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1．引言
目前精沖工藝愈來愈廣泛用在汽車零件的制造上（如凸輪、齒板和離合器板等）。由于精沖模具所受的壓力大，凸、凹模間隙非常小（0.01mm～0.02mm），以及精沖過程中的熱效應、摩擦力大等原因，使精沖模具的壽命很難得到保證，導致精沖模過早的被損壞或報廢。而精沖模具的造價一般為普通沖裁模的5～10倍，并且由于精沖機的生產效率很高，若模具壽命低導致頻繁換模也會降低生產率，因此，精沖模具的壽命成了制約精沖技術應用和發展的瓶頸。 2．影響精沖模具壽命的主要因素 2.1精沖模失效的基本類型 與普通沖裁模相比，精沖模的工況較惡劣，主要失效形式為：模具刃口的磨損（包括磨粒磨損和粘著磨損），其主要在刃口側面，模具刃口的崩刃，凹模或凸凹模的破裂，凸模的折斷和塑性變形。 2.2影響因素 影響精沖模壽命的主要因素有： （1）精沖件的結構工藝性（尖角、薄壁、懸壁、尺寸公差等）。 （2）精沖件的材料（材質、料厚、硬度、塑性、表面質量）。 （3）精沖模具的結構（強度、剛度、模具導向、小凸模的導向、排氣和潤滑）。 （4）模具材料（材質、碳化物大小和均勻性、硬度、韌性）。 （5）模具制造（模坯鍛造、加工工藝、熱處理、線切割、研磨、裝配）。 （6）生產操作（調模高度、壓力、速度、送料精度、坯料清潔、潤滑）。 （7）模具維修（合理存放、合理刃磨、清潔、應力回火、防銹）。 3．提高精沖模具壽命的主要途徑 （1）審查精沖件的工藝性。精沖件的工藝性（特別是圓角半徑）對精沖模的壽命有一定影響，對于工藝性較差的（尤其尖角），應向設計部門提出改善建議。圖1為零件的圓角半徑與模具壽命的關系，一般R/t≥0.8較好，如小于0.25則會導致模具壽命較低。 （2）精沖模具的材料選擇和熱處理。精沖模具主要工作零件的材料一般選Cr12MoV，當制件厚度大于4mm時，凸、凹模可采用W6Mo5Cr4V2高速鋼。對于工作強度很大、受力苛刻的凸模和凹模，則采用粉末冶金鋼（V4、ASP23、ASP30）或硬質合金GT30。凸、凹模熱處理的硬度一般取58～62HRC，對于以磨損為主要失效形式的、形狀簡單的模具，可取60～64HRC;對于形狀復雜、并以崩刃為主要失效形式的模具，可取56～60HRC，甚至54～58HRC。 對于Cr12MoV模具的熱處理，當刃口形狀較簡單、沖裁料厚較薄（t≤3mm），采用1次硬化工藝（1020°C淬火、220°C回火）可獲得較高的強度和耐磨性。當刃口形狀較復雜、沖裁料較厚（t>3mm）時，采用2次硬化工藝（1080°C淬火、520°C回火）則可獲得較高的沖擊韌性和穩定性。對于W6Mo5Cr4V2模具的熱處理，必須采用低溫淬火工藝才能獲得較高的強度和良好的韌性。 （3）精沖模的結構設計應注意的問題。模具受力狀態要良好，防止偏載、懸臂、單向受力等;可靠的導向對于減小工作零件的磨損、保證間隙的均勻性、避免模具的啃傷和避免壓力中心的不對正極為有效。如在設計精沖深長小孔的凸模時，應合理采用凸模護套結構，在設計某些大型模具時，在其內部結構中應考慮采用小導柱來增加導向精度。壓料板、凸模導向也要好，當料厚t≥4mm時，凹模最好是加預應力套。由于精沖模具的各構件之間的配合比較精密，使用的潤滑油很稠，在凹模底面和沖孔凸模間，以及在配合準確的凸模座和底座間易形成密閉空間。模具運動過程中，封閉區的空氣不易迅速排走，使模具構件間由于摩擦引起的熱量不易隨空氣帶走，將影響推件板、頂料桿的運動，減低生產速度，甚至會引起制件不平的現象，影響精沖模的正常壽命，因此應在凸、凹模底面、凸模固定板以及底座上開排氣槽。 （4）精沖模的裝配。精沖模具的裝配除了要注意上、下模刃口間隙均勻、同軸度和各零件的配合關系外，還要特別注意各工作零件的相高度，確保模具在閉合狀態和開啟狀態的正確位置，以保證其工作的可靠性。 （5）生產操作及維修。在安裝模具調整壓力時，在保證精沖件質量的前提下，壓料力和反壓力盡量取小值，在使用精沖連續模時，條料的首件和末件要特別注意模具受力平衡，否則凸模容易因受側向力而折斷。在送料時應注意設置條料高度限制等裝置，以防止廢料重壓。發現制件毛刺超標時應及時刃磨，刃磨量一般為0.1mm～0.2mm，并注意消除內應力。 |