影響厚板沖裁模具壽命的因素
/ 2021/7/3 12:11:56
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模具壽命是指模具磨損或其它形式失效，終至不可修復而報廢之前所加工的產(chǎn)品數。當前，模具壽命已作為衡量模具設計、裝配及使用質(zhì)量的一項重要指標。影響模具壽命的因素很多，如模具設計、模具材料及熱處理、設備選型、安裝與調試、保養和檢修等。作為重卡汽車(chē)制造業(yè)，對厚板橫梁和連接板的使用量較大，因此本文僅對加工厚板料的沖裁模具壽命進(jìn)行探討。
1 模具設計
模具的結構不僅能影響到所生產(chǎn)零件的質(zhì)量，而且對模具的使用壽命也具有至關(guān)重要的影響。因此在設計時(shí)，應重點(diǎn)關(guān)注：模具的壓力中心、導向機構、沖裁間隙、鑲塊結構和布置、漏料機構等問(wèn)題。
1.1 模具的壓力中心
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱(chēng)為模具的壓力中心。如果模具的壓力中心與機床滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會(huì )產(chǎn)生偏載，導致模具以及壓力機滑塊與導軌的急劇磨損，降低模具的使用壽命。所以設計模具時(shí)，應使模具的壓力中心與壓力機滑塊中心相重合。但實(shí)際生產(chǎn)中，可能出現沖模壓力中心在沖壓過(guò)程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結構考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時(shí)應注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機所允許的范圍。
1.2 導向機構
合理的導向機構，對于減少模具工作部分的磨損、避免鑲塊啃刃等影響極大，為提高模具壽命，必須根據工序性質(zhì)和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。
對于厚板沖裁模具，上、下模座之間的導向機構可設計為導柱和導板配合使用的形式，這樣可提高導向的精度和強度，也以緩解沖裁時(shí)側向力不均對零件加工的影響。厚板沖孔時(shí)，經(jīng)常會(huì )出現零件卡在沖頭上，無(wú)法正常卸料。設計模具時(shí)，在卸料板內增加導向裝置，將導柱安裝在卸料板上，導套安裝在上模板上。這樣可提高卸料板在卸料時(shí)的導向精度，避免其傾斜，從而緩解卡料現象。
1.3 沖裁間隙
沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差稱(chēng)為沖裁間隙，其雙面間隙用Z表示，單邊間隙用Z/2表示。沖裁間隙的大小對沖裁件的斷面質(zhì)量、模具壽命等影響很大。所以在設計模具時(shí)要選擇合理的間隙。間隙的選取要使沖裁達到較好的斷面質(zhì)量、較高的尺寸精度，較小的沖裁力，較高的模具壽命。
合理間隙指一個(gè)范圍值，確定是綜合考慮上述各個(gè)因素的影響，選擇一個(gè)適當的間隙范圍作為合理間隙，其上限為最大合理間隙，下限為最小合理間隙。厚板模具出現啃刃、磨損等失效方式都與沖裁間隙有關(guān)。對于重卡所用厚板零件來(lái)說(shuō)，對工件的斷面質(zhì)量沒(méi)有嚴格的要求，根據零件的材質(zhì)，選取單邊間隙（Z/2）為料厚的10%-12%較為合適。通過(guò)驗證，此間隙不會(huì )影響到零件的質(zhì)量，而且提高了模具的使用壽命。
1.4 鑲塊結構和布置
對于厚板沖裁模具，在落料或切邊加工時(shí)，凸、凹模鑲塊出現失效的概率最大，失效方式以崩刃和磨損為主。因此對于刃口形狀復雜以及容易損壞的凸、凹模應設計成鑲塊式結構，如果某一個(gè)鑲塊出現失效，只需更換該鑲塊即可，不必整體更換，方便維修的同時(shí)還降低了維修成本。鑲塊的分塊要點(diǎn)如表1。
