落料模與線切割加工創(chuàng)新優(yōu)化

■陜西重型汽車有限公司 （陜西西安 710200） 薛永科 趙向兵 段 鑫 楊 浩

由于冷沖壓加工的零件形狀、尺寸、精度要求、批量大小及原材料性能的不同，其沖壓方法有多種，但概括起來可分為兩大類：一類是分離工序，另一類是變形工序。分離工序是使板料沿一定的輪廓線分離從而制出零件，落料就屬于分離工序。

1. 利用新結構、新工藝提高加工效率

以前復雜曲線平面制件的落料模，因其凹模有空刀，厚度尺寸大，頂出器是臺階式的，凹模刃口周邊經常會出現(xiàn)多處很小的圓?。ㄒ环矫嬉驘o合適直徑和長度的數(shù)銑刀具，只能線切割；另一方面數(shù)銑小圓弧時讓刀現(xiàn)象比較嚴重，后期需要鉗修），而且空刀深度大，內部頂出器掛臺難加工，凹模中間材料機加工后成為廢料，線切割速度極慢，模具鋼材料浪費很大，生產效率低、周期長，接刀加工和鉗修的質量很難控制。

圖1 新結構落料模

針對這種現(xiàn)象，從設計和工藝兩方面進行技術創(chuàng)新，凹模、頂出器均設計為通體結構，這樣既可以使二者厚度、尺寸減小，又不會增加工作強度，很容易進行線切割加工。頂出器上面的小墊板外形比凹模刃口單邊大4m m，凹模上的墊板內形保證與小墊板滑配。工藝上設置凹模線切割工藝孔，將凹模中間切掉的材料用作頂出器，節(jié)約材料和機加工費用，且確保了線切割超程加工找正的準確性，大幅降低了中小型落料模具的生產制造成本，提高了生產效率，同時降低了機加工難度，避免了數(shù)銑無法加工小圓弧的難題。該模具的結構設計如圖1所示，相關零件參數(shù)見表1。

小墊板3利用產品制件圖樣對周圈單邊偏置4mm后進行數(shù)控激光切割、線切割和等離子切割。墊板6由于長度的緣故，線切割加工超程，在模具中心坐標點窩鉆鉸加工，穿絲找正工藝孔后按工藝要求平移接刀，線切割內型時保證技術要求——單邊大5mm，與小墊板單邊1mm間隙。將凹模線切割掉的內型材料Cr12MoV用做推件器5，線切割掉的內型無需再磨，推件器圖樣要求厚度與凹模相差0.5mm，為此將凹模在真空淬火后兩面磨掉1mm。

表1 新結構落料模各零件參數(shù)

2. 利用數(shù)模導圖的兩種優(yōu)化方法

以前數(shù)控線切割、數(shù)控等離子切割、氣割、數(shù)控激光切割和數(shù)控水刀加工用AutoCAD電子版圖形文件，大部分需要用CAXA/AutoCAD軟件一點一線地進行繪制，然后設置割入點或切入點，最后間隙編程進行相應的數(shù)控加工。對于復雜圖形，現(xiàn)場手工繪圖效率低、問題多，出錯風險高，工作強度和壓力大，導致生產效率低、質量問題多。對于復雜工裝模具、汽車件，企業(yè)目前三維主流軟件是UG和CATIA，可用三維通用格式STEP進行數(shù)模轉換，利用軟件導圖功能來尋求精確、高效的解決途徑。針對目前冷沖壓模具設計和數(shù)控加工，我司使用主流軟件UG。

