提高冲模的寿命

dvbbs收藏本页联系我们论坛帮助提高冲模寿命的有效途径1引言目前电火花线切割机已被广泛应用于模具加工。由于线切割机床加工一般都是在热处理后进行,从而避免了热处理变形、表面脱碳等弊病。有很多模具制造单位,往往是线切割后,稍加研磨就装配使用。还有的不经研磨就直接装配使用,结果经常出现崩刃、折断、碎裂现象,即使不出现上述现象,冲模的刃磨寿命也不长。本文就线切割后模块表面的应力状态及消除应力、提高其表面质量的方法,作初步探讨。2线切割后零件表面的应力状态目前,很多模具都采用快走丝线割机加工,线切割后的工件表面粗糙度Ra≥2.5μm,硬度分布和内应力状态都很差。线切割机加工时,放电区电流密度高达10000A/mm2,温度高达10000～12000℃,(模具人才网欢迎您,网址)加注的介质液急剧冷却,致使切割面表层硬度仅20HRC左右,而内部淬火层硬度却高达70HRC以上,其后为热影响区,再后才是原硬度区。尤为严重的是原材料内部因为淬火呈拉应力状态,线切割所产生的热应力也是拉应力,两种应力叠加的结果很容易达到材料的强度极限而产生微裂纹,从而大大缩短冲模寿命,因此线切割不能作为凸模、凹模的最终加工工序。从图1可以看出,CrWMn材料线切割后切口断面硬度分布及回火、时效后的硬度变化情况。此主题相关图片如下：3消除线切割产生应力的措施311研磨去掉白层目前,多数模具加工单位是在线切割后,用研磨的办法去掉表层20HRC的灰白层(即白层)后便进行装配使用。这样做虽然可以去掉硬度低的白层,但没有改变线切割造成的应力区的应力状态,即使增大线切割后的研磨余量,但因高硬层硬度高(达70HRC),研磨困难,过大的研磨量容易破坏零件几何形状。故线切割产生的高硬度层并不能提高冲模寿命,因为其脆性大是产生裂纹、崩刃的根本原因。312回火处理在线切割后,研磨去零件表面的白层,再在160～180℃回火2h,则白层下面的高硬层可降低5～6HRC,线切割产生的热应力亦有所下降,从而提高了冲模的韧性,延长了使用寿命。但是由于回火时间短,热应力消除不彻底,冲模寿命并不十分理想。313磨削加工线切割后磨削加工,可去掉低硬度的白层和高硬层,提高冲模寿命。因为磨削时产生的热应力也是拉应力,与线切割产生的热应力叠加,无疑也会加剧冲模损坏。若在磨削后,再进行低温时效处理,则可消除应力影响,显著提高冲模韧性,使冲模寿命提高。因为几何形状复杂的冲模大多数是采用线切割加工,所以磨削形状复杂的冲模必须采用价格昂贵的坐标磨床和光学曲线磨床,而这两种设备一般厂家都不具备,故推广困难。314喷丸处理后再低温回火喷丸处理可使线切割切口的残余奥氏体转变为马氏体,提高冲模的强度和硬度,(模具人才网欢迎您,网址)使表面层应力状态发生变化,拉应力降低,甚至变为压应力状态,使裂纹萌生和扩展困难,再结合低温回火,消除淬火层内拉应力,可使冲模寿命提高10～20倍。喷丸处理受设备条件和冲模零件形状(内表面)限制,难以普遍应用。315研磨后再低温时效处理线切割表面经研磨后,高硬层已基本去掉,再进行120～150℃×5～10h低温时效处理(亦称低温回火处理),亦可经过160～180℃×4～6h低温回火处理。这样可消除淬火层内部拉应力,而硬度降低甚微(后者硬度降低稍大),却大大提高了韧性,降低了脆性,冲模寿命可提高2倍以上。这一方法简便易行,效果十分明显,易于推广。冷镦模和冷挤模在压制若干零件之后,模具内部的应力已经积聚很高,亦可用此方法消除应力,提高韧性,使寿命提高。4应用举例莫单位曾用材料为CrWMn的冲模,线切割后分别做如下试验,其寿命差异非常大。(1)直接用于冲裁,刃磨寿命10742次。(2)160℃回火2h,刃磨寿命11180次。(3)研磨去白层,刃磨寿命仅4860次。(4)研磨去白层,160℃×2h回火,刃磨寿命为7450次。(5)磨削,刃磨寿命28743次。