沖壓模具的制造精度與使用壽命提升方法

周連國 孔凡彬 張偉

摘要：當(dāng)前中國市面上的高精密模具產(chǎn)品有50%以上均為進口模具，可見在復(fù)雜、大型、高精度、高科技含量的模具設(shè)計及制造中，中國與國外先進水平的差距非常大，這些差距主要體現(xiàn)在精準(zhǔn)值、使用壽命及可靠性等方面。而之所以出現(xiàn)如此差距的原因就在于沖壓模具企業(yè)的數(shù)字化技術(shù)運用水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后他人，再加上傳統(tǒng)沖壓模具缺少精準(zhǔn)的修正方法，完全憑借工人積累的修模經(jīng)驗，并且還需經(jīng)過重復(fù)多次的試模與修改參數(shù)，不僅維修成本高且無法保證精準(zhǔn)值。

關(guān)鍵詞：沖壓模具;制造精度;使用壽命;提升方法

1現(xiàn)有沖壓模具制造技術(shù)

1.1沖壓模具通用零件制造技術(shù)

車削加工。車削加工主要是用于加工沖壓模具中的模柄、導(dǎo)套、圓柱銷等通用型零件，在加工的過程中，技術(shù)要求為：保持相互位置的精度、幾何形狀的精度、尺寸精度以及表面的粗糙度。對于零件的外圓表面，可以根據(jù)精度要求進行車削處理，而內(nèi)孔表面則要根據(jù)零件結(jié)構(gòu)來判斷車削方式。

銑削加工。在沖壓模具的制造過程中，對于萬能工具銑床及立式銑床的應(yīng)用最為廣泛，主要是針對各類小型沖壓模具零件的平面及孔形為加工對象，對于大型的沖壓模具加工，則需要更多的應(yīng)用仿形銑床。

刨削加工。對于沖壓模具零件的刨削加工設(shè)備，主要包括牛頭刨床和龍門刨床，其中，牛頭刨床的經(jīng)濟效益最為顯著，因此獲得了廣泛應(yīng)用。

插削加工。在沖壓模具的制造中，對于大型零件的外形加工、特殊零件的內(nèi)控粗加工，都需要依靠插床完成。

磨削加工。對于沖壓模具零件，最后通常都需要實施磨削加工，以實現(xiàn)零件表面質(zhì)量的提高。

1.2沖壓模具成型零件制造技術(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。

擠壓成形。對于成形零件的擠壓處理，通常包括熱擠壓和冷擠壓成形處理兩種方法。而且此種方法在凹模、凸模等形狀較為復(fù)雜且可以成批量生產(chǎn)的零件中應(yīng)用最適宜。

化學(xué)腐蝕成形。在進行沖壓模具制造的過程中，凹模或凸模在淬火后形狀會變得較為復(fù)雜，而且如果淬火的硬度較高，不容易進行修整加工，此時可以采用化學(xué)腐蝕法進行加工處理。

合金堆焊沖壓模具。此項技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提升沖壓模具的使用壽命，且降低沖壓模具的制造成本，同時還便于對沖壓模具的維修，工藝也較為簡單，具有較為廣泛的適用范圍。

鉗工修整成形。無論采用哪種沖壓模具的生產(chǎn)制造技術(shù)，最終都需要進行鉗工操作，對于沖壓模具成形后，各個棱角處遺留的毛刺、雜質(zhì)等，需要通過鉗工來進行修整完成。

2 沖壓制造的精度提升

2.1 規(guī)范操作

沖壓模具加工主要依靠上下模具的相對運動來完成，在實際生產(chǎn)過程中，首先應(yīng)確保被加工對象可靠地固定于 沖壓模具上，并針對關(guān)鍵尺寸實現(xiàn)準(zhǔn)確定位，以保證沖壓 成型的精確性。在沖壓加工的同時還應(yīng)綜合考慮模具結(jié) 構(gòu)特點和特殊性等問題，保證依據(jù)操作標(biāo)準(zhǔn)實現(xiàn)精準(zhǔn)的定 位。其次，精確沖壓加工過程中，導(dǎo)柱必須設(shè)計在遠(yuǎn)離模 塊和壓料板的位置上，以保證沖壓過程的安全性，同時達 到合理控制凸凹模在沖壓過程的配合間隙的要求。再次，沖壓模具的加工過程會不可避免地產(chǎn)生很大的沖擊力，因 此，針對于模具裝配過程中所使用的螺釘、螺母等固定零 件和定位零件必須要保證其安裝的可靠性，以免因為模具 的反復(fù)使用造成松動，影響位置和精度。最后，壓料零件 應(yīng)當(dāng)設(shè)計壓邊圈，以避免材料受切向壓力作用時出現(xiàn)凹凸 不平的問題，精加工過程中應(yīng)當(dāng)確保卸料板及時清理與保養(yǎng)，不得有雜物出現(xiàn)。

