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第49卷 第01期 MECHANICAL & ELECTRICAL ENGINEERING TECHNOLOGY Vol.49 No.01

DOI: 10. 3969 / j. issn. 1009-9492. 2020. 01. 045 王全民. 沖壓模具壽命的分析及提高［J］. 機(jī)電工程技術(shù)，2020，49（01）：134-136.

作者：王全民

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（東莞市育才職業(yè)技術(shù)學(xué)校，廣東東莞 523420）

摘要：沖壓模具壽命是一個(gè)重要的研究和發(fā)展課題。結(jié)合工作實(shí)際，從沖壓模具的主要失效形式、影響冷沖壓模具壽命的主要因素、提高冷沖壓模具壽命的方法和措施等方面進(jìn)行了分析研討。

通過(guò)分析影響沖壓模具壽命的原因，對(duì)其正常使用壽命進(jìn)行研究，針對(duì)沖壓模具的設(shè)計(jì)、選材、裝配和熱處理工藝等方面采取合理措施，有效提高沖壓模具的使用壽命。

關(guān)鍵詞：沖壓模具；使用壽命；分析；合理措施中圖分類號(hào)：TG385.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009－9492 ( 2020 ) 01－0134－03

Analysis and Improvement of Stamping Die Life

WANG Quanmin

（Dongguan Yucai Vocational and Technical School，Dongguan，Guangdong 523420，China）

Abstract: Stamping die life is an important research and development topic.The main failure modes of stamping dies, the main factors affecting the life of cold stamping dies, the methods and measures to improve the life of cold stamping dies are analyzed and discussed. By analyzing the reasons affecting the service life of stamping die, the normal service life of stamping die was studied. Reasonable measures were taken for the design, material selection, assembly and heat treatment process of stamping die to effectively improve the service life of stamping die.

Key words: stamping die；service life；analysis；reasonable measures

0引言

沖壓模具壽命包括修磨壽命和總壽命兩重含義。在生產(chǎn)中，一方面要延長(zhǎng)模具的總壽命，另一方面也需要使維修壽命提升。

模具壽命受各種失效形式的限制，由于模具的類型不同，其失效形式也各異?？偟膩?lái)說(shuō)，沖壓模具失效的形式是多種多樣的，如磨損、變形、斷裂等。

由于沖壓工藝和工作環(huán)境的不同，致使沖壓模具壽命受到影響。此外，技術(shù)等因素也會(huì)使沖壓模具的壽命受到不同程度的影響。

因此，提高沖壓模具的使用壽命，以保障產(chǎn)品的加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，追求最大經(jīng)濟(jì)效益對(duì)模具企業(yè)行業(yè)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1沖壓模具的失效形式

沖壓模具的失效在不同程度上影響加工質(zhì)量，同時(shí)也對(duì)其壽命產(chǎn)生影響。

當(dāng)沖壓模具經(jīng)過(guò)使用后，不能加工出合格工件且無(wú)法進(jìn)行修復(fù)，這種情況即為模具失效[1]。冷沖模失效的形式主要有以下幾種。

1.1 磨損失效

沖壓模具在工作時(shí)，其凸、凹模與被加工坯料表面接觸產(chǎn)生摩擦，造成摩擦磨損。而模具的磨損主要表現(xiàn)為凸、凹模刃口磨損，在沖壓過(guò)程中，由于刃口頻繁工作，其表面會(huì)出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致表面損壞剝落。

隨著磨損加劇，刃口遭到破壞，模具的使用性能就會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題[2]。在實(shí)際生產(chǎn)中，沖壓模間隙過(guò)大或者過(guò)小都會(huì)使磨損增加，從而對(duì)沖壓模整體的壽命產(chǎn)生很大影響。

收稿日期：2019－07－09

1.2 變形失效

由于沖壓模具工作零件的熱處理工藝不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致模具零件的內(nèi)應(yīng)力過(guò)大，使材料的伸縮性能減小，增加了產(chǎn)生塑性變形的可能，最終使被加工的零件質(zhì)量受到影響，如尺寸精度、形狀等。

一般情況下，凸模經(jīng)過(guò)幾次工作后會(huì)發(fā)生0.2%～0.5%的塑性變形，但超過(guò)塑性變形的上限就會(huì)導(dǎo)致凸、凹模的形狀和尺寸超過(guò)許可的范圍，即變形失效，這種失效主要表現(xiàn)為模具工作零件表面壓塌、皺紋，凸模的鐓粗、彎曲等[3]。

