浅析如何提高冷冲压模具的寿命

浅析如何提高冷冲压模具的寿命
摘要：冲压加工因其自身特点广泛应用于各行各业，随之而来的冲压模具使用寿命问题也越来越引起大家的重视。

本文对冷冲压模具的失效模式及原理进行分析，并提出相应的解决办法及改善措施。

关键词：模具寿命影响因素改善提升
1前言
随着工业化和自动化程度的提高，生产效率高的冷冲压生产方式备受青睐。

冷冲压模具的使用寿命，直接关系着产品加工质量和产品的加工效率的高低，是影响产品加工经济成本及效益的重要指标。

因此，改善和提高模具在生产使用中的寿命对现代化生产和提高企业的竞争力尤为重要。

2常见的冷冲压模具失效模式
2.1模具寿命
冷冲压模具是指冷加工中将材料（金属或者非金属）加工成制件（冲压成品或半成品）的工艺装备。

模具寿命是指在保证制件品质的前提下，模具所能达到的生产次数（冲压次数）。

一般可分为设计寿命和使用寿命，正常情况下模具的使用寿命应大于设计寿命。

2.2失效模式
冷冲压模具的种类繁多，工作环境和加工状态也有很大的差别，模具损坏的方式也多种多样，其损坏部位也各部相同。

但从根本上而言，模具的失效模式大致有三种，即磨损、断裂和塑性变形。

2.2.1磨损
冲压模具会随着使用逐渐磨损。

凸、凹在加工过程中反复与被加工材料表面
进行接触，导致工作部位即刃口受挤压产生表面划痕或损失，进而导致刃口部位
间隙变钝，模具间间隙增大。

在大批量长时间的加工中工件表面粗糙度加大（模
具间隙变化），使得磨损逐渐加剧，最终导致工件无法加工，模具报废。

其次，
加工中润滑不到位、模具材料选择不合理都，都可能造成模具磨损。

冲压模具的
磨损一般可分为三个阶段：初期磨损阶段、正常磨损阶段、急据磨损阶段，见下
图1（冲压次数与磨损量的关系）。

图1冲压次数与磨损量的关系
2.2.2断裂
断裂是指凸、凹模在加工工件的过程中，突然出现折断、裂纹和破损等情况。

冷冲压过程中，凸、凹模是模具中承受冲裁力最大的部分，因此在加工过程中会
出现上述三种情况。

造成模具断裂原因有多种，主要有模具材料选择不当、凸凹
模间隙过小等。

对于局部性发生断裂的模具，我们常常可以通过更换相应的部件
进行修复后继续使用。

而断裂程度较大的，难以修复的模具，只能按照原设计图
纸重新加工新模具。

2.2.3变形
模具的变形失效主要为塑性变形失效，即模具在冲压过程中由于承受负荷大
于屈服强度而产生变形。

如凹模出现塌陷、扩大及凸模出现墩粗、纵向弯曲等，
这些情况都使得加工工件形状及尺寸发生改变，难以满足图纸及后续要求。

3影响模具寿命的因素
3.1模具设计制造的影响
首先，模具的结构设计对模具的寿命有很大的影响。

对于同一冲压件，模具
可以有多种结构方式供选择。

若在设计时选择不合理的模具结构，可能导致冲压
过程中应力集中而断裂失效。

其次，模具在设计过程中需选择合理的模具材料，
其对模具寿命的影响最大。

比如在拉伸模的制作中如果采用Cr12MoV钢，很可能
导致加工过程中出现模具咬合和拉毛的现象，加大模具的磨损。

最后，模具的制
造工艺也对模具寿命有较大的影响。

切削加工、磨削加工和电火花加工是制造模
具所必需的加工工艺。

磨削加工不合理容易造成模具磨削烧伤和磨削裂纹，直接
导致模具的疲劳强度和裂纹抗力降低，同样电火花也会造成模具表面存在烧伤层。

模具加工过程中最不可少的热处理环节，也关系着模具的使用寿命。

模具加工过
程中的应力及表面硬度都需要靠热处理进行解决，若处理不当将直接导致模具冲
压时开裂和变形。

3.2冲压方面的影响
冲压件的工艺性好坏间接影响着模具的寿命。

如工件存在尖角过渡，就会导
致模具相应部位应力集中，加速模具的磨损。

同样复杂的零件结构也会要求更复
杂的模具结构，冲压时就会加大不可控因素的存在，导致模具局部磨损或变形，
降低模具的寿命。

冲压流程安排的合理性也对模具寿命产生影响，其主要对模具
参数产生影响，如模具间隙、冲裁力、搭边值等。

