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模具壽命影響因素分析(一)

來源:模具壽命影響因素分析(一)作者:李經理網址:http://www.szryjp.com瀏覽數:631 
文章附圖

很多汽車零部件的制造過程中都要使用到模具,因此,模具的壽命是影響零部件成本的重要因素之一,本文分析了影響沖模壽命的多種因素,提出了相應的解決方法,從而提高了沖模的壽命。

隨著工業自動化程度的不斷提高,模具的應用越來越廣泛。但目前在我國的許多企業中,模具的使用壽命和還比較低,相當于國外的1/3~1/5。研究表明:模具的使用壽命與熱處理不當、選材不合適、模具結構不合理、機械加工工藝不合理、模具潤滑不好以及設計水平差等諸多因素有關。因此,在模具設計和制造過程中,選擇合適的沖壓設備,選用恰當的材料,合理設計模具結構,選擇合理的熱處理工藝,妥善安排模具各零件的加工工藝路線,以及改善模具的工作條件等,都有利于提高模具的質量和使用壽命。

沖壓設備

沖壓設備(如壓力機)的精度與剛性對沖模壽命的影響極為重要。沖模設備的精度高、剛性好,模具壽命也會隨之大為提高。例如:料厚大于1.5mm的沖模材料為Cr12MoV,其為抗磨損冷作模具鋼,在普通開式壓力機上使用,平均復磨壽命為1~3萬次,而在新式精密應力機上使用,沖模的復磨壽命可達6~12萬次。尤其是小間隙或無間隙沖模、硬質合金沖模及精密沖模,必須選擇精度高、剛性好的壓力機,否則將會降低模具壽命,甚至還會損壞模具。

模具設計

模具設計的原則是保證足夠的強度、剛度、同心度、對中性和合理的沖裁間隙,并減少應力集中,以保證由模具生產出來的零件符合設計要求。因此對模具的主要工作部分(例如沖模的凸、凹模,注塑模的動、定模,模鍛模稅務上、下模等)要求其導向精度高、同心度和中性好及沖裁的間隙合理。

在進行模具設計時,應著重考慮的是:

1、設計凸模時必須注意導向支撐和對中保護。特別是設計小孔凸模時采用自身導向結構,可延長模具壽命。

2、對夾角、窄槽等薄弱部位,為了減少應力集中,要以圓弧過渡,圓弧半徑R可取3~5mm.

3、對于結構復雜的凸模,采用鑲拼結構,也可減少應力集中。

4、合理增大間隙,改善凸模工作部分的受力狀態,使沖裁力、卸件力和推件力下降,凹。凸模刃口磨損減少。

合理的凹凸模具間隙的選擇可參照表1,標準間隙檢表可參照表2.

沖壓零件的原材料

實際生產中,由于材料性能波動、表面質量較差(如銹跡)或不干凈(如油污)等,會造成模具工件零件磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此,應當注意:

1、盡可能采用沖壓工藝性能好的原材料,以減少沖壓變形力。

2、沖壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等,并將原材料擦拭干凈,必要時應清除表面氧化物和銹跡。

3、根據沖壓工序和原材料種類,必要時可安排軟化處理和表面處理,還要選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。

模具材料

模具材料對模具壽命的影響是材料種類、化學成分、組織結構、硬度和冶金質量等諸多因素的綜合反映。選用模具材料時,應根據不同的生產批量、工藝方法和加工對象進行選擇。不同材質的模具壽命往往不同。在大批量生產中,應選用長壽命的模具材料,以下就不同類型的沖模,對不同料厚,不同抗拉強度板料的模具各部分材料選擇進行歸類總結,供同行們參考。

1、拉延類模具材料選擇如表3所示。

2、修邊沖孔類模具選擇如表4所示。

3、翻邊整形類模具選擇如表5所示。

4、壓合類模具材質要求如表6所示。

5、落料模具(含開卷)材質要求如表7所示。

熱加工工藝

實踐證明,模具的熱加工質量對模具的性能與使用壽命影響甚大。從模具失效原因的分析統計可知,因熱處理不當所引發模具失效“事故”約占45%。模具工作零件的淬火變形與開裂和使用過程的早期斷裂,均與模具的熱加工工藝有關。

1. 鍛造工藝:這是模具工作零件制造過程中的重要環節。對于高合金工具鋼的模具,通常對材料碳化物分布等金相組織提出技術要求。此外,還應嚴格控制鍛造溫度范圍,制定正確的加熱規范,采用正確的鍛造方法,以及鍛后緩冷或及時退火等。

2. 預備熱處理:應視模具工作零件的材料和要求的不同分別采用退火、淬火或調質等預備熱處理工藝,以改善組織,消除鍛造毛坯的組織缺陷,改善加工工藝性。高碳合金模具鋼經過適當的預備熱處理可消除網狀二次滲碳或鏈狀碳化物,使碳化物球化、細化,促使碳化物分布均勻性。這樣有利于保證淬火、回火質量,提高模具壽命。

3. 淬火與回火:這是模具熱處理中的關鍵環節。若淬火加熱時產生過熱,不僅會使工件造成較大的脆性,而且在冷卻時也容易引起變形和開裂,嚴重影響模具壽命。沖模淬火加熱時應特別注意防止氧化和脫碳,應嚴格控制熱處理工藝規范,在條件允許的情況下,可采用真空熱處理。淬火后應及時回火,并根據技術要求采用不同的回火工藝。

4. 消應力加工:模具工作零件在粗加工后應進行消應力加工處理,采用高束能應力消除設備消除拉應力,預置壓應力,目的是消除粗加工所造成的內應力,以免淬火時產生過大的變形和裂紋。對于精度要求高的模具,在磨削或電加工后還需經過高束能應力消除設備加工,有利于穩定模具精度,提高使用壽命。