影响汽车冲压模具寿命的因素分析

曹晨亮 刘新磊

摘要：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。

关键词：汽车冲压模具；寿命；影响因素

1 影响汽车冲压模具寿命的因素

1.1 汽车冲压模具设计方面

1）汽车模具设计质量

汽车模具从结构、选材，到关键参数的确定，都由汽车模具设计员来确定。这就要求汽车设计员有较高的技术素质和丰富的实践经验，这样才能保证设计的模具的质量。

2）汽车冲压模具结构

合理的汽车冲压模具结构有助于提高模具的承载能力，减轻汽车冲压模具承受的热-机械负荷水平。例如，汽车冲压模具可靠的导向机构，对于避免凸模和凹模间的互相啃伤是有帮助的。

3）导向机构精度

为了提高汽车冲压模具寿命，必须根据工序性质和零件精度等要求，正确选择导向形式和确定导向机构的精度。准确、可靠的导向，对于减少汽车冲压模具工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤影响极大。一般情况下，导向机构的精度应高于凸、凹模配合精度。

4）凸、凹模刃口几何参数

凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成型有较大的影响，而且对于汽车冲压模具的磨损及寿命也影响很大。精度要求较高的，宜选较小的间隙值；反之，则可适当加大间隙，以提高汽车冲压模具寿命。

1.2 汽车冲压模具制造质量

在制造汽车冲压模具时，应根据产品零件生产批量的大小，选择模具材料。注意模具材料的冶金质量可能造成的工艺缺陷机工作时承载能力的影响，应采取必要的措施来弥补冶金质量的不足，以提高汽车冲压模具寿命。通常根据冲压件的材料特性、生产批量、精度要求等，选择性能优良的模具材料，同时兼顾其工艺性和经济性。模具制造质量的好坏，取诀于模具每一个零件的制造精度和工人的装配水平，也受到机床精度低、工人技能差、检验手段落后的影响。

1.3 冲压设备

冲压设备（如压力机）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。

1.4 汽车冲压模具零件加工表面质量

汽车冲压模具工作零件加工表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗胶合能力、抗断裂能力产生显著的影响，其直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大，若表面粗糙度值过大，在工作时会产生应力集中现象，并在其峰、谷间容易产生裂纹，影响冲模的耐用度，还会影响工件表面的耐蚀性，直接影响冲模的使用壽命和精度。

1.5 正确使用和合理维护模具

为了使汽车冲压模具能正常生产使用，提高冲压件质量，降低成本，延长冲模寿命，所以要正确使用和合理维护模具，严格执行冲压模具“三检查”制度（使用前检查、使用过程中检查与使用后检查）。要做好模具的维护及检修工作。其工作内容包括模具的正确安装与调试；凸模进入凹模深度；校正弯曲、冷挤、整形等工序上模的下止点伸置；还要注意及时复磨、研光模具刃口；注意保持模具的清洁和合理的润滑，等等。

2 汽车冲压模具寿命提升方法

2.1 改善汽车模具的设计方法

为了降低冲压零件时的冲裁力，应做到在达到质量要求的前提下，使冲裁的间隙尽可能的大一些，以降低模具在使用过程中的磨损程度，尽量的延长模具的使用寿命。由于凸模产生变形或折断的可能性更大，因此在设计时应考虑增加凸模的几何尺寸，以减少凸模在使用过程中因偏载而导致的破坏。同时在设计时对模具的工作面给予明确的光洁度要求，减少模具加工过程中产生的摩擦力，并提高冲压模具的零件加工效果。对凸、凹模具的配合间隙也应做到准确合理，间隙过大容易使冲压零件表面产生褶皱，间隙过小会使模具出现严重磨损。此外，若间隙不均匀会导致加工过程受力不均，容易加速模口的磨损。

2.2 优化汽车模具的使用材料

模具的材料选择是模具使用寿命的另一个关键因素，模具的材料选择应以加工产品的数量和加工难度为主要依据，当冲压产品的量比较大时，模具的材料应符合强度高、刚度好、韧性和耐磨性优质的要求，若加工材料的量比较小，则选择普通材料加工模具即可。此外，应根据零件的加工难度和材料属性考虑模具零件的选取，若加工零件的尺寸要求精细，则设计模具时凸、凹模具的间隙就相对更小，冲压过程中所产生的摩擦力更大，此时也应该选取耐磨性和韧性都更为优质的材料加工模具。

2.3 汽车模具热处理工艺的合理选取

为延长模具的使用寿命，应认真分析加工模具所选材料的金属性质，合理地选择热处理加工工艺，冲压模具的制造通常需要通过淬火来提高材料的硬度，在淬火的过程中应控制好加热温度，温度过高会导致模具材料过度淬火出现脆性过大，过脆的材料在冷却的过程中易出现开裂，细小的裂纹导致模具在使用过程中出现碎裂破坏，同时过脆的模具也不适用于长期使用，但如果在模具淬火的过程中，加热的温度不够高，会导致淬火后的零件硬度和淬火深度都达不到热处理要求，在零件冲压加工的过程中模具整体容易产生变形，模具的工作表面也容易产生磨损，因此，对于模具的淬火，一定要达到热处理的要求温度，避免因热处理不良影响模具的使用寿命。

2.4 对汽车冲压模具进行适当的维护保养

模具的正确使用和保养应从以下几方面出发：（1）在模具正式开始使用之前，应对模具进行正规的安装与调试，调试内容包括上模的起止点位置和入模深度；对位置和弯曲进行校正；对模具的刃口进行复磨；调整冲压设备，使其达到冲压模具要求的精度和冲压力。（2）选择有经验的工人进行试加工，试加工应注意总结每次零件存在的问题，并使问题在前期尽可能暴露出来，对出现问题做准确及时的调整，尽量减少试加工的次数，降低试加工过程中产生的磨损。（3）提高工人的操作技能，确保能够正确控制冲压设备，并在凸、凹模工作表面涂抹适量的润滑油，以减少磨损，提高零件的加工质量。（4）当冲压模具使用一段时间后，模具刃口可能出现磨损、变形等现象，此时应当对模具进行适当的修整，恢复刃口的变型，减缓磨损的进一步产生。

结语

现代汽车行业的迅猛发展，使得人们对汽车各个方面的要求也越来越高，故而要求汽车冲压件结构复杂，且能在高温、高速、高摩擦剂腐蚀性工作环境中正常工作，也随之提高了对冲压模具的要求。冲压模具使用寿命一直是企业关注的重要问题，为了提高模具寿命，降低成本，必须分析影响模具使用寿命的因素，获得提高模具寿命的方法。

参考文献

[1]林燕.汽车座椅冲压工艺及模具设计.《海南省机械工程学会、海南省机械工业质量管理协会2010年会暨机械工程科技学术报告会》2013.

（作者单位：精诚工科汽车系统有限公司）