(6)喷丸后经160℃×2h回火,刃磨寿命达到220000次。用Cr12材料加工镦台模(如图2所示),被镦压工件材料为σb=800MPa的可伐合金,原工艺为960～980℃油淬+160～180℃×2h回火,线切割后,经钳工研磨,直接压制,(模具人才网欢迎您,网址)寿命仅数十件就断裂。若经线切割后研磨,再进行160～180℃×2h回火,寿命达数百件,依然断裂。采用线切割后研磨,再进行120～150℃×6～10h低温时效处理,寿命超过3000件,目前仍在使用。5有关研磨问题从图3中可以看出凸、凹模的磨损是沿侧面(线切割表面)和端面(刃磨表面)两个方向同时发生的,前者磨损略大于后者。凸、凹模表面粗糙度值越低,耐疲劳强度越高,粗糙度值每降低1级,寿命可提高1倍。因此,研磨凸、凹模时,必须两者兼顾。有人曾做过这样的实验,把两组结构完全相同的凸、凹模,用来冲制同一材料。其中一组只研磨凸、凹模侧面、磨削端面,另一组则是研磨侧面、端面磨削后再研磨,实验结果,后者的寿命竟比前者高出近1倍。上述实验结果不难理解,因为板料在冲裁时,随着凸模进入板料深度的增加,材料向凸、(模具人才网欢迎您,网址)凹模刃口流动,直到凸模刃口和凹模刃口之间产生的裂纹重合时为止。在材料流动时,凸、凹模端面产生很大的摩擦力,摩擦力大小在很大程度上取决于凸、凹模端面粗糙度的高低,因此,研磨凸、凹模端面有利于提高冲模寿命,特别是形状复杂而精度要求高的中小型冲模。6结束语凸、凹模在线切割后的加工方法,对冲模的寿命影响极大。如何消除线切割加工产生的脆性,提高韧性,最佳方法是喷丸+低温回火,其次是磨削后+研磨+低温回火,再次是研磨+低温时效处理,各单位可根据自己的具体情况选择。此主题相关图片如下：此主题相关图片如下：dvbbs论坛帮助多工位级进模的设计(基础知识,高手勿看)感谢分享，奖励：威望1，金币51概述多工位级进模是在普通级进模的基础上发展起来的一种高精度、高效率、长寿命的模具，是技术密集型模具的重要代表，是冲模发展方向之一。这种模具除进行冲孔落料工作外，还可根据零件结构的特点和成形性质，完成压筋、冲窝、弯曲、拉深等成形工序，甚至还可以在模具中完成装配工序。冲压时，将带料或条料由模具入口端送进后，在严格控制步距精度的条件下，按照成形工艺安排的顺序，通过各工位的连续冲压，在最后工位经冲裁或切断后，便可冲制出符合产品要求的冲压件。为保证多工位级进模的正常工作，模具必须具有高精度的导向和准确的定距系统，配备有自动送料、自动出件、安全检测等装置。所以多工位级进模与普通冲模相比要复杂，具有如下特点：（1）在一副模具中，可以完成包括冲裁，弯曲，拉深和成形等多道冲压工序；减少了使用多副模具的周转和重复定位过程，显著提高了劳动生产率和设备利用率。（2）由于在级进模中工序可以分散在不同的工位上，故不存在复合模的“最小壁厚”问题，设计时还可根据模具强度和模具的装配需要留出空工位，从而保证模具的强度和装配空间。（3）多工位级进模通常具有高精度的内、外导向（除模架导向精度要求高外，还必须对细小凸模实施内导向保护）和准确的定距系统，以保证产品零件的加工精度和模具寿命。（4）多工位级进模常采用高速冲床生产冲压件，模具采用了自动送料、自动出件、安全检测等自动化装置，操作安全，具有较高的生产效率。目前，世界上最先进的多工位级进模工位数多达50多个，冲压速度达1000次／分以上。（5）多工位级进模结构复杂，镶块较多，模具制造精度要求很高，给模具的制造、调试及维修带来一定的难度。同时要求模具零件具有互换性，在模具零件磨损或损坏后要求更换迅速，方便，可靠。所以模具工作零件选材必须好（常采用高强度的高合金工具钢、高速钢或硬质合金等材料），必须应用慢走丝线切割加工、成型磨削、坐标镗、坐标磨等先进加工方法制造模具。（6）多工位级进模主要用于冲制厚度较薄（一般不超过2mm)、产量大，形状复杂、精度要求较高的中、小型零件。用这种模具冲制的零件，精度可达IT10级。