关于提高冲压模具制造精度及寿命的方法探讨

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　　摘  要：随着社会的进步和技术的发展，冲压模具以其特有的高效、简单、大批量的优点，在国内机械制造行业的应用越来越广泛。为适应高效和高质量的发展要求，分别对冲压模具加工制造精度的因素以及延长模具使用寿命的措施进行分析和研究，提出了提高冲压模具制造精度的方法和延长模具使用寿命的具体措施。
　　关键词：冲压模具;制造精度;使用寿命;数字化技术
　　中图分类号：TG385.2       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）07-0132-02
　　Abstract： With the progress of society and the development of technology， stamping die is more and more widely used in domestic machinery manufacturing industry because of its unique advantages of high efficiency， simplicity and large quantities. In order to meet the requirements of the development of high efficiency and high quality， the factors of stamping die manufacturing accuracy and the measures to prolong the service life of stamping die are analyzed and studied respectively. The methods to improve the manufacturing accuracy of stamping die and the concrete measures to prolong the service life of stamping die are put forward.
　　Keywords： stamping die; manufacturing accuracy; service life; digital technology
　　前言
　　在我国现代化工业生产中，机械零部件主要采用冲压模具方式进行生产，随着目前工业化程度的不断提高，对于机械零部件的加工精度要求越来越高。制造效率高作为冲压模具加工技术特有的优点为大家所熟知，尤其是对于一些结构复杂及非标准的机械零部件的加工。但是，在模具的冲压过程中，由于对材料的反复冲击，很容易引起模具的制造精度降低以及使用寿命缩短等情况。针对存在的问题，需要进一步研究提升冲压模具的加工工艺、制造精度以及延长使用寿命。
　　1 冲压模具的概述及分类
　　冲压模具是在冷冲压加工中，将金属或非金属材料加工成零件或半成品的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具，俗称冷冲模。冲压是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。
　　1.1 冲压模具加工制造技术
　　模具行业发展的基础是模具加工制造技术的现代化。一般的通用标准零件的加工制造技术主要有车削加工、铣削加工和刨削加工以及磨削加工等四种技术。冲压模具成形零件主要包括凹模、凸模和凹凸模，这些零件的形状较为复杂，因此对于精度的要求也比较高。成型零件的加工制造技術主要有挤压成形、化学腐蚀成形、合金堆焊冲压模具、钳工修整成形四种技术。
　　1.2 冲压模具的分类
　　冲压模具的类型根据其加工方式主要有以下几种：（1）冲剪模具。冲剪模具类型的选择主要根据不同零部件的加工要求来确定，通过采用机械剪切力对机械产品及其零部件进行加工，采用冲剪模加工类型的作用主要有冲孔、修边、下料等多种功能。（2）压缩模具。这种加工方式是通过对金属材料施加强制压力之后而迫使其发生塑性变形，来达到我们所需要的产品形状，这种加工类型需要配备能够提供较大压力的外部系统，而且操作工人能力的大小直接决定加工出来的产品质量。（3）成型模具。成型模具的加工方式是根据机械零部件的形状和结构并依据一定的比例而制成的模具，由于该方式的加工过程需要依靠多种形式的外力变形来完成，因此它主要用于对塑料制品的加工。
　　2 制造精度的控制
　　2.1 加工的规范化
　　冲压加工中的规范化作业需要注意以下几点：（1）在实际的机械加工过程中，为了确保冲压模具的精确性，首先应该将机械零部件可靠地固定在模具上，在保证关键部位精度的前提下，通过上下模具的相对运动来完成对冲压模具的加工。（2）在加工制造的同时，除了要根据操作规范保证零部件的精准定位外，还需考虑冲压模具的实际结构和特点。（3）为了满足凸凹模在冲压过程中的配合间隙以及确保加工过程的安全，设计时必须保证导柱与模块和压料板之间的距离。（4）由于冲压模具在加工过程中会产生很大的震动和冲击，因此，在模具装配过程中，为了保证加工工艺的位置和精度，避免由于模具的反复使用造成模具松动，对于所使用的固定零件和定位零件（如定位螺栓、螺母等）必须安装可靠。
　　2.2 冲压模具的优化设计
　　为了保证冲压模具的加工精度和使用寿命，应该科学合理运用各种制造与设计技术。首先，充分利用先进的计算机技术对模具进行辅助设计，采用三维建模技术制作出合理可行的设计图纸，保证模具设计过程中的精确度。其次，选用合理的制造加工技术，例如线切割技术加工精度高，加工直径小，且表面粗糙度符合设计要求，能够保证加工凹凸模一次成型。此外，使用磨削技术和抛光技术也能很好保证加工的精确度，很好地满足产品质量的设计要求。 　　2.3 加工控制系统的选择
