如何充分利用数控冲床模具

文／孙炜·MATE精密模具有限公司

如何充分利用数控冲床模具

文／孙炜·MATE精密模具有限公司

在钣金行业中，如何正确充分的利用数控冲床模具，从而提高机床的生产效率，降低钣金件的平均制造成本，一直都是各家企业追求的目标。在市场竞争日益白热化的今天，更是成为困扰生产经理和主管们的难题之一。而如何提高机床的有效运行时间，是解决这些难题的关键。特别是当我们了解了自身机床的加工能力、产品的特性之后，并在此基础上优化数控冲床模具的使用和排版，就会对提高机床有效运行时间的重要性有了充分的认识（图1）。而如果忽略了这些因素，我们就会花费大量时间用于费工费时的模具安装调试、二次加工和慢速冲压上，大大地浪费了原本赋予机床的强大的加工能力。

优化编程和设计的方法

在这里，我们首先要引入一个现代制造业中应用的越来越广泛的术语——可生产性设计(Design For Manufacturability)。从理论上分析，可生产性设计必然是产品设计团队与制造团队之间合作成功的结果。两支团队都必须意识到，如果要设计并制造出高质量、低成本、高效率的产品，两个团队必须共同努力，紧密合作，吸取双方的意见，从而得到制造成本最为优化的产品设计。制造团队可以提出加工过程方面要注意的事项，而设计团队则需要在证明产品高性能特征的同时，详细的介绍设计的意图。随着团队成员对彼此之间人员和能力的深入了解，这个反复交流的过程就会变得更加高效，而每个产品可生产性设计也会更加有效。

采用合理的产品设计

当零部件不同位置处的孔洞其尺寸和形状相近时，尽可能的将其设计为同一尺寸和形状，冲床有效运行时间就会随之增加。如果大家留意一下就可以看到本公司设计的产品，直径从2.50mm到10.00mm之间的圆形孔洞的增量设定为0.25mm到0.50mm的现象比比皆是，这会给生产制造带来很多麻烦。因此，如果我们减少标准异型模具使用的种类，就可以简化模具仓储、维护以及冲床装刀的时间。

结合创意编程

在编程设计时充分考虑产品的可生产性设计，冲床在生产中的有效运行时间就可以大幅度增加。譬如，用一些冲制复杂边角槽口的异型模具，可以避免使用常规模具进行步冲，提高了冲床有效运行时间，因为我们知道，过度使用步冲会使冲床提前磨损，以及模具的过度磨损，此外还会产生大量的冲切碎片，使零部件质量低劣。

优化模具使用的方法

使用标准的转塔布局

如果公司根据自身产品的情况，自行开发出常用模具的标准转塔摆放布局，并一直使用这些模具指定工位的程序的话，那么冲床正常有效运行时间将会大大增加。千万要避免去编一些在不同工位上使用同一种标准模具的程序，这会增加无价值的编程工作和更换模具的时间，同时也增加了出错的风险。

标准转塔模具布局的基础在于，首先定义哪些是最常用的模具，然后把每一把常用模具在转塔上配置一个特定位置。当模具在下一个生产任务中不再被使用时，就尽可能将他们紧挨地摆放在一起，以节省装刀时间。图2展示了某公司4号转塔的标准模具布局图。白板上带有标签的模具属于标准转塔模具布局组，空白工位或者红色工位代表了基于不同订单的需要来安装或拆除的模具。编程员必须了解这些具有固定位置的模具的情况，并在编程过程中尽可能多地使用这些模具。而对于随着不同订单而发生变化的模具，则需要编程人员在每次的编程过程中，对他们进行特别标注，以帮助操作员在冲床内快速准确的定位这些模具。

在模具间对生产进行控制

在为下一个生产订单准备相应的模具时，我们需要寻找出一个快速有效的流程和方法。首先，我们需要设立一个单独的模具间来存放、管理、维护和准备相应的模具，从而使得针对每一个生产订单都可以快速进行模具的装卸（图3、图4）。通过这种方式，我们可以避免浪费大量不必要的时间去寻找、维护模具，迅速地完成所有的准备工作。同时，我们也可以保证模具以及下模间隙的正确性。

模具间必须有规范的管理制度，每一把模具都应有清晰的标示和明确的位置。所有在模具间内存放的模具都必须随时可供冲床使用，寿命殆尽的模具必须及时清理。如果企业已经实行5S管理，那么模具间同样也应执行相同的模式。实际上5S管理方式只有开始而没有结束，它是一种持续反省和进步的循环过程，同样对于模具间管理的改进工作，也应当持续不断的进行下去。

