轉塔壓力機旋轉模跳料原因分析及解決措施

亞洲富士長林電梯（新余）有限公司（江西 338029）鐘翔山

近些年來，隨著進口FC1250M型數控回轉頭壓力機（簡稱轉塔壓力機）使用年限的增加，隨機配帶的大部分模具由于損耗都更換成了自制模具，一方面滿足了設備的正常生產加工，同時為設備進口模具的國產化積累了一些經驗。然而，近來，該設備上的6mm×40mm矩形旋轉模僅僅在刃磨后加工便經常性地出現跳料或卡鉗夾持板料不穩而移位（俗稱卡料）等故障。自制該模具后，加工故障依然，嚴重影響著公司產品部分零件的生產。

1.轉塔壓力機旋轉模加工簡介

FC1250M型數控回轉頭壓力機是目前國際上較先進的新型數控板料加工設備之一。整臺設備受計算機控制，它可配備自動上料、自動卸料等各個工作單元，通過多臺設備或多個工作單元的有效配置，組成以數控壓力機為中心的沖壓柔性制造系統（FMS），我公司根據生產情況僅引進了其主要工作單元。

在數控回轉頭壓力機轉盤中有36個工位能儲存各種形狀、大小以及不同間隙的模具作為加工的工具庫。其中有2個工位安放著旋轉模，旋轉模中的上、下模分別通過設備本身配帶的兩套自動旋轉裝置來實現上下模的自動同步旋轉。需加工的板料通過夾鉗夾緊后，由計算機控制X、Y兩軸的步進電機作水平及縱向移動實施送料；通過轉盤繞著轉塔軸的旋轉來選擇不同的模具；通過板料的水平、縱向移動來改變板料工作位置。各種運動通過合理疊加配合，加工出各種形狀的零件。

根據加工零件的特點，矩形旋轉模一般用于加工某些形狀特殊的孔及異型外形，其模具結構如附圖所示。

安裝時，上模安放于上轉盤的安裝孔位，下模置于下轉盤的相同孔位，上、下模的安裝方向利用導套8及凹模9上的鍵槽與孔位相應的鍵定位。

工作時，壓力機打擊頭（其行程是一定的，不可調整）壓力通過沖擊頭1傳遞，經過彈簧2、座圈6、凸模5的共同作用，完成沖裁、卸料動作。沖擊過程中，彈簧2通過防松環3的錐面與沖擊頭1緊貼，保證其不松動；圓柱銷7限制凸模5受沖擊后的上跳極限位置。

生產自制該模具時，考慮到數控回轉頭壓力機較普通壓力機加工頻率高、沖擊大，所以上模1、凸模4均選用Cr 12Mo V料，其中上模熱處理50～54HRC，以保證有較好的沖擊韌性、強度；凸模熱處理硬度56～62HRC，以保證足夠的強度和耐磨性。

2.跳料的產生及其危害

一般情況下，按正常沖裁間隙設計的模具，當凸模切斷坯料將廢料壓入凹模以后，應從凹模孔口掉落，然而由于種種原因，當模具在結束沖孔并在剛剛開模的一瞬間，隨著上模的升高，作用在料片上往上的力大于凹模型腔對落料件或廢料的卡滯力，便造成本應該從下模漏料孔漏出的廢料隨著凸模一起從凹模里被帶出掉在產品上，產生跳料。

根據資料分析、介紹，跳料的產生是由于凸模在沖入坯料后向四周壓縮材料時，當凹模內已留有前幾次沖下的廢料，就會在凸模下方因密封造成凸模頭部與材料間呈近似真空狀態，壓力比外面要低，在凸模沖下瞬間，夾在兩次片料之間的空氣被迅速壓縮，故沖切后廢料片或落料件因受從下而上的空氣壓力被貼至凸模下面，若料片與模壁之間的摩擦力小于向上的作用力，料片就將隨凸模的回升而跳出凹?？住３酥?，凸模與廢料之間形成油封、凸模帶磁性、凸模和凹模間隙太大及振動等都有可能造成廢料上跳。

