提高冲压模具使用寿命的方法探讨.docVIP

提高冲压模具使用寿命的方法探讨 在现代工业生产中，模具的应用越来越广泛。 但目前我国企业生产的模具在使用寿命、加工精度 等方面都比较低，模具寿命仅相当于发达国家的 1/3?1/5[1]。这不仅会影响产品质量，降低生产效 率，还会导致产品的生产成本的升高，严重影响产 品的竞争力。 1冲压模具的失效形式 模具从开始使用到不可修复而报废所加工的合 格产品的总件数，称为模具的使用寿命。模具寿命 曾霞文，徐政坤.冷冲压工艺及模具设计[M].长沙：中 南大学出版社，2008. 黄兴，庄新村，赵震.中厚板挤压成形力影响因素研究 [].锻压技术，2009，34 (2)： 117-120. 肖华，石磊，仝广，等.冲压成形凸耳不均匀的产生及影响 的终结称为模具失效。模具的失效形式很多，不同 种类的模具，其失效形式也有差别。对冲压模具来 说，失效形式一般有：磨损、变形、折断、崩刃、 涨裂等形式。 1冲压模具的磨损失效 冲压模具磨损失效是模具失效的主要形式。其 表现形式为刃口钝化、棱角变圆、平面下陷、表面 沟痕、剥落、粘模等。磨损失效的原因是摩擦。在 冲压成形过程中，材料和冲模工作零件之间会产生 很大的摩擦力；同时，在冲压成形过程会有金属屑 脱落粘附在工作零件的表面上，或在挤压力的作用 下划伤或被挤进工作零件的表面，这会加剧模具的 磨损；有时，模具工作表面上粘附了一些坯料金属 使得模具的几何形状发生变化而影响产品的尺寸， 因素[].锻压技术，2009，34 (3)： 53 - 56. 苏雅玲，张曙红.球形凹模缩口力模型研究与参数优化 [].锻压技术，2009，34 (2)： 157 - 160. 刘飞飞，包国建.异种金属管复合塑性流动连接的流动分析 [].锻压技术，2010，35 (4)： 112-115. 也视为磨损失效。 冲压模具磨损的具体形式与模具结构、模具间 隙、模具材料、模具工作零件和坯料的表面粗糙度、 冲压速度等诸多因素有关。如冲裁模的磨损主要受 模具间隙的影响；拉深模主要受模具和坯料的表面 粗糙度、模具间隙、模具工作零件的圆角半径等因 素的影响。 2冲压模具的开裂失效 在实际生产中，如果锻压不充分，在加工制造 或热处理时产生微裂纹，它们分布在模具的某些部 位，经过一段时间的使用，这些微裂纹逐渐向纵深 扩展，当裂纹扩展到一定尺寸后，将严重削弱模具 的承载能力而引起开裂。开裂失效原因主要是模具 强度设计、模具材质的预检和加工时损伤方面的检 测以及热处理和表面处理不当等。 1.3冲压模具的变形、崩刃失效 变形失效就是模具在使用中出现凸模弯曲、变 形甚至折断；凹模因壁厚较小，周边受力不均匀而 产生形状变化的现象。主要是由于模具结构设计不 合理、模具材料强度不够或模具材料虽选择正确， 但热处理工艺不当等原因造成的。在冲压过程中， 当凸模出现弯曲、变形，则会引起模具的间隙不均 匀，很容易引起模具的崩刃。当然，冲压模具的间 隙过小、间隙不均匀、操作不当也会引起模具崩刃 的发生。 2影响冲压模具寿命的原因 研究表明：冲压模具使用寿命的大小与模具设 计、选材、加工方法、热处理方法、表面处理方式、 模具的使用条件、配套设备等诸多因素有关。根据 对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各 种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具 结构设计不合理约占25%，加工工艺因素约占 10%，使用条件等因素约占20%[2]。因此，合理设 计模具结构，恰当的选用材料，妥善安排模具各零 件的加工工艺，正确使用和维护模具，对模具使用 寿命的提高都是有益的。 1冲压模具的设计 冲压模具设计是影响模具使用寿命的重要因素。 模具间隙大小、冲压工序安排、冲压工位布置、定 位方式、卸料与出件方式、模具导向方式、以及模 具检测与保护方法等对模具寿命都会造成影响。以 冲裁为例，介绍冲模间隙对模具寿命的影响。 如图1所示，冲模间隙z的计算公式为： Z 二 Da — dT 式中：dT为凸模的尺寸；Da为凹模的尺寸。 图1冲裁间隙 Fig. 1 Blanking clearance 由于间隙的存在，使得冲件的断面出现了 4个 区——塌角、光亮带、断裂带和毛刺，如图2所示。 由图3可知，落料件的尺寸主要由凹模决定，而冲 孔件的尺寸主要由凸模决定。实践证明，正常冲裁 情况下，冲孔件的尺寸有缩小的趋势，而且随间隙 的减小缩小越明显；落料件的尺寸有增大的趋势， 而且间隙越小其增大越明显。这样凸模和凹模随冲 裁间隙的缩小而使磨损加剧。同时，当间隙小到一 定值，还会产生二次剪切，产生过多的金属碎屑， 刮伤或被挤进凸、凹模的表面，加剧模具的磨损， 甚至会造成凹模涨裂、模具变形，进而引起间隙不 均匀、导致模具崩刃等现象的发生。总之，冲裁模 具的间隙越小，模具的寿命就越小，对其它冲压模 也如此。