1.5 漏料機構
沖裁結束時(shí)，廢料豆需從凹模中通過(guò)漏料機構滑落出來(lái)。漏料機構一般有直漏式和滑落式。一般會(huì )根據模具的結構和高度選擇漏料機構，從厚板料模具的使用情況來(lái)看，在空間允許的情況下，盡量選擇用滑落式，這樣可以防止料豆堆積而損壞模具。如果用鑄件表面作為滑槽，其傾斜角最小必須在45°以上，用薄板作為滑槽時(shí)，其傾斜角最小必須在30°以上，保證廢料豆能順利滑落。加工漏料孔時(shí)，盡可能不要采用交叉公用，因為這樣容易產(chǎn)生廢料堵塞。
2 材料及熱處理
在影響模具壽命的諸多因素中，模具材料的選擇和熱處理工藝的制訂對模具壽命的影響非常大，合理的選材與實(shí)施正確的熱處理技術(shù)是保證模具壽命的基礎。
機械制造行業(yè)中常用的沖壓和擠壓等模具由于在使用的過(guò)程中承受的載荷通常都較大，其使用壽命與模具零件所選材料的硬度、強度、耐磨度及抗沖擊韌性等有著(zhù)直接的關(guān)系。
模具零件在熱處理過(guò)程中，由于金屬材料金相組織的改變而產(chǎn)生的組織應力及受高溫和快速冷卻過(guò)程中產(chǎn)生的熱應力的共同作用，常會(huì )發(fā)生開(kāi)裂。在許多情況下，模具零件盡管沒(méi)有明顯的裂紋，但由于其內部存在著(zhù)很大的內應力，在使用的過(guò)程中，如果模具所承受的外力較大，就會(huì )在外力作用下產(chǎn)生相應的應力，再加上由于在熱處理過(guò)程中材料本身已存在的內應力，從而使模具材料很快發(fā)生疲勞裂紋，甚至斷裂，最終導致模具喪失工作能力。從某種意義上講，模具使用壽命的長(cháng)短與其熱處理工藝同樣有著(zhù)非常密切的關(guān)系。
3 設備選型
厚板沖裁時(shí)，要選擇高剛性的沖壓設備，這樣才能保證模具工作有良好的設備條件。所以一般多采用閉式結構的機械壓力機。所選壓力機的公稱(chēng)壓力必須大于沖裁所需的總壓力，模具沖裁總壓力一般以設備的60%-70%公稱(chēng)壓力為限使用較好。
4 安裝與調試
模具在使用過(guò)程中，是否正確規范操作對模具壽命也有一定的影響，尤其是在安裝和調試過(guò)程中。對于厚板沖裁模具，應該注意以下幾點(diǎn)：
4.1 對有快速定位的模具裝模時(shí)要使用快速定位裝置，模具的中心線(xiàn)要和工作臺中心線(xiàn)重合，嚴禁偏心安裝模具。
4.2 安裝模具時(shí)，上下模座的緊固點(diǎn)分別不少于4個(gè)點(diǎn)并按照對角順序進(jìn)行緊固。
4.3 試沖前，用抹布把模腔擦拭一遍，保證模腔無(wú)鐵屑等異物，并將頂高柱從安全柱上取下，置于專(zhuān)門(mén)放置處。
4.4 正式作業(yè)前，在上下模座的導向機構（導柱，導套，導板）加注潤滑油。
5 保養和檢修
模具的一些內部構件在未拆開(kāi)狀態(tài)下是無(wú)法觀(guān)測到的，有時(shí)候模具內部構件出現問(wèn)題發(fā)現不了，導致模具帶病作業(yè)，這樣就加重了對模具的損害。所以模具的定期保養和檢修對模具的使用壽命有很大的影響。根據模具的使用情況，確定出合理的檢修周期。對于厚板沖裁模具，定期保養和檢修應重點(diǎn)關(guān)注以下內容：檢查凸、凹模刃口是否磨損變形，檢查凸、凹模固定板是否松動(dòng)，檢查彈簧是否失效，擦拭和潤滑退料板內二級導向機構等。
6 結束語(yǔ)
模具的壽命是在一定時(shí)期內模具設計、模具材料及熱處理、設備選型、安裝與調試、保養和檢修等各種因素共同影響下的綜合體現。壽命長(cháng)的模具，不僅可以提高產(chǎn)品的加工效率，還可以降低模具開(kāi)發(fā)成本。本文找出了影響厚板沖裁模具壽命的一些關(guān)鍵因素，并對如何提高模具使用壽命做了一些探討。
