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轉發(fā)自：機 電 工 程 技 術(shù)

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

作者：王全民

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

斷裂失效是指沖壓模具在沖壓過(guò)程中突然出現裂紋而失效，破損、折斷和裂縫是斷裂失效的主要表現形式，這種失效對生產(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，因此容易出現斷裂現象，原因在于模具結構設計不合理、熱工藝處理方式欠妥、選材不當[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 模具設計的影響

模具結構設計決定著(zhù)沖壓模具的使用壽命。

設計中，影響模具壽命的因素一般包括模具結構形式、排樣與搭邊、模具幾何參數、模具導向機構等幾個(gè)方面。

在大多數情況下，模具的結構是由零件的形狀決定的，但同一零件對應的模具結構會(huì )有很多種。

在設計中，如果模具結構的選擇不合理，則會(huì )致使模具內應力集中，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，排樣的設計不合理以及過(guò)小的搭邊值會(huì )導致模具磨損加快，甚至會(huì )引起凸凹模相互啃傷。

模具幾何參數包括沖裁間隙、沖裁力、凸凹模圓角半徑等，它們對沖件成形和模具磨損影響很大。

此外，模具導向精度和剛度直接影響著(zhù)模具壽命的長(cháng)短，精準的模具導向機構可減少模具零件的磨損，并且能夠防止凸、凹模發(fā)生啃傷現象，從而延長(cháng)模具壽命[5]。

2.2 模具材料的影響

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

不同模具鋼類(lèi)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同一種彈簧鋼板進(jìn)行彎曲的實(shí)驗結果如圖 1 所示。模具零件的硬度對模具壽命也有很大的影響，但并非硬度越高模具壽命越長(cháng)，有的凸、凹模硬度太高，反而會(huì )出現崩裂現象[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(zhù)模具的壽命，如高合金鋼、冶金缺陷較多，這可能會(huì )導致模具在淬火過(guò)程中開(kāi)裂，從而增加了模具早期損壞的風(fēng)險。

圖1 模具材料種類(lèi)對模具壽命的影響

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(jiàn)的制造工藝，其合理與否直接影響著(zhù)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，模具零件出現淬火變形、氧化與開(kāi)裂等現象，與模具的熱處理工藝不當有關(guān)。

據分析統計，由熱處理不當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，這樣零件對模具的磨損會(huì )大大減少，從而延長(cháng)模具的使用壽命。

模具工作零件經(jīng)過(guò)加工后，其表面可能會(huì )產(chǎn)生刀痕、夾具夾痕等缺陷，若這些缺陷位于應力集中部位，則有可能導致模具加快斷裂[7]。

3提高沖壓模具壽命的主要措施

3.1 優(yōu)化沖壓模具結構設計

沖壓模具結構設計是核心環(huán)節，其合理與否直接影響著(zhù)模具使用壽命的長(cháng)短。

在設計時(shí)，要確保卸料板、送料裝置、導向機構等模具零部件靈活、可靠，并具備足夠的剛度和強度，減少沖壓過(guò)程中的變形、磨損現象。

同時(shí)，盡可能采用鑲拼式凸、凹模結構，以此減少應力集中，降低疲勞裂紋的產(chǎn)生幾率。

而且當局部損壞時(shí)，可將損壞部件更換，不至于造成整個(gè)凸、凹模報廢，從而延長(cháng)模具的使用壽命。

同時(shí)，應考慮模具的定位和緊固方式，保證模具的穩定性、剛度和強度。

3.2 合理設計沖模凸凹模間隙

在實(shí)際生產(chǎn)中，沖壓件斷面質(zhì)量、沖壓力大小和模具使用壽命受沖裁間隙的影響，合理的間隙可獲得合格的沖壓件和較長(cháng)的模具使用壽命。

因此，在設計新模具時(shí)，應根據理論法或查表法來(lái)確定合理的間隙值。

同時(shí)，要結合具體情況，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，采取最大合理間隙，從而大大降低凸、凹模的磨損程度。

對尺寸精度、斷面質(zhì)量垂直度要求高的工件應選用較小的間隙值，反之，則在優(yōu)先考慮提高模具使用壽命的情況下，采用大間隙值[8]。

3.3 采用合理的熱處理工藝

對模具材料采取合理的熱處理工藝是提高沖壓模具使用壽命的有效途徑。

淬火時(shí)，要合理地控制加熱溫度，溫度過(guò)高會(huì )促進(jìn)晶粒長(cháng)大，從而使模具零件變脆，零件在加工中出現崩刃、開(kāi)裂，折斷的風(fēng)險就會(huì )大大增加。

所以，沖壓模具在淬火過(guò)程中應保證均勻受熱，在加熱后使冷卻均勻，防止溫度迅速改變帶來(lái)的模具氧化和脫碳現象。

為消除模具零件的內應力，還應進(jìn)行高溫回火，以降低模具產(chǎn)生裂紋的可能性。

同時(shí)，為使模具獲得外硬內韌的效果，模具工作零件表面需進(jìn)行強化處理，如離子滲氮、碳氮共滲和電火花強化。

這樣，模具表面的硬度和耐磨性得

到了保證，沖壓模具的壽命得到有效提高。

4結束語(yǔ)

沖壓模具是工業(yè)生產(chǎn)的重要工藝裝備，其使用壽命關(guān)乎產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、企業(yè)的生產(chǎn)成本。提高沖壓模具的使用壽命是當前需要解決的一個(gè)綜合性技術(shù)問(wèn)題。

在沖壓模具的設計、制造、使用和維護保養過(guò)程中，應該采用先進(jìn)的現代制造技術(shù)和標準的質(zhì)量管理體系，實(shí)施專(zhuān)業(yè)化生產(chǎn)，強化模具標準化工作，切實(shí)提高模具設計與制造水平，從而有效提高模具的使用壽命。

參考文獻：

［1］ 陳雪巖，余小魯.影響沖壓模具壽命的因素及提高模具壽命的措施研究［J］.赤峰學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，33（15）：35-37.

［2］ 郭凌海.如何提高冷沖壓模具使用壽命［J］.科技視2020年01月 機 電 工 程 技 術(shù) 第49卷 第01期界，2015（20）：85.

［3］ 李恒菊.提高沖壓模具使用壽命的措施［J］.時(shí)代農機，2015，42（03）：54-55.

［4］ 崔俊超. 開(kāi)瓶器沖壓模具及沖壓自動(dòng)送料設計［D］. 邯鄲：河北工程大學(xué)，2016.

［5］ 李江曼. 超高強鋼板沖壓模具磨損CAE分析與壽命預測［D］.長(cháng)沙：湖南大學(xué)，2015.

［6］ 張明江.探究影響冷沖壓模具壽命的主要因素［J］.黑

［7］ 丁海.沖壓模具失效分析及壽命的提高措施［J］.機床與液壓，2014，42（04）：120-121.

［8］ 張靈曉，文學(xué)洙.淺談?dòng)绊懤錄_壓模具壽命的因素及提高壽命的措施［J］.裝備制造技術(shù)，2013 （02）：106-108.

作者簡(jiǎn)介：王全民（1983-），男，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域為機械模具加工制造技術(shù)。

已發(fā)表論文4篇，龍江科技信息75 ，2014（11）：15. （編輯：劉詩(shī)寒）