冲压模具的形式很多，种类包括冲孔模、落料模、弯曲模、拉深模等，近年来冷冲模的应用越来越广泛。模具的使用寿命直接影响产品质量、加工效率和成本的重要因素。本文从模具的合理设计、模具材料的合理选用及正确的热处理技术等方面探讨了提高冷冲模具质量的途径。
    改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对冷冲模具的需求量不断增长。近年来，冷冲模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，冷冲模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。
    模具生产的现状
    随着市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而冷冲模具制造是整个链条中最基础的要素之一，冷冲模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面也有了长足的发展。但冷静分析看，虽然过去十多年中模具工业取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在冷冲模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命冷冲模具依赖进口，因此对于能否提高冷冲模具的质量已经变成当前重点。
    影响质量的因素及对策
    影响冷冲模质量的因素主要有模具结构设计、制造模具所用凸模和凹模的材料、模具的热处理质量与表面强化、冲模零件的制造精度和冷冲压材料的选取。除此之外，还有冲模的安装、调整、使用以及维修等。
    2.1.模具设计对质量的影响。一是排样设计的影响。排样方法与搭边值对模具质量的影响很大，过小的搭边值，往往是造成模具急剧磨损和凸、凹模啃伤的重要原因。从节约材料出发，搭边值愈小愈好，但搭边值小于一定数值后，对模具寿命和剪切表面质量不利。在冲裁中有可能被拉人模具问隙中，使零件产生毛刺，甚至损坏模具刃口，降低模具寿命。因此，在考虑提高材料利用率的同时，必须根据零件产量、质量和寿命，确定排样方法和搭边值。二是凹模结构的影响。对容易产生应力集中而开裂的凹模结构，可以采用组合结构或镶拼结构，以及预应力结构，提高模具使用寿命，从而提高模具质量。三是间隙的影响。当间隙过小时，压缩挤压利害，摩擦力增大，磨损增大，侧面的磨损加剧，冲裁后卸料和推件时，材料与凸、凹模之间的摩擦还将造成刃口侧面的磨损比端面的磨大大，同时也容易造成凸、凹模温度很高，把金属碎屑吸附在刃口侧面，形成金属瘤，使凸、凹模出现崩刃或胀裂现象。因此，过小的间隙对模具寿命极为不利。间隙太大，会增加凸模与凹模端面边缘的集中应力，致使压应力急剧增加，于是刃口边很快屈服变形而失去棱角。因此又增加了冲裁力，进而使刃口边更快磨损，降低模具寿命。但为了减小凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，提高模具质量，在保证冲裁件质量的前提下，设计时适当采用较大间隙是十分必要的。四是模具导向结构对质量影响。可靠的导向对于减小工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤是非常有效的。特别对无问隙或小问隙冲裁模、复合模和多工位级进模更为重要。为提高模具质量，必须根据工序和零件精度要求，正确选择导向形式和导向精度，所选择导向精度应高于凸、凹模的配合精度。

