1、沖壓模具的沖壓精度分析2021-10-16 15:04 來源：對沖模投產至失效報廢各個時期沖件的實際誤差分析,可以看出其增大的時期及趨向,從而分析其增大的因素.新沖模投產至第一次刃磨 前沖制沖件的誤差即所謂的初始誤差；沖模經過 20次左右刃磨至失效報廢前沖制的沖件誤差稱之為常規誤差；而沖模失效報廢前沖制的最后一批合格 沖件的允許最大誤差稱之為極限誤差.在現場,確定 沖模刃磨壽命的依據是沖件沖孔與落料的毛刺高度.由于任何成形件都具有沖裁作業毛坯落料 或沖孔,對于復合模尤為如此.所以,沖件毛刺高度的觸模檢查和測量并按企業標準或JB4129-85?沖壓件毛刺高度?對照檢測就顯得十分重要.沖模的初始誤

2、差通常是沖模整個壽命中沖件誤差最小的.其大小主要取決于沖模的制造精度與質量及沖件尺寸、料厚以及間隙值大小與均勻度.沖模的制造精度及質量又取決于制模工藝.對于料厚tv 1mm的中碳鋼復合沖裁模沖件,實驗結果與生產實踐都證實,電火花線切割制造的沖模沖件毛刺高度比用成型磨或NC與CNC連續軌跡座標磨即精密磨削工藝制造的沖模沖件要高25%30%.這是由于后者不僅加工精度高,而且加工面粗糙度Ra值要比前者小一個數量級,可到達 0.025 um.因此,沖模的制造精度與質量等因素決定了沖模的初始沖壓精度,也造就了沖件的初始誤差.沖件的常規誤差是沖模經第一次刃磨到最后一次刃磨后沖出最后一個合格沖件為止,沖件實

3、際具有的誤差.隨著刃磨次數的增加,刃口的自然磨 損而造成的尺寸增量逐漸加大,沖件的誤差也隨之加大.當其誤差超過極限偏差時,沖件就不合格,沖模也就失效報廢.沖件上孔與內形因凸模磨損 尺寸會逐漸變小；其外形落料尺寸會因凹模磨損而逐漸增大.所以,沖件上孔與內形按單向正偏差標允差并依接近或幾乎等于極限最大尺寸制模.同 理,沖件外形落料按單向負偏差標注允差并依接近或幾乎等于極限最小尺寸制模.這樣就使沖件的常規誤差范圍擴大,沖模可刃磨次數增加,模具壽 命提升.沖件的極限誤差是具有極限偏差的沖件所具有的實際允許的最大尺寸誤差.這類沖件通常是在沖模失效報廢前沖制的最后一批合格沖件.對各類沖模沖件誤差在沖模整個

4、壽命中出現的波動、增減趨向及規律等進行全面分析便可發現：沖件誤差的主導局部是不變的；因刃口或型腔的 自然磨損而出現的誤差增量隨沖模刃磨沖數增加而使這局部誤差逐漸加大；還有局部誤差的增量是非常規的、不可預見的.所以,各類沖模沖件誤差 是由因定誤差、漸增誤差、系統誤差及偶發誤差等幾局部綜合構成.1、固定誤差新沖模在指定的沖壓設備上投入使用至失效報廢的整個總壽命過程中,其合格沖件誤差的主導局部固定不變即所謂固定誤差.其大小就是新 沖模第一次刃磨前沖制的合格沖件的偏差,也即沖模的初始誤差,而此時的沖模具有初始沖壓精度.刃磨后的沖模,因其工作零件凸、凹模磨損 而改變尺寸誤差,使沖件識差增量隨刃磨次數增加

5、而逐漸加大,故沖模刃磨后的沖壓精度亦稱刃磨精度比其初始精度要低.沖模沖件的固定誤差取決于以下各要素：1沖件的材料種類、結構形狀尺寸及料厚沖裁間隙的大小及其均勻度對沖裁件的尺寸精度有決定性的影響.不同沖裁工藝、不同材料種類與不等料厚,間隙相差懸殊,沖壓精度差異很大.同一種模數m=0.34的2mm的料厚、中央有孔的H62黃銅材料片齒輪復合模沖件,當取間隙 C=0.5%t 單邊,用復合精沖模沖制,沖件尺寸精度 到達IT7級,沖件平直無拱彎,沖切面垂直度可達 89.5°,其外表粗糙Ra值為0.2 nm;而用普通復合模沖制,間隙C=5%t 單邊,沖件初始誤差亦 即沖模的初始沖壓精度為1T9級,

