浅谈影响冷冲压凸模损坏的原因及消除措施

摘 要：本文简要论述了在冷冲压过程中凸模的损坏形式及原因，并提出相应消除措施。在冷冲压筒型制品过程中，由于冷冲压凸模在多种原因下产生的损坏，如承受轴向冲击力的作用，同时又不可避免地承受着径向力的作用，如毛坯料两端面的平行度超差严重、毛坯料在凹模中定位不准产生位置偏移等等都是使凸模产生损坏的因素，因此应经过准确分析后，查找凸模损坏的正确原因，从而采取相应措施用以消除由于这些原因引起的凸模损坏，延长凸模使用时间，降低消耗，减少成本。

关键词：凸模 损坏形式 损坏原因 消除措施

在冷冲压筒型制品过程中，由于冷冲压凸模不仅承受轴向冲击力的作用，同时又不可避免地承受着径向力的作用，由于各种原因引起，如毛坯料两端面的平行度超差严重、毛坯料在凹模中定位不准产生位置偏移等等都是使凸模产生损坏的因素。下面我将冷冲压凸模的损坏原因及消除措施简单介绍如下：

一、凸模损坏的形式

冷冲压凸模的破坏主要是由于工作应力过大，偏心载荷和应力集中，加热温度过高而引起短期疲劳或损坏。目前凸模最主要的损坏形式是：不可恢复的变形、折断、断裂、裂纹和磨损粘铁。

二、凸模的各种损坏形式及消除措施

1、凸模不可恢复的变形损坏原因

（1）加工力超过材料本身屈服极限。材料选择不当。

（2）热处理后的强度和硬度偏低。

（3）所加工制品的硬度过高或制品端面平行度误差较大。

（4）所加工制品体积、重量、变形量过大，超过设备加工能力范围。

（5）加工间隙过小，多余金属无处可流。

2、凸模折断、断裂、裂纹损坏的原因

1）折断、断裂：主要原因是由于反复交变应力作用和周期性温度变化的结果。凸模的折断、断裂，按其破坏性质和断裂部位的形态，分为横向、纵向和径向裂三种类型。

概括的说折断、断裂：

（1）断口倾斜。

（2）断口处有明显撕裂条纹。

（3）断裂发生于过渡部位。

（4）突然产生。

折断、断裂形成原因：

（1）坯料端面不平，挤压时产生的侧向力，使凸模弯曲而折断。

（2）凸模承受不均衡的偏心载荷而折断。

（3）凸模安装偏心、倾斜，与凹模不同轴。

（4）由于应力集中，使凸模折断。

（5）凸模过渡处存在刀痕磨痕、划伤和淬火裂纹。

（6）凸模细长，工作部分的长径比过大。

（7）模具材料选择不当，热处理硬度偏高，回火不足。

（8）设备精度差，刚性低。

另一种拉断。

（1）断口平坦。

（2）断口似灰铁状且具有光泽。

（3）断口位于截面过渡部位。

形成原因：

（1）在圆角和直线的相接部位，存在粗糙的刀痕，尖锐的线状划伤，由于反复作用产生疲劳裂纹，并扩展成环状裂纹，最后拉断。

（2）凸模承受的压力过大。

（3）凸模材料的抗压强度不足。

（4）润滑不良，摩擦力过大，卸料时将凸模拉断。

2）裂纹：分为横向裂纹、纵向裂纹和径向裂、网状裂纹四种类型

横向裂纹：又分为平面型和S型断面两种情况。

纵向裂纹、径向裂纹：多数是由于材料缺陷引起的，如碳化物分布不均匀，材料偏析过大等。

网状裂纹：当磨削加工由于表面过热所引起的龟裂。

3、凸模磨损损坏原因

在冷冲压成形过程中金属既有滑动又有流动从而产生磨损。

三、凸模的各种损坏形式的消除措施

1、应采用热硬性较好、抗压强度较高工具钢等材料，合理的淬火、回火后硬度应在合理范围内。另外，设计凸、凹时避免封闭加工。

2、消除产生凸模折断、断裂、裂纹损坏的措施

1）折断、断裂的消除措施

（1）采取校形工序，提高坯料精度。

（2）将坯料与模腔间隙控制在0.1mm以内。

（3）提高安装精度，采取有效的导向方法。

（4）加大圆角半径，仔细加工并抛光至Ra0.4以下。

（5）精加工并抛光，去除加工痕迹和划痕。

（6）尽量缩短凸模长度，尤其是工作部分有效长度与其直径之比，应控制在4以下。

（7）选择强韧性极好的高速钢制作凸模，采取低温淬火充分回火，增加凸模的韧性。

（8）采用精度高、刚性好、大噸位的专用挤压机。

对于拉断损坏的消除措施：

（1）仔细加工，去除刀痕、切痕和划伤。

（2）选择优质材料，提高凸模的抗压强度和承载能力。

（3）选用优良润滑剂，以降低摩擦。

2）对于裂纹损坏的消除措施

将这部分设计成带有适当的圆角，精细加工并进行抛光处理，使其圆滑相接，避免应力集中，是防止裂纹的有效办法。

3、对于凸模磨损损坏的消除措施

应根据其破坏的原因，采用相应的方法，如碳化物偏析小、组织均匀的优质材料、高强度、高硬度钢种或硬质合金，多次回火热处理工艺、优良润滑剂，采取表面渗氮、渗碳、镀铬、镀钛等措施，增加凸模表面强度及光洁度等措施从而减小凸模的磨损损坏。

四、结论

通过简单研究凸模损坏的这些原因和消除措施，可以达到一点简单的结论，那就是设计凸模时，首先应充分计算加工强度机加工力的大小，再从材料选择上、热处理工艺上、机械加工上、表面处理上、研磨抛光上、润滑冷却上、设备精度上等这些方面上多加注意，还是可以减少凸模不必要的损坏。

参考文献：

[1] 王德文主编，提高模具寿命应用技术实例。北京：机械工业出版社，2004.7

[2] 赵震等编著，冷温热挤压技术。北京：电子工业出版社，2008.6

[3] 张水忠编著，挤压工艺及模具设计。北京：化学工业出版社，2009.1

作者简介：赵宪波，男，汉族，黑龙江省牡丹江市，1980.05.07，工程技术，黑龙江北方工具有限公司157013