張旖

（江蘇省南京汽輪電機集團沖壓技術組，江蘇 南京 210011）

淺析沖壓模具使用壽命的提升措施

張旖

（江蘇省南京汽輪電機集團沖壓技術組，江蘇 南京 210011）

在工業(yè)生產(chǎn)中，沖壓工具在批量生產(chǎn)中因具有效率高、材料利用率高、精度準確、工藝先進的優(yōu)點而被廣泛使用。沖壓模具對于生產(chǎn)的重要性不言而喻，但其本身的結果較為復雜，并且制作精度要求較高，導致了其成本一直居高不下，但是在生產(chǎn)使用過程中，由于長期的沖壓作用，導致沖壓模具在長期壓力作用下變形、破損、消耗而報廢，這就使得許多生產(chǎn)企業(yè)的成本代價太高，所以探索提升沖壓模具壽命的措施和途徑對于提升工業(yè)生產(chǎn)效率和降低成本具有重要的實踐意義。

磨具；壽命；設計；材料

隨著社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)技術在不斷的創(chuàng)新中發(fā)生了天翻地覆的變化，也使得工業(yè)生產(chǎn)的競爭變得無比激烈。沖壓模具是工業(yè)生產(chǎn)中的重要工藝裝備，貫穿于生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，其使用壽命關乎企業(yè)的產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。因而生產(chǎn)企業(yè)需要在提升沖壓模具的使用壽命途徑上進行研究，才能提升企業(yè)的競爭力，降低生產(chǎn)成本，獲取市場競爭優(yōu)勢。

1 影響沖壓磨具壽命的主要因素

在研究提升沖壓模具的壽命途徑之前，影響沖壓模具的壽命的主要因素有哪些。本文主要從模具材料、模具結構、模具制造工藝、模具工作環(huán)境四個方面來進行詳細探討。

1.1 模具材料對沖壓模具使用壽命的影響分析

材料是任何工具的根本，材料的好壞是影響使用壽命的首要因素。無論是何種材料，都需要保障沖壓模具的耐磨性、強度、抗斷裂性能、抗變形能力以及冷熱疲勞抗力，因此，材料的性能是滿足模具的首要條件。

材料如果不過關將會導致沖壓模具的質量、強度、穩(wěn)定度等不足，長期使用下，劣質材料會發(fā)生斷裂，產(chǎn)生裂紋，隨著裂紋的產(chǎn)生將進一步擴大裂痕，而導致模具在沖壓作用下發(fā)生徹底的損壞。

目前我國沖壓模具使用的最為廣泛的材料是模具鋼，但模具鋼中往往含有強度低、塑性差的非金屬雜質，這十分容易形成裂紋源，導致模具的早期斷裂失效。另外碳素鋼中的碳化物含量較多時會降低抗斷裂能力和沖擊韌性，從而在沖壓初期就發(fā)生早裂。

1.2 模具結構對沖壓模具使用壽命的影響分析

第一，模具的結構形式會對壽命產(chǎn)生重要影響，其結構形式若不合理，會導致在沖壓過程中造成局部的應力過大，也就是發(fā)生應力集中現(xiàn)象，從而導致局部破壞。

第二，模具的間隙會影響到使用壽命，其模具的凸凹模的工作間隙如果太小，將使得局部的摩擦阻力提升，這樣導致表面容易發(fā)生磨損，造成擦傷。如果沖裁模間隙過小的話，還會加劇凸凹模磨損，使模具使用壽命進一步降低。

最后，模具的幾何形狀會影響其使用壽命。模具幾何形狀會對成形過程當中的坯料流動及成形力產(chǎn)生較大影響，從而對模具使用壽命形成影響。1.3 模具制造工藝對沖壓模具使用壽命的影響分析

模具的制造生產(chǎn)中，需要經(jīng)過多道工序，鍛造、加工和熱處理中的任何環(huán)節(jié)發(fā)生失誤或是工藝上的不合理，都會對模具的使用性能如抗裂性、抗沖擊性產(chǎn)生影響，形成局部的結構缺陷，導致在早期使用過程中就失去效用。比較典型的不合理的制造問題有切削加工不合理而降低了模具表面的硬度，導致了模具的抗拉強度降低，導致開裂；鍛件表面存在裂紋、凹坑、折疊等缺陷。

