改善精密冲压模具使用寿命的策略探析

改善精密冲压模具使用寿命的策略探析

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改善精密冲压模具使用寿命的策略探析

2021-05-26
摘 要:当前,精密冲压模具在我国工业中已得到普遍的应用,很多企业开始研究提高模具使用寿命的方法,模具使用寿命直接关系到企业的生产成本,是企业发展中至关重要的一环。研究表明,企业精密冲压模具使用寿命受到内外部多种因素的影响,文章从多个角度探讨了提高精密冲压模具使用寿命的策略,以供行业人士参考借鉴。

对于工业企业来说,精密零部件的生产往往会用到精密冲压模具。我国精密冲压模具的使用和研究起步较晚,同国外相比有一定差距,使用寿命远远低于国外水平,不但影响企业产品质量,还会导致企业生产成本的增加,影响企业在市场上的竞争力。因此,亟待分析和研究影响精密精密冲压模具使用寿命的因素,并提出相关改善对策。

1 精密冲压模具失效的表现形式

精密冲压模具的使用寿命是指模具能够正常使用的阶段,通常使用期间生产的合格产品数量进行计算。模具丧失应有的功能被称为模具失效,模具失效的原因有很多,变形、磨损、裂纹都是失效的原因 。

1.1 磨损失效

磨损失效是模具失效主要的表现形式,模具由于长久使用,在摩擦的过程中会出现刀口钝化、表面沟痕、棱角磨损等情况,这是生产过程中大量冲压造成的,模具和生产材料会长时间接触,材料中脱落的碎屑会黏在模具中,加剧了模具的损坏,也有金属碎屑粘在模具上导致产品几何形状发生变化,也是模具失效的一种。精密冲压模具磨损失效同模具结构、材料性质、生产速度等因素都有关,而且模具间隙和表面粗糙度也是造成模具失效的重要原因。

1.2 开裂失效

在工业生产过程中,如果锻压不完全,在进一步处理是就会出现裂纹,这些裂纹在模具中的某个部分存在,在长久的使用中裂纹不但不会消失,还会继续扩大,进而导致模具的开裂。开裂失效主要原因是模具设计不合理或者后续处理不核对造成的。

1.3 变形时效

模具发生弯曲、变形或者折断都是模具失效的一种,这和模具整体质量差有关,如果模具结构不合理,不同位置的厚薄不一样,能够承受的冲压也就不同,再加上模具材料也有可能不好,在冲压过程中容易导致模具的变形,甚至出现崩刃的情况。

2 影响精密冲压模具寿命的原因

2.1 精密冲压模具的设计过程

精密冲压模具的设计过程影响模具使用寿命。模具的成型过程都是根据设计进行的,模具的间隙、冲击工位、模具热处理、保护和维护方式都会影响寿命。模具的凹凸模会对模具落料件和冲孔件的尺寸产生影响,在工业生产时,冲孔件的尺寸会逐渐缩小,而落料件的尺寸正好相反,这些都会使模具的磨损加剧,当间隙达到一定的程度时,会有小碎屑进入间隙,加剧模具的磨损。

2.2 精密冲压模具材料的选取

精密冲压模具在具体生产产品的过程中,会受到高温、拉伸、弯曲、摩擦等高强度的压力,再加上工作时间长、工作条件复杂,模具的承受能力如何会极大影响模具的使用寿命,选择好的模具材料进行模具制造就显得尤为重要。

目前大多数的模具主要制造材料是钢,在冲模中主要用到的材料有碳素钢、高碳钢、合金钢以及高速钢。选择合适的材料是精密冲压模具的重点,也是难点,市面上的材料多种多样,而且性能不一。在选取材料的过程中,要根据产品的生产要求进行选取,同时要保证成本可控。

如果生产的产品量很大,需要选取强度大、韧性强的产品,如硬合金。再生产量很大的产品时,用时较多,长时间的使用会给模具造成很大的压力,需要使用韧度和强度都好的材料。

2.3 精密冲压模具的加工工艺

产品的形状和大小是由模具的凹凸模决定的,企业在生产过程中要个产品的特点进行模具设计,不同企业具有不同的凹凸模生产工艺,但是总体来讲基本相同,凸模经过的工艺过程是下料、锻造、热处理、生产、打磨、修理,凹模经历的过程与凸模类似,增加了穿孔和会火等步骤。

