精度高形狀複雜的衝件一般採用什麼凹模形式

對沖模投產至失效報廢各個時期衝件的實際誤差分析，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衝制衝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衝制的衝件誤差稱之為常規誤差；而沖模失效報廢前衝制的最後一批合格衝件的允許最大誤差稱之為極限誤差。在現場，確定

沖模刃磨

壽命的依據是衝件衝孔與落料的毛刺高度。由於任何成形件都具有衝裁作業（毛坯落料或衝孔），對於複合模尤為如此。所以，衝件毛刺高度的觸模檢查和測量並按企業標準或JB4129-85《衝壓件毛刺高度》對照檢測就顯得十分重要。

沖模的初始誤差通常是沖模整個壽命中衝件誤差最小的。其大小主要取決於沖模的製造精度與質量及衝件尺寸、料厚以及間隙值大小與均勻度。沖模的製造精度及質量又取決於制模工藝。對於料厚t≤1mm的中碳鋼複合衝裁模衝件，實驗結果與生產實踐都證明，電火花線切割製造的沖模衝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製造的沖模衝件要高25%～30%。這是因為後者不僅加工精度高，而且加工面粗糙度Ra值要比前者小一個數量級，可達到0。025μm。因此，沖模的製造精度與質量等因素決定了沖模的初始衝壓精度，也造就了衝件的初始誤差。

衝件的常規誤差是沖模經第一次刃磨到最後一次刃磨後衝出最後一個合格衝件為止，衝件實際具有的誤差。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，衝件的誤差也隨之加大。當其誤差超過極限偏差時，衝件就不合格，沖模也就失效報廢。衝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，衝件上孔與內形按單向正偏差標允差並依接近或幾乎等於極限最大尺寸制模。同理，衝件外形落料按單向負偏差標註允差並依接近或幾乎等於極限最小尺寸制模。這樣就使衝件的常規誤差範圍擴大，沖模可刃磨次數增加，模具壽命提高。

衝件的極限誤差是具有極限偏差的衝件所具有的實際允許的最大尺寸誤差。這類衝件通常是在沖模失效報廢前衝制的最後一批合格衝件。

對各類沖模衝件誤差在沖模整個壽命中出現的波動、增減趨向及規律等進行全面分析便可發現：衝件誤差的主導部分是不變的；因刃口或型腔的自然磨損而出現的誤差增量隨沖模刃磨衝數增加而使這部分誤差逐漸加大；還有部分誤差的增量是非常規的、不可預見的。所以，各類沖模衝件誤差是由因定誤差、漸增誤差、系統誤差及偶發誤差等幾部分綜合構成。

1、固定誤差

新沖模在指定的衝壓裝置上投入使用至失效報廢的整個（總）壽命過程中，其合格衝件誤差的主導部分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衝制的合格衝件的偏差，也即沖模的初始誤差，而此時的沖模具有初始衝壓精度。刃磨後的沖模，因其工作零件（凸、凹模）磨損而改變尺寸誤差，使衝件識差增量隨刃磨次數增加而逐漸加大，故沖模刃磨後的衝壓精度亦稱“刃磨精度”比其初始精度要低。

沖模衝件的固定誤差取決於以下各要素：

（1）衝件的材料種類、結構（形狀）尺寸及料厚

衝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。不同衝裁工藝、不同材料種類與不等料厚，間隙相差懸殊，衝壓精度差異很大。同一種模數m=0。34的2mm的料厚、中心有孔的H62黃銅材料片齒輪複合模衝件，當取間隙C=0。5%t（單邊），用複合精沖模衝制，衝件尺寸精度達到IT7級，衝件平直無拱彎，衝切面垂直度可達89。5°，其表面粗糙Ra值為0。2μm；而用普通複合模衝制，間隙C=5%t（單邊），衝件初始誤差亦即沖模的初始衝壓精度為1T9級，衝切面粗糙度Ra值為12。5μm，毛刺高度為0。10mm；還是這個衝件用連續模衝制，間隙C=7%t（單邊），初始衝件精度為IT11級，衝切面更粗糙，甚至有肉眼可見的臺階。通常情況下，衝件材料及其厚度t是選取衝裁間隙的主要依據。一旦選定間隙就確定了衝件的平面尺寸的固定誤差的主體；衝件結構剛度及立體形狀則影響其形位精度。

