汽车冲压模具寿命影响因素探究

贾冰清 张瑞勋

沈阳来金汽车零部件有限公司

汽车冲压模具寿命影响因素探究

贾冰清 张瑞勋

沈阳来金汽车零部件有限公司

冲压模具在批量零部件生产中的应用较为广泛,冲压模具的寿命会对企业的生产成本产生影响。在实际的生产过程中，需要通过对冲压模具的合理装配、生产材料的合理选择、模具结构设计的合理调整等措施提升冲压模具的使用寿命。

冲压模具 寿命 影响因素

模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工制件的总数量，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。模具寿命一般可分为设计寿命和使用寿命，在模具设计阶段就应明确该模具适用的生产批量类型或者模具生产制件的总数量，即模具的设计寿命；在正常情况下，模具的使用寿命应大于设计寿命。不同类型的模具正常损坏的形式也不一样，冲压模具失效形式主要为磨损失效、变形失效、断裂失效和啃伤失效等。然而，由于冲压工序不同、工作条件不同，影响冲压模具寿命的因素是多方面的。以下就冲压模具在的模具设计、模具制造、模具使用等方面来分析冲压模具寿命的影响因素，并提出相应的改善措施来提高模具的使用寿命。

一、汽车零件冲压模具的技术状况

我国自20世纪90年代以来逐渐开始使用CAD/CAM技术，当前汽车生产中具有一定生产能力的冲压模具企业，都已经具有CAD/CAM技术，同时其中的很多企业中还具有CAE技术。冲压模具CAD/CAM技术能够缩短模具的制造周期，大大的降低了生产成本费用，逐渐的提高产品的质量，越来越多的得到应用。到了“十五”之后，汽车模具的生产企业越来越多的开始使用CAD/CAM技术。当今，我国很多的企业中逐渐实现了三维CAD，更多的企业也开始由二维向三维过渡着，总图生产代替着零件图生产。对于冲压成形的CAE软件技术，除了需要引进软件之外，一些研究机构逐渐的研发出了具有较高水平的技术软件，在汽车的生产应用方面取得了良好的效应。国内的很多汽车冲压模具的生产企业之中，成功的应用了CAE技术，通过实践的锻炼，逐渐具备了分析高级轿车的能力，需要根据汽车厂的要求，将产品数模分析和冲压工艺的分析同时进行。

二、模具寿命的影响因素分析

（一）模具材料的影响。模具材料对模具寿命的影响是材料成分、组织结构、硬度和冶金质量等诸多因素的综合反映。不同材质的模具，寿命往往不同。由于冲压模具工作时条件较复杂，需在冲击、振动、摩擦、高温等环境下工作，模具选材时还应考虑冲压件的材料特性、模具结构、生产批量、精度要求等因素，同时还应兼顾材料的加工工艺性和经济性。材料的加工工艺性包括：可锻性、可切削加工性、磨削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂纹敏感性、热稳定性和耐热疲劳性等。通常对于冲裁模具，工作零件材料的选用需满足高耐磨性、高断裂抗力、高抗弯强度及韧性。对于拉伸模具，工作零件材料的选用需具有良好的抗咬合性、高耐磨性和硬度、韧性。冷挤压模具，其工作零件的材料除需具有高强度、硬度、耐磨性外，为避免冲击折断，还要具有一定的韧性，以及当挤压产生较高温度时，还应具有一定的耐热疲劳和热硬度。

（二）模具材料热处理工艺的影响。金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持一定时间后，又以不同冷却介质冷却的一种工艺方法。与其它加工工艺相比，热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是改善工件的内在质量。通过改变其内部的显微组织，或表面化学成分，从而提高工件的使用性能。选择不同的模具热处理工艺，对提高模具寿命的效果也是不同的。由于模具的磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此为保证模具具有较高的寿命，其表面质量必须达到较高的水平。

（三）模具部件加工工艺的影响。加工缺陷的存在也将导致模具的早期失效，不恰当的加工工艺将造成模具存在应力集中、粗糙度不够等缺陷。实践表明，采用正确的加工工艺，可减少加工时间、保证加工精度、提高模具寿命。选择不同的加工设备、加工工艺可得到不同的加工质量。由于模具零件的形状多种多样而且精度要求较高，在加工过程中除了可选用车床、铣床、刨床、锸床和磨床等普通机械加工设备外，还可选用其它设备，如电火花加工设备、线切割加工设备、加工中心、数控机床等。加工过程中需防止烧伤及加工刀痕、夹层、裂纹、撞击伤痕等缺陷的发生。模具工作零件质量的不同，对模具的耐磨性、抗断裂能力及抗粘着能力等有着十分密切的关系，将直接影响到模具的使用寿命。同时表面粗糙度值过大，在工作时也会产生应力集中现象，并在其峰、谷间产生裂纹，影响冲模的耐用度，还会影响工件表面的耐蚀性；若模具研磨平面度不够，模具还易产生挠曲变形等。这些缺陷都将直接影响冲模的使用寿命和精度。

三、提高冲压模具寿命的主要措施

一要提高产品的设计质量，使产品的每个零件具有良好的冲压工艺性、铸造、锻造工艺性等；二要对使用年限较长的老模具及时复制，使每个产品都有两三套模具可供使用，该报废的就报废；三要加强对试模的管理，选择良好的设备及有经验的工人进行试模，使问题暴露得充分些，减少试模次数；四要加快对模具厂设备的技改步伐。没有好的设备，无法生产出高质量的模具，公司应尽快修复瑞士坐标镗床，增加一些精密设备，如坐标磨床、万能磨床、数控铣床、慢走丝线切割、电火花打孔机等设备；五要提高工人技能，严格质量控制，增加检验手段，提高模具制造质量；六要加强培训，提高模具设计员的水平。总之，随着现代工业技术的不断发展，工业产品结构和性能越来越复杂，而高温、高速、高摩擦及腐蚀性的工作环境对高性能材料的需求也越来越高。冲压模具有着生产效率高的独特优势故而广受企业的青睐，但是冲压模具的工作环境十分糟糕，所以对于冲压模具的工作性能有着十分严格的要求，模具在生产过程中必须要有高寿命，高精度和高性能。产物加工经济成本和产物加工经济效益都由冲压模具的使用寿命所决定，冲压模具的使用寿命是权衡一个国度冲压模具制造程度的主要指标。

[1]张灵晓.浅谈影响冲压模具寿命的因素及提高寿命的措施[J].装备制造技术，2015.

[2]王平.提高冲压模具使用寿命的探析[J].科技信息，2016.