現(xiàn)代汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展,使得人們對(duì)汽車各個(gè)方面的要求也越來(lái)越高,故而要求汽車沖壓件結(jié)構(gòu)復(fù)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(duì)沖壓模具的要求。沖壓模具使用壽命一直是企業(yè)關(guān)注的重要問(wèn)題,但目前我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)的模具使用壽命僅相當(dāng)于發(fā)達(dá)國(guó)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(guò)分析模具失效原因發(fā)現(xiàn),合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu),恰當(dāng)?shù)倪x用材料及熱處理,正確使用和維護(hù)模具,對(duì)模具使用壽命的提高是有重大意義的。
模具結(jié)構(gòu)
沖壓模具結(jié)構(gòu)是影響模具壽命最主要的因素。因此模具設(shè)計(jì)者要需對(duì)沖壓模具有較好的認(rèn)識(shí),同時(shí)具備基本的鑄造和機(jī)加工相關(guān)知識(shí),并能將這三者結(jié)合在一起來(lái)設(shè)計(jì)模具。
模具設(shè)計(jì)最基本原則是安全性,其次是經(jīng)濟(jì)性,考慮這個(gè)因素節(jié)省成本,為企業(yè)帶來(lái)效益。所以設(shè)計(jì)模具過(guò)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(diǎn)保證模具的壽命達(dá)到預(yù)期:
1.1整個(gè)模具框架結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)筋和工作部分結(jié)構(gòu)的厚度,確保模具足夠的強(qiáng)度,保證使用壽命。
1.2模具結(jié)構(gòu)必須受力均衡,避免應(yīng)力集中而導(dǎo)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(shè)計(jì)支撐筋;承受側(cè)向力的必須有防側(cè)機(jī)構(gòu)。
1.3必須慎重考慮起吊部件
將起吊部件選擇比實(shí)際起吊重量大一級(jí),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(guò)程中震落,損壞模具。
1.5模具的導(dǎo)向必須合理
一般情況下,導(dǎo)向基本上用導(dǎo)板導(dǎo)向,導(dǎo)向精度要求高的情況下使用導(dǎo)板加導(dǎo)柱的導(dǎo)向形式。準(zhǔn)確可靠地導(dǎo)向減少模具工作零件的磨損,避免凸凹模啃傷。
1.6模具結(jié)構(gòu)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(dǎo)致沖頭與壓料芯碰撞致斷裂而報(bào)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(duì)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(yīng)該較小,反之,則可適當(dāng)加大間隙,提高模具壽命。
1.7自制件的結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)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(chǔ),根據(jù)生產(chǎn)零件的不同要求選擇相對(duì)應(yīng)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(shè)計(jì)者選擇材料時(shí)應(yīng)該將材料的性能,作用和經(jīng)濟(jì)性相結(jié)合來(lái)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(dāng)。模具的磨損、粘結(jié)和疲勞斷裂往往都發(fā)生在表面,因此模具表面的加工質(zhì)量對(duì)于提高模具壽命是非常重要的。對(duì)不同的材質(zhì),不同的性能進(jìn)行合理的熱處理是提高模具使用壽命的一個(gè)關(guān)鍵因素.。熱處理工藝應(yīng)制作嚴(yán)謹(jǐn),模具設(shè)計(jì)者在制作自制件時(shí)必須標(biāo)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(guò)程中應(yīng)該掌控溫度,若淬火溫度過(guò)高,會(huì)使零件淬火過(guò)硬,造成脆性過(guò)大而易折斷脆裂;若溫度不夠,淬硬性和淬透性達(dá)不到工藝技術(shù)要求,將導(dǎo)致零件變形。淬火時(shí)若不注意采取保護(hù)措施,會(huì)使模具表面氧化和脫碳,降低耐磨性,疲勞強(qiáng)度和抗咬合能力,影響使用壽命。淬火冷卻速度過(guò)快或油溫過(guò)低,容易產(chǎn)生淬火裂紋。采用熱處理新技術(shù):強(qiáng)韌化和表面強(qiáng)化處理,可以經(jīng)濟(jì)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),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(yīng)該認(rèn)真檢查并清掃,檢查模具各部件是否安裝到位,檢查導(dǎo)向裝置的潤(rùn)滑狀況;模具使用時(shí)應(yīng)正確的選擇適宜的、精度較高的沖壓設(shè)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(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑,減少磨損;可通過(guò)及時(shí)刃磨來(lái)改善模具在使用的過(guò)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(hù);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(dǎo)向部分,型面以及其他一些精度要求高的部位涂潤(rùn)滑油防銹并保持清潔。模具在運(yùn)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(dǎo)向裝置,防止模具撞裂或磨損。
冷沖壓成型是一種較為復(fù)雜的成型工藝,因此冷沖壓模具在使用過(guò)程中各方面的損耗也是一個(gè)繁雜的過(guò)程,在對(duì)損耗進(jìn)行的控制的過(guò)程中,需要在成型過(guò)程中的各環(huán)節(jié)要素進(jìn)行控制,需要各要素之間相互作用方能達(dá)到理想的效果。隨著科技的發(fā)展,有限元軟件可對(duì)模具和工件的應(yīng)力及形變進(jìn)行模擬分析,并采取相應(yīng)的措施來(lái)解決問(wèn)題,從而可提高冷沖壓模具的使用壽命。