（2）衝壓工藝及沖模結構型別

採用不同的衝壓工藝，衝件的精度及固定誤差相差甚大。除上述片齒輪例項說明，精衝工藝與普通衝裁的衝件精度與固定誤差相差一個數量級之外，即便在普通衝裁中，採用不同間隙衝裁，固定誤差相差也很大。例如料厚t=1。5mm的H62黃銅衝裁件，選用C≤40%t單邊Ⅰ類小間隙衝裁比選用C≤8%t（單邊）Ⅲ類大間隙衝裁，衝件固定誤差將加大40%～60%，精度至少降一級。此外，採有無搭邊排樣，衝件的誤差要遠大於有搭邊排樣衝件。無搭邊排樣衝件。無搭邊排樣衝件的精度低於IT12級，而多數有搭邊排樣的衝件精度在IT11～IT9級之間，料厚t＞4mm的衝件，尺寸精度會更低一些。

不同沖模結構型別，由於適用衝壓料厚及製造精度的差異，導致衝件的固定誤差有別。複合模中，多工位連續式複合模由於衝件連續重複定位加上制模誤差較大，故其衝件的固定誤差比單工位複合衝裁模要大1～2級。

（3）沖模製造工藝　　

沖模主要工作零件即凸、凹模的加工程式，對操作上的技術要求不高，能夠一次成形較複雜的模腔。但其加工表面約厚＞0。03～0。05mm為高溫燒蝕的殘餘樹枝狀奧氏體組織，硬度可高達HRC67～70，有顯微裂紋，容易在衝裁時出現崩刃或剝落。義大利Corrada公司的有關研究報告稱“線切割加工對錶面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座標磨削（對線切割件）作精加工”。近年來瑞士和日本等國，對電加工裝置進行了深入的研究和較大的改進，製造出功能齊全的高精度NC和CNC線切割機，加工精度可達±0。005～0。001mm，甚至更小。加工表面粗糙度Ra值能達到0。4μm。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家的各別型號線切割機可達±0。008～±0。005mm，一般都在±0。01mm或更大一些，個別也能達到±0。005mm，加工表面粗糙度Ra值均大於1。6μm。然而，電加工燒蝕金屬表面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，難以達到沖模，尤其高精度、高壽命沖模對尺寸精度與工作零件表面粗糙度Ra值要求。

用精密磨削法制造沖模，特別是製造高精度、高壽命沖模，諸如：薄料小間隙複合衝裁模、多工位連續式複合模等，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，最後精密磨削，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±0。001～0。0005mm，加工表面粗糙度Ra值可達0。1～0。025μm。所以，用該工藝製造的沖模，無論尺寸精度、工作零件表面粗糙度，都能滿足沖模，尤其各種複合模的要求，比電加工工藝製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衝裁（落料）出平板展開毛坯，也有成形後落料、切開得到單個成品衝件。故衝裁作業，包括常用的衝孔、切口、切邊等，對於每種板料衝壓件都是必要的。所以衝裁間隙對沖件的外廓尺寸精度有決定性的影響。衝裁間隙小而均勻，可使衝裁尺寸獲取更高精度。對於拉深、彎曲等成形模，間隙大定將增大沖件口部尺寸誤差及回彈。間隙不均勻會使衝件毛刺加大並招致刃口的不均勻磨損。

（5）衝壓裝置的彈性變形

在衝壓過程中，衝床承載後會產生一定的彈性變形。雖然這種變形量依衝壓力的大小變化且具有明顯的方向性，但就衝壓件，主要是對具有體積衝壓性質的壓印、壓花、校平、壓凸、起波、衝擠、鐓形、翻邊、鐓粗、打扁、變薄拉深等工藝作業衝製成形的衝件，對其衝壓方面的尺寸精度有重大影響。

