如何充分利用數控沖床模具

文／孫煒·MATE精密模具有限公司

如何充分利用數控沖床模具

文／孫煒·MATE精密模具有限公司

在鈑金行業中，如何正確充分的利用數控沖床模具，從而提高機床的生產效率，降低鈑金件的平均制造成本，一直都是各家企業追求的目標。在市場競爭日益白熱化的今天，更是成為困擾生產經理和主管們的難題之一。而如何提高機床的有效運行時間，是解決這些難題的關鍵。特別是當我們了解了自身機床的加工能力、產品的特性之后，并在此基礎上優化數控沖床模具的使用和排版，就會對提高機床有效運行時間的重要性有了充分的認識（圖1）。而如果忽略了這些因素，我們就會花費大量時間用于費工費時的模具安裝調試、二次加工和慢速沖壓上，大大地浪費了原本賦予機床的強大的加工能力。

優化編程和設計的方法

在這里，我們首先要引入一個現代制造業中應用的越來越廣泛的術語——可生產性設計(Design For Manufacturability)。從理論上分析，可生產性設計必然是產品設計團隊與制造團隊之間合作成功的結果。兩支團隊都必須意識到，如果要設計并制造出高質量、低成本、高效率的產品，兩個團隊必須共同努力，緊密合作，吸取雙方的意見，從而得到制造成本最為優化的產品設計。制造團隊可以提出加工過程方面要注意的事項，而設計團隊則需要在證明產品高性能特征的同時，詳細的介紹設計的意圖。隨著團隊成員對彼此之間人員和能力的深入了解，這個反復交流的過程就會變得更加高效，而每個產品可生產性設計也會更加有效。

采用合理的產品設計

當零部件不同位置處的孔洞其尺寸和形狀相近時，盡可能的將其設計為同一尺寸和形狀，沖床有效運行時間就會隨之增加。如果大家留意一下就可以看到本公司設計的產品，直徑從2.50mm到10.00mm之間的圓形孔洞的增量設定為0.25mm到0.50mm的現象比比皆是，這會給生產制造帶來很多麻煩。因此，如果我們減少標準異型模具使用的種類，就可以簡化模具倉儲、維護以及沖床裝刀的時間。

結合創意編程

在編程設計時充分考慮產品的可生產性設計，沖床在生產中的有效運行時間就可以大幅度增加。譬如，用一些沖制復雜邊角槽口的異型模具，可以避免使用常規模具進行步沖，提高了沖床有效運行時間，因為我們知道，過度使用步沖會使沖床提前磨損，以及模具的過度磨損，此外還會產生大量的沖切碎片，使零部件質量低劣。

優化模具使用的方法

使用標準的轉塔布局

如果公司根據自身產品的情況，自行開發出常用模具的標準轉塔擺放布局，并一直使用這些模具指定工位的程序的話，那么沖床正常有效運行時間將會大大增加。千萬要避免去編一些在不同工位上使用同一種標準模具的程序，這會增加無價值的編程工作和更換模具的時間，同時也增加了出錯的風險。

標準轉塔模具布局的基礎在于，首先定義哪些是最常用的模具，然后把每一把常用模具在轉塔上配置一個特定位置。當模具在下一個生產任務中不再被使用時，就盡可能將他們緊挨地擺放在一起，以節省裝刀時間。圖2展示了某公司4號轉塔的標準模具布局圖。白板上帶有標簽的模具屬于標準轉塔模具布局組，空白工位或者紅色工位代表了基于不同訂單的需要來安裝或拆除的模具。編程員必須了解這些具有固定位置的模具的情況，并在編程過程中盡可能多地使用這些模具。而對于隨著不同訂單而發生變化的模具，則需要編程人員在每次的編程過程中，對他們進行特別標注，以幫助操作員在沖床內快速準確的定位這些模具。

在模具間對生產進行控制

在為下一個生產訂單準備相應的模具時，我們需要尋找出一個快速有效的流程和方法。首先，我們需要設立一個單獨的模具間來存放、管理、維護和準備相應的模具，從而使得針對每一個生產訂單都可以快速進行模具的裝卸（圖3、圖4）。通過這種方式，我們可以避免浪費大量不必要的時間去尋找、維護模具，迅速地完成所有的準備工作。同時，我們也可以保證模具以及下模間隙的正確性。

模具間必須有規范的管理制度，每一把模具都應有清晰的標示和明確的位置。所有在模具間內存放的模具都必須隨時可供沖床使用，壽命殆盡的模具必須及時清理。如果企業已經實行5S管理，那么模具間同樣也應執行相同的模式。實際上5S管理方式只有開始而沒有結束，它是一種持續反省和進步的循環過程，同樣對于模具間管理的改進工作，也應當持續不斷的進行下去。