如我公司继电器基板类零件，
加工过程中需要进行落料、冷镦等工序。

落料过程需要预留出余量进行冷镦，若
余量过大的话，冷镦过程就会造成冲裁力大，导致凸模冲压变形或模具开裂。

除了上述这些影响因素外，还有加工时润滑剂的选用、操作工人的操作水平
以及模具平时的维护保养等都对模具寿命的长短产生影响。

4提升模具寿命的方法
通过上述分析可知，影响冷冲压模具寿命的因素是多方面的。

所以在设计加
工模具时就需要综合考虑这些因素，从而设计出经济性更高，使用寿命更长的高
性能模具。

针对上述因素，可以从以下方面提升模具寿命：
4.1优化模具结构
合理的模具结构设计，是保证模具使用寿命的必备前提。

在模具的设计阶段，需考虑冲模的压力中心与压力机滑块的中心线重合。

否则，压力机在工作时会受
偏心载荷而使滑块与导轨之间产生过大的磨损，进而使模具发生歪斜。

同时，在
设计时应尽可能采用具有导向装置的模具结构，对于小间隙甚至无间隙的冲裁模、复合膜、多工位级进模尤为重要。

针对容易产生应力集中的凸、凹模结构，可采
用镶拼结构或者组合结构。

在较厚的板材中冲压小孔时，凹模的结构设计需保证
强度，同时凸模不宜过长，保持其最小直径与凸模长度之比满足强度要求，必要
时可适当增加凸模保护装置。

为了保护模具，防止其加工过程开裂，可采用带锥
度的刃口形式，如图2所示：
图2带锥度的刃口结构
4.2选用合适的模具材料
模具材料选择应综合考虑其经济性及适用性，不同模具材料具有不同的强度、韧性和耐磨性。

一般常用的模具材料有CrWMn、Cr1ZMoV、Cr12、Cr12MoV以及碳
素工具钢等。

我们在选用模具材料时，可以根据实际的工件批量来选择模具材质。

当工件批量较大时，可以选择韧性好、强度高以及耐磨性较好的模具材料。

而对
于小批量的工件加工，选择一般的模具材料即可。

针对冲压件尺寸精度要求高的，冲压模具间隙小的，应选用耐磨性好且有足够韧性的材料。

根据不同的模具材料，在模具加工过程中选择合适的热处理工艺。

淬火温度应选择适宜，过高会使得淬
火过度造成模具表面脆裂，过低则硬度无法满足使用要求，降低模具使用寿命。

4.3合理的模具参数
模具参数包括模具间隙、冲裁力、搭边值及排样等。

冲裁时，应充分考虑减
小凸、凹模间的摩擦，选择合理的冲裁间隙。

对于排样和搭边值的选择，应减少
不必要的往复送料排样法以及过小的搭边值。

在排样图确定的情况下，必须充分
考虑凹模的强度，防止凸模之间的距离太近，也不应过远。

如图3所示的工件，
当排样为一出二时，采用图（a）方案比图（b）方案更为合理。

图（a）图（b）
图3冲裁排样方案
如果采用方案(b)，则冲孔凸模离落料凸模太近，不仅影响模具的强度，而且加大了模具制造难度。

从节约材料的角度出发，搭边值应尽可能的小。

打搭边值过小，才冲裁时条料容易拉断，甚至有时会使搭边拉入凹模中，损坏模具。

除了以上这些优化方法，模具的日常维护及保养也是非常重要的。

冲压时不仅要选择合适的压力机，而且冲压过程必须进行润滑。

对于不使用的模具，应进行妥善保护封存。

对于有弹力装置的模具，要是弹力装置处于自由状态。

模具的工作表面要保持清洁，防止杂物或灰尘进入里面。

5总结
随着经济的高速发展，提出如降本增效、提升产能等各种要求。

提升冲压加工能力是公司发展中不可或缺的一环，同时也是对模具的使用寿命提出了更高的要求。

我们只有在不断的探索、研究、总结、完善优化模具结构设计水平，提升
加工能力，才能不被行业所淘汰。

希望能通过本文引起大家对提升模具寿命的关注，同时也是对自己能力的一个拓展和提升。

参考文献
1.
翁其金主编冲压工艺与冲模设计[M] 机械工业出版社.2004
2.
成虹主编冲压工艺与冲模设计[M] 高等教育出版社.2004
3.
薛翔等编著冲压模具设计制造难点与窍门[M] 机械工业出版社.2004
4.
许炳鑫主编模具材料与热处理[M] 机械工业出版社.2007。