多孔組合模具在數(shù)控沖床中的應(yīng)用

【摘要】此文以多孔成型為例，闡述了通過自主開發(fā)的多孔組合模具及配套加工自動編程軟件進(jìn)行數(shù)控編程，利用數(shù)控沖床對多孔鈑金件加工的方法和過程。

【關(guān)鍵詞】數(shù)控多孔組合模具；工藝分析；數(shù)控編程

1、引言

轉(zhuǎn)塔式數(shù)控沖床以其快速、高精度的柔性沖切加工系統(tǒng)和數(shù)控編程仿真技術(shù)對產(chǎn)品的精確預(yù)測的優(yōu)點，近年來應(yīng)用越來越廣泛。但國內(nèi)外傳統(tǒng)常規(guī)的數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)模具一直束縛著企業(yè)發(fā)展的要求，數(shù)控模具技術(shù)的開發(fā)與創(chuàng)新成為企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的永恒課題。根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有產(chǎn)品的特性，將多孔組合模具應(yīng)用到加工各類網(wǎng)孔門板的過程中，不僅能提高生產(chǎn)效率，更能加強(qiáng)門板的平整度要求及視覺效果，提升產(chǎn)品的質(zhì)量，從而給企業(yè)創(chuàng)造出可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2、概述

因通信通風(fēng)機(jī)柜必須符合信息產(chǎn)業(yè)部通風(fēng)面積60%以上的要求，該工藝須在機(jī)柜前后門板上沖切大量的網(wǎng)孔或蜂窩孔，一件22000*600*600機(jī)柜的門板用標(biāo)準(zhǔn)單孔模上數(shù)控沖切網(wǎng)孔就需花費48分鐘，嚴(yán)重影響到了企業(yè)的生產(chǎn)效率和交貨期，且由于不間斷地單孔沖壓板材會嚴(yán)重變形，直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量。為了提升公司產(chǎn)品的競爭力，相繼開發(fā)設(shè)計了24孔、16孔、12孔、6孔等多視覺感形多孔組合模，以滿足各類網(wǎng)孔門板的生產(chǎn)加工。該模具設(shè)計開發(fā)成功實施，可將原本應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)單孔模具在數(shù)控沖床中加工一件網(wǎng)孔門板時需耗時的48分鐘降至4.6分鐘，將生產(chǎn)效率提升6-10倍，加工時因減少了門板單位面積的受壓次數(shù)，從而極大提高了各類網(wǎng)孔門板的平整度質(zhì)量，視覺上整體一致性效果良好。通過合理設(shè)計，工藝技術(shù)分析到位，不僅模具本身可靠性好，更換沖芯方便，且與相同孔位數(shù)量的單孔模具相比，成本還能有所下降?，F(xiàn)以24孔組合模具為例作詳解。

3、多孔組合模具的結(jié)構(gòu)及工藝分析

3.1適用范圍

多孔組合模適用于沖切任何網(wǎng)孔門板，可根據(jù)網(wǎng)孔區(qū)域選擇合適的6孔、12孔、24孔模，若沖裁面網(wǎng)孔排列未滿足規(guī)定網(wǎng)孔區(qū)域則可選用單孔模補(bǔ)足。

3.2模具的結(jié)構(gòu)及組成

24孔組合模具，由上模整組及下模組成，上模整組導(dǎo)套、卸料板、沖芯墊片及上模組成，拆卸方便，只需擰下上模整組導(dǎo)套四周的6顆彈簧螺釘即可，更換沖芯亦只需擰下4顆螺釘，取下2顆定位銷即可。

3.3主要技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)

3.3.1模料的選用

模料的材質(zhì)是模具使用壽命的保重，因此要選用耐磨性，韌性大的進(jìn)口模具鋼DC53或SKH-9。DC53是在SKD11（Crl2MoV）基礎(chǔ)上改進(jìn)的冷作模具鋼，DC53經(jīng)1040℃淬火和520～530℃高溫回火后，硬度HRC可達(dá)62～63，韌性為Crl2MoV的兩倍，是目前常用的冷作模具鋼中最高的，且切削性、磨削性較好，電加工變質(zhì)層殘余應(yīng)力小，殘余奧氏體極少，碳化物細(xì)小并分布均勻。SKH-9日本日立YSS安來鋼，此為鎢鋼高速度鋼，屬于冷模工具鋼，耐磨性，韌性大，宜于制造強(qiáng)力切割用耐磨，耐沖擊各種工具，高級沖模等。

