如何提高模具的使用寿命

如何提高模具的使用寿命

姓名:付俊峰班级:11材控<1>班学号:1110121010

摘要: 本文从生产实际出发，介绍在六个方面介绍、分析了在生产中模具经常

出现的损耗情况，探讨了如何提高模具使用寿命的方式和方法，并介绍了在模具制造过程中需要注意的问题和事项。

关键词：模具、凸模、凹模

在现代机械制造业中模具工业已成为国民经济中一个非常重要的行业，许多新产品的开发和生产，在很大程度上依赖于模具制造技术，特别是在汽车、轻工、电子和航天等行业中尤显重要。模具制造能力的强弱和模具制造水平的高低，已经成为衡量一个国家机械制造技术水平的重要标志之一，直接影响着国民经济中许多部门的发展。现代工业的发展，对模具技术的要求越来越高。最大限度的降低模具成本，提高冲压模具的使用寿命已经成为业界的一项重要研究课题。综观现代模具技术，正向如下的方向

发展：

（1）高精度现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级。（2）长寿命现代模具的寿命比传统模具的寿命要高出5～10倍。如现代模具一般均可达到500万次以上，最高可达6亿次之多。

（3）高生产率由于采用多工位的级进模、多能模等先进模具，可以极大地提高生产率，从而带来显著的经济效益。

（4）结构复杂随着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用，对现代模具的结构形式要求也日益复杂。

在模具的生产中，导致模具损坏的部位，经常是冲模的刃口，刃口的损坏直接导致使冲压件的毛刺过大，制件的返修率高，增加生产成本。而刃口的损坏，在整个模具中仅仅是一小部分，尤其是在冲裁金属制件时，冲裁凸模中经常损坏的是小凸模，在大型模具的的冲裁模具中的小凸模，经常损坏程度不一样。因此，在某些情况下，只要改进冲裁模具中的小凸模就可以大大提高模具的寿命，下面，我们就以小凸模为例，探讨一下如何应用大型模具上的小零件而延长其使用寿命：

1.保持模具零件的位置稳定

在模具工作时，要求模具上所有的部件保持稳定的设计位置，模具加工间隙包括冲裁、弯曲、成形等凸凹模间隙的均匀配合，是控制相对位置的重要方面。以冲裁模为例，如果凸凹模配合间隙不均匀，则围绕凸模剪切边缘会产生均衡的负荷，

从而产生不均匀的磨损，在此情况下，总负荷迫使凸模偏移，使凸模固定板的配合孔逐渐变大，生产的冲压件边缘会出现了较大的毛刺，严重的更会导致凸模裂。因此，在设计模具时应充分考虑模具在工作时所产生的力。首先分析垂直冲压力，然后分析次垂直力是否会产生侧向推力，侧向推力是否会影响零件的相对位置。在生产模具中，不仅冲裁会产生侧向推力，弯曲、拉伸都同样产生侧向推力，不对称的工件成形与拉伸以及采用凸轮斜楔动作的模具，都会产生大的侧向推力（见图1）。为此必须采取措施防止侧向推力影响设计定位。另外导柱导套的大小、精度、数量以及紧固模块的销钉、螺钉的大小、位置也是保持相对位置的重要方面，都需要合理的设计和安排。侧向推力的产生还与模具制造的技术和冲床的精度有关。为此，在设计模具时，标准尺寸应从同一零件开始，这样有利于保证模具工作部位与导正部位的相对位置，坐标式的标准尺寸有利于机床定位加工，减少人工差错。

2.冲压中的材料控制

在整个冲压过程中，如何保证被冲压材料的位置和支承，应考虑材料的应力和应变，以及材料的约束问题。约束材料有以下几个方法：

2.1增加有导向柱的弹性卸料板。在模具的上、下模座上安装导柱、导套，并增加压料负荷应力；

2.1利用导正销为材料的精确定位在多工位模具中，导正销的分布及数量应足够使材料和工件通过整个模具能正确定位，导正销的分布位置应是材料或工件歪斜最小的地方，从而在整个模具长度内获得正确的导正。在工艺设计上应在第一工位时冲出导正孔，如工件上没有孔可以利用，可在材料的废边或需要冲掉的位置设置工艺孔，孔径尽可能大一些；

2.2运用设备上的防动销抵挡冲切缺口和单边弯曲加工等模具产生的侧应力；2.3小凸模安置的位置，应不受大凸模冲切应力的影响而产生过早的磨损；

2.4被冲材料应妥善支撑，防止皱折及其它变形，在级进模的各个工位必须设计在同一送料高度上，应设置抬料器将条料抬起到同一送料高度。对拉伸或成型的工序应考虑采用向上成形还是向下成形，才有利于条料的送进。

