目前精沖工藝愈來愈廣泛用在汽車零件的製造上(如凸輪、齒板和離合器板等) 。由於精沖模具所受的壓力大, 凸、凹模間隙非常小(0. 01～0. 02mm) , 以及精衝過程中的熱效應、摩擦力大等原因, 使精沖模具的壽命很難得到保證, 導致精沖模過早的被損壞或報廢。
1 引言
而精沖模具的造價一般為普通沖裁模的5～10 倍, 並且由於精沖機的生產效率很高, 若模具壽命低導致頻繁換模也會降低生產率, 因此, 精沖模具的壽命成了制約精沖技術套用和發展的瓶頸。
2 影響精沖模具壽命的主要因素
2. 1 精沖模失效的基本類型
與普通沖裁模相比, 精沖模的工況較惡劣, 主要失效形式為: 模具刃口的磨損(包括磨粒磨損和粘著磨損) , 其主要在刃口側面, 模具刃口的崩刃,凹模或凸凹模的破裂,凸模的折斷和塑性變形。
2. 2 影響因素
影響精沖模壽命的主要因素有:
(1) 精沖件的結構工藝性(尖角、薄壁、懸壁、尺寸公差等) 。
(2) 精沖件的材料(材質、料厚、硬度、塑性、表面質量) 。
(3) 精沖模具的結構(強度、剛度、模具導向、小凸模的導向、排氣和潤滑) 。
(4) 模具材料(材質、碳化物大小和均勻性、硬度、韌性) 。
(5) 模具製造(模坯鍛造、加工工藝、熱處理、線切割、研磨、裝配) 。
(6) 生產操作(調模高度、壓力、速度、送料精度、坯料清潔、潤滑) 。
(7) 模具維修(合理存放、合理刃磨、清潔、應力回火、防鏽) 。
3 提高精沖模具壽命的主要途徑
(1) 審查精沖件的工藝性。精沖件的工藝性(特別是圓角半徑) 對精沖模的壽命有一定影響,對於工藝性較差的(尤其尖角) , 應向設計部門提出改善建議。圖1 為零件的圓角半徑與模具壽命的關係,一般R / t ≥0. 8 較好, 如小於0. 25 則會導致模具壽命較低。
(2) 精沖模具的材料選擇和熱處理。精沖模具主要工作零件的材料一般選Cr12MoV , 當製件厚度大於4mm 時, 凸、凹模可採用W6Mo5Cr4V2 高速鋼。對於工作強度很大、受力苛刻的凸模和凹模,則採用粉末冶金鋼(V4、ASP23、ASP30) 或硬質合金GT30。凸、凹模熱處理的硬度一般取58～62HRC ,對於以磨損為主要失效形式的、形狀簡單的模具,可取60～64HRC ; 對於形狀複雜、並以崩刃為主要失效形式的模具, 可取56～60HRC , 甚至54～58HRC。
對於Cr12MoV 模具的熱處理, 當刃口形狀較簡單、沖裁料厚較薄( t ≤3mm) ,採用1 次硬化工藝(1020°C 淬火、220°C 回火) 可獲得較高的強度和耐磨性。當刃口形狀較複雜、沖裁料較厚( t > 3mm)時, 採用2 次硬化工藝(1080°C 淬火、520°C 回火)則可獲得較高的衝擊韌性和穩定性。對於W6Mo5Cr4V2 模具的熱處理, 必須採用低溫淬火工藝才能獲得較高的強度和良好的韌性。
而精沖模具的造價一般為普通沖裁模的5～10 倍, 並且由於精沖機的生產效率很高, 若模具壽命低導致頻繁換模也會降低生產率, 因此, 精沖模具的壽命成了制約精沖技術套用和發展的瓶頸。
2 影響精沖模具壽命的主要因素
2. 1 精沖模失效的基本類型
與普通沖裁模相比, 精沖模的工況較惡劣, 主要失效形式為: 模具刃口的磨損(包括磨粒磨損和粘著磨損) , 其主要在刃口側面, 模具刃口的崩刃,凹模或凸凹模的破裂,凸模的折斷和塑性變形。
2. 2 影響因素
影響精沖模壽命的主要因素有:
(1) 精沖件的結構工藝性(尖角、薄壁、懸壁、尺寸公差等) 。
(2) 精沖件的材料(材質、料厚、硬度、塑性、表面質量) 。
(3) 精沖模具的結構(強度、剛度、模具導向、小凸模的導向、排氣和潤滑) 。
(4) 模具材料(材質、碳化物大小和均勻性、硬度、韌性) 。
(5) 模具製造(模坯鍛造、加工工藝、熱處理、線切割、研磨、裝配) 。
(6) 生產操作(調模高度、壓力、速度、送料精度、坯料清潔、潤滑) 。
(7) 模具維修(合理存放、合理刃磨、清潔、應力回火、防鏽) 。
3 提高精沖模具壽命的主要途徑
(1) 審查精沖件的工藝性。精沖件的工藝性(特別是圓角半徑) 對精沖模的壽命有一定影響,對於工藝性較差的(尤其尖角) , 應向設計部門提出改善建議。圖1 為零件的圓角半徑與模具壽命的關係,一般R / t ≥0. 8 較好, 如小於0. 25 則會導致模具壽命較低。
(2) 精沖模具的材料選擇和熱處理。精沖模具主要工作零件的材料一般選Cr12MoV , 當製件厚度大於4mm 時, 凸、凹模可採用W6Mo5Cr4V2 高速鋼。對於工作強度很大、受力苛刻的凸模和凹模,則採用粉末冶金鋼(V4、ASP23、ASP30) 或硬質合金GT30。凸、凹模熱處理的硬度一般取58～62HRC ,對於以磨損為主要失效形式的、形狀簡單的模具,可取60～64HRC ; 對於形狀複雜、並以崩刃為主要失效形式的模具, 可取56～60HRC , 甚至54～58HRC。
對於Cr12MoV 模具的熱處理, 當刃口形狀較簡單、沖裁料厚較薄( t ≤3mm) ,採用1 次硬化工藝(1020°C 淬火、220°C 回火) 可獲得較高的強度和耐磨性。當刃口形狀較複雜、沖裁料較厚( t > 3mm)時, 採用2 次硬化工藝(1080°C 淬火、520°C 回火)則可獲得較高的衝擊韌性和穩定性。對於W6Mo5Cr4V2 模具的熱處理, 必須採用低溫淬火工藝才能獲得較高的強度和良好的韌性。
