模具设计 百分网手机站

哪些因素影响冲压模具寿命-影响冲压模具寿命的十大因素(2)

时间:2018-04-30 12:30:11 模具设计 我要投稿

哪些因素影响冲压模具寿命-影响冲压模具寿命的十大因素

  冲压设备的选择与安装运行

  冲压设备的精度与刚度,结构特征,安装环境以及冲压速度都有将对模具寿命有很大的影响。

  ①.设备的精度与刚度 冲压设备的精度与刚性对冲压模具寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好,冲模寿命大为提高。模具成形工件的力是由设备提供的,在成形过程中,设备因受力将产生弹性变形。复杂硅钢片冲模材料为Crl2MoV,在普通开式压力机上使用,平均复磨寿命为1-3万次,而新式精密压力机上使用,冲模的复磨寿命可达6~12万次。尤其是小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模必须选择精度高、刚性好的压力机,否则,将会降低模具寿命,严重者还会损坏模具。

  ②.冲床本身坚固的框架结构和地基隔离带可以分解冲压过程中的冲击力。在冲床地基周围设置高湿度的隔离带,使用地基可以保持冲床的水平度,而水平度影响模具的寿命。

  ③.控制滑块的导向精度。 大多数冲床只靠导轨来控制滑块的垂直运动,导轨不但控制驱动轮的运动而且承载机构产生的力。滑轨必须定期更换,但如果安装一个导向套,将延长滑块和导轨的寿命。这种带导向套的滑块吸收偏心轮产生的侧向力,并将其分解。在双重导向的冲程中,导轨的作用是引导承受模具反作用力的滑块,因此必须充分利用导轨的全部长度,使滑块在整个行程中被充分导向。这种导向套与导轨的组合导向比单独由导轨导向的导向面积要大1倍多。使用导向套再加上润滑油(而不是脂润滑),可使导轨间隙(0.0015英寸)比无导向套更小(0.008-0.015英寸)。使用小间隙导向可精确的控制滑块运动,尽管这种结构比无导向套初期的成本要高,但它可以使模具的寿命延长30%。

  ④.降低落料时或冲裁力很大时的冲击力。 当切刃剪切至板料厚度的20%-30%时,板料开始断裂,并释放能量,促使滑块高速下行。在行程末端滑块速度的突然增大会对冲床和模具产生巨大的冲击,滑块在材料断裂点的速度与生成的反作用力直接相关。为减小这种冲击,在相同的生产节拍下使用一种驱动连杆将滑块在行程末端的速度减小到用曲柄冲床的40%。滑块对于模具的接触速度和冲击力也将降为曲柄冲床的60%。这种速度降低意味着减小了上下模的冲击,从而延长了模具的寿命。

  ⑤.冲压速度 冲压速度愈高,模具在单位时间内受的冲击力愈大(冲量大);时间愈短,冲击能量来不及传递和释放,易集中在局部,造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度。因此,冲压速度越高,模具越易断裂或塑性变形失效。

  日常保养与刃磨维修

  为了保护正常生产,提高冲压件质量,降低成本,延长冲压模具寿命,必须对模具进行日常保养,确保正确使用和刃磨维修。

  ①.做好冲模的日常保养、维护工作, 注意保持棋具的清洁和合理的润滑,严格执行冲模“三检查”制度(使用前检查,使用过程中检查与使用后检查)。

  ②.模具的正确安装与调试: 严格控制凸模进入凹模深度;控制校正弯曲、冷挤、整形等工序上模的下止点。

  ③.冲模刃磨修理: 凸、凹模表面粗糙度值越低,耐疲劳强度越高,粗糙度值每降低1级,寿命可提高1倍。板料在冲裁时,随着凸模进入板料深度的增加,材料向凸、凹模刃口流动,直到凸模刃口和凹模刃口之间产生的裂纹重合时为止。在材料流动时,凸、凹模端面产生很大的摩擦力,摩擦力大小在很大程度上取决于凸、凹模端面粗糙度的高低,因此,研磨凸、凹模端面有利于提高冲模寿命,特别是形状复杂而精度要求高的中小型冲模。因此,研磨凸、凹模时,必须研磨侧面后再研磨端面磨削后。

