1 、引言

　　壓盤簧片是我公司N2系列產(chǎn)品中的沖壓制件，如圖1所示，制件材料為不銹鋼，料厚t=0.1mm，形狀比較簡單，但是制件尺寸公差、毛刺高度和平面度都有很高的要求。制件的料厚和嚴(yán)格的公差要求決定了模具必須有很高的加工精度，而且由于沖壓車間更新了日本產(chǎn)的高速沖床，性能參數(shù)也得到了很大的提高，因此先前的模具結(jié)構(gòu)和制造工藝就有了一定的缺陷，影響了模具的生產(chǎn)性。為了適應(yīng)頻率更高(300 件/min)的沖壓設(shè)備，必須在模具結(jié)構(gòu)和模具加工工藝上進(jìn)行改進(jìn)。

2 、改進(jìn)前的模具結(jié)構(gòu)

　　壓盤簧片的模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中卸料板和凹模板的材料為Cr12MoV，經(jīng)過熱處理后，硬度為58~63HRC;墊板采用CrWMn材料，經(jīng)過熱處理后硬度為52~57HRC;固定板使用45鋼材料，沖裁凸凹模使用HAP40材料，經(jīng)過熱處理后硬度為63~67HRC。固定板、卸料板和凹模板的重要尺寸加工精度在±0.003mm內(nèi)。

3 、改進(jìn)前的問題點

　　壓盤簧片模具屬于薄板級進(jìn)沖壓模具，按照沖裁間隙=料厚×5%的一般公式計算[1]。本文介紹的模具沖裁間隙為0.005mm，模具加工和裝配的精度要求很高，而且要求在生產(chǎn)頻率為300件/min的沖床上生產(chǎn)，就會出現(xiàn)以下問題：

　　(1)改造前采用的是精密級自潤滑型卸料導(dǎo)柱、導(dǎo)套，可保證導(dǎo)柱外徑，導(dǎo)套內(nèi)徑公差范圍在2μm以內(nèi)。由于卸料導(dǎo)柱和導(dǎo)套相互運動時是面接觸，產(chǎn)生的摩擦力大，在高速沖壓運動過程中，摩擦產(chǎn)生的熱量就會使導(dǎo)柱發(fā)熱膨脹、變形，從而產(chǎn)生由于導(dǎo)柱膠著、燒結(jié)導(dǎo)致的模具故障。　　

　　(2)由于制件的沖裁間隙小，要求模具的沖裁、定位、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)必須具有較高的位置精度和尺寸精度。為了保證加工后的模具符合高精度的要求，在模具的加工過程中就要使用到很多的放電、精銑等精密加工方法，導(dǎo)致模具的加工工期長，加工費用高。

　　(3)模具正常生產(chǎn)一段時間后，凸模和凹模的刃口就會產(chǎn)生磨損，需要定期的磨刃口，一般情況下，磨凸模刃口時，由于導(dǎo)正釘?shù)拈L度高于凸模，需要拆卸導(dǎo)正釘。本文介紹的模具在裝配結(jié)構(gòu)上講屬于倒裝模具，拆卸導(dǎo)正釘時需要將卸料板和上模部分分離，再次裝配時就會產(chǎn)生二次裝配誤差，影響沖裁精度。

　　(4)小孔沖裁采用的是加強(qiáng)型的凸模，凸模在加工過程中不可避免地會產(chǎn)生加強(qiáng)部分與沖裁部分的同軸度的偏差，產(chǎn)生偏心的現(xiàn)象，雖然同軸度的公差可以控制在0.006mm之內(nèi)，但是再加上由于其他相關(guān)部分造成的偏差就會產(chǎn)生沖裁間隙不均的情況，以至于形成較大的毛刺。

　　(5)模具生產(chǎn)過程中，料帶在經(jīng)過送料釘?shù)倪^程中會產(chǎn)生微小的沖擊，使材料產(chǎn)生顫動。由于本文介紹的制件料厚只有0.1mm，而且還要在高速沖壓設(shè)備上達(dá)到300件/min的生產(chǎn)速度，料帶在送料過程中產(chǎn)生的振動對高速生產(chǎn)的影響很大。

