模具缺陷的分析和解决
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摘要：针对本公司生产的模具1025-02，简介了其结构特点，分析了该模具出现问题的根源，并采取了可行的改进方案，最终使模具调试成功。
关键词：美国原设计结构；侧向力；支撑块
中图分类号：TB
文献标识码：A
文章编号：16723198（2013）01018301
1模具基本信息
1025—02是2008年我公司生产的模具。使用厂家：美国通用公司；模具名称：多工位模具；自动上料退料.制件名称：前梁上/下片；料厚：2.2mm；冲裁间隙：0.22m。该系列模具共分四序，出问题的是前梁上片，第二序。
2简介模具结构特点
冲裁工艺的基本运动是压料板先与板料接触并压牢，凸模下降至与板料接触并继续下降进入凹模，凸、凹模及板料产生相对运动导致板料分离，然后凸、凹模分开，压料板把工件或废料从凸模上推落，完成冲裁运动。压料板的运动是非常关键的，为了保证冲裁的质量，必须控制卸料板的运动，一定要让它先于凸模与板料接触，并且压料力要足够，否则冲裁件切断面质量差，尺寸精度低，平面度不良，甚至模具寿命减少。
此套模具结构比较复杂。它是8个工位，上、下片各用4个工位。其间都是斜楔修边，结构相当紧凑，修理、拆装几乎是牵一发动全身，改造空间几乎没有。由于制件板料太厚，冲裁力很大，还是侧修边，侧向力很大。
斜楔修边就是模具凸模刃凸模刃口和凹模刃口与冲床运动方向成90度。当模具工作时，上底板下行一段距离后，压料板压住制件，上模的驱动块把下底板上的斜楔块驱动，最终使修边的凹模镶块水平移动，与凸模刃口进行冲裁。这时下
底板的反侧块就将侧向力传到上底板的反侧块上，达到抵消力的作用。
2.1斜楔修边正常工作的基本条件
（1）斜楔滑块导向平稳，间隙在0.05mm。
（2）斜楔滑块下边的导板分布要尽量靠近最终工作位置。
（3）凸模刃口与凹模刃口间隙是0.22mm。
（4）所有镶块与固定板上的销子间隙合理。
（5）为了减少所有镶块的位移，必须要有键，并且它们间隙必须是0.1mm。
（6）凸模本体刚性必须要好。
2.2出现问题
此套模具试冲时，第1序成型；第2序修左边；制件在间隙合理的情况下，理应顺利取下。但现在制件的边就像翻边一样，包在凸模刃口上，得连別带撬花上一小时才能拿下来，造成模具不能正常工作。当时美国专家都在，一汽模具公司制造的模具，使用时不是自动的而是完全手动的。我们很尴尬。
2.3原因分析，更改经过
2.3.1查找原因
（1）们首先按照通常惯例，检查斜楔滑块导向是否平稳。用塞尺检查斜楔滑块两侧的L形导滑原件间隙良好，完全保证在0.05mm间隙范围里。斜楔滑块的结构。斜楔滑块的结构设计除应保证行程关系外，为使斜楔滑块工作可靠，应设置复位机构，一般采用弹簧，有时也用气缸等装置。此外，还应设置后挡块均衡侧向力和进行滑块后退限位，大型模具上也可把后挡块与模座铸成一体。
（2）凹模装配是否有误，只有经过检验。过模具结构太紧凑，检验一次工作部分间隙就得半天。把斜契回程氮气缸撤下之后，人工把斜契推进凸模，用塞尺检查间隙都在020mm左右，证实合理范围。确定满足斜楔正常工作基本条件的第三条。起初我们分析不到问题根本原因，就只能想到从间隙上想办法，尽量减小到0.05mm左右。试试看能否补偿变形量。结果是镶块又烧焊又加垫，但这一切只是实验，由于镶块是合金钢，将来必须重新更换，可试冲结果凸模还包件。第一次实验失败。
（3）检查凹模镶块，发现镶块下边有2.5mm的间隙，我们就加了2.5mm的垫，试冲结果照样凸模包件。第二次实验失败。
（4）现在实行的是无图纸的技术文件。通过电脑，就可以观察斜楔滑块下边的导板分布是否靠近最终工作位置。确定满足斜楔正常工作基本条件的第二条，这样尽可能的减少由于凹模在工作位置下方悬空，下边又没有支撑块，造成冲裁间隙变大。