2、漸增誤差

在衝壓過程中，入模衝壓的原材料與沖模刃口及型腔表面之間，在強大沖壓力的作用下，會出現強烈摩擦。在長期連續衝壓過程中，強烈摩擦使沖模工作零件

即

凸、凹模表面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，使衝件產生並隨沖模壽命延長而逐漸加大的這部分誤差，稱之為“漸增誤差”。新沖模衝件只有固定誤差。沖模工作零件出現磨損後才產生漸增誤差。在多工位連續衝裁和連續式複合模中，特別是導板式多工位連續模，多以漏件方法從沖模上卸下衝件及衝孔廢料，衝改及落料凹模多製成形洞口，以便於推卸衝件及廢料出模。一般凹模刃口向外斜一個角度α，通常依衝件料厚不同取α=1/4°～3°，凹模刃口磨損後就要刃磨。凹模刃磨後必然造成其平面尺寸增大，其尺寸增量△L取決於a角大小及刃磨次數、每次刃磨增量。△L可按公式計算：△L=2×h×tgα，當取α=0。5°，每次刃磨量為0。15mm，刃磨20次後，其總刃磨量h=3mm，則可按該公式計算出△L=2×3×tg0。5°=0。053mm，單邊淨增△L/2=0。0265mm。每刃磨一次△L=0。00265mm。單工位複合模多為模上卸件，衝裁凹模多采用直壁洞口。由於衝裁時凸模要進入凹模洞口約一個衝件料厚。故刃口側面磨損也十分嚴重，刃磨後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、擋料及定位系統在衝壓過程中給衝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，而使衝件誤差在一定範圍內波動。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。複合衝裁模、綜合式複合模以及單沖模多使用圓柱頭或鉤形頭固定擋料銷，單工位複合模也有用活動擋料銷的。而多工位連續模則多使用始用（臨時）擋料銷並與固定擋料銷、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並反向後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≤0。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。如果採用有搭邊排樣，搭邊寬度可以補償送料誤差，故對於單沖模和單工位複合模衝件精度沒有影響。但對於多工位連續模、多工位連續式複合模衝件的形位精度，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。由於多工位連續模的工位佈置都是先衝孔而後落料或成形，導正銷在衝孔的後續工位中先插入已衝出孔形中定位而後衝壓。對於料厚t≤1～4mm中硬鋼板，導正銷可以使送進誤差減小到±0。04～0。20mm，t值大，誤差也大。

4、偶發誤差

衝壓過程中有些意外或突發的情況使衝件產生新的誤差，從而進一步降低衝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爾失誤、材料的區域性和肉眼難辨的缺陷、模具零部件突然鬆脫或損壞、衝壓裝置意外故障、工作地偶發事件干擾與衝擊……，造成衝件誤差加大。

使用各種型別複合模衝壓對操作者技術要求較高，對原材料和毛坯尺寸及表面質量必須進行入模衝壓前檢驗，因“同板差”造成條料厚度差異及超差情況並非罕見，條料尺寸超差和毛刺過大、表面區域性有劃傷碰傷及凸凹不平以及鏽汙結疤等，一旦漏檢且沒有及時消除，必然降低衝件精度。複合模衝壓中的潤滑尤為重要，對材料和模具塗復潤滑劑過量、不勻或漏塗，均可造成衝件尺寸誤差的波動。至於薄料出現“疊衝”、衝件壓傷及碰傷、送料力不均將搭邊衝入刃口或模腔、衝件未出模或未脫離模具工作面即又衝壓而將衝件壓傷……這些操作失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，但很難達到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。對於在高速、高壓、強震動、連續承受劇烈交變動荷的沖模來說，螺紋在工作中鬆動是致命的！擰緊螺絲的力矩不夠，沖模在長期工作後螺絲會因震動而鬆脫；擰緊螺絲力矩過大會使螺絲變形伸長甚至斷裂。由於工人性別、體力的差別，同樣的螺紋不同的人擰緊程度各異，而其合適擰緊力矩是一定的。由於沖模上螺絲鬆脫或斷裂而造成模具損壞甚至裝置事故的事並非罕見。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。由於螺絲擰緊不當在衝壓過程中使拼合刃口鬆動錯移，鑲塊鬆脫、模柄鬆動並旋轉、卸料板脫落、固定沖模的壓板移動或鬆開……不僅衝壓尺寸改變，尚能

殃成

事故。

單工位複合衝裁模及綜合式複合模在採用壓縮空氣吹卸衝件或使用專用卸件裝置卸件時，必須確保衝件卸離沖模工作面的時間小於衝床滑塊往復行程時間的50%，才可連續自動衝壓，有拉深、彎曲及衝擠、變薄拉深等工藝作業工位的沖模，且不宜使滑塊行程次數n≥120次/分。否則因衝件從模腔推出到離開模具工作面時間滯後，從模上推卸衝件出模往往來不及，造成壓傷、碰傷甚至損壞。

多工位連續複合模衝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、模腔中滯留異物、汙鏽未及時消除……都會加大沖件誤差。

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