3.3.2確定工位

公司現(xiàn)有數(shù)控沖床為臺灣臺勵福公司生產(chǎn)、沖裁壓力均為30T、工位40個、分別為A工位24個、B工位8個、C工位4個、D工位2個（D為旋轉(zhuǎn)工位）、E工位2個。

通用厚轉(zhuǎn)塔模具一般按模具能加工的孔徑尺寸進(jìn)行分級，方便模具的選用。通常分為A、B、C、D、E五檔。

A（1/2”）工位：加工范圍?；1.6～?；12.7mm

B（11/2”）工位：加工范圍?；12.7～?；31.7mm

C（2”）工位：加工范圍?；31.7～?；50.8mm

D（31/2”）工位：加工范圍?；50.8～?；88.9mm

E（41/2”）工位：加工范圍?；88.9～?；114.3mm

即A工位最大外徑絕限尺寸為12.7/B工位為31.7/C工位為50.8/D工位為88.9/E工位為114.3，根據(jù)所需沖切外徑，選擇所需導(dǎo)套外徑，確定合適的工位，此組24孔模為D工位。

3.3.3確定沖切力

公司現(xiàn)用沖床最大沖裁負(fù)荷為30T，而最佳沖裁負(fù)荷為80%即24T。

根據(jù)沖孔形及材料厚度可以計算出沖孔所需的沖切力。如無斜刃口沖芯的沖孔沖切力計算方法：

沖切力（kN）=沖芯周長（mm）×板材厚度（mm）×材料的剪切強(qiáng)度（kN/mm2）

3.3.4間隙的選擇

上模和下模的間隙，是沖孔加工最重要的因素之一，如果間隙選擇不合適會使模具壽命縮短，或出現(xiàn)毛刺，引起二次剪斷等，使得切口形狀不規(guī)則，脫模力增大等，因此正確選擇間隙非常重要。上模和下模的間隙用總差值表示，如：使用Φ6.4的上模和Φ6.6的下模時，間隙為0.2，間隙受材料材質(zhì)的影響，一般碳素鋼取板厚的10%-20%最優(yōu)，數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床若沒特殊要求，可參照下表：

4、數(shù)控編程的運用

NEWCAM PUNCH是一套結(jié)合加工經(jīng)驗與軟件技術(shù)的專用CAD/CAM系統(tǒng)，充分支援CNC數(shù)控沖床加工所需要的工切輔助工作，從精密繪圖，規(guī)劃加工路徑，即時沖孔路徑模似，轉(zhuǎn)換CNC程式到DNC傳送等程序。

4.1數(shù)控編程的步驟和方法

數(shù)控編程是通過系統(tǒng)自帶應(yīng)用軟件進(jìn)行操作的，操件簡單，編程只須根據(jù)產(chǎn)品圖紙要求及切孔大小形狀選擇最合理的模具，確保沖次接刀最少限度，能用A工位不用B工位，能用B工位不用C工位，能用C工位不用D工位，因D工位為運動旋轉(zhuǎn)工位，機(jī)械損耗較大，E工位為零件外形X軸/Y軸（0度/90度）切邊模具。程序應(yīng)考慮零件的成型型腔凸臺等等，熟悉了解各工位模具導(dǎo)套的外徑尺寸參數(shù)，避免成型型腔密度高離邊緣近，在沖切外形時造成重疊壓壞。各工位模具導(dǎo)套外徑尺寸參數(shù)：A工位為25.4、B工位為47.83、C工位為69.78、D工位為111、E工位為133.2。

5、總結(jié)

多孔組合模具在機(jī)件沖制過程中，斷面狀況、尺寸精度和形狀誤差都在沖裁件質(zhì)量的可控范圍中，基本滿足一般沖裁件的要求。同時沖裁件的翹曲現(xiàn)象也不會影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。（材料的相對厚度越大，彈性變形量越小，因而制件的精度也越高。沖裁件尺寸越小，形狀越簡單則精度越高。）通過實踐驗證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，經(jīng)試模調(diào)試合格，已進(jìn)行批量生產(chǎn)，滿足零件的技術(shù)要求，質(zhì)量穩(wěn)定可靠，為公司創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益每年3000萬以上（公司現(xiàn)有臺勵福數(shù)控沖床10臺）。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介

徐亞國（1968-）男，漢族，本科學(xué)歷，杭州臨安人，高級經(jīng)濟(jì)師，主要研究通信領(lǐng)域。