2.5在级进模中，确定拉伸或成形工序所需要坯料的形状大小的同时，应考虑材料的自由流动，根据成形工件的形状，工件从条料上的切断工序应安排在最后的一道成形工序之前。

3.工作时的振动控制

在设计凸模时，应充分考虑当凸模进入材料以及材料断裂时产生的振动，并应使振动通过凸模端部传至凸模柄部，最后分散至冲模整体。对冲击力的任何阻挡，必然会引起凸模的破裂，为了稳定小凸模不受振动的影响，凸模柄部的面积应为端部的面积的两倍，头部的面积应为端部面积的四倍。对于凸模端部的长度也应予以考虑，当采用不导向的工具钢时，端部长度不应取过端部直径的2.5倍，对

于高速钢的凸模则此数值可增加为4倍。为了使振动波能从凸模端部顺利地通过凸模固定板最后传至整个模具，凸模端部与柄部以及柄部与头部的连接处都适当的圆弧联接。在某些情况下，为了延长模具的寿命，有意将凸模有效部分加长时，应采取措施防止因凸模振动而产生的歪斜或歪扭。

4.对制件的废料控制

在生产实际中，由废料产生的问题主要有两方面，一是废料上升，一是废料孔中堵赛。废料上升是由于间隙过大，冲裁时作用于材料上的拉力使得冲压件比模孔小，而又由于凸模底面与废料密贴所产生的真空吸着现象所引起的；废料堵塞是由于间隙过小，冲裁时作用于材料上的压缩力使得冲件比凹模孔大或是由于凹模孔壁粗糙以及孔径不适当所引起的废料上升和阻塞的主要原因。

4.1防止废料上升的方法：

4.1.1用打料钉的方法；

4.1.2用空气吹掉的方法；

4.1.3在凹模底部造成局部真空将废料吸引下去；

4.1.4在小凸模头上做1°的斜度。

4.1.5在凸模中心部挖空，减少接触面积，防止废料粘在凸模底面上。

4.1.6在凸模上赋予剪切角，利用冲件的弹回力促使冲件脱落；

4.2防止废料堵塞的方法：

4.2.1凹模直刃部分容纳的冲件不能多于6个；

4.2.2直刃部分的下端应设置落料斜度；

4.2.3在垫板上开倾斜孔，防止废料叠成圆柱形而使之一片一片地落掉；

4.2.4在模座上加开大的落料孔，以防止堵塞

5.磨损的控制

实际证明模具中小凸模的2/3的磨损是凸模从被冲材料从脱出产生的磨损而影响到冲孔的尺寸。一般凸模比凹模磨损快，没有一个简单的公式或方法来确定合理的间隙值。只有通过试验来获得。试验研究证明，将过去用的间隙值增加2 倍，会大大提高模具的寿命2-3倍，而对冲压件质量很少或没有什么影响。另外凸模是否导向，被加工材料有无压料，对凸模磨损都是有较大的关系。通过试验，凸模无导向的场合和凹模与卸料板保持导向的场合比较，其寿命有明显的差别，凸模导向的高6-7倍。被加工材料有无压件，对凸凹模各部分的磨损情况是不同的，凹模表面磨损虽可因有压料板而减少，但凸模端面的磨损反而增大。这是由于压料板把外围的板固定住了。导向方向上的被加工材料的伸长，就不得不从剪断部的内侧产生，因而使凸模端面对被加工材料滑动增大所致。由于有压料板而抑制凹模上面的材料的移动，使凹模表面磨损减少，同时凸模侧面磨损因有压料板而减少，这是因为冲裁后的边料的弹性回复，由于有压料板而减少，使对凸模侧面的压力减低的缘故。减少磨损的另一条途径是选用正确的模具钢材。对模

具的钢材选择不能只考虑易于加工和热处理，同时应根据被加工材料的特性以及成型的工序来选用。应多从凸凹模的刃口形状来考虑。在一副模具内不要只限于用一种钢材，可根据需要选用多种材料，使整个模具的磨损达到平衡。

6.模具负荷的控制

要求模具的负荷中心与冲床的压力中心在前后左右方向都基本一致。左、右负荷不同程度应限制在1/10以内，国外对多工位级进模在设计工序排样的每一个工位都要计算出冲压力的吨位，并要求出负荷中心以核对是否接近冲床滑块的中心。如果在某种情况下负荷中心偏移太大时，在模具上必须设置负荷水平块，以减低不平衡负荷所引起的偏移量。卸料弹簧必须设置在卸料为负荷的中心位置，消除卸料产生歪斜。我们由上面的分析可知，如果在模具的设计上充分考虑以上六个方面，就能够大大提高模具的使用寿命，降低模具的维修成本，减少企业的经济负担。

参考文献:杜志俊《现代模具技术综述》《机械工程师》