以上更改完善工作，前后一共十多次，基本都是完善机加和装配对模具工作零件的稳定性的影响，没有任何本质改善。最终分析只有一个原因，那就是凸模本体刚性是否能满足冲裁要求，因为原设计有反侧块，他的作用就是抵消凸模的侧向力，从这个思路往下走只有两个方向，一个是减少冲裁力，一个就是提高凸模本体的刚性。
（5）冲裁力把凹模镶块增加波浪，试冲结果还是不行尽量减小侧向力由于侧向力是与冲裁力成正比的，因此，可以通过适当增大冲裁间隙或采用斜刃口等方法减小冲裁力，进而达到减小侧向力的目的。
（6）制造的凸模本体，由原来的铸铁改成现在的铸钢，这项更改周期最长，最麻烦。试冲结果也是失败。
事已至此，在场的包括美方专家，我公司现场工程师，项目经理，设计员好几个人，都呆在那里束手无策。交模的时间已经不多了，大家都很着急。
2.3.2根本原因
到底是什么原因呢？我就分析，此模具虽说有抵抗侧向力的反侧块，但是它是不是不能起到原有的作用呢？我仔细观察在前一序成形以后，制件侧壁高度30mm，而反侧区域与凸模之间有一段空开，深度50mm左右。这个空开是为了躲避制件的，这样比制件还深20 mm的空开是极无意义，势必造成凸模刚性受损。下底板的反侧块，就不能将侧向力传到上底板的反侧块上，达到抵消力的作用。在所有非封闭冲裁过程中，模具都有侧向力产生。即使是封闭冲裁，由冲裁间隙、材料内部组织存在不均等问题，也会使凸模受力不均而产生侧向力。
2.4改进方案
（1）将斜楔滑块与凸模本体加装导柱导套，以此减小凸模本体变形的可能。
（2）在空开处加上支撑块，这样作用在凸模本体上的侧向力，就会被传导道上底板上。并被彻底抵消。
第1个方案不可行理由是：模具修理拆装原来就麻烦，要是改了就更烦琐了。所有镶块的螺钉，销钉太多了，密密麻麻的，根本没有加导柱导套的地方。制造周期也很长。此方案不能考虑。
我认为第2个方案可行，理由：（1）改动量降至最低，成本也就最低，周期也短。（2）模具工作时凸模所受到的强大的侧向力，会被新增加的支撑块抵消的，从而使斜楔与本体一直保持相对位置稳定。最终保证了冲裁间隙0.22mm。
2.5用事实与美国专家沟通
现在终于找到根本原因了，看来美国通用公司原设计结构存在一定问题。因为这个项目是美国通用公司自己的设计草稿和意图，一汽模具制造公司设计员才作的图，并且图纸是双方汇签过的。我们对模具的任何修改都得经过美方的同意，我们无权私下改动。于是我就把这个情况反映给当时负责的监制人——美国通用公司专家，但他的第一反应就是对我的分析持怀疑态度。在他眼里这样小的空开不至于影响到凸模刚性，这简直是不能理解的。所以态度非常强硬，坚决表示原设计结构绝对不可能存在问题。并再次要求我们仔细查找模具制造、装配或其他原因。我就跟他说：“在这之前我们按照您的意见已经做了大量工作，可没有进展，现在已经走到死角，不妨按我的想法试试。”于是我就把第二个方案跟美方专家讲了，还把有空档的地方临时加了两个小铁块。试冲结果很好。他们一看就明白了，当即就决定了采用此方案。至此一直困扰我们的问题终于解决了。
2.6最终模具调试成功
经过3天时间，改进了模具结构。一个原本不能正常生产的模具一次试模成功，达到了合格模具的要求。如期完成模具制造工作。
3结论
设计的模具能否严格完成实现冲压工艺所需要的.直接影响到冲压件的品质，凸模强度较弱的情况下，很小的侧向力都可能使凸模弯曲或折断。因此，在模具设计中应充分考虑可能产生的侧向力，采取必要的结构或方法加以减小或消除。不管问题产生的原因多细小，多不可思议。都要坚持科学分析、调查论证，以实事求是的态度解决问题。
参考文献
[1]中国机床工具工业协会 行业发展部.CIMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场，2001，（3）：1820.