冲压模具跳废料解决方案

优胜五金陈老师

浮料现象在五金冲压模具中是一种常见的不良之现象，浮料产生的原因是多种的，因此其解决方法也是多样的。有的废料是由于模具设计不良产生的，有的是由于原材料不良造成的，有的是因为冲压操作者造成的。需作出一个有效的快速的解决方案时，应先仔细研究其种类及原因。下面以鄙人在五金模具设计之中的经验与各位朋友分享与交流，有不当或不足之外请指教。

一、浮料之种类
今天先讲浮料之种类，对于浮料来说，本人依据其大小与形成因素把其分为三种
1、废料之上扬现象
废料是指在单一冲切（成型）工序中脱离产品之部分。其大小一般情况下与下模刀口形状相同。其面积与危害在三种现象中是最大的。当这种现象出现的时候有可能使冲头或刀口崩裂甚至崩断，有可能使产品之导正针断裂，还有可能使模板产生裂纹。
2、废屑之上扬现象
废屑是指单一工序中产生的非整体产品或是非整体废料。其大小相对比较小，像产品之毛边（毛刺）脱落形成；冲切废料细丝等。出现这种情况时反映在产品出现擦伤、刮伤、凹坑或凹痕的现象。这种情况最主要是对产品造成不良，但这种情况在模具生产是最为常见也是比较隐蔽的。
3、废粉之上扬现象
废粉是指单一工序中因冲头与产品之间的摩擦产生的微细粉屑。这种现象在产生初期肉眼一般难以发现，只有当积累一种程度时，冲头与入仔发生颜色变化时才容易辨别。当废粉达到一定程度时，容易造成冲头断裂或者入模入子崩裂。最容易发生在黄铜基与铝基材中。

二、浮料之原因
1、废料上扬之浮料
废料上扬的原因首先来分析一下力的来源，废料由于一般与冲头或下模刀口的形状相同，因此，废料在模具的入子内应该有一定的摩擦力存在，从冲切的原理上来说，废料在切离以后由于材料的塑性或者说弹性变形的存在其会恢复组织结构，换句话说其在无约束实际形状应该大于下模刀口形状，这也是为什么当把废料从入子里面取出来的后再也不能轻松的把废料再填充到下模入子里去的原因。如果促使废料上扬应该有一个往上的力量而且大于该摩擦力及张力总和。这个力量有可能来自两个方向，一是废料材料本身存在的张力或弹力，由于废料在冲切的过程中有折曲（简单说）塑形变形，因此当冲头脱离它时，其内部的张力会有一个反弹的力量，或许是向下或许是向上；二是来自外部的力量，这个力量也有两个方面，在冲头与下模入子切离时，冲头表面与原材料（及废料）紧密贴合在

一起与下模入子组成一个封闭的空间产生一个真空状态，当冲头上升的时候，破坏这一个真空状态因此在空气的负压的作用诱使废料与冲头一起上升产生废料上扬的现象；其次，在一般冲压过程中，在下模入子里面都有废料重叠的现象，当最新一片废料加入时，其它的废料本身的内力（反弹力）也会促使新废料上扬。所以当冲压速度非常低，而且无废料积料的现象存在的进候，废料类的浮料现象很少发生。这也是其原由之一。
2、废屑上扬之浮料
废屑是如何产生的？它有几种情况，一是产品或废料的毛刺（或者称为毛头）的脱落；一是冲头或模具的其它部分与原材料的不正常刮伤或撞伤造成细小废料，这最主要是由于冲头在需要对原材料作出过度作用时而没有相对应的结构；三是由于原材料在冲压之前已经做了表面处理，而表面处理层与材料本身还是存在一定的非结构融合性的现象而会使材料的边缘分离脱落；还有一种是由于模具设计的不合理，存在二次冲切（重切）或者过小废料切削，一般来说冲切的宽度不应该小于1/3材料的厚度，这些过小的切削废料容易与主体大废料脱离或由于硬化崩断形成废屑。
3、废粉上扬的原因
废粉是原材料结构性原因造成的，前面有说过是铝基与黄铜基材料容易发生这种状况。对于原材料来说是没有办法，而形成这种的原因是冲头或入子的表面有粗糙度存在也就是说在一定放大的程度下其表面有凹坑。当冲头或入子接触原材料的时候，就会摩擦原材料（像锉刀锉铁一样）产生废粉了。

