現(xiàn)代汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展,使得人們對汽車各個方面的要求也越來越高,故而要求汽車沖壓件結構復雜,且能在高溫、高速、高摩擦劑腐蝕性工作環(huán)境中正常工作,也隨之提高了對沖壓模具的要求。沖壓模具使用壽命一直是企業(yè)關注的重要問題,但目前我國企業(yè)生產(chǎn)的模具使用壽命僅相當于發(fā)達國家的1/3—1/5。為了提高模具壽命,降低成本,必須分析影響模具使用壽命的因素,獲得提高模具壽命的方法。通過分析模具失效原因發(fā)現(xiàn),合理設計模具結構,恰當?shù)倪x用材料及熱處理,正確使用和維護模具,對模具使用壽命的提高是有重大意義的。
模具結構
沖壓模具結構是影響模具壽命最主要的因素。因此模具設計者要需對沖壓模具有較好的認識,同時具備基本的鑄造和機加工相關知識,并能將這三者結合在一起來設計模具。
模具設計最基本原則是安全性,其次是經(jīng)濟性,考慮這個因素節(jié)省成本,為企業(yè)帶來效益。所以設計模具過程中,在合理安排模具沖壓間隙,沖壓工序及沖壓工位之后,還須做到以下幾點保證模具的壽命達到預期:
1.1整個模具框架結構的厚度需均勻合理
根據(jù)模具的大小及生產(chǎn)要求確定模具框架筋、結構筋和工作部分結構的厚度,確保模具足夠的強度,保證使用壽命。
1.2模具結構必須受力均衡,避免應力集中而導致模具局部開裂要求模具壓力源選擇和布置合理,并且在承載力的部位設計支撐筋;承受側向力的必須有防側機構。
1.3必須慎重考慮起吊部件
將起吊部件選擇比實際起吊重量大一級,起吊部件周圍保證有足夠的鑄件厚度,以防斷裂。
1.4模具防松部件及緊固螺釘必須大小適宜,防止在生產(chǎn)過程中震落,損壞模具。
1.5模具的導向必須合理
一般情況下,導向基本上用導板導向,導向精度要求高的情況下使用導板加導柱的導向形式。準確可靠地導向減少模具工作零件的磨損,避免凸凹模啃傷。
1.6模具結構讓空必須合理
鑄件與鑄件之間最小距離為15mm,鑄件與非鑄件之間最小距離為10mm,以免鑄造偏差產(chǎn)生干涉而造成模具損壞。需特別注意沖頭與壓料芯的讓空,若讓空不足,可能導致沖頭與壓料芯碰撞致斷裂而報廢壓料芯或沖頭,甚至造成重大安全事故。此外凸凹模之間的間隙對于模具的磨損及壽命也有極大的影響,精度要求高的,兩者之間的間隙應該較小,反之,則可適當加大間隙,提高模具壽命。
1.7自制件的結構必須設計合理,以便于熱處理。
模具材料及熱處理
正確的選擇模具材料是提高沖壓模具使用壽命的基礎,根據(jù)生產(chǎn)零件的不同要求選擇相對應的材料。一般常用的模具材料有:鑄件材料:MoCr鑄鐵,球磨鑄鐵,HT300等;鍛件材料:T10A,Cr12MoV,7CrSiMnMoV等。其中常用的凸凹模材料有T10A、CrWMn、Cr12MoV、Cr12 等。模具設計者選擇材料時應該將材料的性能,作用和經(jīng)濟性相結合來考慮。
從模具的失效分析可知,45%的模具失效原因是熱處理不當。模具的磨損、粘結和疲勞斷裂往往都發(fā)生在表面,因此模具表面的加工質量對于提高模具壽命是非常重要的。對不同的材質,不同的性能進行合理的熱處理是提高模具使用壽命的一個關鍵因素.。熱處理工藝應制作嚴謹,模具設計者在制作自制件時必須標明零件的熱處理,熱處理效果直接影響著模具生產(chǎn)零件的合格性,安全性及模具使用壽命。此外,熱處理過程中應該掌控溫度,若淬火溫度過高,會使零件淬火過硬,造成脆性過大而易折斷脆裂;若溫度不夠,淬硬性和淬透性達不到工藝技術要求,將導致零件變形。淬火時若不注意采取保護措施,會使模具表面氧化和脫碳,降低耐磨性,疲勞強度和抗咬合能力,影響使用壽命。淬火冷卻速度過快或油溫過低,容易產(chǎn)生淬火裂紋。采用熱處理新技術:強韌化和表面強化處理,可以經(jīng)濟而有效的提高模具性能。
模具的使用及保養(yǎng)
要保證沖壓模具的使用壽命,除了要有合理的結構設計,正確的選擇模具材料,制定良好的熱處理工藝之外,沖壓模具的使用及保養(yǎng)同樣重要。
3.1模具的使用
冷沖壓模具在使用前,應該認真檢查并清掃,檢查模具各部件是否安裝到位,檢查導向裝置的潤滑狀況;模具使用時應正確的選擇適宜的、精度較高的沖壓設備、合適的沖壓力(一般不小于成型工件30 % ~ 40 %的重壓力);可以在模具的凸、凹模和板材上使用恰當?shù)臐櫥瑒瑴p少磨損;可通過及時刃磨來改善模具在使用的過程中模具凸、凹模刃口的磨損及鈍化狀況。
3.2模具的存放及保養(yǎng)
模具封存期間,需妥善保護;確保模具中彈簧及其他可形變部件處于自由狀態(tài);在刃口,導向部分,型面以及其他一些精度要求高的部位涂潤滑油防銹并保持清潔。模具在運輸期間要注意防震,輕拿輕放,決不能亂扔亂碰,且擺放合理,以免損壞模具刃口和導向裝置,防止模具撞裂或磨損。
冷沖壓成型是一種較為復雜的成型工藝,因此冷沖壓模具在使用過程中各方面的損耗也是一個繁雜的過程,在對損耗進行的控制的過程中,需要在成型過程中的各環(huán)節(jié)要素進行控制,需要各要素之間相互作用方能達到理想的效果。隨著科技的發(fā)展,有限元軟件可對模具和工件的應力及形變進行模擬分析,并采取相應的措施來解決問題,從而可提高冷沖壓模具的使用壽命。