冲裁类模具吸料问题解决方法与应用2018-11-08 22:52·五金模具设计浩君老师冲裁类模具吸料一直是冲压生产过程的难点，该问题易造成制件卡在模具的凹模内及废料弹跳乱窜，给生产安全带来隐患，影响制件成形质量及生产效率。针对冲裁类模具吸料问题一般采用更换更大卸载力的弹性组件，但这种措施仅能应付临时性的生产，无法从根本上解决问题，传统的维修工作缩短了弹性组件的使用寿命，同时强行增加弹性元件或更换更大规格的弹性组件会降低模具零件部分结构的强度，造成工装部件疲劳损坏等问题。现针对冲裁类模具常见的修边模、冲孔模、斜楔不回程类模具等吸料问题进行分析，研究3套方案，解决冲裁类模具吸料的问题。修边模吸料问题解决方案很多内板件修边模结构设计合理，但是生产中制件和废料会吸附在上模，产生该问题的主要原因是制件型面与模具零件型面不贴合，制件冲压后回弹卡死在模具零件上，强行增加卸料力会出现卸料组件损坏、弹性元件使用寿命缩短、工装部位疲劳失效等问题。上述问题的主要原因是修边前、后板料会出现2次回弹，冲裁的上道工序及冲裁工序均会出现回弹，导致模具零件出现应力点及干涉点，冲裁工序容易出现卡料现象。★解决方案运用CAE软件对全工序进行仿真模拟，对潜在的不利因素进行全面分析，利用逆向造型技术测绘制件应力释放后形态，将应力点、干涉点消除，使压料组件与制件修边后的形态一致，针对更改后的数据，对模具零件工装局部结构进行改造、优化。1采用CAE软件对制件成形性进行分析，主要分析成形类工序对制件尺寸的影响，修正冲裁类模具凸模的加工数据，使机加工的凸模及凹模与实际工序件形态接近。2运用逆向造型技术，精准测绘制件，修边（工装开发阶段远用线切割或激光切割）后因应力释放而发生变形的真实形态，导出的数据可以直接作为压料组件的加工数据，消除压料组件上的应力点和干涉点，如图1所示。图1 逆向造型优化加工流程3运用上述2项技术后，设计的冲裁类模具局部形态发生变化，由于设计的模具数模更接近于正常量产的模具形态，部分潜在的结构缺陷（主要是强度不足和部件使用寿命短的问题）可以提前进行判断，提前改进、优化结构可以避免后期工装发生差错及批量生产时零件成形质量不合格。（a）A柱下加强板局部强度不足（b）优化后结构图2 根据分析结果更改模具局部结构数据分析发现某车型A柱下加强板第4道工序压料组件及冲孔位置考虑回弹和避让斜楔情况，局部厚度变薄，存在强度不足的风险，如图2（a）圆圈处所示。为避免因压料组件强度不足，生产过程中压料组件损坏而导致工装及零件批量生产质量不合格，更改局部结构，更改后结构如图2（b）所示。通过运用CAE、逆向造型技术，在现有的工装开发阶段增加对半工装工序件的逆向造型，从导入模具到零件加工环节，加工数据更接近于可以量产的模具状态，而重新导入的模具数据可以预判制件成形时潜在风险，进行有效地风险控制。由于应力点、干涉点减少，工序件变形量小，钳工工作量明显降低，可以有效地缩短模具工装开发周期。冲孔类模具吸料问题解决方案冲孔类模具吸料问题主要发生在一些板料厚度较厚的内板件的侧冲模上。为避免制件冲孔后变形，保证斜楔弹簧压缩率等因素，厚板制件侧冲（孔）一般不会将刃口进入量设计得特别深，这样就容易使废料和凸模之间形成真空区域，废料被带出，卡在制件与凹模之间，导致侧冲模出现吸料，如图3所示。（a）凸模工作状态（b）凸模退回状态图3 侧冲模废料异常示意图在实际运用中，梁类零件的侧冲模使用带弹簧顶杆的凸模防止废料回跳效果不明显，且经常出现凸模断裂情况。★解决方案通过利用凸模刃口与凹模刃口之间的冲裁间隙及废料孔的尺寸接近于凹模尺寸的关系，设计防废料回跳凹模，解决因废料回跳产生的侧冲模吸料问题，如图4所示。图4 刃口尺寸及废料尺寸关系防止废料回跳凹模设计原理：在凹模刃口尖角下部设置一圈凸起，直径大于凸模刃口尺寸，通过凸模运动将废料推至凸起下部，避免废料回跳，如图5所示。防止废料回跳凹模设计对比如表1所示。表1 防止废料回跳凹模设计对比斜楔不回程类模具吸料问题解决方案传统斜楔作为将垂直运动变为水平运动或倾斜运动的机械机构，在进行一些与冲压方向角度很小的冲孔时，因结构限制，要将弹簧的弹力转换为大角度的卸载力，无法布置更多弹簧，卸载需要借助回程钩的作用力，斜楔受力不平衡导致部件损坏频繁。在汽车机舱纵梁、地板纵梁等冲压件的工艺设计中，选择的斜楔有限。生产过程中孔有毛刺、冲孔后变形的质量问题，使得斜楔的使用寿命明显偏短。★解决方案设计1套非标准斜楔，利用轴套与轴的运动关系，在轴的底部设计方形固定板，头部设计凸模（镶件）固定板，在轴套上设置轴的定位限位板。通过在轴的固定板上设计4根卸料螺钉及弹簧，可以使该斜楔在一般标准斜楔的基础上行程缩短而卸料力大幅增加，卸料力更加平衡。通过在轴上设计凸模（镶件）固定板（不需要淬火，可后期加工），可降低轴与轴套的材质要求，可以在轴热处理后安装工作部件，安装方式更简单，且后期维护、更换成本更低。由于该结构较常见，斜楔更紧凑且可以选择一般中低碳钢成形，该斜楔机构制造成本低，同时可以满足预留空间不大的模具设计，可广泛运用于一些角度不大的斜面冲孔，其结构如图6所示。图6 非标准斜楔结构1.斜楔驱动块 2.卸料螺钉 3.轴固定板 4.轴 5.轴套 6.凸模（镶件）固定板 7.卸料螺钉非标准斜楔与传统斜楔对比如表2所示。表2 非标斜楔与传统斜楔对比通过系统地对冲裁类模具进行研究，得出冲裁类模具卸料机构设置的理论依据，修边类模具、冲孔类模具及斜楔不回程类模具吸料问题的解决方案，使目前公司的冲压厂多个车型共19项生产瓶颈问题得到了彻底解决，提升了制件成形质量，消除了安全隐患，提高了生产效率，为同类型工装开发及工装改造提供一定的参考作用。关注我们，不定期分享模具最新资料与设计技巧
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