外發(fā)沖模加工質(zhì)量的控制

1 引言

    近年來(lái)，沖壓材料上漲，客戶(hù)要求降低價(jià)格，世界范圍內(nèi)沖壓制造業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈，壓力越來(lái)越大，企業(yè)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)高效率、低消耗地為顧客提供個(gè)性化高質(zhì)量產(chǎn)品的能力，已成為行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)標(biāo)志。模具被稱(chēng)為工業(yè)之父，模具質(zhì)量的高低，將直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量、成本、價(jià)格及供貨交期、客戶(hù)滿(mǎn)意度與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，因此經(jīng)濟(jì)形勢(shì)對(duì)模具的質(zhì)量提出了越來(lái)越高的要求。當(dāng)前我公司提出新的五年計(jì)劃，把今年作為經(jīng)營(yíng)改革元年，要求銷(xiāo)售額提升3倍，那么如何才能更合理地提高模具質(zhì)量呢？也就是說(shuō)，怎么樣才能讓模具在高精度、低成本、高效率條件下，更長(zhǎng)時(shí)間地、更多模次地生產(chǎn)出質(zhì)量合格的制件呢？這已經(jīng)是我們企業(yè)迫在眉睫的當(dāng)務(wù)之急。

2 模具不良原因分析

    然而現(xiàn)狀并不讓人滿(mǎn)意，無(wú)論從沖壓生產(chǎn)的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)率、出貨及時(shí)率，還是從模具維修的效率來(lái)看，都有一些讓人疲于應(yīng)付的心得。從現(xiàn)場(chǎng)模具的拍照寫(xiě)真來(lái)看，問(wèn)題的主要根源在于公司前期模具制造都是外發(fā)加工的，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)規(guī)范來(lái)約束供應(yīng)商，供應(yīng)商的模具質(zhì)量沒(méi)有得到有效管理和控制。具體如表1所示。

表1 現(xiàn)場(chǎng)模具不良原因分析

3 改善質(zhì)量途徑

    以現(xiàn)場(chǎng)的模具情況，反觀(guān)模具設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)全過(guò)程，我們發(fā)現(xiàn)改善模具的質(zhì)量途徑，以下幾點(diǎn)無(wú)論外發(fā)加工模具還是自制模具都應(yīng)該引起重視。

    （1）模具的設(shè)計(jì)是提高模具質(zhì)量的最重要的一步，需要考慮到很多因素，包括模具材料的選用，模具結(jié)構(gòu)的可使用性及安全性，模具零件的可加工性及模具維修的方便性，這些在設(shè)計(jì)之初應(yīng)盡量考慮得周全些。

    a.模具材料的選用既要滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的要求，還要考慮到材料的成本及其在設(shè)定周期內(nèi)的強(qiáng)度，當(dāng)然還要根據(jù)模具的類(lèi)型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素來(lái)選材。例如：沖裁模的主要失效形式是刃口磨損，就要選擇表面硬度高（58～64HRC）、耐磨性好，熱處理變形小的材料；沖模主要承受周期性載荷，易引起表面疲勞裂紋，導(dǎo)致表層剝落，那就要選擇表面韌性好的材料；拉伸模應(yīng)選擇磨擦系數(shù)特別低的材料；當(dāng)制品批量大時(shí)，可選擇淬火回火鋼。另外還需要考慮采用與制件親和力較小的模具材料，以防粘模加劇模具零件的磨損，造成拆彎成形時(shí)擦傷產(chǎn)品（如186—D61—4/4工程鋁殼拆彎模）。

    b.排樣與搭邊。不合理的往復(fù)送料排樣法以及過(guò)小的搭邊值往往會(huì)造成模具急劇磨損或凸、凹模啃傷。因此，在考慮提高材料利用率的同時(shí)，必須根據(jù)零件的加工批量、質(zhì)量要求和模具配合間隙，合理選擇排樣方法和搭邊值，以提高模具壽命。當(dāng)然，過(guò)大的搭邊值造成的沖壓原材料浪費(fèi)更應(yīng)該引起我們的重視。