由上可知，多工位级进模的结构比较复杂，模具设计和制造技术要求较高，同时对冲压设备、原材料也有相应的要求，模具的成本高。因此，在模具设计前必须对工件进行全面分析，然后合理确定该工件的冲压成形工艺方案，正确设计模具结构和模具零件的加工工艺规程，以获得最佳的技术经济效益。显然，采用多工位级进模进行冲压成形与采用普通冲模进行冲压成形在冲压成形工艺、模具结构设计及模具加工等方面存在许多不同，本章将重点介绍它们在冲压工艺与模具设计上的不同之处。2.多工位级进模的排样设计排样设计是多工位级进模设计的关键之一。排样图的优化与否，不仅关系到材料的利用率，工件的精度，模具制造的难易程度和使用寿命等，而且关系到模具各工位的协调与稳定。冲压件在带料上的排样必须保证完成各冲压工序，准确送进，实现级进冲压；同时还应便于模具的加工、装配和维修。冲压件的形状是千变万化的，要设计出合理的排样图，必须从大量的参考资料中学习研究，并积累实践经验，才能顺利地完成设计任务。排样设计是在零件冲压工艺分析的基础之上进行的。确定排样图时，首先要根据冲压件图纸计算出展开尺寸，然后进行各种方式的排样。在确定排样方式时，还必须对工件的冲压方向、变形次数、变形工艺类型、相应的变形程度及模具结构的可能性、模具加工工艺性、企业实际加工能力等进行综合分析判断。同时全面考虑工件精度和能否顺利进行级进冲压生产后，从几种排样方式中选择一种最佳方案。完整的排样图应给出工位的布置、载体结构形式和相关尺寸等。当带料排样图设计完成后，模具的工位数及各工位的内容；被冲制工件各工序的安排及先后顺序，工件的排列方式；模具的送料步距、条料的宽度和材料的利用率；导料方式，弹顶器的设置和导正销的安排；模具的基本结构等就基本确定。所以排样设计是多工位级进模设计的重要内容，是模具结构设计的依据之一，是决定多工位级进模设计优劣的主要因素之一。2.1排样设计的原则多工位级进模的排样，除了遵守普通冲模的排样原则外，还应考虑如下几点：（1）先制作冲压件展开毛坯样板（3~5个），在图面上反复试排，待初步方案确定后，在排样图的开始端安排冲孔、切口、切废料等分离工位，再向另一端依次安排成形工位，最后安排工件和载体分离。在安排工位时，要尽量避免冲小半孔，以防凸模受力不均而折断。（2）第一工位一般安排冲孔和冲工艺导正孔。第二工位设置导正销对带料导正，在以后的工位中，视其工位数和易发生窜动的的工位设置导正销，也可在以后的工位中每隔2~3个工位设置导正销。第三工位可根据冲压条料的定位精度，设置送料步距的误差检测装置。（3）冲压件上孔的数量较多，且孔的位置太近时，可分布在不同工位上冲出孔，但孔不能因后续成形工序的影响而变形。对有相对位置精度要求的多孔，应考虑同步冲出。因模具强度的限制不能同步冲出时，应有措施保证它们的相对位置精度。复杂的型孔可分解为若干简单形孔分步冲出。（4）成形方向的选择（向上或向下）要有利于模具的设计和制造，有利于送料的顺畅。若成形方向与冲压方向不同，可采用斜滑块、杠杆和摆块等机构来转换成形方向。（5）为提高凹模镶块，卸料板和固定板的强度，保证各成形零件安装位置不发生干涉，可在排样中设置空工位，空工位的数量根据模具结构的要求而定。（6）对弯曲和拉深成形件，每一工位的变形程度不宜过大，变形程度较大的冲压件可分几次成形。这样既有利于质量的保证，又有利于模具的调试修整。对精度要求较高的成形件，应设置整形工位。为避免U形弯曲件变形区材料的拉伸，应考虑先弯曲45度，再弯成90°。（7）在级进拉深排样中，可应用拉深前切口，切槽等技术，以便材料的流动。（8）当局部有压筋时，一般应安排在冲孔前，防止由于压筋造成孔的变形。突包时，若突包的中央有孔，为有利于材料的流动，可先冲一小孔，压突后再冲到要求的孔径。（9）当级进成形工位数不是很多，工件的精度要求较高时，可采用“复位”技术，即在成形工位前，先将工件毛坯沿其规定的轮廓进