關于提高沖壓模具制造精度及壽命的方法探討

王大衛

摘? 要：隨著社會的進步和技術的發展，沖壓模具以其特有的高效、簡單、大批量的優點，在國內機械制造行業的應用越來越廣泛。為適應高效和高質量的發展要求，分別對沖壓模具加工制造精度的因素以及延長模具使用壽命的措施進行分析和研究，提出了提高沖壓模具制造精度的方法和延長模具使用壽命的具體措施。

關鍵詞：沖壓模具;制造精度;使用壽命;數字化技術

中圖分類號：TG385.2? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）07-0132-02

Abstract： With the progress of society and the development of technology， stamping die is more and more widely used in domestic machinery manufacturing industry because of its unique advantages of high efficiency， simplicity and large quantities. In order to meet the requirements of the development of high efficiency and high quality， the factors of stamping die manufacturing accuracy and the measures to prolong the service life of stamping die are analyzed and studied respectively. The methods to improve the manufacturing accuracy of stamping die and the concrete measures to prolong the service life of stamping die are put forward.

Keywords： stamping die; manufacturing accuracy; service life; digital technology

前言

在我國現代化工業生產中，機械零部件主要采用沖壓模具方式進行生產，隨著目前工業化程度的不斷提高，對于機械零部件的加工精度要求越來越高。制造效率高作為沖壓模具加工技術特有的優點為大家所熟知，尤其是對于一些結構復雜及非標準的機械零部件的加工。但是，在模具的沖壓過程中，由于對材料的反復沖擊，很容易引起模具的制造精度降低以及使用壽命縮短等情況。針對存在的問題，需要進一步研究提升沖壓模具的加工工藝、制造精度以及延長使用壽命。

1 沖壓模具的概述及分類

沖壓模具是在冷沖壓加工中，將金屬或非金屬材料加工成零件或半成品的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具，俗稱冷沖模。沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力，使其產生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。

1.1 沖壓模具加工制造技術

模具行業發展的基礎是模具加工制造技術的現代化。一般的通用標準零件的加工制造技術主要有車削加工、銑削加工和刨削加工以及磨削加工等四種技術。沖壓模具成形零件主要包括凹模、凸模和凹凸模，這些零件的形狀較為復雜，因此對于精度的要求也比較高。成型零件的加工制造技術主要有擠壓成形、化學腐蝕成形、合金堆焊沖壓模具、鉗工修整成形四種技術。

1.2 沖壓模具的分類

沖壓模具的類型根據其加工方式主要有以下幾種：（1）沖剪模具。沖剪模具類型的選擇主要根據不同零部件的加工要求來確定，通過采用機械剪切力對機械產品及其零部件進行加工，采用沖剪模加工類型的作用主要有沖孔、修邊、下料等多種功能。（2）壓縮模具。這種加工方式是通過對金屬材料施加強制壓力之后而迫使其發生塑性變形，來達到我們所需要的產品形狀，這種加工類型需要配備能夠提供較大壓力的外部系統，而且操作工人能力的大小直接決定加工出來的產品質量。（3）成型模具。成型模具的加工方式是根據機械零部件的形狀和結構并依據一定的比例而制成的模具，由于該方式的加工過程需要依靠多種形式的外力變形來完成，因此它主要用于對塑料制品的加工。

2 制造精度的控制

2.1 加工的規范化

沖壓加工中的規范化作業需要注意以下幾點：（1）在實際的機械加工過程中，為了確保沖壓模具的精確性，首先應該將機械零部件可靠地固定在模具上，在保證關鍵部位精度的前提下，通過上下模具的相對運動來完成對沖壓模具的加工。（2）在加工制造的同時，除了要根據操作規范保證零部件的精準定位外，還需考慮沖壓模具的實際結構和特點。（3）為了滿足凸凹模在沖壓過程中的配合間隙以及確保加工過程的安全，設計時必須保證導柱與模塊和壓料板之間的距離。（4）由于沖壓模具在加工過程中會產生很大的震動和沖擊，因此，在模具裝配過程中，為了保證加工工藝的位置和精度，避免由于模具的反復使用造成模具松動，對于所使用的固定零件和定位零件（如定位螺栓、螺母等）必須安裝可靠。

2.2 沖壓模具的優化設計

為了保證沖壓模具的加工精度和使用壽命，應該科學合理運用各種制造與設計技術。首先，充分利用先進的計算機技術對模具進行輔助設計，采用三維建模技術制作出合理可行的設計圖紙，保證模具設計過程中的精確度。其次，選用合理的制造加工技術，例如線切割技術加工精度高，加工直徑小，且表面粗糙度符合設計要求，能夠保證加工凹凸模一次成型。此外，使用磨削技術和拋光技術也能很好保證加工的精確度，很好地滿足產品質量的設計要求。

2.3 加工控制系統的選擇

隨著計算機信息技術和自動化等先進技術與機械制造技術的滲透、交叉、融合，最終形成了先進的沖壓模具加工制造技術。沖壓模具的控制系統采用現代化的數控技術，大大提高了機械加工的自動化和智能化程度，通過提升加工工具的自動化功能，結合智能監控系統和檢測系統以及執行系統，實現了沖壓磨具加工過程的智能化和一體化要求，大大提高了整個加工過程的加工精度和工作效率。

