影響汽車沖壓模具壽命的因素分析

曹晨亮 劉新磊

摘要：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計壽命和使用壽命，在模具設計階段就應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，即模具的設計壽命;在正常情況下，模具的使用壽命應大于設計壽命。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。

關鍵詞：汽車沖壓模具;壽命;影響因素

1 影響汽車沖壓模具壽命的因素

1.1 汽車沖壓模具設計方面

1）汽車模具設計質(zhì)量

汽車模具從結(jié)構(gòu)、選材，到關鍵參數(shù)的確定，都由汽車模具設計員來確定。這就要求汽車設計員有較高的技術素質(zhì)和豐富的實踐經(jīng)驗，這樣才能保證設計的模具的質(zhì)量。

2）汽車沖壓模具結(jié)構(gòu)

合理的汽車沖壓模具結(jié)構(gòu)有助于提高模具的承載能力，減輕汽車沖壓模具承受的熱-機械負荷水平。例如，汽車沖壓模具可靠的導向機構(gòu)，對于避免凸模和凹模間的互相啃傷是有幫助的。

3）導向機構(gòu)精度

為了提高汽車沖壓模具壽命，必須根據(jù)工序性質(zhì)和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構(gòu)的精度。準確、可靠的導向，對于減少汽車沖壓模具工作零件的磨損，避免凸、凹?？袀绊憳O大。一般情況下，導向機構(gòu)的精度應高于凸、凹模配合精度。

4）凸、凹模刃口幾何參數(shù)

凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成型有較大的影響，而且對于汽車沖壓模具的磨損及壽命也影響很大。精度要求較高的，宜選較小的間隙值;反之，則可適當加大間隙，以提高汽車沖壓模具壽命。

1.2 汽車沖壓模具制造質(zhì)量

在制造汽車沖壓模具時，應根據(jù)產(chǎn)品零件生產(chǎn)批量的大小，選擇模具材料。注意模具材料的冶金質(zhì)量可能造成的工藝缺陷機工作時承載能力的影響，應采取必要的措施來彌補冶金質(zhì)量的不足，以提高汽車沖壓模具壽命。通常根據(jù)沖壓件的材料特性、生產(chǎn)批量、精度要求等，選擇性能優(yōu)良的模具材料，同時兼顧其工藝性和經(jīng)濟性。模具制造質(zhì)量的好壞，取訣于模具每一個零件的制造精度和工人的裝配水平，也受到機床精度低、工人技能差、檢驗手段落后的影響。

1.3 沖壓設備

沖壓設備（如壓力機）的精度與剛性對沖壓模具壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。

1.4 汽車沖壓模具零件加工表面質(zhì)量

汽車沖壓模具工作零件加工表面質(zhì)量的優(yōu)劣對于模具的耐磨性、抗膠合能力、抗斷裂能力產(chǎn)生顯著的影響，其直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗糙度值對模具壽命影響很大，若表面粗糙度值過大，在工作時會產(chǎn)生應力集中現(xiàn)象，并在其峰、谷間容易產(chǎn)生裂紋，影響沖模的耐用度，還會影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度。

1.5 正確使用和合理維護模具

為了使汽車沖壓模具能正常生產(chǎn)使用，提高沖壓件質(zhì)量，降低成本，延長沖模壽命，所以要正確使用和合理維護模具，嚴格執(zhí)行沖壓模具“三檢查”制度（使用前檢查、使用過程中檢查與使用后檢查）。要做好模具的維護及檢修工作。其工作內(nèi)容包括模具的正確安裝與調(diào)試;凸模進入凹模深度;校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點伸置;還要注意及時復磨、研光模具刃口;注意保持模具的清潔和合理的潤滑，等等。

2 汽車沖壓模具壽命提升方法

2.1 改善汽車模具的設計方法

為了降低沖壓零件時的沖裁力，應做到在達到質(zhì)量要求的前提下，使沖裁的間隙盡可能的大一些，以降低模具在使用過程中的磨損程度，盡量的延長模具的使用壽命。由于凸模產(chǎn)生變形或折斷的可能性更大，因此在設計時應考慮增加凸模的幾何尺寸，以減少凸模在使用過程中因偏載而導致的破壞。同時在設計時對模具的工作面給予明確的光潔度要求，減少模具加工過程中產(chǎn)生的摩擦力，并提高沖壓模具的零件加工效果。對凸、凹模具的配合間隙也應做到準確合理，間隙過大容易使沖壓零件表面產(chǎn)生褶皺，間隙過小會使模具出現(xiàn)嚴重磨損。此外，若間隙不均勻會導致加工過程受力不均，容易加速模口的磨損。

