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(fù)而報(bào)廢之前所加工的產(chǎn)品數(shù)。當(dāng)前，模具壽命已作為衡量模具設(shè)計(jì)、裝配及使用質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。影響模具壽命的因素很多，如模具設(shè)計(jì)、模具材料及熱處理、設(shè)備選型、安裝與調(diào)試、保養(yǎng)和檢修等。作為重卡汽車制造業(yè)，對(duì)厚板橫梁和連接板的使用量較大，因此本文僅對(duì)加工厚板料的沖裁模具壽命進(jìn)行探討。
1 模具設(shè)計(jì)
模具的結(jié)構(gòu)不僅能影響到所生產(chǎn)零件的質(zhì)量，而且對(duì)模具的使用壽命也具有至關(guān)重要的影響。因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注：模具的壓力中心、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、沖裁間隙、鑲塊結(jié)構(gòu)和布置、漏料機(jī)構(gòu)等問題。
1.1 模具的壓力中心
沖裁力合力的作用點(diǎn)稱為模具的壓力中心。如果模具的壓力中心與機(jī)床滑塊中心不一致，沖壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致模具以及壓力機(jī)滑塊與導(dǎo)軌的急劇磨損，降低模具的使用壽命。所以設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)使模具的壓力中心與壓力機(jī)滑塊中心相重合。但實(shí)際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖模壓力中心在沖壓過程中發(fā)生變化的情況，或者由于沖壓件形狀的特殊性，從模具結(jié)構(gòu)考慮不宜于使壓力中心與滑塊中心重合，這時(shí)應(yīng)注意使壓力中心的偏離不致超出所選用壓力機(jī)所允許的范圍。
1.2 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)
合理的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，對(duì)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(jù)工序性質(zhì)和零件精度等要求，正確選擇導(dǎo)向形式和確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度。
對(duì)于厚板沖裁模具，上、下模座之間的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)可設(shè)計(jì)為導(dǎo)柱和導(dǎo)板配合使用的形式，這樣可提高導(dǎo)向的精度和強(qiáng)度，也以緩解沖裁時(shí)側(cè)向力不均對(duì)零件加工的影響。厚板沖孔時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)零件卡在沖頭上，無法正常卸料。設(shè)計(jì)模具時(shí)，在卸料板內(nèi)增加導(dǎo)向裝置，將導(dǎo)柱安裝在卸料板上，導(dǎo)套安裝在上模板上。這樣可提高卸料板在卸料時(shí)的導(dǎo)向精度，避免其傾斜，從而緩解卡料現(xiàn)象。
1.3 沖裁間隙
沖裁模凸、凹模刃口部分尺寸之差稱為沖裁間隙，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(duì)沖裁件的斷面質(zhì)量、模具壽命等影響很大。所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)要選擇合理的間隙。間隙的選取要使沖裁達(dá)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(dāng)?shù)拈g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(xiàn)啃刃、磨損等失效方式都與沖裁間隙有關(guān)。對(duì)于重卡所用厚板零件來說，對(duì)工件的斷面質(zhì)量沒有嚴(yán)格的要求，根據(jù)零件的材質(zhì)，選取單邊間隙（Z/2）為料厚的10%-12%較為合適。通過驗(yàn)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(jié)構(gòu)和布置
對(duì)于厚板沖裁模具，在落料或切邊加工時(shí)，凸、凹模鑲塊出現(xiàn)失效的概率最大，失效方式以崩刃和磨損為主。因此對(duì)于刃口形狀復(fù)雜以及容易損壞的凸、凹模應(yīng)設(shè)計(jì)成鑲塊式結(jié)構(gòu)，如果某一個(gè)鑲塊出現(xiàn)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(jī)構(gòu)
沖裁結(jié)束時(shí)，廢料豆需從凹模中通過漏料機(jī)構(gòu)滑落出來。漏料機(jī)構(gòu)一般有直漏式和滑落式。一般會(huì)根據(jù)模具的結(jié)構(gòu)和高度選擇漏料機(jī)構(gòu)，從厚板料模具的使用情況來看，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?yàn)檫@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(duì)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(chǔ)。
機(jī)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(qiáng)度、耐磨度及抗沖擊韌性等有著直接的關(guān)系。
模具零件在熱處理過程中，由于金屬材料金相組織的改變而產(chǎn)生的組織應(yīng)力及受高溫和快速冷卻過程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力的共同作用，常會(huì)發(fā)生開裂。在許多情況下，模具零件盡管沒有明顯的裂紋，但由于其內(nèi)部存在著很大的內(nèi)應(yīng)力，在使用的過程中，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(yīng)的應(yīng)力，再加上由于在熱處理過程中材料本身已存在的內(nèi)應(yīng)力，從而使模具材料很快發(fā)生疲勞裂紋，甚至斷裂，最終導(dǎo)致模具喪失工作能力。從某種意義上講，模具使用壽命的長(zhǎng)短與其熱處理工藝同樣有著非常密切的關(guān)系。
3 設(shè)備選型
厚板沖裁時(shí)，要選擇高剛性的沖壓設(shè)備，這樣才能保證模具工作有良好的設(shè)備條件。所以一般多采用閉式結(jié)構(gòu)的機(jī)械壓力機(jī)。所選壓力機(jī)的公稱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(shè)備的60%-70%公稱壓力為限使用較好。
4 安裝與調(diào)試
模具在使用過程中，是否正確規(guī)范操作對(duì)模具壽命也有一定的影響，尤其是在安裝和調(diào)試過程中。對(duì)于厚板沖裁模具，應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
4.1 對(duì)有快速定位的模具裝模時(shí)要使用快速定位裝置，模具的中心線要和工作臺(tái)中心線重合，嚴(yán)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(duì)角順序進(jìn)行緊固。
4.3 試沖前，用抹布把模腔擦拭一遍，保證模腔無鐵屑等異物，并將頂高柱從安全柱上取下，置于專門放置處。
4.4 正式作業(yè)前，在上下模座的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)（導(dǎo)柱，導(dǎo)套，導(dǎo)板）加注潤(rùn)滑油。
5 保養(yǎng)和檢修
模具的一些內(nèi)部構(gòu)件在未拆開狀態(tài)下是無法觀測(cè)到的，有時(shí)候模具內(nèi)部構(gòu)件出現(xiàn)問題發(fā)現(xiàn)不了，導(dǎo)致模具帶病作業(yè)，這樣就加重了對(duì)模具的損害。所以模具的定期保養(yǎng)和檢修對(duì)模具的使用壽命有很大的影響。根據(jù)模具的使用情況，確定出合理的檢修周期。對(duì)于厚板沖裁模具，定期保養(yǎng)和檢修應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注以下內(nèi)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(rùn)滑退料板內(nèi)二級(jí)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)等。
6 結(jié)束語
模具的壽命是在一定時(shí)期內(nèi)模具設(shè)計(jì)、模具材料及熱處理、設(shè)備選型、安裝與調(diào)試、保養(yǎng)和檢修等各種因素共同影響下的綜合體現(xiàn)。壽命長(zhǎng)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(duì)如何提高模具使用壽命做了一些探討。
