關(guān)于提高沖壓模具制造精度及壽命的方法探討

王大衛(wèi)

摘? 要：隨著社會的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展，沖壓模具以其特有的高效、簡單、大批量的優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)機(jī)械制造行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛。為適應(yīng)高效和高質(zhì)量的發(fā)展要求，分別對沖壓模具加工制造精度的因素以及延長模具使用壽命的措施進(jìn)行分析和研究，提出了提高沖壓模具制造精度的方法和延長模具使用壽命的具體措施。

關(guān)鍵詞：沖壓模具;制造精度;使用壽命;數(shù)字化技術(shù)

中圖分類號：TG385.2? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）07-0132-02

Abstract： With the progress of society and the development of technology， stamping die is more and more widely used in domestic machinery manufacturing industry because of its unique advantages of high efficiency， simplicity and large quantities. In order to meet the requirements of the development of high efficiency and high quality， the factors of stamping die manufacturing accuracy and the measures to prolong the service life of stamping die are analyzed and studied respectively. The methods to improve the manufacturing accuracy of stamping die and the concrete measures to prolong the service life of stamping die are put forward.

Keywords： stamping die; manufacturing accuracy; service life; digital technology

前言

在我國現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)械零部件主要采用沖壓模具方式進(jìn)行生產(chǎn)，隨著目前工業(yè)化程度的不斷提高，對于機(jī)械零部件的加工精度要求越來越高。制造效率高作為沖壓模具加工技術(shù)特有的優(yōu)點(diǎn)為大家所熟知，尤其是對于一些結(jié)構(gòu)復(fù)雜及非標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械零部件的加工。但是，在模具的沖壓過程中，由于對材料的反復(fù)沖擊，很容易引起模具的制造精度降低以及使用壽命縮短等情況。針對存在的問題，需要進(jìn)一步研究提升沖壓模具的加工工藝、制造精度以及延長使用壽命。

1 沖壓模具的概述及分類

沖壓模具是在冷沖壓加工中，將金屬或非金屬材料加工成零件或半成品的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具，俗稱冷沖模。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。

1.1 沖壓模具加工制造技術(shù)

模具行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)是模具加工制造技術(shù)的現(xiàn)代化。一般的通用標(biāo)準(zhǔn)零件的加工制造技術(shù)主要有車削加工、銑削加工和刨削加工以及磨削加工等四種技術(shù)。沖壓模具成形零件主要包括凹模、凸模和凹凸模，這些零件的形狀較為復(fù)雜，因此對于精度的要求也比較高。成型零件的加工制造技術(shù)主要有擠壓成形、化學(xué)腐蝕成形、合金堆焊沖壓模具、鉗工修整成形四種技術(shù)。

1.2 沖壓模具的分類

沖壓模具的類型根據(jù)其加工方式主要有以下幾種：（1）沖剪模具。沖剪模具類型的選擇主要根據(jù)不同零部件的加工要求來確定，通過采用機(jī)械剪切力對機(jī)械產(chǎn)品及其零部件進(jìn)行加工，采用沖剪模加工類型的作用主要有沖孔、修邊、下料等多種功能。（2）壓縮模具。這種加工方式是通過對金屬材料施加強(qiáng)制壓力之后而迫使其發(fā)生塑性變形，來達(dá)到我們所需要的產(chǎn)品形狀，這種加工類型需要配備能夠提供較大壓力的外部系統(tǒng)，而且操作工人能力的大小直接決定加工出來的產(chǎn)品質(zhì)量。（3）成型模具。成型模具的加工方式是根據(jù)機(jī)械零部件的形狀和結(jié)構(gòu)并依據(jù)一定的比例而制成的模具，由于該方式的加工過程需要依靠多種形式的外力變形來完成，因此它主要用于對塑料制品的加工。

2 制造精度的控制

2.1 加工的規(guī)范化

沖壓加工中的規(guī)范化作業(yè)需要注意以下幾點(diǎn)：（1）在實(shí)際的機(jī)械加工過程中，為了確保沖壓模具的精確性，首先應(yīng)該將機(jī)械零部件可靠地固定在模具上，在保證關(guān)鍵部位精度的前提下，通過上下模具的相對運(yùn)動來完成對沖壓模具的加工。（2）在加工制造的同時，除了要根據(jù)操作規(guī)范保證零部件的精準(zhǔn)定位外，還需考慮沖壓模具的實(shí)際結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。（3）為了滿足凸凹模在沖壓過程中的配合間隙以及確保加工過程的安全，設(shè)計時必須保證導(dǎo)柱與模塊和壓料板之間的距離。（4）由于沖壓模具在加工過程中會產(chǎn)生很大的震動和沖擊，因此，在模具裝配過程中，為了保證加工工藝的位置和精度，避免由于模具的反復(fù)使用造成模具松動，對于所使用的固定零件和定位零件（如定位螺栓、螺母等）必須安裝可靠。