  消除线切割产生的应力

  线切割机加工前,原材料内部因为淬火呈拉应力状态,线切割时产生的热应力也是拉应力,两种应力叠加的结果很容易达到材料的强度极限而产生微裂纹,从而大大缩短冲压模具寿命,因此要提高冲压模具的寿命,需要消除线切割产生的应力。

  ①研磨去掉白层 通常模具线切割后,经过研磨去掉表面硬度低的灰白层后便可进行装配使用。但这样做没有改变线切割造成的应力区的应力状态,即使增大线切割后的研磨余量,但因高硬层硬度高(达70HRC) ,研磨困难,过大的研磨量容易破坏零件几何形状。

  ②.回火处理 在线切割后,研磨去零件表面的白层,再在160℃~180℃回火2h ,则白层下面的高硬层可降低5HRC~6HRC,线切割产生的热应力亦有所下降,从而提高了冲模的韧性,延长了使用寿命。但是由于回火时间短,热应力消除不彻底,冲模寿命并不十分理想。

  ③.磨削加工 线切割后磨削加工,可去掉低硬度的白层和高硬层,提高冲模寿命。因为磨削时产生的热应力也是拉应力,与线切割产生的热应力叠加,无疑也会加剧冲模损坏。若在磨削后,再进行低温时效处理,则可消除应力影响,显著提高冲模韧性,使冲模寿命提高。因为几何形状复杂的冲模大多数是采用线切割加工,所以磨削形状复杂的冲模必须采用价格昂贵的坐标磨床和光学曲线磨床,而这两种设备一般厂家都不具备,故推广困难。

  ④.喷丸处理后再低温回火 喷丸处理可使线切割切口的残余奥氏体转变为马氏体,提高冲模的强度和硬度,使表面层应力状态发生变化,拉应力降低,甚至变为压应力状态,使裂纹萌生和扩展困难,再结合低温回火,消除淬火层内拉应力,可使冲模寿命提高10~20倍。喷丸处理受设备条件和冲模零件形状(内表面) 限制,难以普遍应用。

  ⑤.研磨后再低温时效处理 线切割表面经研磨后,高硬层已基本去掉,再进行120℃~150℃×5~10h低温时效处理(亦称低温回火处理) ,亦可经过160℃~180℃×4~6h 低温回火处理。这样可消除淬火层内部拉应力,而硬度降低甚微(后者硬度降低稍大),却大大提高了韧性,降低了脆性,冲模寿命可提高2倍以上。这一方法简便易行,效果十分明显,易于推广。

  消除线切割加工产生的应力,提高韧性,最佳方法是喷丸+ 低温回火,其次是磨削后+ 研磨+ 低温回火,再次是研磨+ 低温时效处理,各单位可根据自己的具体情况选择。

  某单位曾用材料为Cr12MoV的冲模,线切割后分别做如下试验,其寿命差异非常大。

  a.直接用于冲裁,刃磨寿命10742次。

  b.160℃回火2h,刃磨寿命11180次。

  c.研磨去白层,刃磨寿命仅4860次。

  d.研磨去白层,160℃×2h回火,刃磨寿命为7450次。

  e.磨削,刃磨寿命28743次。

  f.喷丸后经160℃×2h回火, 刃磨寿命达到220000次。

  合理的机械加工工艺和良好的加工精度

  机械加工工艺要能消除加工后的加工变形与残留应力,尽量采用磨削、研磨和抛光等精加工和精细加工,获得较小的表面粗糙度值,提高模具使用寿命。

  ①.粗加工时表面粗糙度Ra<3.2μm,模具工作部分转角处要光滑过渡,减少热处理产生的热应力。

  ②.模具表面加工时留下的刀痕、磨痕都是应力集中的部位,也是早期裂纹和疲劳裂纹源,因此在冲模加工时一定要刃磨好刀具。模具人杂志微信公众平台,引领行业前沿。平面刀具两端一定要刃磨好圆角R,圆弧刀具刃磨时要用R规测量,绝不允许出现尖点。

  ③.在精加工时走刀量要小,不允许出现刀痕。对于复杂零件要留一定的打磨余量,即使加工后没有刀痕,也要再由模具钳工用风动砂轮打磨抛光,但要注意防止打磨时局部出现过热、烧伤表面和降低表面硬度。