6、沖切面粗糙度Ra值為12.5um,毛刺高度為0.10mm；還是這個沖件用連續模沖制,間隙 C=7%t 單邊,初始沖 件精度為IT11級,沖切面更粗糙,甚至有肉眼可見的臺階.通常情況下,沖件材料及其厚度t是選取沖裁間隙的主要依據.一旦選定間隙就確定了沖件的平面尺寸的固定誤差的主體；沖件結構剛度及立體形狀那么影響其形位精度.(2)沖壓工藝及沖模結構類型采用不同的沖壓工藝,沖件的精度及固定誤差相差甚大.除上述片齒輪實例說明,精沖工藝與普通沖裁的沖件精度與固定誤差相差一個數量級之外,即便在普通沖裁中,采用不同間隙沖裁,固定誤差相差也很大.例如料厚t=1.5mm的H62黃銅沖裁件,選用Cv40%t單邊I

7、類小間隙沖裁比選用CV 8%t (單邊)W類大間隙沖裁,沖件固定誤差將加大40%60%,精度至少降一級.此外,采有無搭邊排樣, 沖件的誤差要遠大于有搭邊排樣沖件.無搭邊排樣沖件.無搭邊排樣沖件的精度低于 IT12級,而多數有搭邊排樣的沖件精度在IT11IT9級之間,料厚t>4mm的沖件,尺寸精度會更低一 些.不同沖模結構類型,由于適用沖壓料厚及制造精度的差異,導致沖件的固定誤差有別.復合模中,多工位連續式復合模由于沖件連續重復定位加上制模誤差較大,故其沖件的固定誤差比單工位復合沖裁模要大12級.(3)沖模制造工藝沖模主要工作零件即凸、凹模的加工程序,對操作上的技術要求不高,能夠一次成形較

8、復雜的模腔.但其加工外表約厚,0.030.05mm為高溫燒蝕的剩余樹枝狀奧氏體組織,硬度可高達 HRC6770,有顯微裂紋,容易在沖裁時出現崩刃或剝落.意大利 Corrada公司的有關研究報告稱 線切割 加工對外表金相結構產生不利的影響,實際上已經改變了金相結構.我們必須用金剛石粉研磨或數控連續軌跡坐標磨削(對線切割件)作精加工近年來瑞士和日本等國,對電加工設備進行了深入的研究和較大的改良,制造出功能齊全的高精度NC和CNC線切割機,加工精度可達加.0050.001mm ,甚至更小.加工外表粗糙度 Ra值能到達0.4 um.根據近年對國內12家生產線切割機工廠的調研,國產線切割機加工精度各別廠

9、家的各別型號線切割 機可達£.008子.005mm , 一般都在±0.01mm或更大一些,個別也能到達±0.005mm ,加工外表粗糙度Ra值均大于1.6然而,電加工燒蝕金屬 外表從而改變和損壞加工面金相結構的特性不會改變,除非用磨削或其他加工法去除這一有害層.所以,僅僅用電加工法,包括電火花線切割與電穿 孔,難以到達沖模,尤其高精度、高壽命沖模對尺寸精度與工作零件外表粗糙度Ra值要求.用精密磨削法制造沖模,特別是制造高精度、高壽命沖模,諸如：薄料小間隙復合沖裁模、多工位連續式復合模等,具有尺寸精度高、工作零件 加工面粗糙度Ra值小、模具壽命高等特點.其加工工藝目