    c.模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，盡量結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，還要保證模具零件有足夠的強(qiáng)度和剛度，避免設(shè)計(jì)刀口間距太近，模板塊數(shù)不夠無(wú)墊板墊腳；模具零件各表面的轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成圓角過(guò)渡，凹模、型腔及凸模可采用組合或鑲拼結(jié)構(gòu)來(lái)消除應(yīng)力集中，細(xì)長(zhǎng)凸模或沖針采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施；同時(shí)應(yīng)配置防止廢料堵塞的裝置，設(shè)計(jì)合理的配合間隙，減少滑動(dòng)配合件及頻繁撞擊件在長(zhǎng)期使用中磨損所帶來(lái)的對(duì)模具質(zhì)量的影響。無(wú)間隙和小間隙的液晶薄材沖裁模尤其要注意模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度應(yīng)高于凸、凹模配合精度。準(zhǔn)確和可靠的導(dǎo)向，可以減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷。

    d.在設(shè)計(jì)中必須減少在維修某一零部件時(shí)需拆裝的范圍，特別是易損件要設(shè)計(jì)方便拆裝的結(jié)構(gòu)，并對(duì)易損零件（如斷針）要作備品備件管理和在庫(kù)控制。

    （2）模具的制造過(guò)程也是確保模具質(zhì)量的重要一環(huán)，模具制造過(guò)程中的加工方法和加工精度也會(huì)影響到模具的使用壽命。各零部件的精度直接影響到模具整體裝配情況，除掉設(shè)備自身精度的影響外，則需通過(guò)改善零件的加工方法，提高鉗工在模具磨配過(guò)程中的技術(shù)水平，來(lái)提高模具零件的加工精度。在制造過(guò)程中要注意各加工環(huán)節(jié)如：熱處理、研磨、線(xiàn)切割等加工工藝的不當(dāng)。

    a.熱處理：淬火、回火工藝不當(dāng)產(chǎn)生變形。供應(yīng)商為了趕交期或其他原因，往往采用不當(dāng)?shù)臒崽幚砉に�，�?shí)踐證明，模具的熱處理質(zhì)量對(duì)模具的性能與使用壽命影響甚大，模具工作零件的淬火變形與開(kāi)裂，使用過(guò)程的早期斷裂，均與模具的熱處理工藝有關(guān)。

    淬火與回火。這是模具熱處理中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。若淬火加熱時(shí)產(chǎn)生過(guò)熱，不僅會(huì)使工件造成較大的脆性，而且在冷卻時(shí)容易引起變形和開(kāi)裂，嚴(yán)重影響模具壽命。沖模淬火加熱時(shí)特別應(yīng)注意防止氧化和脫碳，應(yīng)嚴(yán)格控制熱處理工藝規(guī)范，在條件允許的情況下，可采用真空熱處理。淬火后應(yīng)及時(shí)回火，并根據(jù)技術(shù)要求采用不同的回火工藝。

    消應(yīng)力退火。模具工作零件在粗加工后應(yīng)進(jìn)行消應(yīng)力退火處理，其目的是消除粗加工所造成的內(nèi)應(yīng)力，以免淬火產(chǎn)生過(guò)大的變形和裂紋。對(duì)于精度要求高的模具，在磨削或電加工后還需經(jīng)過(guò)消應(yīng)力回火處理，有利于穩(wěn)定模具精度，提高使用壽命。

    b.模具研磨平面度、光潔度不夠，容易產(chǎn)生撓曲變形和劃傷。模具工作零件表面質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)于模具的耐磨性、抗斷裂能力及抗粘著能力等有著十分密切的關(guān)系，直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗糙度值對(duì)模具壽命影響很大，若表面粗糙度值過(guò)大，在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，并在其峰谷間容易產(chǎn)生裂紋，影響沖模的耐用度，還會(huì)影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度。為此，對(duì)模具主要成形零部件需要進(jìn)行表面強(qiáng)化，以提高模具零件表面耐磨性，從而更好地提高模具質(zhì)量。對(duì)大批量生產(chǎn)的拆彎成形塊可采用鍍鉻、鍍鈦或滲硫處理，提高材料的耐磨性以減少摩擦引起的產(chǎn)品表面劃傷。

    c.人為的拉線(xiàn)線(xiàn)切割，線(xiàn)切割間隙處理不對(duì)，沒(méi)作清角及線(xiàn)切割的變質(zhì)層影響。沖模刃口多采用線(xiàn)切割加工。由于線(xiàn)切割加工的熱效應(yīng)和電解作用，使模具加工表面產(chǎn)生一定厚度的變質(zhì)層，造成表面硬度降低，出現(xiàn)顯微裂紋等，致使線(xiàn)切割加工的沖模易發(fā)生早期磨損，直接影響模具沖裁間隙的保持及刃口容易崩刃，縮短模具使用壽命。