三、浮料之对策
1、废料浮料之对策
通过以上两则的现象与形成原因，因此可以分析出模具的对策。先对每一种废料浮料的方法来做一下说明。
A、排料设计不当之引起的浮料
这种浮料最主要出现在排料的过程中，大多数产生了比较简单的冲切形状。如方形、较小边异形废料。
这个时候一般应该在设计时候故意做成工艺缺口，如梯形、燕尾形。使简单的冲切形状复杂，加大废料的摩擦力阻止废料反弹与真空吸料。
B、冲切孔本身是形状简单
如圆孔、方孔等。这种情况下从废料浮料形成原因着手，一是改变反弹方向，二是减少真空面积。常有的方法如，1、把冲头磨成单边斜面或双边斜面，这样一可以使材料变形，使材料内部与外部的反弹力降低，二是降低了真空面积。2、还可在冲圆孔的时候在圆形冲头中央磨一个小的凸台，其作用与斜面一样，不过这种方法对圆孔比较有效一些。3、当切离边为三边或两边时，不需切离的冲头边做成一定的台阶，这样在冲压的时候可以先做一个有点折弯的动作使废料向下变形有利于废料落料。4、把冲头的切离面做成波纹形或者说粗糙面，可以用锉刀或电磨加工，增加空气量而减少真空量。
C、对于所有有可能或者产生浮料的冲切形状
上面B种方法（大多数是钳工加工的）有时候并不是可以完全解决问题的时，这时应该从设计上靠考虑加以解决

1、冲切冲头里加顶料针
在容易发生浮料的冲头里加装顶料针与弹簧，在分模的时候利用顶料针把废料顶在下模入子里。这种方法适合冲切形装比较大而原材料比较厚的场合。

2、下模入子与冲头做尖角凹坑
即本身的正常步距应该是等于冲头切离形状面，但是在冲切形状面靠近送料一端故意做成一个如三角形等异形凹坑而另一个切边按正常边设计，这样在一步冲切的时候，需要切离边由于有凹坑而会多出微小三角形的凸起而大于（实际上是超出）另一个切离边，这样再把相对应的冲头做圆角处理不形成冲切效果，多出来的三角边就会被拉进下模入子而强力抵住下模入子增大摩擦力从而防止反弹或抵止真空吸料。

3、下模入子孔边作对称挤压点
通常在设计下模入子的时候会与冲头对等间隙配合，而为了防止浮料，在下模入子做出1对或2对对称点分别小于冲压间隙1/2左右，这样在冲切废料的时候由于小间隙冲压而把废料卡住在下模入子里，这种文法可以且放电加瘤或者线割方式来完成。

4、把下模入子做成无直边形
这种方法比较适合薄材料。一般在设计下模入子（刀口）的时候都会留有3-5mm的直边。而这种方法是没有直边直接做成8-15'斜度，因此废料是越向上间隙越小，而越往下间隙越大也就不容易向上跑料反弹了。

5、把下模入子留用3mm切离直边余下部分用放电的方法把落料部分加大使废料无积累，加长冲切冲头的长度。每一次冲切都把废料冲离到落料区，使废料不可能向上浮料。

6、冲头如加装顶针一样加吹气孔与吹气装置。由于吹气装置可以和冲床联动控制吹气的时间，因此可以适用较薄材料上，这一点是顶针防浮料无法比拟的。

7、下模或下模垫板加吹气槽
这一种与冲头吹气原理相似又有不同，具体做法是在下模垫板做出气道，然后在需要吹气的落料孔钻向下45的斜孔贯穿落料孔，而气道与落料孔不通（切记这一点），利用空气住下吹的时候形成一个负压空间把废料吸下去。这种方法适用薄材料。

[浮料之对策]
8、采用外吸力吸废料
方法是在下模模座下再增加一块下模辅助板把所有有可能甚至所有冲切部位的落料孔在辅助板上做成一个大落料框，焊上一个类似漏斗的料管，然后用工业吸料器的连接在料管上。通过吸料器的吸力把所有的废料都吸入工业吸料器里；什么废料废屑通通进去，保险可靠。呵呵。

9、极薄材料0.10以下简单形状防浮
由于极薄材料的冲压间隙较小，上面一些防止废料浮料的方法不是十分合适，如顶针顶料、下模做凸点、工业吸料器等。
对于这种材料来说，一般是把下模入子设计成8-12'无直身，然后通过试模测试出哪些下模入子容易跳屑。再把模具拆下来，用长细顶针加金刚粉（钻石膏）小心在下模入子做成几个对称粗糙点。这种方法很管用的，不过需要钳工水平很高。

[废屑浮料之对策]
废悄浮料最主要是由于设计的不合理或者材料本身的原因造成的。
1、设计不合理方面
在冲切工序排样的时候尽量避免有重切、过切现象。由于五金模具一般都是用CAD来做设计的，在做一些工序的时候没有照顾好前面的工序已经有半加工。

***更多五金设计技术资料，或问答交流请联系陈老师：13642849971，QQ326866354***