2.2 合理設(shè)計

在沖壓模具的精確制造過程中，對于多種的零件制造 與設(shè)計技術(shù)應(yīng)當(dāng)做到靈活應(yīng)用。首先，積極利用計算機軟 件進行模具的輔助設(shè)計，制作合理明確的生產(chǎn)圖紙，并利 用三維建模技術(shù)提高模具設(shè)計過程中的精確度。其次，合 理選用模具的制造技術(shù)，例如線切割技術(shù)的加工精度能達 到 1.5 μm 的標(biāo)準(zhǔn)，且具有良好的加工表面粗糙度，由于線 切割加工的直徑僅為 0.03 ～ 0.1 mm，能夠保證凹凸模一 次性加工完成。此外，通過磨削及拋光加工技術(shù)制造的模 具也能獲得很高的精確度，能夠滿足產(chǎn)品的高質(zhì)量要求。

2.3 控制系統(tǒng)優(yōu)化

現(xiàn)代化的數(shù)控沖壓模具加工能有效提高產(chǎn)品加工的 自動化、智能化程度，通過優(yōu)化夾具、機具的自動化功能，并同時合理設(shè)計監(jiān)控系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、編程系統(tǒng)，有利于實 現(xiàn)沖壓模具加工的一體化要求，在提高加工精度的同時還 能夠提升工作效率。

3提高沖壓模具使用壽命的方法探討

3.1改善模具的設(shè)計方法

為了降低沖壓零件時的沖裁力，應(yīng)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(shè)計時應(yīng)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(dǎo)致的破壞。同時在設(shè)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(yīng)做到準(zhǔn)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(yán)重磨損。此外，若間隙不均勻會導(dǎo)致加工過程受力不均，容易加速模口的磨損。

3.2合理選材及熱處理

模具的模座一般都是HT300，工作部分一般根據(jù)材料厚度分兩種，一種是材料厚度小于1.2mm，一般稱為薄板模具，拉延模工作部位一般選用MoCr、QT700合金、GGG70L和GM246等合金鑄鐵，淬火方法為火焰淬火，硬度可達到HRC53-57，后續(xù)模具一般采用7CrSiMnMoV、D2、ICD5等材料，淬火方法為火焰淬火，硬度可達到HRC56-58;一種是材料厚度大于等于1.2mm，一般稱為厚板模具，拉延模、修邊模及翻邊整形模的材料一般采用Cr12MoV或SKD11，淬火方法為整體真空淬火，硬度可達到HRC58-62，可根據(jù)模具的實際使用情況進行表面處理。另外沖壓模具上用的較多的材料還有Q235和S45C，Q235無淬火性能，S45C通常稱為45號鋼，有兩種淬火工藝，一是調(diào)質(zhì)，韌性較好，硬度可達到HRC30-34，一般用在側(cè)銷、形成限位螺釘?shù)阮l繁受力部件，二是淬火、硬度稍高，硬度可達到HRC38-42，一般用在氮氣彈簧頂塊、調(diào)整塊等需要一定硬度的部件。

3.3 提高模具加工裝配質(zhì)量，減少模具返修頻率

為了使沖壓模具使用壽命得以提高，減少模具返修頻率，就需要保證模具的加工裝配質(zhì)量。實踐中提高模具制造精度的措施有：①優(yōu)化加工工藝，避免多次裝夾加工;②標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)，制定完善的加工作業(yè)指導(dǎo)書及鉗工作業(yè)指導(dǎo)書;③加強操作人員專業(yè)技能，定期進行業(yè)務(wù)培訓(xùn);④選用合適的輔助加工工具;⑤定期檢查和維護模具加工設(shè)備，避免由于加工過程中控制不穩(wěn)定，而影響模具加工精度;⑥要結(jié)合實際施工情況，調(diào)整數(shù)控編碼參數(shù)，確保施工的合理性。

3.4 實踐中的其他方法

為了提高沖壓模具的使用壽命，實踐中還有其他一些方法的應(yīng)用：①模具表面鍍層，如鍍鉻，增加表面硬度;②噴丸表面強化，使模具表面產(chǎn)生冷硬層和殘余壓應(yīng)力，可以顯著提高模具的疲勞強度;③電火花表面強化，利用電火花在工件表面形成一層合金化強化層，增加表面硬度;④模具的正確使用和維護，實踐中應(yīng)建立有效的沖壓模具使用和維護制度，并將相應(yīng)的工作落到實處，給予沖壓模具壽命可靠保障，增加沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)效益。

4結(jié)語

沖壓模具對汽車制造來說是非常重要的環(huán)節(jié)，而提升沖壓模具使用壽命的方法有很多，不同的處理方式對模具壽命也會產(chǎn)生較大的影響，因而在實際的生產(chǎn)處理過程中，模具維修人員需要在實際操作的時候要根據(jù)具體情況來采用不同的措施，這樣才能夠保證沖壓模具的日常使用和沖壓模具的使用壽命。

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（作者單位：曲阜天博汽車零部件制造有限公司）