最大限度地縮小模具類型的差別

增加沖床有效運行時間，需要盡量減少模具使用的種類。多年來，我們經常進行許多不同模具的設計和翻新。使用一種靈活的模具管理系統，可以簡化生產企業使用的模具類型，減少裝卸模具和設置沖床參數所需的知識技能（圖5）。

安裝快速更換模具

我們建議各制造企業盡可能的使用能快速精確設置長度且調整簡便的模具類型，這就意味著可以大量的減少機床準備時間和安裝模具時間。它包括整體結構以及通過減少可拆卸零部件的數量來簡化模具的組合。典型例子就是一把1.25英寸B工位的原始型沖芯組合，在它的頂部有一個沖模頭、退料彈簧和彈簧套筒。沖模頭主要是提供打擊面，從而引導力流推動沖芯，此外，它還起到調整長度的作用。這類模具每個零件都有各自功能，因此調節起來費時費力。而采用MATE超能系列的沖芯組合，則可以把這三個零件的功能集成起來，變成一個整體的無需拆卸的組件，同時具有調整長度、退料以及引導力流的作用，且在調整過程中，無需再使用其他的裝卸工具，通過這種置換，使模具調整的時間大大縮短，從而提高了裝刀效率。

頻繁而有規律的對模具進行維護和保養

只有做到了有規律的維護保養模具，才能保持模具正常的工作狀態及沖床的正常運轉。在實際工作當中，最浪費時間的操作方式是，等到模具工作到非常惡劣的狀態下才對它進行維護保養。而真正高效的方法是，一旦有空余時間，就可以對模具進行研磨。也就是說，我們可以對模具進行更頻繁的研磨，同時每次研磨只需磨掉非常少的量。通過這種方式可以大大的延長模具壽命。這是因為，如果我們在前期作了適當的維護保養，那么模具就可以在研磨后運行相對更長的時間。我們可以根據以下參數來進行模具的維護保養：經常性的研磨，使用研磨冷卻液，遵循適當的設置規劃，并制定維護保養的書面規章制度。

選用正確的下模間隙和快速對沖床工位進行調整

針對材料的不同類型和厚度，我們必須選用正確的下模間隙。不正確的下模間隙會導致沖床速度被迫降低、模具磨損加速、沖孔毛刺大量增加且成品零件質量變差。

結合模具間管理的理念，沖床操作員和模具間管理員需要具備一定的知識，明白在下次工作中所要安裝的模具，以及該模具對應的正確下模間隙。精益生產的其中一方面，就是要制定標準的下模間隙圖表，并訓練所有沖床操作工，讓他們理解使用正確下模間隙的重要性。這將幫助他們理解，什么樣的生產問題是由錯誤的下模間隙造成的。

轉塔工位上下槽對心正確，沖床的有效運行時間也會增加。如果上下槽對心率高的話，可以確保沖芯中心點準確的進入下模的中心點，在剪切邊緣生成統一的下模間隙，會盡可能地延長模具壽命。MATE對此提供的轉塔工位電子校準儀，通過其精密性和可視性，可以幫助維護工程師快速、準確地完成上下轉塔槽的對心工作，大大減少了機床的停機時間。

只要轉塔有任何偏差，就應該使用校對工具（圖6）。這種校對工具幫助維護工程師快速調整上下模具槽的相對定位精度，使沖芯中心重新與下模中心重合。各廠家也可以根據模具磨損、部件毛刺和廢料檢查來檢測是否需要校對。如果可能的話，可以把校準儀作為一種預防性措施來校對工位，以減少零部件質量變差和模具加速磨損的情況。

增加沖床沖切價值

歸根結底，在沖床加工中最重要的是盡量增加產品的附加值，這對后續加工會產生極大的改善。舉例來說，大多數制造商在沖壓之后還有各種加工過程，如果前后道工序人員進行溝通，就可以在沖壓時預留后道加工所需的輔助定位孔，甚至可以避免某些后道工序，以此來降低生產成本。如折彎操作的特定順序和方向，復雜的折彎角度，用于不同鉚接和焊接的位置定位，或者甚至可以定義組件當中絕緣點的位置，這些后道工序都可以通過一些特殊模具的運用來得到改善和避免。

總而言之，生產廠家可以尋找一切可以提高的機會，并利用革新性的沖壓工藝來改善整個生產制造流程，從而提高產品的整體質量及人員和設備的生產效率。