单边;争增也侬。.0265mm：每刃塔一次L=0.00265mnu单工位更合模多为模上卸件.冲栽凹模多采用亢壁洞口。由千 冲技时凸模要进入凹模洞口的一个冲件料厚.故刃口侧而磨损也十分严重，刃磨后也将出现刃口尺寸变化,增大冲件误差但其增量微小.3 .系统i员差由冲模送料、指科及定位系统在冲出过程中给冲件造成的误差即系统误差。它是依送料方式及选用送料装置的小同、指料及进距跟位位置的不同、 定位装置结构的差异等因素，而使冲件误差在一定范国内波动，如果冲模打科及定位系统设计与匹配得当，可以消减因送料方式欠佳或选用送料装置 不当造成的过大送进误差.送入冲模的材料一般要赛挡料箱或侧刃拮块拮料限位.亚合冲栽模、探介式更合模以及单冲模多使用网柱头或钩形头冏定挡料销.单工位复合模 也有用活动揩料箱的.而多工位连续模则多使用始用（临时）挡料用并与固定挡料销.侧刃、导正精配套对送料限位.入模材料碰到拮料他即停止送 入并反向后退与挡料梢的抒料而形成一个同隙。此间隙的大小与送料推（拉）力大小仃关,送料力大间隙会大些,但无论此间隙大小,都会使送料进 距出现3.5mm的负差，使用活动打料销和始用（临时）挡料债,这个误空还会更大一些。如果采用仃搭边搀样,搭边窕度可以补偿送料误差.故对F 单冲模和单工位身合模冲件精度没仃账响。但对于多工位连续模、多工位连续式更合模冲件的形位精度，特别是内孔（内形）封外廓的同轴度影响最 为明显。为消减这个同轴度偏差，通常在落料凸模端而装导正销或在搭边上设匚艺导正定位孔。由于多工位连续模的工位布置都是先冲孔而后落料 或成形，导正销在冲孔的后续工位中先插入已冲出孔形中定位而后冲氐对于料厚M4mm中健钢板，导正箱可以使送进误差减小到0.040.20mn. t值大.误差也大。4 .偶发误差冲东过程中有些意外或突发的情况使冲件产生新的谀差,从而进一步降低冲件精度的事时有发生,乂难以预防。这种儡发误差常因操作儡尔失误、 材料的局部和肉眼难辨的缺陷、模具零部件突然松脱或损坏、冲压设备.意外故障、工作地偶发我件卜扰与冲击造成冲件误差加大。使用各种类型更合模冲压对操作者技术要求较茄，对原材料和毛坯尺寸及表面就景必须进行入模冲压前检验，因1同板差造成条料厚度差异及超差 情况并非罕见,条料尺寸超差和毛剌过大.表面局部有划伤碰伤及凸凹不平以及锈污结疤等,一II漏检且没有及时消除，必然降低冲件精度红合模 冲压中的涧滑尤为重要.对材料和模具涂复润滑剂过量、不匀或漏海，均可造成冲件尺寸误差的波幼 至于薄科出现“爱冲”、冲件压伤及磁伤.送料力 不均将搭边冲入刃口或模腔、冲件未出模或未脱离模具工作而即又冲压而将冲件压伤这些操作失误只要操作细心即可消减.迄今为止.国内总装及修理冲模?用死板、活扳F、套筒扳F螺纹刀拧紧螺外、螺栓，但很难达到螺丝联接所需的合理预紧力.糜螺纹联接是 冲模的主要构件联接型式。对于在高速、窝压、强震动、连续承受剧烈交变动荷的冲模来说，螺纹在工作中松M是致命的！拧紧螺丝的力矩不够.冲 模在长期匚作后螺丝会因震动而松脱：拧紧螺丝力矩过大会使螺丝变形伸长甚至断裂，由于工人性别、体力的差别，同样的螺纹不同的人拧紧程度备 异，而其合适拧素力能是一定的。由于冲模上螺丝松脱或断裂而造成模具损坏甚至设备事故的事并非罕见：因此,总装或修理冲模应使用扭矩扳手拧 需冲模上的螺丝,以保证紧螺纹联接的可维性，由于螺丝拧紧不当在冲压过程中使拼合刃口松动错移,镶块松脱、模柄松动并旋转、卸料板脱落、同 定冲模的压板移动或松开不仅冲压尺寸改变，尚能殃成事故.取工位更介冲裁模及标台式电介模在采用乐缩空气吹卸冲件或使用专用卸件装置卸件时,必须确保冲件和离冲模工作面的时间小于冲床滑块往史 行程时间的50%,才可连续自动冲压，仃拉深、弯曲及冲挤、变薄拉深等工艺作业工位的冲模.且不比使滑块行程次数值120次/分。否则因冲件从模 腔推出到离开模具工作面时间滞后，从模上推卸冲件出模往往来不及.造成压伤、础伤甚至损坏。多工位连续更合模冲压时条料的料尾与接头、料宽误差大造成进料偏料、挡料销挡料鬲度过小以及钩形挡销活动、模腔中滞留异物、污锈未及时 消除都会加大冲件误差.