2.4 沖壓模具裝配技術的選擇

沖壓模具加工過程的最后一個環節是模具裝配。模具裝配的方法一般有組裝法、互換法和修配法，三種方法都是建立在人為操作的基礎上，存在的最大問題是模具必須在加工廠進行加工，然后運至施工現場后再進行裝配，由于采用這種方法無法確保單體模具和導滑面的加工精度，最終會導致導柱導板拉傷嚴重的現象。采用數字化的裝配技術不但可以很好地解決這個問題，而且可以精確測量單件沖壓模具的加工精度，并且可以通過相應的記錄軟件準確記錄測量結果以及與設計相比較，如果測量結果不符合設計要求則可以及時進行校正和修改，從而提高沖壓模具加工的精度及保證加工質量。

3 延長沖壓模具壽命的措施

沖壓模具使用壽命主要取決于沖壓模具的結構設計是否合理，模具選材是否得當以及模具加工、裝配、調試過程是否符合相關標準和規范的要求等多方面因素。

3.1 沖壓模具結構優化

沖壓模具設計結構是否合理是保證模具使用壽命的關鍵所在，如果模具結構設計不合理，將會大大降低模具的使用壽命。所以，在模具開始設計時，除了滿足基本的要求以外，還必須確保模具材料的剛性、韌性和強度滿足使用要求，即保證沖壓模具在加工過程中模具的凸、凹模及其他零部件不會因加工沖擊震動而產生變形和磨損甚至損壞。在模具設計時，在考慮模具設計間隙時，盡可能采用有導向功能的模具設計，不論模具設計間隙過大或過小，都會使得凹、凸模受到磨損，從而降低模具使用壽命，甚至損壞模具。

3.2 沖壓模具合理間隙的設計優化

沖壓零部件的質量、沖壓模具的壽命和沖壓壓力的大小等都會受到沖壓模具凹、凸模間隙的影響。在模具間隙設計時，應盡可能使沖裁力和卸料力達到最小。要達到這個目的，首先應參考模具相關的設計手冊，在保證產品質量的前提下，根據實際情況適當加大凹、凸模的間隙，降低凹、凸模的磨損程度。

3.3 沖壓模具的選材

沖壓模具材料的選擇也會對模具的使用壽命產生重要的影響。在實際生產過程中，模具材料的材質主要取決于加工產品的批量大小。如果是大批量生產時，可以選用性能較好的材料，即選用強度高、剛性大、耐磨性好以及韌性好的材料。如果生產批量較小時，則可采用一般材料的模具。除此之外，模具材料的選擇還應參考被沖壓材料的質量和材質要求。

3.4 熱處理工藝的優化

材料的熱處理工藝是決定沖壓模具使用壽命的一個至關重要的環節。在熱處理過程中，如果淬火溫度過高，在沖擊載荷的作用下，會造成沖壓模具的脆性過大而容易發生斷裂現象，材料的硬度過大在冷卻時還容易發生變形或者開裂，或者產生一些不易被發現的隱形裂紋，嚴重影響模具的使用壽命。如果淬火溫度不夠，達不到設計要求時，材料的硬度和深度滿足不了工藝的要求，就會使得模具在受力后容易發生變形，降低了模具的使用壽命。除此之外，回火工藝的正確與否也能對模具的使用壽命產生影響，為了防止模具發生開裂，延長模具使用壽命，正確掌握回火的溫度和時間等參數同樣非常重要。

3.5 加工工藝優化

沖壓模具的加工精度和加工質量對模具的使用壽命也會產生很大影響，在模具的加工制造過程中，必須嚴格控制沖壓模具的加工工藝，確保產品的加工精度和質量。沖壓模具的加工精度和加工質量與其使用壽命成正比，加工精度與質量越高，磨具的使用壽命就越長，反之亦然。一般情況下，沖壓模具的生產主要采用標準模架來保證模具的導向質量。若采用自制的模架時，必須考慮導套和導柱的精度，確保間隙適當并能夠滑動自由。模具裝配的間隙要求均勻合理，模具表面的光潔度和機械零部件的平行度與垂直度符合設計要求，尤其是固定板與凸模，凹模與表面的垂直度要限制在允許的公差范圍以內。

3.6 模具的使用和保養

沖壓模具在使用過程中，需要根據模具所用材料、模具結構以及工作環境等因素進行適當的潤滑，降低磨損或摩擦。在使用沖壓模具的過程中，沖壓設備的沖擊壓力一般應為所加工零部件重力的30-40%。在安裝模具時，對于凹模的嵌入深度必須嚴格控制，以減少磨損，若嵌入深度過大則會增加摩擦。模具的固定應該牢固可靠。同時，為了減少零部件的磨損，可以在板材或者模具上涂抹一定的潤滑脂，減少模具的磨損和摩擦。對于模具經常發生故障的部位要定期進行檢查和保養，防患于未然，確保沖壓模具的工作效率和使用壽命。在模具不用的時候應該做好封存并妥善保管。彈壓裝置模具保存要保證彈壓裝置在自由狀態下。在保存期間，凹、凸模之間要留有一定的間隙且表面應涂油防銹，防止刃口受到損壞。為了避免雜物或灰塵落在模具工作表面，要定期進行表面清潔。

4 結束語

隨著社會的發展和科技的進步，我們國家的工業化建設也是日新月異，尤其是模具加工制造技術在機械制造行業的廣泛應用，更是加快了工業化發展的進程。因此，我們必須加大對沖壓模具制造技術的研究力度，進一步促進數字化技術的應用，提高沖壓模具的設計精度和加工質量，加快沖壓模具設計和制造工作的進步。

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