1.4 模具工作條件及其使用維護環(huán)節(jié)對模具使用壽命的影響分析

第一，被加工材料的性質會對模具使用產(chǎn)生影響，例如被加工件的厚度、材質和幾何尺寸因素等。一般來說，被加工件的強度、厚度越大，在沖壓過程中對沖壓模具產(chǎn)生的力也越大，這樣同樣的加工次數(shù)下，使得模具的使用壽命較低。再如被加工件的材質和模具的材料產(chǎn)生較大的黏結力，在沖壓成形中容易使模具和被加工件黏附導致模具磨損，從而使壽命降低。

第二，沖壓設備的選擇和設備特性會對使用壽命產(chǎn)生影響，這里的主要因素是沖壓設備的剛度和精度。壓力機在沖壓作用下產(chǎn)生變形，這樣就進一步加劇了磨損。另外加工中的潤滑條件也會產(chǎn)生影響，良好的潤滑可以降低摩阻力和沖壓力，避免過度磨損，提升壽命。

2 提升沖壓模具使用壽命的主要途徑

2.1 合理設計沖壓模具的結構

重要模具的最初結構設計就應充分考慮到使用壽命的因素，因而需要合理設計沖壓模具的結構，需要盡可能的在設計中保證模具的受力均勻，避免出現(xiàn)不合理的內凹角、尖角和壁厚懸殊等結構。對于模具的間隙部分，要合理設置，避免局部的應力集中。

除了基本的結構設計之外，在細節(jié)設計之處還應考慮如下幾個方面。

第一，在設計結構比較復雜的凹模時，應采用鑲拼結構，避免出現(xiàn)應力集中的情況。第二，在設計沖壓成形模具中的凹或凸模時，必須合理選擇其結構中的圓角半徑。第三，在設計凸模時，應注重導向保護和支撐。如果設計的凸模尺寸較小，則模具的結構應采用自身保護和導向結構。第四，為了有效改善凹或凸模部位的受力狀態(tài)，可以適當增大沖壓模具的間隙。這樣做有利于減緩凹或凸模刃口磨損的程度和速度，從而延長沖壓模具的使用壽命。

2.2 正確使用和維護沖壓模具

要想提升沖壓模具的使用壽命，除了最初的設計方面，還需要做好日常的使用維護工作。

在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，應注重沖壓模具的使用維護，需要做到如下：在存放沖壓模具時，一定要在上下模具之間預留一定的空隙，避免刃口被損壞。一旦發(fā)現(xiàn)沖壓模具表面的粗糙度變差，就要及時修模和拋光；為了減緩沖壓模具的磨損程度，就要嚴格控制凸模進入凹模的深度。

2.3 提高沖壓模具的熱處理工藝水平

常壓模具的表面一直是最容易破損的、發(fā)生磨耗的地方，因而在實踐中要注重其直接受熱處理工藝水平，以此保障其模具表面的質量。

通常來說日熱處理工藝主要有兩個部分構成，沖壓模具的表面強化處理和沖壓模具零件基體的強韌化處理。后者是針對性地提升模具的強度和韌性，從而避免發(fā)生變形和斷裂。而后者熱處理工藝主要采用形變熱處理和低溫淬火與回火處理，是為了提升沖壓模具的抗沖擊韌性和抗疲勞性以及耐磨性。

熱處理工藝中最為常用的有表面涂覆處理、化學熱處理和表面加工處理。而表面加工處理使用最廣泛的是電火花表面強化、噴丸表面強化和火焰表面加熱淬火等。

3 結束語

在工業(yè)生產(chǎn)中，沖壓模具的使用越來越廣泛，在其最初的設計制造、材料選用、加工使用以及保養(yǎng)維護中，需要采取合理科學的工藝手段，實施全方位的質量管理措施，才能保障其使用壽命。

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On measures to enhance the life of stamping dies

TG385.2

1009-797X （2015） 20-0103-02

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.029

張旖（1987-），女，畢業(yè)于南京工程學院，職稱：助理工程師，從事的工作：沖壓技術員。

2015-09-07