冲模寿命影响因素的分析

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    冲模失效形式主要为磨损失效、变形失效、断裂失效和啃伤失效等。然而，由于冲压工序不同，工作条件不同，影响冲模寿命的因素是多方面的。下面就冲模的设计、制造及使用等方面综合分析冲模寿命的影响因素，并捉出相应的改善措施。
    1 冲压设备
    冲压设备(如压力机)的精度与刚性对冲模寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好，冲模寿命大为提高。例如：复杂硅钢片冲模材料为Crl2MoV，在普通开式压力机上使用，平均复磨寿命为1-3万次，而新式精密压力机上使用，冲模的复磨寿命可达6~12万次。尤其足小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模必须选择精度高、刚性好的压力机，否则，将会降低模具寿命，严重者还会损坏棋具。
    2 模具设计
    (1)模具的导向机构精度。准确和可靠的导向，对于减少模具工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤影响极大，尤其是无间隙和小间隙冲裁模、复合模和多工位级进模则更为有效。为提高模具寿命，必须根据工序性质和零件精度等要求，正确选择导向形式和确定导向机构的精度。一般情况下，导向机构的精度应高于凸、凹模配合精度。
    (2)模具(凸、凹模)刃口几何参数。凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成形有较大的影响，而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。如模具的配合间隙直接影响冲裁件质量和模具寿命。精度要求较高的，宜选较小的间隙值；反之则可适当加大间隙，以提高模具寿命。
    3 冲压工艺
    (1)冲压零件的原材料。
    实际生产中，由于外压零件的原材料厚度公差超差、材料性能波动、表面质量较差(如锈迹)或不干净(如油污)等，会造成模具工作零件磨损加剧、易崩刃等不良后果。为此，应当注意：①尽可能采用冲压工艺性好的原材料，以减少冲压变形力；②冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等，并将原材料擦拭干净，必要时应清除表面氧化物和锈迹；③根据冲压工序和原材料种类，必要时可安排软化处理和表面处理，以及选择合适的润滑剂和润滑工序。
    (2)排样与搭边。
    不合理的往复送料排样法以及过小的搭边值往往会造成模具急剧磨损或凸、凹模啃伤。因此，在考虑提高材料利用率的同时，必须根据零件的加工批量、质量要求和模具配合间隙，合理选择排样方法和搭边值，以提高模具寿命。
    4 模具材料
    模具材料对模具寿命的影响是材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等诸因索的综合反映。不同材质的模具寿命往往不同。为此，对于冲模工作零件材料提出两项基本要求：①材料的使用性能应具有高硬度(58~64HRC)和高强度，并具有高的耐磨性和足够的韧性，热处理变形小，有一定的热硬性；②工艺性能良好。冲模工作零件加工制造过程一般较为复杂．因而必须具有对各种加工工艺的适应性，如可锻性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂纹敏感性和磨削加工性等。通常根据冲压件的材料特性、生产批量、精度要求等，选择性能优良的模具材料，同时兼顾其工艺性和经济性。
    5 热加工工艺
    实践证明．模具的热加工质量对模具的性能与使用寿命影响甚大。从模具失效原因的分析统计可知，因热处理不当所引发模具失效“事故”约占40％以上。模具工作零件的淬火变形与开裂，使用过程的早期断裂，均与摸具的热处理工艺有关。
    (1)锻造工艺，这是模具工作零件制造过程中的重要环节。对于高合金工具钢的模具，通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求。此外，还应严格控制锻造温度范围，制定正确的加热规范，采用正确的锻造力法，以及锻后缓冷或及时退火等。
    (2)预备热处理。应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、正火或调质等预备热处理工艺， 以改善组织，消除锻造毛坯的组织缺陷，改善加工工艺性。高碳合金模具钢经过适当的预备热处理可消除网状二次渗碳体或链状碳化物，使碳化物球化、细化，促进碳化物分布均匀性。这样有利于保证淬火、回火质量，提高模具寿命。
    (3)淬火与回火。这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热，不仅会使工件造成较大的脆性，而且在冷却时容易引起变形和开裂，严重影响模具寿命。冲模淬火加热时特别应注意防止氧化和脱碳，应严格控制热处理工艺规范，在条件允许的情况下，可采用真空热处理。淬火后应及时回火，并根据技术要求采用不同的回火工艺。
    (4)消应力退火。模具工作零件在粗加工后应进行消应力退火处理，具目的是消除粗加工所造成的内应力，以免淬火时产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具，在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理，有利于稳定模具精度，提高使用寿命。
    6 加工表面质量
    模具工作零件加上表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗断裂能力及抗粘着能力等有着十分密切的关系，直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大，若表面粗糙度值过大，在工作时会产生应力集中现象，并在其峰、谷间容易产生裂纹，影响冲模的耐用度，还会影响工件表面的耐蚀性，直接影响冲模的使用寿命和精度，为此，应注意以下事项：①模具工作零件加工过程中必须防止磨削烧伤零件表面现象，应严格控制磨削工艺条件和工艺方法(如砂轮硬度、粒度、冷却液、进给量等参数)；②加工过程中应防止模具工作零件表面留有刀痕．夹层、裂纹、撞击伤痕等宏观缺陷。这些缺陷的存在会引起应力集中，成为断裂的根源，造成模具早期失效；③采用磨削、研磨和抛光等精加工和精细加工，获得较小的表面粗糙度值，提高模具使用寿命。
    7 表面强化处理
    为提高模具性能和使用寿命，模具工作零件表面强化处理应用越来越广。常用的表而强化处理方法有：液体碳氮共渗、离子渗氮、渗硼、渗钒和电火花强化，以及化学气相沉积法(CVD)、物理气相沉积法(PVD)和在盐浴中向工件表面浸镀碳化物法(TD)等。此外，采用高频淬火，液压、喷丸等表面强化处理，使模具工作零件表面产生压应力，提高其耐疲劳强度，有利于模具寿命的提高。 
    8 线切割变质层的控制
    冲模刃口多采用线切割加工。由于线切割加工的热效应和电解作用，使模具加工表面产生一定厚度的变质层，造成表面硬度降低，出现显微裂纹等，致使线切割加工的冲模易发生早期磨损，直接影响模具冲裁间隙的保持及刃口容易崩刃，缩短模具使用寿命。因此，在线切割加工中应选择合理的电规准，尽量减少变质层深度。
    9 正确使用和合理维护
    为了保护正常生产，提高冲压件质量，降低成本，延长冲模寿命，必须正确使用和合理维护模具，严格执行冲模“三检查”制度(使用前检查，使用过程中检查与使用后检查)，并做好冲模与维护检修工作。其主要工作包括模具的正确安装与调试；严格控制凸模进入凹模深度；控制校正弯曲、冷挤、整形等工序的上模的下止点位置；及时复磨、研光棋具刃口；注意保持棋具的清洁和合理的润滑等。模具的正确使用和合理维护，对于提高摸具寿命事关重大。
    总之，在模具设计、制造、使用和维护全过程中，应用先进制造技术和实行全面质量管理，是提高模具寿命的有效保证，并且致力于发展专业化生产，加强模具标准化工作，除零件标准化外，还有设计参数标准化、组合形式标准化、加工方法标准化等，不断提高模具设计和制造水平，有利于提高模具寿命。