    （3）模具的正確使用與維護(hù)，也是提高模具質(zhì)量的一大因素。例如：模具的正確安裝與調(diào)試；嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模深度；控制校正彎曲、整形等工序上模的下止點(diǎn)；及時(shí)研磨刃口；對(duì)模具進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，注意保持模具的清潔和導(dǎo)柱、導(dǎo)套及其他有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位合理的潤(rùn)滑等。預(yù)防模具在生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提高維修工作效率。

    a.沖床設(shè)備的選用，沖床噸位、沖裁力不夠、調(diào)模下得太深。

    對(duì)于薄材產(chǎn)品的小間隙精密沖模必須選擇精度高、剛性好的沖床，并根據(jù)沖裁力選擇合適噸位的沖床生產(chǎn)，否則，將會(huì)降低模具壽命，嚴(yán)重者還會(huì)損壞模具。

    b.沖壓零件的原材料厚度公差超差、材料性能波動(dòng)、表面質(zhì)量較差（如銹跡）或不干凈（如油污）等，會(huì)造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此，應(yīng)當(dāng)盡可能采用沖壓工藝性好的原材料，以減少?zèng)_壓變形力；沖壓前應(yīng)嚴(yán)格檢查原材料的牌號(hào)、厚度及表面質(zhì)量等，并將原材料擦拭干凈，必要時(shí)應(yīng)清除表面氧化物和銹跡；根據(jù)沖壓工序和原材料種類(lèi)，必要時(shí)可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑工序。

    c.生產(chǎn)作業(yè)的正確使用和合理維護(hù)。要防止模具生產(chǎn)前無(wú)退磁處理、無(wú)退料銷(xiāo)，生產(chǎn)中有斷針、斷彈簧、卡料造成脫料不順及無(wú)漏料、滾堵料、墊腳堵料造成的落料不順現(xiàn)象。同時(shí)要提高沖壓生產(chǎn)意識(shí)，避免疊片沖壓，定位不到位，沒(méi)使用吹氣槍?zhuān)�模板有裂紋仍繼續(xù)生產(chǎn)。

    d.為了保護(hù)正常生產(chǎn)，提高沖壓件質(zhì)量，降低成本，延長(zhǎng)沖模壽命，必須正確使用和合理維護(hù)模具，嚴(yán)格執(zhí)行沖模“三檢查”制度（使用前檢查，使用過(guò)程中檢查與使用后檢查），并做好沖模與維護(hù)檢修工作。制造過(guò)程中的精度檢查，包括模具零件的加工精度、裝配精度及通過(guò)試模驗(yàn)收工作綜合檢查模具的精度，在檢查時(shí)還需盡量選用高精度的測(cè)量?jī)x器，對(duì)于那些成形表面曲面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具零件，若用普通的直尺、游標(biāo)卡就無(wú)法達(dá)到精確的測(cè)量數(shù)據(jù)，這時(shí)就需選用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x之類(lèi)的精密測(cè)量設(shè)備，來(lái)確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語(yǔ)

    模具的質(zhì)量問(wèn)題，無(wú)論是模具的外協(xié)加工單位，還是模具的使用者都應(yīng)非常重視，各部門(mén)需要通力合作。“模具質(zhì)量”的涉及面很廣泛，相當(dāng)復(fù)雜，本文從模具的現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)真和常見(jiàn)問(wèn)題加以闡述，應(yīng)該能使我們對(duì)“外發(fā)模具的加工質(zhì)量”現(xiàn)狀有更深刻的認(rèn)識(shí)，并希望通過(guò)技術(shù)的不斷創(chuàng)新、管理的不斷規(guī)范、供應(yīng)鏈的不斷完善等舉措來(lái)提升模具的質(zhì)量。