提高精冲模具寿命的主要途径

目前精冲工艺愈来愈广泛用在汽车零件的制造上(如凸轮、齿板和离合器板等) 。由于精冲模具所受的压力大, 凸、凹模间隙非常小(0. 01～0. 02mm) , 以及精冲过程中的热效应、摩擦力大等原因, 使精冲模具的寿命很难得到保证, 导致精冲模过早的被损坏或报废。而精冲模具的造价一般为普通冲裁模的5～10 倍, 并且由于精冲机的生产效率很高, 若模具寿命低导致频繁换模也会降低生产率, 因此, 精冲模具的寿命成了制约精冲技术应用和发展的瓶颈。

2 影响精冲模具寿命的主要因素

2. 1 精冲模失效的基本类型

与普通冲裁模相比, 精冲模的工况较恶劣, 主要失效形式为: 模具刃口的磨损(包括磨粒磨损和粘着磨损) , 其主要在刃口侧面, 模具刃口的崩刃,凹模或凸凹模的破裂,凸模的折断和塑性变形。

2. 2 影响因素

影响精冲模寿命的主要因素有:

(1) 精冲件的结构工艺性(尖角、薄壁、悬壁、尺寸公差等) 。

(2) 精冲件的材料(材质、料厚、硬度、塑性、表面质量) 。

(3) 精冲模具的结构(强度、刚度、模具导向、小凸模的导向、排气和润滑) 。

(4) 模具材料(材质、碳化物大小和均匀性、硬度、韧性) 。

(5) 模具制造(模坯锻造、加工工艺、热处理、线切割、研磨、装配) 。

(6) 生产操作(调模高度、压力、速度、送料精度、坯料清洁、润滑) 。

(7) 模具维修(合理存放、合理刃磨、清洁、应力回火、防锈) 。

3 提高精冲模具寿命的主要途径

(1) 审查精冲件的工艺性。精冲件的工艺性(特别是圆角半径) 对精冲模的寿命有一定影响,对于工艺性较差的(尤其尖角) , 应向设计部门提出改善建议。图1 为零件的圆角半径与模具寿命的关系,一般R / t ≥0. 8 较好, 如小于0. 25 则会导致模具寿命较低。

(2) 精冲模具的材料选择和热处理。精冲模具主要工作零件的材料一般选Cr12MoV , 当制件厚度大于4mm 时, 凸、凹模可采用W6Mo5Cr4V2 高速钢。对于工作强度很大、受力苛刻的凸模和凹模,则采用粉末冶金钢(V4、ASP23、ASP30) 或硬质合金GT30。凸、凹模热处理的硬度一般取58～62HRC ,对于以磨损为主要失效形式的、形状简单的模具,可取60～64HRC ; 对于形状复杂、并以崩刃为主要失效形式的模具, 可取56～60HRC , 甚至54～58HRC。

对于Cr12MoV 模具的热处理, 当刃口形状较简单、冲裁料厚较薄( t ≤3mm) ,采用1 次硬化工艺(1020°C 淬火、220°C 回火) 可获得较高的强度和耐磨性。当刃口形状较复杂、冲裁料较厚( t > 3mm)时, 采用2 次硬化工艺(1080°C 淬火、520°C 回火)则可获得较高的冲击韧性和稳定性。对于W6Mo5Cr4V2 模具的热处理, 必须采用低温淬火工艺才能获得较高的强度和良好的韧性。

(3) 精冲模的结构设计应注意的问题。模具受力状态要良好, 防止偏载、悬臂、单向受力等; 可*的导向对于减小工作零件的磨损、保证间隙的均匀性、避免模具的啃伤和避免压力中心的不对正极为有效。如在设计精冲深长小孔的凸模时, 应合理采用凸模护套结构, 在设计某些大型模具时, 在其内部结构中应考虑采用小导柱来增加导向精度。压料板、凸模导向也要好,当料厚t ≥4mm 时,凹模最好是加预应力套。由于精冲模具的各构件之间的配合比较精密, 使用的润滑油很稠, 在凹模底面和冲孔凸模间, 以及在配合准确的凸模座和底座间易形成密闭空间。模具运动过程中, 封闭区的空气不易迅速排走, 使模具构件间由于摩擦引起的热量不易随空气带走, 将影响推件板、顶料杆的运动, 减低生产速度, 甚至会引起制件不平的现象, 影响精冲模的正常寿命, 因此应在凸、凹模底面、凸模固定板以及底座上开排气槽.

(4) 精冲模的装配。精冲模具的装配除了要注意上、下模刃口间隙均匀、同轴度和各零件的配合关系外,还要特别注意各工作零件的相高度,确保模具在闭合状态和开启状态的正确位置, 以保证其工作的可*性。

(5) 生产操作及维修。在安装模具调整压力时,在保证精冲件质量的前提下, 压料力和反压力尽量取小值,在使用精冲连续模时,条料的首件和末件要特别注意模具受力平衡, 否则凸模容易因受侧向力而折断。在送料时应注意设置条料高度限制等装置, 以防止废料重压。发现制件毛刺超标时应及时刃磨,刃磨量一般为0. 1～0. 2mm ,并注意消除内应力。