1.3 斷裂失效

斷裂失效是指沖壓模具在沖壓過(guò)程中突然出現(xiàn)裂紋而失效，破損、折斷和裂縫是斷裂失效的主要表現(xiàn)形式，這種失效對(duì)生產(chǎn)影響很大。由于凸、凹模是沖壓模具的核心部件，在沖壓過(guò)程中承受很大的壓力，因此容易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，原因在于模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理、熱工藝處理方式欠妥、選材不當(dāng)[4]。

模具斷裂分為疲勞斷裂和早期斷裂，疲勞斷裂是模具在沖壓一定數(shù)量工件之后發(fā)生，而早期斷裂是由于模具材料存在熱加工、切削加工的缺陷或操作不當(dāng)造成的。發(fā)生早期斷裂不但使模具失效，還有可能發(fā)生安全事故，必須引起注意。

2影響沖壓模具使用壽命的主要因素

2.1 模具設(shè)計(jì)的影響

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)決定著沖壓模具的使用壽命。設(shè)計(jì)中，影響模具壽命的因素一般包括模具結(jié)構(gòu)形式、排樣與搭

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王全民：沖壓模具壽命的分析及提高

邊、模具幾何參數(shù)、模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等幾個(gè)方面。在大多數(shù)情況下，模具的結(jié)構(gòu)是由零件的形狀決定的，但同一零件對(duì)應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)會(huì)有很多種。

在設(shè)計(jì)中，如果模具結(jié)構(gòu)的選擇不合理，則會(huì)致使模具內(nèi)應(yīng)力集中，從而引發(fā)斷裂失效。

其次，排樣方法和搭邊值與模具壽命聯(lián)系密切，排樣的設(shè)計(jì)不合理以及過(guò)小的搭邊值會(huì)導(dǎo)致模具磨損加快，甚至?xí)鹜拱寄Ｏ嗷タ袀?。模具幾何參?shù)包括沖裁間隙、沖裁力、凸凹模圓角半徑等，它們對(duì)沖件成形和模具磨損影響很大。

此外，模具導(dǎo)向精度和剛度直接影響著模具壽命的長(zhǎng)短，精準(zhǔn)的模具導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可減少模具零件的磨損，并且能夠防止凸、凹模發(fā)生啃傷現(xiàn)象，從而延長(zhǎng)模具壽命[5]。

2.2 模具材料的影響

模具材料的性質(zhì)和熱處理工藝對(duì)模具壽命產(chǎn)生重要影響。具體來(lái)說(shuō)，模具材料的種類、硬度、強(qiáng)度、耐磨性、韌性、熱處理質(zhì)量等方面影響著模具壽命。

不同模具鋼類制造的模具用于沖壓同一零件，其壽命差距很大。

用不同模具鋼制造彎曲模對(duì)同一種彈簧鋼板進(jìn)行彎曲的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 1 所示。模具零件的硬度對(duì)模具壽命也有很大的影響，但并非硬度越高模具壽命越長(zhǎng)，有的凸、凹模硬度太高，反而會(huì)出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象[6]。

因此，要綜合考慮沖壓工序、模具失效形式等因素，來(lái)確定模具零件的硬度。同時(shí)，模具材料熱處理質(zhì)量的高低也影響著模具的壽命，如高合金鋼、冶金缺陷較多，這可能會(huì)導(dǎo)致模具在淬火過(guò)程中開裂，從而增加了模具早期損壞的風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 模具材料種類對(duì)模具壽命的影響

2.3 模具制造工藝的影響

熱處理工藝和加工工藝是模具常見的制造工藝，其合理與否直接影響著模具的使用壽命。

在實(shí)際生產(chǎn)中，模具的熱處理中主要包括淬火、回火、退火等，熱處理質(zhì)量對(duì)模具的使用性能和壽命影響很大。

在熱處理中，模具零件出現(xiàn)淬火變形、氧化與開裂等現(xiàn)象，與模具的熱處理工藝不當(dāng)有關(guān)。

據(jù)分析統(tǒng)計(jì)，由熱處理不當(dāng)引起的模具失效占一半以上。模具的耐磨性、抗粘合能力、抗斷裂能力等性能受模具加工質(zhì)量的影響。

模具零件經(jīng)過(guò)平面磨削、省模拋光等精加工后，表面較光滑，這樣零件