May 26, 2021
對于工業(yè)企業(yè)來說,精密零部件的生產(chǎn)往往會用到精密沖壓模具。我國精密沖壓模具的使用和研究起步較晚,同國外相比有一定差距,使用壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外水平,不但影響企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量,還會導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本的增加,影響企業(yè)在市場上的競爭力。因此,亟待分析和研究影響精密精密沖壓模具使用壽命的因素,并提出相關(guān)改善對策。
1 精密沖壓模具失效的表現(xiàn)形式
精密沖壓模具的使用壽命是指模具能夠正常使用的階段,通常使用期間生產(chǎn)的合格產(chǎn)品數(shù)量進行計算。模具喪失應(yīng)有的功能被稱為模具失效,模具失效的原因有很多,變形、磨損、裂紋都是失效的原因 。
1.1 磨損失效
磨損失效是模具失效主要的表現(xiàn)形式,模具由于長久使用,在摩擦的過程中會出現(xiàn)刀口鈍化、表面溝痕、棱角磨損等情況,這是生產(chǎn)過程中大量沖壓造成的,模具和生產(chǎn)材料會長時間接觸,材料中脫落的碎屑會黏在模具中,加劇了模具的損壞,也有金屬碎屑粘在模具上導(dǎo)致產(chǎn)品幾何形狀發(fā)生變化,也是模具失效的一種。精密沖壓模具磨損失效同模具結(jié)構(gòu)、材料性質(zhì)、生產(chǎn)速度等因素都有關(guān),而且模具間隙和表面粗糙度也是造成模具失效的重要原因。
1.2 開裂失效
在工業(yè)生產(chǎn)過程中,如果鍛壓不完全,在進一步處理是就會出現(xiàn)裂紋,這些裂紋在模具中的某個部分存在,在長久的使用中裂紋不但不會消失,還會繼續(xù)擴大,進而導(dǎo)致模具的開裂。開裂失效主要原因是模具設(shè)計不合理或者后續(xù)處理不核對造成的。
1.3 變形時效
模具發(fā)生彎曲、變形或者折斷都是模具失效的一種,這和模具整體質(zhì)量差有關(guān),如果模具結(jié)構(gòu)不合理,不同位置的厚薄不一樣,能夠承受的沖壓也就不同,再加上模具材料也有可能不好,在沖壓過程中容易導(dǎo)致模具的變形,甚至出現(xiàn)崩刃的情況。
2 影響精密沖壓模具壽命的原因
2.1 精密沖壓模具的設(shè)計過程
精密沖壓模具的設(shè)計過程影響模具使用壽命。模具的成型過程都是根據(jù)設(shè)計進行的,模具的間隙、沖擊工位、模具熱處理、保護和維護方式都會影響壽命。模具的凹凸模會對模具落料件和沖孔件的尺寸產(chǎn)生影響,在工業(yè)生產(chǎn)時,沖孔件的尺寸會逐漸縮小,而落料件的尺寸正好相反,這些都會使模具的磨損加劇,當(dāng)間隙達(dá)到一定的程度時,會有小碎屑進入間隙,加劇模具的磨損。
2.2 精密沖壓模具材料的選取
精密沖壓模具在具體生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中,會受到高溫、拉伸、彎曲、摩擦等高強度的壓力,再加上工作時間長、工作條件復(fù)雜,模具的承受能力如何會極大影響模具的使用壽命,選擇好的模具材料進行模具制造就顯得尤為重要。
目前大多數(shù)的模具主要制造材料是鋼,在沖模中主要用到的材料有碳素鋼、高碳鋼、合金鋼以及高速鋼。選擇合適的材料是精密沖壓模具的重點,也是難點,市面上的材料多種多樣,而且性能不一。在選取材料的過程中,要根據(jù)產(chǎn)品的生產(chǎn)要求進行選取,同時要保證成本可控。
如果生產(chǎn)的產(chǎn)品量很大,需要選取強度大、韌性強的產(chǎn)品,如硬合金。再生產(chǎn)量很大的產(chǎn)品時,用時較多,長時間的使用會給模具造成很大的壓力,需要使用韌度和強度都好的材料。
2.3 精密沖壓模具的加工工藝
產(chǎn)品的形狀和大小是由模具的凹凸模決定的,企業(yè)在生產(chǎn)過程中要個產(chǎn)品的特點進行模具設(shè)計,不同企業(yè)具有不同的凹凸模生產(chǎn)工藝,但是總體來講基本相同,凸模經(jīng)過的工藝過程是下料、鍛造、熱處理、生產(chǎn)、打磨、修理,凹模經(jīng)歷的過程與凸模類似,增加了穿孔和會火等步驟。
鍛造是一種重要的沖壓工藝,對金屬晶粒進行細(xì)化,還能有效改善金屬內(nèi)部的性能,但是鍛造不合理也會導(dǎo)致模具產(chǎn)生隱患,出現(xiàn)鍛造缺陷,比如鍛造時力量使用過大,會產(chǎn)生裂紋,熱量不均勻或者溫度過高都會導(dǎo)致過燒現(xiàn)象,鍛造完畢后冷卻速度必須合理,否則會造成產(chǎn)品斷裂。