　　随着计算机信息技术和自动化等先进技术与机械制造技术的渗透、交叉、融合，最终形成了先进的冲压模具加工制造技术。冲压模具的控制系统采用现代化的数控技术，大大提高了机械加工的自动化和智能化程度，通过提升加工工具的自动化功能，结合智能监控系统和检测系统以及执行系统，实现了冲压磨具加工过程的智能化和一体化要求，大大提高了整个加工过程的加工精度和工作效率。
　　2.4 冲压模具装配技术的选择
　　冲压模具加工过程的最后一个环节是模具装配。模具装配的方法一般有组装法、互换法和修配法，三种方法都是建立在人为操作的基础上，存在的最大问题是模具必须在加工厂进行加工，然后运至施工现场后再进行装配，由于采用这种方法无法确保单体模具和导滑面的加工精度，最终会导致导柱导板拉伤严重的现象。采用数字化的装配技术不但可以很好地解决这个问题，而且可以精确测量单件冲压模具的加工精度，并且可以通过相应的记录软件准确记录测量结果以及与设计相比较，如果测量结果不符合设计要求则可以及时进行校正和修改，从而提高冲压模具加工的精度及保证加工质量。
　　3 延长冲压模具寿命的措施
　　冲压模具使用寿命主要取决于冲压模具的结构设计是否合理，模具选材是否得当以及模具加工、装配、调试过程是否符合相关标准和规范的要求等多方面因素。
　　3.1 冲压模具结构优化
　　冲压模具设计结构是否合理是保证模具使用寿命的关键所在，如果模具结构设计不合理，将会大大降低模具的使用寿命。所以，在模具开始设计时，除了满足基本的要求以外，还必须确保模具材料的刚性、韧性和强度满足使用要求，即保证冲压模具在加工过程中模具的凸、凹模及其他零部件不会因加工冲击震动而产生变形和磨损甚至损坏。在模具设计时，在考虑模具设计间隙时，尽可能采用有导向功能的模具设计，不论模具设计间隙过大或过小，都会使得凹、凸模受到磨损，从而降低模具使用寿命，甚至损坏模具。
　　3.2 冲压模具合理间隙的设计优化
　　冲压零部件的质量、冲压模具的寿命和冲压压力的大小等都会受到冲压模具凹、凸模间隙的影响。在模具间隙设计时，应尽可能使冲裁力和卸料力达到最小。要达到这个目的，首先应参考模具相关的设计手册，在保证产品质量的前提下，根据实际情况适当加大凹、凸模的间隙，降低凹、凸模的磨损程度。
　　3.3 冲压模具的选材
　　冲压模具材料的选择也会对模具的使用寿命产生重要的影响。在实际生产过程中，模具材料的材质主要取决于加工产品的批量大小。如果是大批量生产时，可以选用性能较好的材料，即选用强度高、刚性大、耐磨性好以及韧性好的材料。如果生产批量较小时，则可采用一般材料的模具。除此之外，模具材料的选择还应参考被冲压材料的质量和材质要求。
　　3.4 热处理工艺的优化
　　材料的热处理工艺是决定冲压模具使用寿命的一个至关重要的环节。在热处理过程中，如果淬火温度过高，在冲击载荷的作用下，会造成冲压模具的脆性过大而容易发生断裂现象，材料的硬度过大在冷却时还容易发生变形或者开裂，或者产生一些不易被发现的隐形裂纹，严重影响模具的使用寿命。如果淬火温度不够，达不到设计要求时，材料的硬度和深度满足不了工艺的要求，就会使得模具在受力后容易发生变形，降低了模具的使用寿命。除此之外，回火工艺的正确与否也能对模具的使用寿命产生影响，为了防止模具发生开裂，延长模具使用寿命，正确掌握回火的温度和时间等参数同样非常重要。
　　3.5 加工工艺优化
　　冲压模具的加工精度和加工质量对模具的使用寿命也会产生很大影響，在模具的加工制造过程中，必须严格控制冲压模具的加工工艺，确保产品的加工精度和质量。冲压模具的加工精度和加工质量与其使用寿命成正比，加工精度与质量越高，磨具的使用寿命就越长，反之亦然。一般情况下，冲压模具的生产主要采用标准模架来保证模具的导向质量。若采用自制的模架时，必须考虑导套和导柱的精度，确保间隙适当并能够滑动自由。模具装配的间隙要求均匀合理，模具表面的光洁度和机械零部件的平行度与垂直度符合设计要求，尤其是固定板与凸模，凹模与表面的垂直度要限制在允许的公差范围以内。
　　3.6 模具的使用和保养
　　冲压模具在使用过程中，需要根据模具所用材料、模具结构以及工作环境等因素进行适当的润滑，降低磨损或摩擦。在使用冲压模具的过程中，冲压设备的冲击压力一般应为所加工零部件重力的30-40%。在安装模具时，对于凹模的嵌入深度必须严格控制，以减少磨损，若嵌入深度过大则会增加摩擦。模具的固定应该牢固可靠。同时，为了减少零部件的磨损，可以在板材或者模具上涂抹一定的润滑脂，减少模具的磨损和摩擦。对于模具经常发生故障的部位要定期进行检查和保养，防患于未然，确保冲压模具的工作效率和使用寿命。在模具不用的时候应该做好封存并妥善保管。弹压装置模具保存要保证弹压装置在自由状态下。在保存期间，凹、凸模之间要留有一定的间隙且表面应涂油防锈，防止刃口受到损坏。为了避免杂物或灰尘落在模具工作表面，要定期进行表面清洁。
　　4 结束语
　　随着社会的发展和科技的进步，我们国家的工业化建设也是日新月异，尤其是模具加工制造技术在机械制造行业的广泛应用，更是加快了工业化发展的进程。因此，我们必须加大对冲压模具制造技术的研究力度，进一步促进数字化技术的应用，提高冲压模具的设计精度和加工质量，加快冲压模具设计和制造工作的进步。
　　参考文献：
　　[1]秦春节.基于UGⅡ的冲压模具参数化装配设计方法[J].现代制造工程，2005（8）：69-70.
　　[2]周永泰.我国冲压模具的现状与发展（下）[J].锻造与冲压，2005（4）：18-20.
　　[3]王放达.冲压模具零件数控加工工艺研究分析[J].中国战略新兴产业，2017（20）：160-161.
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