2.2 沖壓模具的優(yōu)化設(shè)計

為了保證沖壓模具的加工精度和使用壽命，應(yīng)該科學(xué)合理運(yùn)用各種制造與設(shè)計技術(shù)。首先，充分利用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)對模具進(jìn)行輔助設(shè)計，采用三維建模技術(shù)制作出合理可行的設(shè)計圖紙，保證模具設(shè)計過程中的精確度。其次，選用合理的制造加工技術(shù)，例如線切割技術(shù)加工精度高，加工直徑小，且表面粗糙度符合設(shè)計要求，能夠保證加工凹凸模一次成型。此外，使用磨削技術(shù)和拋光技術(shù)也能很好保證加工的精確度，很好地滿足產(chǎn)品質(zhì)量的設(shè)計要求。

2.3 加工控制系統(tǒng)的選擇

隨著計算機(jī)信息技術(shù)和自動化等先進(jìn)技術(shù)與機(jī)械制造技術(shù)的滲透、交叉、融合，最終形成了先進(jìn)的沖壓模具加工制造技術(shù)。沖壓模具的控制系統(tǒng)采用現(xiàn)代化的數(shù)控技術(shù)，大大提高了機(jī)械加工的自動化和智能化程度，通過提升加工工具的自動化功能，結(jié)合智能監(jiān)控系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)以及執(zhí)行系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了沖壓磨具加工過程的智能化和一體化要求，大大提高了整個加工過程的加工精度和工作效率。

2.4 沖壓模具裝配技術(shù)的選擇

沖壓模具加工過程的最后一個環(huán)節(jié)是模具裝配。模具裝配的方法一般有組裝法、互換法和修配法，三種方法都是建立在人為操作的基礎(chǔ)上，存在的最大問題是模具必須在加工廠進(jìn)行加工，然后運(yùn)至施工現(xiàn)場后再進(jìn)行裝配，由于采用這種方法無法確保單體模具和導(dǎo)滑面的加工精度，最終會導(dǎo)致導(dǎo)柱導(dǎo)板拉傷嚴(yán)重的現(xiàn)象。采用數(shù)字化的裝配技術(shù)不但可以很好地解決這個問題，而且可以精確測量單件沖壓模具的加工精度，并且可以通過相應(yīng)的記錄軟件準(zhǔn)確記錄測量結(jié)果以及與設(shè)計相比較，如果測量結(jié)果不符合設(shè)計要求則可以及時進(jìn)行校正和修改，從而提高沖壓模具加工的精度及保證加工質(zhì)量。

3 延長沖壓模具壽命的措施

沖壓模具使用壽命主要取決于沖壓模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，模具選材是否得當(dāng)以及模具加工、裝配、調(diào)試過程是否符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求等多方面因素。

3.1 沖壓模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化

沖壓模具設(shè)計結(jié)構(gòu)是否合理是保證模具使用壽命的關(guān)鍵所在，如果模具結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，將會大大降低模具的使用壽命。所以，在模具開始設(shè)計時，除了滿足基本的要求以外，還必須確保模具材料的剛性、韌性和強(qiáng)度滿足使用要求，即保證沖壓模具在加工過程中模具的凸、凹模及其他零部件不會因加工沖擊震動而產(chǎn)生變形和磨損甚至損壞。在模具設(shè)計時，在考慮模具設(shè)計間隙時，盡可能采用有導(dǎo)向功能的模具設(shè)計，不論模具設(shè)計間隙過大或過小，都會使得凹、凸模受到磨損，從而降低模具使用壽命，甚至損壞模具。

3.2 沖壓模具合理間隙的設(shè)計優(yōu)化

沖壓零部件的質(zhì)量、沖壓模具的壽命和沖壓壓力的大小等都會受到?jīng)_壓模具凹、凸模間隙的影響。在模具間隙設(shè)計時，應(yīng)盡可能使沖裁力和卸料力達(dá)到最小。要達(dá)到這個目的，首先應(yīng)參考模具相關(guān)的設(shè)計手冊，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)加大凹、凸模的間隙，降低凹、凸模的磨損程度。