對轉塔壓力機來說，當廢料上跳到板料表面，會因廢料與板料的重疊而損壞凸凹模刃口，由于加工過程是由編程后的計算機直接控制，因此，它的產生甚至會使整套模具報廢、壓力機損壞。

當廢料未及時完成上跳而卡滯在沖切好的型孔及凹模之間或凸模未及時從沖切好的型孔中退出，就產生卡料，由于設備本身的保護功能，送料卡鉗產生松動，造成后續的加工定位及送料信息紊亂，直接導致廢品的產生。根據其產生機理可看出：卡料事實上也是跳料的表現，廢料未完全跳出便出現卡料。因此，所有故障表現實際均歸結為跳料。

3.跳料產生原因分析

為找出該模具產生跳料的具體影響因素，在生產現場分別對隨機床進口模具及自制模具使用情況及沖切的廢料、零件沖切口進行了檢查，檢查后發現：兩種模具出現廢料上跳時，加工的零件材料多為不銹鋼，使用的隨機床進口模具由于凸、凹模刃口磨損，已經過多次刃磨，沖切零件斷口下端面粗糙、呈明顯撕裂狀；自制模具沖切零件斷口沿40mm尺寸方向，部分端面光亮平整、部分粗糙。

經對模具和沖切廢料斷面觀察分析，初步判斷：進口模具沖切后廢料出現上跳主要原因是由于凸、凹模修磨后總長度過短造成沖切深度過淺，使廢料下端面幾乎為拉斷，過淺的沖切深度還使廢料處在凹?？卓谏媳砻?，因而很容易被凸模吸附而上跳；自制模具沖切的零件斷面形貌表明：模具沖裁間隙不均勻，不均勻沖裁間隙的出現，造成一邊大于沖裁間隙，一邊小于沖裁間隙，使得料片在進入凹模之后，因為毛刺很大，在開模時，廢料易從凹模中被帶出。

另外，沖切凸模形狀簡單，廢料與凹模孔口間的摩擦力很小，易被凸模吸附；沖切的不銹鋼材料韌性好，廢料易粘附于凸模；使用的轉塔壓力機沖裁速度較高，使廢料易受真空吸附作用上跳，這些因素均易導致跳料的產生。

4.采取的措施

根據資料介紹，防止跳料產生常使用的措施主要有：在凸模刃口上開小槽或將凸模刃口做成球冠狀或將凸模做成斜面或剪切狀，此外，對磁性的凸模進行退磁處理，在凸模上設置頂料釘等。

針對上述對跳料產生原因的分析，對二種模具分別采取如下措施：

由于進口模具產生跳料的主要因素是沖切深度過淺，于是對模具作如下更改：將導套8下底面磨去2mm，用硬質合金鉆頭配合研磨膏將凹模9刃口研成小倒角，以增大沖切后的廢料與凹模的摩擦阻力，使廢料能留在凹模內，不至于產生廢料上跳。

經對自制模具進行檢查，發現：模具之所以在40mm長度方向間隙不均勻，主要是由于該模具上、下模中的定位鍵槽與沖切零件中心線間有偏差，導致安裝于轉塔壓力機塔位的上、下模在40mm長度方向的間隙出現不均勻，由于對模具重新進行再加工較難實現，考慮到機床中上、下模定位裝置是兩套獨立的機構，因此，在安裝模具前，讓下模定位裝置空轉一齒，使機床的上下定位鍵發生偏移，從而模具安裝后的間隙得到調正。

另對自制模具作如下改進：在凸模5端面開設通氣孔，以破壞凸模刃口端面與沖壓板料間形成真空的條件，在導套8端面開制小槽消氣，以利于空氣進入沖裁面。

兩種模具除分別采取上述措施外，在加工不銹鋼板時，同樣都用棉紗擦拭板材表面的油漬，并對凹模表面和板料底面用乳化液進行適當潤滑，以減少廢料與凸模間的吸附力。

5.效果及結語

改進后的兩套模具，在加工不銹鋼等韌性材料時，跳料現象大大減少，加工碳素鋼時，近一年來跳料現象未發生過。目前，改進后的進口模具及自制模具依然工作良好。