LENSTAR
MACHINERY

模具寿命影响因素分析(一)

来源:模具寿命影响因素分析(一)作者:李经理网址:浏览数:91 
文章附图

很多汽车零部件的制造过程中都要使用到模具,因此,模具的寿命是影响零部件成本的重要因素之一,本文分析了影响冲模寿命的多种因素,提出了相应的解决方法,从而提高了冲模的寿命。

随着工业自动化程度的不断提高,模具的应用越来越广泛。但目前在我国的许多企业中,模具的使用寿命和还比较低,相当于国外的1/3~1/5。研究表明:模具的使用寿命与热处理不当、选材不合适、模具结构不合理、机械加工工艺不合理、模具润滑不好以及设计水平差等诸多因素有关。因此,在模具设计和制造过程中,选择合适的冲压设备,选用恰当的材料,合理设计模具结构,选择合理的热处理工艺,妥善安排模具各零件的加工工艺路线,以及改善模具的工作条件等,都有利于提高模具的质量和使用寿命。

冲压设备

冲压设备(如压力机)的精度与刚性对冲模寿命的影响极为重要。冲模设备的精度高、刚性好,模具寿命也会随之大为提高。例如:料厚大于1.5mm的冲模材料为Cr12MoV,其为抗磨损冷作模具钢,在普通开式压力机上使用,平均复磨寿命为1~3万次,而在新式精密应力机上使用,冲模的复磨寿命可达6~12万次。尤其是小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模,必须选择精度高、刚性好的压力机,否则将会降低模具寿命,甚至还会损坏模具。

模具设计

模具设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性和合理的冲裁间隙,并减少应力集中,以保证由模具生产出来的零件符合设计要求。因此对模具的主要工作部分(例如冲模的凸、凹模,注塑模的动、定模,模锻模税务上、下模等)要求其导向精度高、同心度和中性好及冲裁的间隙合理。

在进行模具设计时,应着重考虑的是:

1、设计凸模时必须注意导向支撑和对中保护。特别是设计小孔凸模时采用自身导向结构,可延长模具寿命。

2、对夹角、窄槽等薄弱部位,为了减少应力集中,要以圆弧过渡,圆弧半径R可取3~5mm.

3、对于结构复杂的凸模,采用镶拼结构,也可减少应力集中。

4、合理增大间隙,改善凸模工作部分的受力状态,使冲裁力、卸件力和推件力下降,凹。凸模刃口磨损减少。

合理的凹凸模具间隙的选择可参照表1,标准间隙检表可参照表2.

冲压零件的原材料

实际生产中,由于材料性能波动、表面质量较差(如锈迹)或不干净(如油污)等,会造成模具工件零件磨损加剧、易崩刃等不良后果。为此,应当注意:

1、尽可能采用冲压工艺性能好的原材料,以减少冲压变形力。

2、冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等,并将原材料擦拭干净,必要时应清除表面氧化物和锈迹。

3、根据冲压工序和原材料种类,必要时可安排软化处理和表面处理,还要选择合适的润滑剂和润滑工序。

模具材料

模具材料对模具寿命的影响是材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等诸多因素的综合反映。选用模具材料时,应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。不同材质的模具寿命往往不同。在大批量生产中,应选用长寿命的模具材料,以下就不同类型的冲模,对不同料厚,不同抗拉强度板料的模具各部分材料选择进行归类总结,供同行们参考。

1、拉延类模具材料选择如表3所示。

2、修边冲孔类模具选择如表4所示。

3、翻边整形类模具选择如表5所示。

4、压合类模具材质要求如表6所示。

5、落料模具(含开卷)材质要求如表7所示。

热加工工艺

实践证明,模具的热加工质量对模具的性能与使用寿命影响甚大。从模具失效原因的分析统计可知,因热处理不当所引发模具失效“事故”约占45%。模具工作零件的淬火变形与开裂和使用过程的早期断裂,均与模具的热加工工艺有关。

1. 锻造工艺:这是模具工作零件制造过程中的重要环节。对于高合金工具钢的模具,通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求。此外,还应严格控制锻造温度范围,制定正确的加热规范,采用正确的锻造方法,以及锻后缓冷或及时退火等。

2. 预备热处理:应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、淬火或调质等预备热处理工艺,以改善组织,消除锻造毛坯的组织缺陷,改善加工工艺性。高碳合金模具钢经过适当的预备热处理可消除网状二次渗碳或链状碳化物,使碳化物球化、细化,促使碳化物分布均匀性。这样有利于保证淬火、回火质量,提高模具寿命。

3. 淬火与回火:这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热,不仅会使工件造成较大的脆性,而且在冷却时也容易引起变形和开裂,严重影响模具寿命。冲模淬火加热时应特别注意防止氧化和脱碳,应严格控制热处理工艺规范,在条件允许的情况下,可采用真空热处理。淬火后应及时回火,并根据技术要求采用不同的回火工艺。

4. 消应力加工:模具工作零件在粗加工后应进行消应力加工处理,采用高束能应力消除设备消除拉应力,预置压应力,目的是消除粗加工所造成的内应力,以免淬火时产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具,在磨削或电加工后还需经过高束能应力消除设备加工,有利于稳定模具精度,提高使用寿命。