10、前已由過去的普通機床粗加工改為電火花線切割或電穿孔機粗加工,最后精密磨削,也由成 型磨、光學曲線磨、手動座標磨逐步過濾到連續軌跡座標磨及NC與CNC連續軌跡座標磨,加工粗度可達10.0010.0005mm ,加工外表粗糙度Ra值可達0.10.025 um.所以,用該工藝制造的沖模,無論尺寸精度、工作零件外表粗糙度,都能滿足沖模,尤其各種復合模的要求,比電加工工藝制 造的沖模高一個檔次.(4)間隙的大小與均勻度拉深、彎曲、翻邊及其他板料成形件一般都要先沖裁(落料)出平板展開毛坯,也有成形后落料、切開得到單個成品沖件.故沖裁作業,包括常 用的沖孔、切口、切邊等,對于每種板料沖壓件都是必要的.所以沖

11、裁間隙對沖件的外廓尺寸精度有決定性的影響.沖裁間隙小而均勻,可使沖裁尺 寸獲取更高精度.對于拉深、彎曲等成形模,間隙大定將增大沖件口部尺寸誤差及回彈.間隙不均勻會使沖件毛刺加大并招致刃口的不均勻磨損.(5)沖壓設備的彈性變形在沖壓過程中,沖床承載后會產生一定的彈性變形.雖然這種變形量依沖壓力的大小變化且具有明顯的方向性,但就沖壓件,主要是對具有體積 沖壓性質的壓印、壓花、校平、壓凸、起波、沖擠、徽形、翻邊、徽粗、打扁、變薄拉深等工藝作業沖制成形的沖件,對其沖壓方面的尺寸精度有重 大影響.2、漸增誤差在沖壓過程中,入模沖壓的原材料與沖模刃口及型腔外表之間,在強大沖壓力的作用下,會出現強烈摩擦.在

12、長期連續沖壓過程中,強烈摩擦使 沖模工作零件即凸、凹模外表產生一定的自然磨損,從而改變沖模刃口及型腔的尺寸及形狀, 使沖件產生并隨沖模壽命延長而逐漸加大的這局部誤差, 稱之為漸增誤差.新沖模沖件只有固定誤差.沖模工作零件出現磨損后才產生漸增誤差.在多工位連續沖裁和連續式復合模中,特別是導板式多工位 連續模,多以漏件方法從沖模上卸下沖件及沖孔廢料,沖改及落料凹模多制成形洞口,以便于推卸沖件及廢料出模.一般凹模刃口向外斜一個角度a,通常依沖件料厚不同取 a=1/413.,凹模刃口磨損后就要刃磨.凹模刃磨后必然造成其平面尺寸增大,其尺寸增量AL取決于a角大小及刃磨次數、每次刃磨增量.叢可按公式計算：

13、AL=2Xhxtga當取a=0.5；每次刃磨量為0.15mm,刃磨20次后,其總刃磨量h=3mm ,那么可按該公式計算出 AL=2與Mg0.5 =0.053mm ,單邊凈增 &/2=0.0265mm .每刃磨一次 U=0.00265mm .單工位復合模多為模上卸件,沖裁凹模多采用直壁洞口.由于 沖裁時凸模要進入凹模洞口約一個沖件料厚.故刃口側面磨損也十分嚴重,刃磨后也將出現刃口尺寸變化,增大沖件誤差,但其增量微小.3、系統誤差由沖模送料、擋料及定位系統在沖壓過程中給沖件造成的誤差即系統誤差.它是依送料方式及選用送料裝置的不同、擋料及進距跟位位置的不同、定位裝置結構的差異等因素,而使沖件

14、誤差在一定范圍內波動.如果沖模擋料及定位系統設計與匹配得當,可以消減因送料方式欠佳或選用送料裝置 不當造成的過大送進誤差.送入沖模的材料一般要靠擋料銷或側刃擋塊擋料限位.復合沖裁模、綜合式復合模以及單沖模多使用圓柱頭或鉤形頭固定擋料銷,單工位復合模 也有用活動擋料銷的.而多工位連續模那么多使用始用臨時擋料銷并與固定擋料銷、側刃、導正銷配套對送料限位.入模材料碰到擋料銷即停止送 入并反向后退與擋料銷的擋料面形成一個間隙.此間隙的大小與送料推拉力大小有關,送料力大間隙會大些,但無論此間隙大小,都會使送料進 距出現V0.5mm的負差,使用活動擋料銷和始用臨時擋料銷,這個誤差還會更大一些.如果采用有搭

