精冲工艺

提高精冲模具寿命的主要途径

1．引言

目前精冲工艺愈来愈广泛用在汽车零件的制造上（如凸轮、齿板和离合器板等）。由于精冲模具所受的压力大，凸、凹模间隙非常小（0.01mm～0.02mm），以及精冲过程中的热效应、摩擦力大等原因，使精冲模具的寿命很难得到保证，导致精冲模过早的被损坏或报废。而精冲模具的造价一般为普通冲裁模的5～10倍，并且由于精冲机的生产效率很高，若模具寿命低导致频繁换模也会降低生产率，因此，精冲模具的寿命成了制约精冲技术应用和发展的瓶颈。

2．影响精冲模具寿命的主要因素

2.1精冲模失效的基本类型

与普通冲裁模相比，精冲模的工况较恶劣，主要失效形式为：模具刃口的磨损（包括磨粒磨损和粘着磨损），其主要在刃口侧面，模具刃口的崩刃，凹模或凸凹模的破裂，凸模的折断和塑性变形。

2.2影响因素

影响精冲模寿命的主要因素有：

（1）精冲件的结构工艺性（尖角、薄壁、悬壁、尺寸公差等）。

（2）精冲件的材料（材质、料厚、硬度、塑性、表面质量）。

（3）精冲模具的结构（强度、刚度、模具导向、小凸模的导向、排气和润滑）。

（4）模具材料（材质、碳化物大小和均匀性、硬度、韧性）。

（5）模具制造（模坯锻造、加工工艺、热处理、线切割、研磨、装配）。

（6）生产操作（调模高度、压力、速度、送料精度、坯料清洁、润滑）。

（7）模具维修（合理存放、合理刃磨、清洁、应力回火、防锈）。

3．提高精冲模具寿命的主要途径

（1）审查精冲件的工艺性。精冲件的工艺性（特别是圆角半径）对精冲模的寿命有一定影响，对于工艺性较差的（尤其尖角），应向设计部门提出改善建议。图1为零件的圆角半径与模具寿命的关系，一般R/t≥0.8较好，如小于0.25则会导致模具寿命较低。

（2）精冲模具的材料选择和热处理。精冲模具主要工作零件的材料一般选Cr12MoV，当制件厚度大于4mm时，凸、凹模可采用W6Mo5Cr4V2高速钢。对于工作强度很大、受力苛刻的凸模和凹模，则采用粉末冶金钢（V4、ASP23、ASP30）或硬质合金GT30。凸、凹模热处理的硬度一般取58～62HRC，对于以磨损为主要失效形式的、形状简单的模具，可取60～64HRC;对于形状复杂、并以崩刃为主要失效形式的模具，可取56～60HRC，甚至54～58HRC。

对于Cr12MoV模具的热处理，当刃口形状较简单、冲裁料厚较薄（t≤3mm），采用1次硬化工艺（1020°C淬火、220°C回火）可获得较高的强度和耐磨性。当刃口形状较复杂、冲裁料较厚（t>3mm）时，采用2次硬化工艺（1080°C淬火、520°C回火）则可获得较高的冲击韧性和稳定性。对于W6Mo5Cr4V2模具的热处理，必须采用低温淬火工艺才能获得较高的强度和良好的韧性。

（3）精冲模的结构设计应注意的问题。模具受力状态要良好，防止偏载、悬臂、单向受力等;可靠的导向对于减小工作零件的磨损、保证间隙的均匀性、避免模具的啃伤和避免压力中心的不对正极为有效。如在设计精冲深长小孔的凸模时，应合理采用凸模护套结构，在设计某些大型模具时，在其内部结构中应考虑采用小导柱来增加导向精度。压料板、凸模导向也要好，

当料厚t≥4mm时，凹模最好是加预应力套。由于精冲模具的各构件之间的配合比较精密，使用的润滑油很稠，在凹模底面和冲孔凸模间，以及在配合准确的凸模座和底座间易形成密闭空间。模具运动过程中，封闭区的空气不易迅速排走，使模具构件间由于摩擦引起的热量不易随空气带走，将影响推件板、顶料杆的运动，减低生产速度，甚至会引起制件不平的现象，影响精冲模的正常寿命，因此应在凸、凹模底面、凸模固定板以及底座上开排气槽。

（4）精冲模的装配。精冲模具的装配除了要注意上、下模刃口间隙均匀、同轴度和各零件的配合关系外，还要特别注意各工作零件的相高度，确保模具在闭合状态和开启状态的正确位置，以保证其工作的可靠性。

（5）生产操作及维修。在安装模具调整压力时，在保证精冲件质量的前提下，压料力和反压力尽量取小值，在使用精冲连续模时，条料的首件和末件要特别注意模具受力平衡，否则凸模容易因受侧向力而折断。在送料时应注意设置条料高度限制等装置，以防止废料重压。发现制件毛刺超标时应及时刃磨，刃磨量一般为0.1mm～0.2mm，并注意消除内应力