　　(6)模具生產(chǎn)過程中，凸模與固定板長時間處于高頻作用過程中，固定板由于材料硬度低，會產(chǎn)生變形，導(dǎo)致模具生產(chǎn)一段時間后凸模松動，產(chǎn)生沖裁間隙不均勻的情況。

　　由于上述的原因造成生產(chǎn)時出現(xiàn)下列問題：

　　a.由于掉渣、毛刺大、廢料上浮由此造成大量帶有壓痕、毛刺的不良品，每月造成材料損失大約35kg左右。

　　b.精密級自潤滑型卸料導(dǎo)柱、導(dǎo)套限制了沖床的生產(chǎn)頻率，造成極大的資源浪費。

　　c.模具頻繁修理，增加了鉗工的維修工時和機(jī)加工的工時，浪費了大量的人力和物力。

　　4 、模具結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

　　模具改進(jìn)前后對比如圖3所示。

　　針對模具生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)的問題點，對模具的結(jié)構(gòu)和加工工藝作了以下相應(yīng)的改進(jìn)：

　　(1)使用帶鋼珠襯套的導(dǎo)套，把滑動摩擦化為滾動摩擦，減少摩擦生熱產(chǎn)生的導(dǎo)柱膠著，燒結(jié)的模具故障，有利于高速生產(chǎn)。模板上卸料導(dǎo)柱、導(dǎo)套的安裝孔公差采用過度配合，模具裝配合適后，使用厭氧膠粘合固定。

　　(2)凹模板、卸料板和固定板按照加工精度等級要求，采用銷釘定位，螺絲固定后一次定位線切割放電加工導(dǎo)向、定位、沖裁等重要尺寸，保證了加工形狀的一致性和位置精度。

　　(3)導(dǎo)正釘和易損件都采用快換，易拆卸的結(jié)構(gòu)，在模具維修的時候，可以在不拆卸模具的前提下更換，消除二次裝配對模具精度的影響。

　　(4)小孔沖裁采用直桿凸模，避免階梯凸模在加工過程中產(chǎn)生的加強(qiáng)部分與沖裁部分的同軸度的偏差，減輕了由于沖裁間隙不均形成的毛刺，便于整體加工。

　　(5)把送料釘換成送料板，送料板和料帶之間的運動為連續(xù)的，穩(wěn)定的，減少了送料過程中的沖擊，達(dá)到高速生產(chǎn)的要求。

　　(6)將固定板的材料由45鋼改為CrWMn，經(jīng)過熱處理后硬度為52~57HRC，固定板的抗沖擊性能和耐磨性能大大提高，從而提高了整副模具的使用壽命。

5 、模具改造后的經(jīng)濟(jì)效益

　　(1)生產(chǎn)性能得到極大的改善(沖床稼動率提高了35%)。沖床由120件/min左右提高到300件/min左右。

　　(2)維修工時大幅度減少，節(jié)約了成本。鉗工以前每月修理8次，每次大約5h，現(xiàn)在每月2次，每次4h左右;機(jī)加工工時以前大約需要12h/月，現(xiàn)在每月需要4h左右，線切割需要15h/月左右，現(xiàn)在每月需要3h左右。

　　(3)不良品大幅度減少，節(jié)約了材料和能耗。改造前由于掉渣、毛刺大、廢料上浮由此造成大量帶有壓痕、毛刺的不良品，材料每月?lián)p失35kg左右，現(xiàn)在每月?lián)p失5kg左右。

6 、結(jié)束語

　　金屬板料冷沖壓是一種在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的加工方法。模具作為沖壓生產(chǎn)的基本要素，其設(shè)計制造技術(shù)受到普遍重視。本文介紹的模具改造方案具有普遍意義，滿足了壓盤簧片制件每月幾百萬件的生產(chǎn)需要，為以后其他高速，高精度沖壓模具的設(shè)計、加工和生產(chǎn)提供了寶貴經(jīng)驗。