15、邊排樣,搭邊寬度可以補償送料誤差,故對于 單沖模和單工位復合模沖件精度沒有影響.但對于多工位連續模、多工位連續式復合模沖件的形位精度,特別是內孔內形對外廓的同軸度影響最 為明顯.為了消減這個同軸度偏差,通常在落料凸模端面裝導正銷或在搭邊上設工藝導正定位孔.由于多工位連續模的工位布置都是先沖孔而后落料 或成形,導正銷在沖孔的后續工位中先插入已沖出孔形中定位而后沖壓.對于料厚tv 14mm中硬鋼板,導正銷可以使送進誤差減小到 W.040.20mm ,t值大,誤差也大.4、偶發誤差沖壓過程中有些意外或突發的情況使沖件產生新的誤差,從而進一步降低沖件精度的事時有發生,又難以預防.這種偶發誤差常因操作偶

16、爾失誤、材料的局部和肉眼難辨的缺陷、模具零部件忽然松脫或損壞、沖壓設備意外故障、工作地偶發事件干擾與沖擊,造成沖件誤差加大.使用各種類型復合模沖壓對操作者技術要求較高,對原材料和毛坯尺寸及外表質量必須進行入模沖壓前檢驗,因同板差造成條料厚度差異及超差情況并非罕見,條料尺寸超差和毛刺過大、外表局部有劃傷碰傷及凸凹不平以及銹污結疤等,一旦漏檢且沒有及時消除,必然降低沖件精度.復合模 沖壓中的潤滑尤為重要,對材料和模具涂復潤滑劑過量、不勻或漏涂,均可造成沖件尺寸誤差的波動.至于薄料出現 疊沖、沖件壓傷及碰傷、送料力 不均將搭邊沖入刃口或模腔、沖件未出模或未脫離模具工作面即又沖壓而將沖件壓傷這些操作失

17、誤只要操作細心即可消減.迄今為止,國內總裝及修理沖模多用死扳手、活扳手、套筒扳手螺絲刀擰緊螺釘、螺栓,但很難到達螺絲聯接所需的合理預緊力.緊螺紋聯接是 沖模的主要構件聯接型式.對于在高速、高壓、強震動、連續承受劇烈交變動荷的沖模來說,螺紋在工作中松動是致命的！擰緊螺絲的力矩不夠,沖 模在長期工作后螺絲會因震動而松脫；擰緊螺絲力矩過大會使螺絲變形伸長甚至斷裂.由于工人性別、體力的差異,同樣的螺紋不同的人擰緊程度各 異,而其適宜擰緊力矩是一定的.由于沖模上螺絲松脫或斷裂而造成模具損壞甚至設備事故的事并非罕見.因此,總裝或修理沖模應使用扭矩扳手擰緊沖模上的螺絲,以保證緊螺紋聯接的可靠性.由于螺絲擰緊

18、不當在沖壓過程中使拼合刃口松動錯移,鑲塊松脫、模柄松動并旋轉、卸料板脫落、固 定沖模的壓板移動或松開 不僅沖壓尺寸改變,尚能殃成事故.單工位復合沖裁模及綜合式復合模在采用壓縮空氣吹卸沖件或使用專用卸件裝置卸件時,必須保證沖件卸離沖模工作面的時間小于沖床滑塊往復 行程時間的50%,才可連續自動沖壓,有拉深、彎曲及沖擠、變薄拉深等工藝作業工位的沖模,且不宜使滑塊行程次數n0120次/分.否那么因沖件從模腔推出到離開模具工作面時間滯后,從模上推卸沖件出模往往來不及,造成壓傷、碰傷甚至損壞.多工位連續復合模沖壓時條料的料尾與接頭、料寬誤差大造成進料偏斜、擋料銷擋料高度過小以及鉤形擋銷活動、模腔中滯留異