3.3 沖壓模具的選材

沖壓模具材料的選擇也會對模具的使用壽命產(chǎn)生重要的影響。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，模具材料的材質(zhì)主要取決于加工產(chǎn)品的批量大小。如果是大批量生產(chǎn)時，可以選用性能較好的材料，即選用強(qiáng)度高、剛性大、耐磨性好以及韌性好的材料。如果生產(chǎn)批量較小時，則可采用一般材料的模具。除此之外，模具材料的選擇還應(yīng)參考被沖壓材料的質(zhì)量和材質(zhì)要求。

3.4 熱處理工藝的優(yōu)化

材料的熱處理工藝是決定沖壓模具使用壽命的一個至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。在熱處理過程中，如果淬火溫度過高，在沖擊載荷的作用下，會造成沖壓模具的脆性過大而容易發(fā)生斷裂現(xiàn)象，材料的硬度過大在冷卻時還容易發(fā)生變形或者開裂，或者產(chǎn)生一些不易被發(fā)現(xiàn)的隱形裂紋，嚴(yán)重影響模具的使用壽命。如果淬火溫度不夠，達(dá)不到設(shè)計要求時，材料的硬度和深度滿足不了工藝的要求，就會使得模具在受力后容易發(fā)生變形，降低了模具的使用壽命。除此之外，回火工藝的正確與否也能對模具的使用壽命產(chǎn)生影響，為了防止模具發(fā)生開裂，延長模具使用壽命，正確掌握回火的溫度和時間等參數(shù)同樣非常重要。

3.5 加工工藝優(yōu)化

沖壓模具的加工精度和加工質(zhì)量對模具的使用壽命也會產(chǎn)生很大影響，在模具的加工制造過程中，必須嚴(yán)格控制沖壓模具的加工工藝，確保產(chǎn)品的加工精度和質(zhì)量。沖壓模具的加工精度和加工質(zhì)量與其使用壽命成正比，加工精度與質(zhì)量越高，磨具的使用壽命就越長，反之亦然。一般情況下，沖壓模具的生產(chǎn)主要采用標(biāo)準(zhǔn)模架來保證模具的導(dǎo)向質(zhì)量。若采用自制的模架時，必須考慮導(dǎo)套和導(dǎo)柱的精度，確保間隙適當(dāng)并能夠滑動自由。模具裝配的間隙要求均勻合理，模具表面的光潔度和機(jī)械零部件的平行度與垂直度符合設(shè)計要求，尤其是固定板與凸模，凹模與表面的垂直度要限制在允許的公差范圍以內(nèi)。

3.6 模具的使用和保養(yǎng)

沖壓模具在使用過程中，需要根據(jù)模具所用材料、模具結(jié)構(gòu)以及工作環(huán)境等因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)臐櫥?，降低磨損或摩擦。在使用沖壓模具的過程中，沖壓設(shè)備的沖擊壓力一般應(yīng)為所加工零部件重力的30-40%。在安裝模具時，對于凹模的嵌入深度必須嚴(yán)格控制，以減少磨損，若嵌入深度過大則會增加摩擦。模具的固定應(yīng)該牢固可靠。同時，為了減少零部件的磨損，可以在板材或者模具上涂抹一定的潤滑脂，減少模具的磨損和摩擦。對于模具經(jīng)常發(fā)生故障的部位要定期進(jìn)行檢查和保養(yǎng)，防患于未然，確保沖壓模具的工作效率和使用壽命。在模具不用的時候應(yīng)該做好封存并妥善保管。彈壓裝置模具保存要保證彈壓裝置在自由狀態(tài)下。在保存期間，凹、凸模之間要留有一定的間隙且表面應(yīng)涂油防銹，防止刃口受到損壞。為了避免雜物或灰塵落在模具工作表面，要定期進(jìn)行表面清潔。

4 結(jié)束語

隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，我們國家的工業(yè)化建設(shè)也是日新月異，尤其是模具加工制造技術(shù)在機(jī)械制造行業(yè)的廣泛應(yīng)用，更是加快了工業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程。因此，我們必須加大對沖壓模具制造技術(shù)的研究力度，進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，提高沖壓模具的設(shè)計精度和加工質(zhì)量，加快沖壓模具設(shè)計和制造工作的進(jìn)步。

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