模具的使用壽命與熱處理技術(shù)息息相關(guān),尤其是溫度的處理要適宜,溫度過高會會導(dǎo)致模具缺乏韌性,在使用時容易折斷,溫度過低會導(dǎo)致模具缺乏硬度,生產(chǎn)產(chǎn)品容易導(dǎo)致斷裂,這些都是熱處理時需要注意的問題,同時,在淬火時還要注意對會火速度的控制,速度過快或者過慢都不行。
線切割開始在模具加工中被廣泛使用,這種工藝能夠提高工作效率,并且能夠提高精確度,但是如果技術(shù)掌握不好會導(dǎo)致一些新的問題,比如線切割的模具不進行回火,會導(dǎo)致模具表皮脫落,模具使用壽命縮短。
3 提高模具使用壽命的對策
3.1 合理設(shè)計模具結(jié)構(gòu)
模具使用壽命的長短與模具的設(shè)計結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系,如果模具設(shè)計合理,就能承受長時間的生產(chǎn)沖擊,而且保證正常的使用條件基本不會產(chǎn)生太大的破壞。對于精密模具而言,設(shè)計合理的結(jié)構(gòu)是增加其使用壽命的關(guān)鍵,保證模具厚薄均勻,避免尖角,防止長時間生產(chǎn)中出現(xiàn)力集中,引起模具變形或者開裂,模具之間間隙要合理安排,能夠提高模具質(zhì)量,提高使用壽命。
為了提高模具使用壽命,需要從以下方面進行合理設(shè)計:①凸模在設(shè)計時要注意保護和支撐,特別是針對尺寸較小的凸模;②對于模具的夾角位置,要用圓弧過渡,減少沖擊力;③鑲拼結(jié)構(gòu)要在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具
3.2 對模具進行適當(dāng)?shù)臒崽幚?
模具的失效與模具成型過程沒有進行合理的熱處理有關(guān),模具的磨損和斷裂都是從表面開始,因此,必須采取措施對模具表面進行保護,防止開裂和磨損,提高壽命。由于模具表面會存在加工痕跡,在實際中會氧化脫碳的情況,表面的性能與里面相比要差不少,合理的熱處理是畢竟的階段。
首先對模具的零件進行強韌化處理,顯著增強基體的韌性,對于普通的模具鋼,可以采用低溫回火工藝處理,或者使用形變熱處理;其次,根據(jù)模具的使用強度和使用時間對模具進行設(shè)計和熱處理,尤其是對于模具表面做好防護措施;關(guān)鍵是增加模具的耐磨性和抗沖擊性,經(jīng)過涂抹、化學(xué)處理和加工三道工序后,模具的表面處理基本完成,使用壽命顯著增加。
我們對模具表面處理進行深入分析,在處理過程中會在模具表面形成一種金屬化合物的堆積,這種化合物能夠承受一定的高溫沖擊和磨損,提高模具使用壽命。滲A和滲硼是處理過程中普遍采用的方法,零件表面和其他元素在一定條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成一種新的物質(zhì),對模具形成保護。
模具的韌性處理也是提高模具使用壽命的重要方式,實踐證明,淬火能夠有效提高模具韌性,而且效率較高。能夠提高模具表面的抗磨性,獲得新的性能和組織,目前通常采用的表面加工處理技術(shù)有表面淬火、電火花強化等。
3.3 正確使用和維護模具
正確的使用方法和恰當(dāng)?shù)暮笃诰S護方法對提高模具使用壽命具有重要作用。在使用模具的過程中,要嚴(yán)格按照模具的特點進行使用,對凹凸模的深度進行合理控制,減少深度不當(dāng)造成的磨損。模具使用前要進行仔細(xì)檢查,對于發(fā)現(xiàn)的裂紋等要及時修補,防止裂紋的擴大;模具使用完后,如果發(fā)現(xiàn)表現(xiàn)出現(xiàn)粘附物要及時清理,表面變粗糙要及時拋光修補,保存時,要保證模具之間有一定的空隙,防止刃口損壞。
4 結(jié)束語
提高精密模具的使用壽命,減少磨損,能夠減少企業(yè)對模具的使用量和維修次數(shù),降低企業(yè)生產(chǎn)成本,進一步提高企業(yè)市場競爭力。提高精密模具壽命的方式有很多,但企業(yè)在具體操作過程中,要根據(jù)模具的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、尺寸等采取合理的策略,并充分考慮企業(yè)的生產(chǎn)情況和成本。
來源:愛學(xué)術(shù)
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