汽車沖壓模具壽命影響因素探究

賈冰清 張瑞勛

沈陽來金汽車零部件有限公司

汽車沖壓模具壽命影響因素探究

賈冰清 張瑞勛

沈陽來金汽車零部件有限公司

沖壓模具在批量零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用較為廣泛,沖壓模具的壽命會對企業(yè)的生產(chǎn)成本產(chǎn)生影響。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，需要通過對沖壓模具的合理裝配、生產(chǎn)材料的合理選擇、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理調(diào)整等措施提升沖壓模具的使用壽命。

沖壓模具 壽命 影響因素

模具壽命是指模具在保證產(chǎn)品零件質(zhì)量的前提下，所能加工制件的總數(shù)量，它包括工作面的多次修磨和易損件更換后的壽命。模具壽命一般可分為設(shè)計壽命和使用壽命，在模具設(shè)計階段就應(yīng)明確該模具適用的生產(chǎn)批量類型或者模具生產(chǎn)制件的總數(shù)量，即模具的設(shè)計壽命；在正常情況下，模具的使用壽命應(yīng)大于設(shè)計壽命。不同類型的模具正常損壞的形式也不一樣，沖壓模具失效形式主要為磨損失效、變形失效、斷裂失效和啃傷失效等。然而，由于沖壓工序不同、工作條件不同，影響沖壓模具壽命的因素是多方面的。以下就沖壓模具在的模具設(shè)計、模具制造、模具使用等方面來分析沖壓模具壽命的影響因素，并提出相應(yīng)的改善措施來提高模具的使用壽命。

一、汽車零件沖壓模具的技術(shù)狀況

我國自20世紀(jì)90年代以來逐漸開始使用CAD/CAM技術(shù)，當(dāng)前汽車生產(chǎn)中具有一定生產(chǎn)能力的沖壓模具企業(yè)，都已經(jīng)具有CAD/CAM技術(shù)，同時其中的很多企業(yè)中還具有CAE技術(shù)。沖壓模具CAD/CAM技術(shù)能夠縮短模具的制造周期，大大的降低了生產(chǎn)成本費(fèi)用，逐漸的提高產(chǎn)品的質(zhì)量，越來越多的得到應(yīng)用。到了“十五”之后，汽車模具的生產(chǎn)企業(yè)越來越多的開始使用CAD/CAM技術(shù)。當(dāng)今，我國很多的企業(yè)中逐漸實(shí)現(xiàn)了三維CAD，更多的企業(yè)也開始由二維向三維過渡著，總圖生產(chǎn)代替著零件圖生產(chǎn)。對于沖壓成形的CAE軟件技術(shù)，除了需要引進(jìn)軟件之外，一些研究機(jī)構(gòu)逐漸的研發(fā)出了具有較高水平的技術(shù)軟件，在汽車的生產(chǎn)應(yīng)用方面取得了良好的效應(yīng)。國內(nèi)的很多汽車沖壓模具的生產(chǎn)企業(yè)之中，成功的應(yīng)用了CAE技術(shù)，通過實(shí)踐的鍛煉，逐漸具備了分析高級轎車的能力，需要根據(jù)汽車廠的要求，將產(chǎn)品數(shù)模分析和沖壓工藝的分析同時進(jìn)行。

二、模具壽命的影響因素分析

（一）模具材料的影響。模具材料對模具壽命的影響是材料成分、組織結(jié)構(gòu)、硬度和冶金質(zhì)量等諸多因素的綜合反映。不同材質(zhì)的模具，壽命往往不同。由于沖壓模具工作時條件較復(fù)雜，需在沖擊、振動、摩擦、高溫等環(huán)境下工作，模具選材時還應(yīng)考慮沖壓件的材料特性、模具結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)批量、精度要求等因素，同時還應(yīng)兼顧材料的加工工藝性和經(jīng)濟(jì)性。材料的加工工藝性包括：可鍛性、可切削加工性、磨削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性、熱穩(wěn)定性和耐熱疲勞性等。通常對于沖裁模具，工作零件材料的選用需滿足高耐磨性、高斷裂抗力、高抗彎強(qiáng)度及韌性。對于拉伸模具，工作零件材料的選用需具有良好的抗咬合性、高耐磨性和硬度、韌性。冷擠壓模具，其工作零件的材料除需具有高強(qiáng)度、硬度、耐磨性外，為避免沖擊折斷，還要具有一定的韌性，以及當(dāng)擠壓產(chǎn)生較高溫度時，還應(yīng)具有一定的耐熱疲勞和熱硬度。