最大限度地缩小模具类型的差别

增加冲床有效运行时间，需要尽量减少模具使用的种类。多年来，我们经常进行许多不同模具的设计和翻新。使用一种灵活的模具管理系统，可以简化生产企业使用的模具类型，减少装卸模具和设置冲床参数所需的知识技能（图5）。

安装快速更换模具

我们建议各制造企业尽可能的使用能快速精确设置长度且调整简便的模具类型，这就意味着可以大量的减少机床准备时间和安装模具时间。它包括整体结构以及通过减少可拆卸零部件的数量来简化模具的组合。典型例子就是一把1.25英寸B工位的原始型冲芯组合，在它的顶部有一个冲模头、退料弹簧和弹簧套筒。冲模头主要是提供打击面，从而引导力流推动冲芯，此外，它还起到调整长度的作用。这类模具每个零件都有各自功能，因此调节起来费时费力。而采用MATE超能系列的冲芯组合，则可以把这三个零件的功能集成起来，变成一个整体的无需拆卸的组件，同时具有调整长度、退料以及引导力流的作用，且在调整过程中，无需再使用其他的装卸工具，通过这种置换，使模具调整的时间大大缩短，从而提高了装刀效率。

频繁而有规律的对模具进行维护和保养

只有做到了有规律的维护保养模具，才能保持模具正常的工作状态及冲床的正常运转。在实际工作当中，最浪费时间的操作方式是，等到模具工作到非常恶劣的状态下才对它进行维护保养。而真正高效的方法是，一旦有空余时间，就可以对模具进行研磨。也就是说，我们可以对模具进行更频繁的研磨，同时每次研磨只需磨掉非常少的量。通过这种方式可以大大的延长模具寿命。这是因为，如果我们在前期作了适当的维护保养，那么模具就可以在研磨后运行相对更长的时间。我们可以根据以下参数来进行模具的维护保养：经常性的研磨，使用研磨冷却液，遵循适当的设置规划，并制定维护保养的书面规章制度。

选用正确的下模间隙和快速对冲床工位进行调整

针对材料的不同类型和厚度，我们必须选用正确的下模间隙。不正确的下模间隙会导致冲床速度被迫降低、模具磨损加速、冲孔毛刺大量增加且成品零件质量变差。

结合模具间管理的理念，冲床操作员和模具间管理员需要具备一定的知识，明白在下次工作中所要安装的模具，以及该模具对应的正确下模间隙。精益生产的其中一方面，就是要制定标准的下模间隙图表，并训练所有冲床操作工，让他们理解使用正确下模间隙的重要性。这将帮助他们理解，什么样的生产问题是由错误的下模间隙造成的。

转塔工位上下槽对心正确，冲床的有效运行时间也会增加。如果上下槽对心率高的话，可以确保冲芯中心点准确的进入下模的中心点，在剪切边缘生成统一的下模间隙，会尽可能地延长模具寿命。MATE对此提供的转塔工位电子校准仪，通过其精密性和可视性，可以帮助维护工程师快速、准确地完成上下转塔槽的对心工作，大大减少了机床的停机时间。

只要转塔有任何偏差，就应该使用校对工具（图6）。这种校对工具帮助维护工程师快速调整上下模具槽的相对定位精度，使冲芯中心重新与下模中心重合。各厂家也可以根据模具磨损、部件毛刺和废料检查来检测是否需要校对。如果可能的话，可以把校准仪作为一种预防性措施来校对工位，以减少零部件质量变差和模具加速磨损的情况。

增加冲床冲切价值

归根结底，在冲床加工中最重要的是尽量增加产品的附加值，这对后续加工会产生极大的改善。举例来说，大多数制造商在冲压之后还有各种加工过程，如果前后道工序人员进行沟通，就可以在冲压时预留后道加工所需的辅助定位孔，甚至可以避免某些后道工序，以此来降低生产成本。如折弯操作的特定顺序和方向，复杂的折弯角度，用于不同铆接和焊接的位置定位，或者甚至可以定义组件当中绝缘点的位置，这些后道工序都可以通过一些特殊模具的运用来得到改善和避免。

总而言之，生产厂家可以寻找一切可以提高的机会，并利用革新性的冲压工艺来改善整个生产制造流程，从而提高产品的整体质量及人员和设备的生产效率。