19、物、污銹未及時 消除都會加大沖件誤差.影響板料沖裁件精密的裝備因素1、開式壓力機動態精度對沖裁模沖裁精度的影響沖模的結構設計應充分考慮配用壓力機的結構型式、技術狀態及動態精度.沖制中小型板料沖壓件,國內多使用公 稱壓力PGC2500KN的國產開式壓力機,包括：(1) J11、J12系列及其改型與改良設計的開式單柱固定臺、活動臺壓力機.其公稱壓力PGC2500KN ;(2)J21系列及其改型與改良設計的開式雙柱固定臺壓力機.其公稱壓力 PGC 2500KN,最近國內已生產 PGC 4000KN的大噸位,但使用不多；(3) J23系列及其改型與改良設計的開式雙柱可傾壓力機.其公稱壓力大多PGC 1

20、000KN ;根據JB/T6580-93?開式壓力機精度?行業標準,公稱壓力PGC 2500KN的開式壓力機出廠精度都須符合規定的檢測工程及其允差.不少工廠用于沖壓中小型沖壓件的國產開式壓力機已使用多年,超期服役相當普遍.其靜態精度遠低于相當工程實 測誤差均超過表列允差,出廠精度早已喪失,實際運行承載后的動態精度就更低了.由于國產開式壓力機都采用C形機架,其精度遠不如 O形機架閉式壓力機.據實測C形機架承載后的彈性變形量平均為0.01mm/10KN ,為O形機架的10倍,而且不均勻；C形機架開口處即工作臺前邊大而后邊小.在用大沖裁力沖裁 中厚板及厚板時,會嚴重惡化開式壓力機的動態精度.在正常生

21、產情況下實測,國產開式壓力機的動態精度,反映在沖裁模刃口上的位移偏差可達約0.10.15mm ,如沖模的單邊沖裁間隙C,按儀表產品普通沖裁零件通常取C=5%t ,那么上述位移偏差等于 23mm料厚沖裁件沖模的沖裁間隙即：t=2mm , C=5%t=0.1mm ； t-3mm ； C=5%t=0.15mm ,所以,用無導向敞開式沖裁模在開式壓力機上沖裁t<3mm的沖裁件,無論是沖孔、落料,還是切口、沖槽孔,模具刃口都有可能碰撞、啃剝,至少要發生不均勻磨損,縮減沖模壽命.當t>3mm時雖勉強可以沖裁,但操作十分危險.2、滑動導向導柱模架的精度對沖裁模沖壓精度的影響使用無導向固定卸料結構

22、及敞開式結構沖裁模,在無平安防護裝置的普通開式壓機上沖壓,特別是用板裁條料及單 個坯件,都用手工送料是近年來沖壓行業壓手斷指的人身傷害事故,模具和設備損壞事故不斷發生并呈上升趨勢的主要 原因之一.采用有導向裝置并帶送料機械的沖模是減少上述事故并提升沖件精度和沖壓效率的主要技術舉措.廣泛使用的?冷沖模? GB國際與JB行標中的滑動導向導柱模架,其導柱與導套采用微間隙滑動配合.要保證沖裁件的質量、精度和沖模壽命,沖裁時保證間隙在合理的根底上保持一致而均勻,至關重要.在正常情況 下,模架導向間隙比沖裁間隙小才能實施凸模對準凹模的導向,只有使導向間隙比沖裁間隙小一半以上,才能完全準確 的導向,保證沖模

23、獲得均勻一致的沖裁間隙,有效提升沖模壽命.根據上述情況,不考慮模芯裝入模架必然產生的盡管 有限的各項誤差對模架導向精度乃至沖壓精度的綜合影響,依照國際?沖裁間隙?中規定,在保證準確導向的前提下, 允許沖裁的08F、10F、20等牌號低碳鋼板最小料厚tmin.沖模沖件誤差的經驗計算法1、普通沖裁模沖件誤差對于普通沖裁用單工位落料模、復合沖裁模即沖裁式復合模的沖件誤差,當采用有搭邊排樣沖裁時,只用求其固定 誤差WG、漸增誤差 WZ、偶發誤差 WO三者的代數和就是其常規的平面線性尺寸誤差W oWG值與沖模制造精度、沖件料厚t以及沖裁間隙占料厚的比率有關.在儀表行業,沖件尺寸小且料薄、尺寸精度較高,多采用45 %t 單邊較小沖裁間隙,沖模制造精度也較高,沖件的固定誤差WG即沖模初始沖壓精度偏差值也相對較高.沖件初始精度等級查獲的公