沖壓模具結(jié)構(gòu)改善,沖壓模具怎么修
今天給各位分享沖壓模具結(jié)構(gòu)改善的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)沖壓模具怎么修進(jìn)行解釋,如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題,別忘了關(guān)注本站,現(xiàn)在開(kāi)始吧!
本文目錄概覽:
- 1、如何解決模具及沖壓成形的穩(wěn)定性?
- 2、沖壓模具折彎兩頭直角中間小怎么辦?0.2不銹鋼,還要求平面度在十條內(nèi)。非常感謝!這模具搞了幾天了。
- 3、簡(jiǎn)述一副沖壓模具的結(jié)構(gòu)組,成并說(shuō)明各部分的作用是什么?
- 4、沖壓模具保養(yǎng)與維護(hù)
- 5、哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素
- 6、怎樣預(yù)防沖壓模具熱處理變形的方法
如何解決模具及沖壓成形的穩(wěn)定性?
模具的設(shè)計(jì)與制造中,設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)與技能起到關(guān)鍵作用。設(shè)計(jì)合理與否,通過(guò)試模才能確認(rèn);而模具則需要通過(guò)多次試模及反復(fù)修改,才能最終完成。生產(chǎn)實(shí)踐
中,有些模具一旦投入到生產(chǎn)線上使用以后,卻往往會(huì)產(chǎn)生各種問(wèn)題,無(wú)法滿足產(chǎn)品的生產(chǎn)要求或技術(shù)要求,造成生產(chǎn)線的非正常停工等,帶來(lái)諸多不穩(wěn)定因素。于
是,如何提高模具的穩(wěn)定性,成為模具制造企業(yè)面臨的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。文章有【鍛件鍛壓網(wǎng)】提供
模具及沖壓成形的穩(wěn)定性及其影響因素
何謂穩(wěn)定性?穩(wěn)定性分為工藝穩(wěn)定性和生產(chǎn)穩(wěn)定性。工藝穩(wěn)定性指滿足生產(chǎn)合格產(chǎn)品具有穩(wěn)定性的工藝方案;生產(chǎn)穩(wěn)定性則指生產(chǎn)過(guò)程中具有穩(wěn)定性的生產(chǎn)能力。
由于國(guó)內(nèi)的模具制造企業(yè)大多為中小企業(yè),而且這其中的相當(dāng)一部分企業(yè),尚停留在傳統(tǒng)作坊式的生產(chǎn)管理階段,往往忽略了模具的穩(wěn)定性,造成模具開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)、制造成本高等問(wèn)題,嚴(yán)重制約了企業(yè)的發(fā)展步伐。
先讓我們來(lái)看看影響模具及沖壓成形穩(wěn)定性的主要因素,分別為:模具材料的使用方法;模具結(jié)構(gòu)件的強(qiáng)度要求;沖壓材料性能的穩(wěn)定性;材料厚度的波動(dòng)特性;材質(zhì)的變化范圍;拉伸筋阻力大小;壓邊力變化范圍;潤(rùn)滑劑的選擇。
綜合權(quán)衡影響穩(wěn)定性的各項(xiàng)因素
值得注意的是,在沖壓成形過(guò)程中,由于每一種沖壓板材都有自己的化學(xué)成分、力學(xué)性能以及與沖壓性能密切相關(guān)的特性值,沖壓材料的性能不穩(wěn)定、沖壓材料厚度的波動(dòng)、以及沖壓材質(zhì)的變化,不但直接影響到?jīng)_壓成形加工的精度和品質(zhì),亦可能導(dǎo)致模具的損壞。
以拉伸筋為例,其在沖壓成形中便占據(jù)有非常重要的地位。在拉伸成形過(guò)程中,產(chǎn)品的成形需要具備一定大小、且