2.2 優(yōu)化汽車模具的使用材料

模具的材料選擇是模具使用壽命的另一個關鍵因素，模具的材料選擇應以加工產(chǎn)品的數(shù)量和加工難度為主要依據(jù)，當沖壓產(chǎn)品的量比較大時，模具的材料應符合強度高、剛度好、韌性和耐磨性優(yōu)質(zhì)的要求，若加工材料的量比較小，則選擇普通材料加工模具即可。此外，應根據(jù)零件的加工難度和材料屬性考慮模具零件的選取，若加工零件的尺寸要求精細，則設計模具時凸、凹模具的間隙就相對更小，沖壓過程中所產(chǎn)生的摩擦力更大，此時也應該選取耐磨性和韌性都更為優(yōu)質(zhì)的材料加工模具。

2.3 汽車模具熱處理工藝的合理選取

為延長模具的使用壽命，應認真分析加工模具所選材料的金屬性質(zhì)，合理地選擇熱處理加工工藝，沖壓模具的制造通常需要通過淬火來提高材料的硬度，在淬火的過程中應控制好加熱溫度，溫度過高會導致模具材料過度淬火出現(xiàn)脆性過大，過脆的材料在冷卻的過程中易出現(xiàn)開裂，細小的裂紋導致模具在使用過程中出現(xiàn)碎裂破壞，同時過脆的模具也不適用于長期使用，但如果在模具淬火的過程中，加熱的溫度不夠高，會導致淬火后的零件硬度和淬火深度都達不到熱處理要求，在零件沖壓加工的過程中模具整體容易產(chǎn)生變形，模具的工作表面也容易產(chǎn)生磨損，因此，對于模具的淬火，一定要達到熱處理的要求溫度，避免因熱處理不良影響模具的使用壽命。

2.4 對汽車沖壓模具進行適當?shù)木S護保養(yǎng)

模具的正確使用和保養(yǎng)應從以下幾方面出發(fā)：（1）在模具正式開始使用之前，應對模具進行正規(guī)的安裝與調(diào)試，調(diào)試內(nèi)容包括上模的起止點位置和入模深度;對位置和彎曲進行校正;對模具的刃口進行復磨;調(diào)整沖壓設備，使其達到?jīng)_壓模具要求的精度和沖壓力。（2）選擇有經(jīng)驗的工人進行試加工，試加工應注意總結(jié)每次零件存在的問題，并使問題在前期盡可能暴露出來，對出現(xiàn)問題做準確及時的調(diào)整，盡量減少試加工的次數(shù)，降低試加工過程中產(chǎn)生的磨損。（3）提高工人的操作技能，確保能夠正確控制沖壓設備，并在凸、凹模工作表面涂抹適量的潤滑油，以減少磨損，提高零件的加工質(zhì)量。（4）當沖壓模具使用一段時間后，模具刃口可能出現(xiàn)磨損、變形等現(xiàn)象，此時應當對模具進行適當?shù)男拚?，恢復刃口的變型，減緩磨損的進一步產(chǎn)生。

結(jié)語

現(xiàn)代汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，使得人們對汽車各個方面的要求也越來越高，故而要求汽車沖壓件結(jié)構(gòu)復雜，且能在高溫、高速、高摩擦劑腐蝕性工作環(huán)境中正常工作，也隨之提高了對沖壓模具的要求。沖壓模具使用壽命一直是企業(yè)關注的重要問題，為了提高模具壽命，降低成本，必須分析影響模具使用壽命的因素，獲得提高模具壽命的方法。

參考文獻

[1]林燕.汽車座椅沖壓工藝及模具設計.《海南省機械工程學會、海南省機械工業(yè)質(zhì)量管理協(xié)會2010年會暨機械工程科技學術報告會》2013.

（作者單位：精誠工科汽車系統(tǒng)有限公司）