1）對U G 數(shù)模進行優(yōu)化設置，導出理想凸、凹模，頂出器和壓料芯等的線切割用圖。具體步驟為：對要導圖的數(shù)模進行單獨顯示→移除參數(shù)→設置為工作層→關閉其他圖層→點擊文件菜單→選擇導出→2D exchange→選擇模型數(shù)據（在模型數(shù)據窗口下的第一個導出選項框里選擇對象，在模型數(shù)據窗口下的第二個導出選項框里選擇視圖）→旋轉數(shù)模利用F8調整，確保UG左下角xyz坐標系的方位正確→在下拉選項框里選擇合適的投影視圖→選擇確定或應用→保存數(shù)模。最后在存放數(shù)模的地方就會找到按時間更新的二維導出圖，打開后對局部不用的孔位進行刪除。如果要免除最后編輯，可以提前利用同步建模功能進行數(shù)模調整和局部余量設置。利用AutoCAD軟件中的PE、M、J命令，形成數(shù)控機床能夠應用的連續(xù)閉合圖形，對導出AutoCAD圖樣的圓弧曲線部位進行局部刪除或重畫，即可導入線切割機床進行現(xiàn)場加工。

2）數(shù)控線切割機床對于利用軟件導圖功能直接導出的.dxf格式的文件，如果復雜二維樣條曲線的局部不識別而出現(xiàn)斷點現(xiàn)象，可以另辟蹊徑，將小于最小半徑的假想刀具設置為數(shù)銑刀具，充分利用UG二維線框數(shù)銑編程加工，生成刀位源文件后直接導出.dxf線切割用文件格式，解決了線切割加工的棘手難題。

3. 鏈輪齒輪類零件線切割用裝夾定位環(huán)的創(chuàng)新應用

以前線切割必須保證留有足夠的裝夾余量，如果切割內型，還必須保證周邊均留有余量。對于沒有留裝夾余量的工件，必須用二級板進行裝夾，不論是留裝夾余量，還是用二級板（批量加工需要批量使用二級板），不是浪費原材料，就是增加切割厚度，導致制造成本加大或切割效率降低。

通過大膽創(chuàng)新開發(fā)試制，鏈輪、齒輪類零件在外徑無留量且不增加二級板切割厚度的情況下，只使用一件線切割裝夾定位環(huán)，就成功實現(xiàn)了保質、保量且高效地進行鏈輪、齒輪類零件的批量數(shù)控線切割加工。鏈輪外徑尺寸統(tǒng)一，加工一致，與帶有線切割穿絲定位孔的裝夾定位環(huán)內徑保證壓配，以中心內孔穿絲找正，線切割加工好內孔和鍵槽后，統(tǒng)一從裝夾定位環(huán)的定位孔穿絲，根據鏈輪外齒形設置相同的切入點，進行批量數(shù)控線切割加工。鏈輪產品結構如圖2所示。

圖2 鏈輪產品結構

鏈輪及定位環(huán)的創(chuàng)新應用情況如圖3、圖4、圖5所示。圖3是利用一個線切割裝夾定位環(huán)裝好工件后，從工件中心工藝孔分中找正，批量線切割鏈輪內孔和鍵槽的實物圖。圖4是利用一個線切割裝夾定位環(huán)批量加工的鏈輪周圈齒形圖，不拆卸工件讓鉬絲回到中心定位后抽絲，再從裝夾定位環(huán)上的工藝穿絲孔穿絲找正中心，然后進行鏈輪外齒形的線切割加工，批量加工時保證每件的線切割切入點相同。圖5是利用線切割裝夾定位環(huán)批量加工鏈輪的部分產品展示。

圖3 鏈輪內孔和鍵槽

圖4 鏈輪周圈齒形

圖5 鏈輪毛坯和線切割加工后的產品

4. 結語

通過對復雜曲線平面制件落料模的結構創(chuàng)新和線切割加工用圖導出方法的優(yōu)化，大幅降低了中小型落料模具的生產制造成本，提高了生產效率，同時降低了機加工難度，解決了數(shù)銑無法加工小圓弧的難題，確保了落料模沖裁加工的整體產品質量。針對鏈輪、齒輪等形狀制件的批量加工，通過對其進行線切割裝夾定位的創(chuàng)新，在保證數(shù)控線切割加工質量的同時，提高了線切割裝夾加工的效率。這些創(chuàng)新優(yōu)化達到了提質降本增效的目的，推廣實施可以帶來經濟和社會效益。