    2.2.模具材料对模具质量的影响。是模具材料性质、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等的综合反映。其中，材料性质和热处理质量影响最为明显。在选用材料时，应根据制件的批量大小，合理选用模具材料。模具工作零件的硬度对模具寿命的影响也很大。但并不是硬度愈高、模具寿命愈长。这是因为硬度与强度、韧性及耐磨性等有密切的关系。有的冲模要求硬度高，寿命长。模具硬度必须根据材料性质和失效形式而定。应使硬度、强度、韧性及耐磨性、耐疲劳强度等达到特定冲压工序所需要的最佳配合。
    2.3.模具的热处理与表面强化对质量的影响。实践证明，模具工作零件的淬火变形与开裂，使用过程中早期断裂，虽然与材料的冶金质量、锻造质量、模具结构及加工有关，但与模具的热处理关系更大。根据模具失效原因的分析统计，热处理不当引起的失效占50％以上。实践证明，高级的模具材料必须配以正确的热处理工艺，才能真正发挥材料的潜力。模具工作零件表面强化处理的目的，是获得外硬内韧的效果，从而得到硬度、耐磨性、韧性、耐疲劳强度的良好配合。模具表面强化处理方法很多，表面处理的新技术工艺发展很快。除氮碳共渗和离子氮化、渗硼、渗铌、渗钒、表面镀硬铬和电火花强化外，化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)已逐步采用。经CVD和PVD处理后，模具表面覆盖一层TiC、TiN等超硬物质，硬度极高、耐磨性、耐蚀性、抗黏合性很好，可提高模具寿命几倍到几十倍。
    2.4.冲模零件的制造精度对模具质量的影响。冲模制造的精度与模具质量关系很大，特别是模具表面粗糙度对模具影响很大。如用Crl2MoV钢制造落料模，如果表面粗糙度值R=1．6m时，其寿命为3万件左右。如经精抛光，表面粗糙度值R=0．4m，寿命可提高到4—5万件。因此，对模具工作零件表面，一般都要经过磨削、研磨、抛光等精加工和精细加工。
    提高模具质量的基本途径
    首先制件的设计要合理，尽可能选用最好的结构方案，制件的设计者要考虑到制件的技术要求及其结构必须符合模具制造的工艺性和可行性。
     3.1.应提高模具的设计质量。提高模具质量需要考虑到很多因素，包括模具材料的选用，模具结构的可使用性及安全性，模具零件的可加工性及模具维修的方便性，这些在设计之初应尽量考虑得周全些。一是模具材料的选用既要满足客户对产品质量的要求，还需考虑到材料的成本及其在设定周期内的强度，还要根据模具的类型、使用工作方式、加工速度、主要失效形式等因素来选材。例如：冲裁模的主要失效形式是刃口磨损，就要选择表面硬度高、耐磨性好的材料；冲压模主要承受周期性载荷，易引起表面疲劳裂纹，导致表层剥落，那就要选择表面韧性好的材料；拉深模应选择磨擦系数特别低的材料；压铸模由于受到循环热应力作用，故应选择热疲劳性强的材料；对于注塑模，当塑件为ABS、PP、PC之类材料时，模具材料可选择预硬调质钢，当塑件为高光洁度、透明的材料时，可选耐蚀不锈钢，当制品批量大时，可选择淬火回火钢。另外还需要考虑采用与制件亲和力较小的模具材料，以防粘模加剧模具零件的磨损，从而影响模具的质量。二是在模具结构设计时，应尽量结构紧凑、操作方便，还要保证模具零件有足够的强度和刚度；在模具结构允许时，模具零件各表面的转角应尽可能设计成圆角过渡，以避免应力集中；对于凹模、型腔及部分凸模、型芯，可采用组合或镶拼结构来消除应力集中，细长凸模或型芯，在结构上需采取适当的保护措施；对于冷冲模，应配置防止制件或废料堵塞的装置(如：弹顶销、压缩空气等)。与此同时，还要考虑如何减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中磨损所带来的对模具质量的影响。三是在设计中必须减少在维修某一零部件时需拆装的范围，特别是易损件更换时，尽可能减少其拆装范围。
    3.2.应严把模具的制造过程关。这是确保模具质量的重要一环，模具制造过程中的加工方法和加工精度也会影响到模具的使用寿命。各零部件的精度直接影响到模具整体装配情况，除掉设备自身精度的影响外，则需通过改善零件的加工方法，提高钳工在模具磨配过程中的技术水平，来提高模具零件的加工精度；若模具整体装配效果达不到要求，则会在试模中让模具在不正常状态下动作的几率提高，对模具的总体质量将会有很大影响。

    在实际生产中，对于薄板冲模使用，很少出现非正常磨损的情况。但对于厚板冲模时则发现易出现非正常磨损，我们总是针对出现的问题进行研究总结。因为一副冷冲模，从设计、加工制造、装配、调试到安装、使用，都耗费了众多工时，同时冲模的凸、凹模使用的材料，大都是优质合金钢。因此，冲模的成本都是比较高的。所以在生产中了解影响冲模质量的因素及采取相应的对策来指导生产，具有重大的现实意义。
 

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文章名称：《浅谈模具质量的提高》

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