锻造是一种重要的冲压工艺,对金属晶粒进行细化,还能有效改善金属内部的性能,但是锻造不合理也会导致模具产生隐患,出现锻造缺陷,比如锻造时力量使用过大,会产生裂纹,热量不均匀或者温度过高都会导致过烧现象,锻造完毕后冷却速度必须合理,否则会造成产品断裂。

模具的使用寿命与热处理技术息息相关,尤其是温度的处理要适宜,温度过高会会导致模具缺乏韧性,在使用时容易折断,温度过低会导致模具缺乏硬度,生产产品容易导致断裂,这些都是热处理时需要注意的问题,同时,在淬火时还要注意对会火速度的控制,速度过快或者过慢都不行。

线切割开始在模具加工中被广泛使用,这种工艺能够提高工作效率,并且能够提高精确度,但是如果技术掌握不好会导致一些新的问题,比如线切割的模具不进行回火,会导致模具表皮脱落,模具使用寿命缩短。

3 提高模具使用寿命的对策

3.1 合理设计模具结构

模具使用寿命的长短与模具的设计结构有很大关系,如果模具设计合理,就能承受长时间的生产冲击,而且保证正常的使用条件基本不会产生太大的破坏。对于精密模具而言,设计合理的结构是增加其使用寿命的关键,保证模具厚薄均匀,避免尖角,防止长时间生产中出现力集中,引起模具变形或者开裂,模具之间间隙要合理安排,能够提高模具质量,提高使用寿命。

为了提高模具使用寿命,需要从以下方面进行合理设计:①凸模在设计时要注意保护和支撑,特别是针对尺寸较小的凸模;②对于模具的夹角位置,要用圆弧过渡,减少冲击力;③镶拼结构要在结构复杂的模具

3.2 对模具进行适当的热处理

模具的失效与模具成型过程没有进行合理的热处理有关,模具的磨损和断裂都是从表面开始,因此,必须采取措施对模具表面进行保护,防止开裂和磨损,提高寿命。由于模具表面会存在加工痕迹,在实际中会氧化脱碳的情况,表面的性能与里面相比要差不少,合理的热处理是毕竟的阶段。

首先对模具的零件进行强韧化处理,显著增强基体的韧性,对于普通的模具钢,可以采用低温回火工艺处理,或者使用形变热处理;其次,根据模具的使用强度和使用时间对模具进行设计和热处理,尤其是对于模具表面做好防护措施;关键是增加模具的耐磨性和抗冲击性,经过涂抹、化学处理和加工三道工序后,模具的表面处理基本完成,使用寿命显著增加。

我们对模具表面处理进行深入分析,在处理过程中会在模具表面形成一种金属化合物的堆积,这种化合物能够承受一定的高温冲击和磨损,提高模具使用寿命。渗A和渗硼是处理过程中普遍采用的方法,零件表面和其他元素在一定条件下发生化学反应,生成一种新的物质,对模具形成保护。

模具的韧性处理也是提高模具使用寿命的重要方式,实践证明,淬火能够有效提高模具韧性,而且效率较高。能够提高模具表面的抗磨性,获得新的性能和组织,目前通常采用的表面加工处理技术有表面淬火、电火花强化等。

3.3 正确使用和维护模具

正确的使用方法和恰当的后期维护方法对提高模具使用寿命具有重要作用。在使用模具的过程中,要严格按照模具的特点进行使用,对凹凸模的深度进行合理控制,减少深度不当造成的磨损。模具使用前要进行仔细检查,对于发现的裂纹等要及时修补,防止裂纹的扩大;模具使用完后,如果发现表现出现粘附物要及时清理,表面变粗糙要及时抛光修补,保存时,要保证模具之间有一定的空隙,防止刃口损坏。

4 结束语

提高精密模具的使用寿命,减少磨损,能够减少企业对模具的使用量和维修次数,降低企业生产成本,进一步提高企业市场竞争力。提高精密模具寿命的方式有很多,但企业在具体操作过程中,要根据模具的性质、结构、尺寸等采取合理的策略,并充分考虑企业的生产情况和成本。

来源:爱学术


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