影响板料冲裁件精密的装备因素1、开式压力机动态精度对冲战模冲放精度的影响冲模的结构设计应充分考虑配用压力机的结构型式、技术状态及动态精度。冲制中小型板料冲压件，国内多使用公 称压力PGW2500KN的国产开式压力机，包括：(1) J11. J12系列及其改型与改进设计的开式单柱固定台、活动台压力机。其公称压力PG&2500KN：(2)J21系列及其改型与改进设诏的开式双柱固定台压力机。其公称压力PGV2500KN,最近国内已生产PG3mm时虽勉强可以冲裁，但操作I分危险。2、滑动导向导柱模架的精度对冲裁模冲压精度的影响使用无导向固定卸料结构及敞开式结构冲栽模，在无安全防护装置的普通开式压机上冲压，特别是用板裁条料及单 个坏件,都用手工送料是近年来冲压行业压手断指的人身伤害咻故，模具和设备损坏事故不断发生并呈上升趋势的主要 原因之一。采用有导向装置并带送料机械的冲模是减少上述巾故并提高冲件精度和冲压效率的主要技术措施。广泛使用的冷冲模GB国际与JB行标中的滑动导向导柱模架，其导柱与导套采用微间隙滑动配合。要保证冲裁件的脂量、精度和冲模寿命，冲裁时确保间隙在合理的基础上保持一致而均匀，至关重要。在正常情况 下，模架导向间隙比冲裁间隙小才能实施凸模对准凹模的导向，只有使导向间隙比冲裁间隙小一半以匕才能完全准确 的导向，保证冲模获得均匀一致的冲裁间隙，有效提高冲模寿命。根据上述情况，不考虑模芯装入模架必然产生的尽管 有限的各项误差对模架导向精度乃至冲压精度的综合影响，依照国际冲裁间隙中规定，在确保准确导向的前提下， 允许冲裁的08F、10F、20等牌号低碳钢板最小料厚tmin,冲模冲件误差的经验计算法1、普通冲裁模冲件误差对于普通冲栽用单工位落料模、复合冲裁模即冲裁式复合模的冲件误差，当采用有搭边排样冲裁时，只用求其固定 误差WG、渐增误差WZ、偶发误差W。三者的代数和就是其常规的平面线性尺寸误差WZ。WG值与冲模制造精度、冲件料厚t以及冲裁间隙占料厚的比率有关。在仪表行业，冲件尺寸小且料薄、尺寸精度皎 高，多采用（45） %t （单边）较小冲裁间隙，冲模制造精度也较高，冲件的固定误差WG即冲模初始冲压精度（偏差 值）也相对较高。冲件初始精度等级直获的公差值即为WG值，而WZ值取决于刃磨次数及刃磨增量，多采用直壁凹模刃口的复合冲 裁模，WZ值很小且依冲件与冲模材料、刃口磨损情况变化，影响因素很多，需在多次刃磨后实测,WO值则是个未知数， 多数情况下不发生即WO=（k因此，复合冲裁模正常情况下冲件误差WZ=WG+W乙，2、综合式复合模冲件误差含拉深、弯曲、翻边、冲挤、沉孔等成形与体枳冲压作业的单工位综合式复合模，其冲件冲孔与落料部位的尺 寸误差计算同冲我式复合模，而成形与体积冲压部位的误差，取决于模腔制造精度、模腔磨损招致的尺寸变化以及冲压 设备承载后弹性变形带来的冲压方向的尺寸误差。故对于这类复合模冲件的尺寸误差，除平面（懂向）误差比照冲裁式 复合模计算外，还要考虑按下述公式计算其冲压方向尺寸误差：使用C形机架的开式压力机使用O形机架的闭式压力机JC、JO冲件沿冲压方向即厚度方向的偏差值，mm：P一冲压时的最大冲压力，KN。以上公式的计算条件是新冲模投产后的初始制造精度为基础。如果冲模刃磨过应按其刃磨精度计克。3、多工位连续式复合模冲件误差其冲压方向的尺寸误差值的计算可依其使用冲压设备之不同，按式（1）或式（2）计算。其水平即横向尺寸误差应按下式计算：式中，WG固定误差可按表6确定冲模的初始精度等级并依此求得冲件固定误差值，mm：WC系统误差可依冲模冲压时采用的送料方式及送料装置的类型查有关手册或通过实测确定，mm：WZ渐增i吴差，按给定公式，依冲模凹模洞口锥度、刃磨次数、刃磨量确定，mm：WO偶发误差，并非正常情况下出现，也不是一批冲件都有，通常可不考虑。对于工位数V的多工位连续冲裁与连续复合模，推荐用以下经脸公式计算其冲件Wg值：式中，WZ多工位连续式复合模冲件平面尺寸偏差，mm：mJ送料进距误差，mm。其值可实测亦可查有关手册获得：N一工位数目。