（二）模具材料熱處理工藝的影響。金屬熱處理是將金屬工件放在一定的介質(zhì)中加熱到適宜的溫度，并在此溫度中保持一定時間后，又以不同冷卻介質(zhì)冷卻的一種工藝方法。與其它加工工藝相比，熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量。通過改變其內(nèi)部的顯微組織，或表面化學(xué)成分，從而提高工件的使用性能。選擇不同的模具熱處理工藝，對提高模具壽命的效果也是不同的。由于模具的磨損、粘結(jié)均發(fā)生在表面，疲勞、斷裂也往往從表面開始，因此為保證模具具有較高的壽命，其表面質(zhì)量必須達(dá)到較高的水平。

（三）模具部件加工工藝的影響。加工缺陷的存在也將導(dǎo)致模具的早期失效，不恰當(dāng)?shù)募庸すに噷⒃斐赡＞叽嬖趹?yīng)力集中、粗糙度不夠等缺陷。實(shí)踐表明，采用正確的加工工藝，可減少加工時間、保證加工精度、提高模具壽命。選擇不同的加工設(shè)備、加工工藝可得到不同的加工質(zhì)量。由于模具零件的形狀多種多樣而且精度要求較高，在加工過程中除了可選用車床、銑床、刨床、鍤床和磨床等普通機(jī)械加工設(shè)備外，還可選用其它設(shè)備，如電火花加工設(shè)備、線切割加工設(shè)備、加工中心、數(shù)控機(jī)床等。加工過程中需防止燒傷及加工刀痕、夾層、裂紋、撞擊傷痕等缺陷的發(fā)生。模具工作零件質(zhì)量的不同，對模具的耐磨性、抗斷裂能力及抗粘著能力等有著十分密切的關(guān)系，將直接影響到模具的使用壽命。同時表面粗糙度值過大，在工作時也會產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，并在其峰、谷間產(chǎn)生裂紋，影響沖模的耐用度，還會影響工件表面的耐蝕性；若模具研磨平面度不夠，模具還易產(chǎn)生撓曲變形等。這些缺陷都將直接影響沖模的使用壽命和精度。

三、提高沖壓模具壽命的主要措施

一要提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，使產(chǎn)品的每個零件具有良好的沖壓工藝性、鑄造、鍛造工藝性等；二要對使用年限較長的老模具及時復(fù)制，使每個產(chǎn)品都有兩三套模具可供使用，該報廢的就報廢；三要加強(qiáng)對試模的管理，選擇良好的設(shè)備及有經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行試模，使問題暴露得充分些，減少試模次數(shù)；四要加快對模具廠設(shè)備的技改步伐。沒有好的設(shè)備，無法生產(chǎn)出高質(zhì)量的模具，公司應(yīng)盡快修復(fù)瑞士坐標(biāo)鏜床，增加一些精密設(shè)備，如坐標(biāo)磨床、萬能磨床、數(shù)控銑床、慢走絲線切割、電火花打孔機(jī)等設(shè)備；五要提高工人技能，嚴(yán)格質(zhì)量控制，增加檢驗(yàn)手段，提高模具制造質(zhì)量；六要加強(qiáng)培訓(xùn)，提高模具設(shè)計員的水平。總之，隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和性能越來越復(fù)雜，而高溫、高速、高摩擦及腐蝕性的工作環(huán)境對高性能材料的需求也越來越高。沖壓模具有著生產(chǎn)效率高的獨(dú)特優(yōu)勢故而廣受企業(yè)的青睞，但是沖壓模具的工作環(huán)境十分糟糕，所以對于沖壓模具的工作性能有著十分嚴(yán)格的要求，模具在生產(chǎn)過程中必須要有高壽命，高精度和高性能。產(chǎn)物加工經(jīng)濟(jì)成本和產(chǎn)物加工經(jīng)濟(jì)效益都由沖壓模具的使用壽命所決定，沖壓模具的使用壽命是權(quán)衡一個國度沖壓模具制造程度的主要指標(biāo)。

[1]張靈曉.淺談影響沖壓模具壽命的因素及提高壽命的措施[J].裝備制造技術(shù)，2015.

[2]王平.提高沖壓模具使用壽命的探析[J].科技信息，2016.