  ④.模具电加工表面有硬化层,厚10μm左右,硬化层脆而有残留应力,直接使用往往引起早期开裂,这种硬化层在对其进行180℃左右的低温回火时可消除其残留应力。磨削时若磨削热过大会引起肉眼看不见的与磨削方向垂直的微小裂纹,在拉应力作用下,裂纹会扩展。对Cr12MoV钢冷冲压凹模采用干磨,磨削深度为0.04~0.05mm时,使用中100%开裂;采用湿磨,磨削深度0.005~0.01mm时,使用性能良好。消除磨削应力也可将模具在260~315℃的盐浴中浸1.5min,然后在30℃油中冷却,这样硬度可下降1HRC,残留应力降低40%~65%。对于精密模具的精密磨削要注意环境温度的影响,要求恒温磨削。

  ⑤.冲模粗加工时要为精加工保留合理的加工余量,因为所留的余量过小,可能因热处理变形造成余量不够,必须对新制冲模进行补焊,若留的余量过大,则增加了淬火后的加工难度。

  ⑥.冲模滑块或浮块的平行度超过要求时,会使冲模锁扣啃坏或打裂,重者会打断顶杆甚至损坏模具,所以在冲模加工中除对模腔尺寸按图纸要求加工外,对其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工并严格检验。

  ⑦.冲模模腔的粗糙度直接影响冲模寿命,粗糙度高会使冲件不易脱模,特别是中间带凸起部位,冲件越深,脱料越困难,最后只能卸下冲模用机加工或气割的方法破坏冲件。由于粗糙度值高会使金属流动阻力增加,严重时会将模壁磨损成沟槽,既影响冲件成形,也易使冲模早期失效。工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小,而且抗咬合和抗疲劳能力强,表面粗糙度一般要求Ra=0.4~0.8μm。

  ⑧.模具的制造装配精度对模具寿命的影响也很大,装配精度高,底面平直,平行度好,凸模与凹模垂直度高,间隙均匀,亦可获得相当高的寿命。

  冲压原材料的选用

  ①冲压件的材料有金属和非金属。一般来讲,非金属材料的强度低,所需的成形力小,模具受力小,模具寿命高。因此,金属件成形模比非金属成形模的寿命低。

  ②.实际生产中,由于冲压原材料厚度公差超差、材料性能波动、表面质量较差(如锈迹)或不干净(如油污)等,会造成模具工作零件磨损加剧、易崩刃等不良后果。为此,应当注意:

  a.尽可能采用冲压工艺性好的原材料,以减少冲压变形力;

  b.冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等,并将原材料擦拭干净,必要时应清除表面氧化物和锈迹;③根据冲压工序和原材料种类,必要时可安排软化处理和表面处理,以及选择合适的润滑剂和润滑工序。

  针对工作温度的良好润滑

  冲压模具的工作温度可分为低温、常温或交变温度等几种状态,温度对钢的耐磨性有相当大的影响。通常在250度以下时主要为氧化磨损,即冲压模具对接件或冲压模具与工件之间相对摩擦,形成氧化膜并反复形成和剥落,磨损量较小;250度到300度之间时转变为粘着磨损,磨损量达到最大值;高于300度又转化为氧化磨损为主,磨损量趋向减小,但温度过高时,冲压模具硬度明显下降,粘着现象加重,甚至形成较大面积烧结和熔融磨损。

  冲压工作时,模具因受热而升温,随着温度的上升,模具的强度下降,易产生塑性变形。同时,模具同工件接触的表面与非接触表面温度有差别,在模具中造成温度应力。润滑模具与坯料的相对运动表面,可减少模具与坯料的直接接触,减少磨损,降低成形力。同时,润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热,降低模具温度,对提高模具寿命都是有利的。

【哪些因素影响冲压模具寿命-影响冲压模具寿命的十大因素】相关文章:

1.哪些因素影响冷镦模具使用寿命-影响冷镦模具使用寿命的因素

2.影响模具及冲压成形稳定性的因素

3.有哪些因素影响轮胎寿命-影响轮胎寿命的十大因素

4.冲压模具结构对安全的影响有哪些

5.冲压模具怎样才能延长寿命!

6.影响冷镦模具使用寿命的因素有哪些

7.冲压模具有哪些专业术语-冲压模具知识

8.如何提高模具寿命-提高模具寿命的方法