沿固定周邊適當(dāng)分布的拉力,這種拉力來(lái)自沖壓設(shè)備的作用力、邊緣部分材料的變形阻力,以及壓邊圈面上的流動(dòng)阻力。而流動(dòng)阻力的產(chǎn)生,如果僅僅是依靠壓邊力
的作用,則模具和材料之間的摩擦力是不夠的。
為此,還須在壓邊圈上設(shè)置能產(chǎn)生較大阻力的拉伸筋,以增加進(jìn)料的阻力,從而使材料產(chǎn)生較大的塑性變形,以滿
足材料的塑性變形和塑性流動(dòng)的要求。同時(shí),通過(guò)改變拉伸筋阻力的大小與分布,并控制材料向模具內(nèi)流動(dòng)的速度和進(jìn)料量,實(shí)現(xiàn)對(duì)拉伸件各變形區(qū)域內(nèi)的拉力及其
分布狀況的有效調(diào)節(jié),從而防止拉伸成形時(shí)產(chǎn)品的破裂、起皺,以及變形等品質(zhì)問(wèn)題。由上可見(jiàn),在制定沖壓工藝和模具設(shè)計(jì)過(guò)程中,必須考慮拉伸阻力的大小,根
據(jù)壓邊力的變化范圍來(lái)布置拉伸筋并確定拉伸筋的形式,使各變形區(qū)域按需要的變形方式和變形程度完成成形。
為了解決模具穩(wěn)定性問(wèn)題,需要從以下幾方面嚴(yán)格把關(guān):
①在工藝制定階段,通過(guò)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行分析,預(yù)知產(chǎn)品在制造中可能產(chǎn)生的缺陷,從而制定一個(gè)具有穩(wěn)定性的制造工藝方案;
②實(shí)施生產(chǎn)流程的規(guī)范化、生產(chǎn)工藝的標(biāo)準(zhǔn)化;
③建立數(shù)據(jù)庫(kù),并不斷對(duì)其總結(jié)優(yōu)化;借助CAE分析軟件系統(tǒng),得出最優(yōu)化解決方案。
沖壓模具折彎兩頭直角中間小怎么辦?0.2不銹鋼,還要求平面度在十條內(nèi)。非常感謝!這模具搞了幾天了。
折彎的位置是在2-3mm的兩側(cè)嗎?
如果是:解決方案如下:
像這樣的折彎,特別是要求直角的情況下,在折彎位置必須要做成轉(zhuǎn)位凹模,否則很難折后成直角,見(jiàn)示意圖 :
還有不知你現(xiàn)的模具結(jié)構(gòu)是什么樣,可以傳個(gè)圖,研究一下。
簡(jiǎn)述一副沖壓模具的結(jié)構(gòu)組,成并說(shuō)明各部分的作用是什么?
1、模柄是用來(lái)固定上模板,模柄安裝在沖床滑塊上,由滑塊帶動(dòng)上模進(jìn)行沖裁工作;2、上模板是用來(lái)連接、固定凸模固定板(也就是6#的壓板);3、4導(dǎo)柱、導(dǎo)套是用來(lái)對(duì)凸模、凹模間隙導(dǎo)正,保證模具的尺寸間隙,避免凸模、凹模啃口;5、下模板,是用來(lái)固定凹模的和用來(lái)把下模固定在沖床的工作臺(tái)面上;6、壓板,也叫凸模固定板,是用來(lái)固定凸模;7、凹模,是與凸模一起間隙沖裁作業(yè)的主要工作件;8、凹模套板,是用來(lái)固定、加固凹模;9、導(dǎo)板,是用來(lái)對(duì)沖壓件進(jìn)行導(dǎo)向、定位,保證沖壓件的左右尺寸符合圖紙的要求;10、凸模,與凹模一起進(jìn)行沖裁作業(yè);11、前方向的定位擋釘,保證沖壓件前后方向的尺寸;12、卸料板,是用來(lái)卸掉套在凸模上的沖壓件廢料。
沖壓模具保養(yǎng)與維護(hù)
模具的維護(hù)與保養(yǎng)方法
專業(yè)技術(shù)人員要善于發(fā)現(xiàn)模具的問(wèn)題,尋找模具損壞的原因,并要在最短的時(shí)間內(nèi)修理模具,使之能恢復(fù)到原來(lái)的質(zhì)量和精度要求,由于模具是一種精密高效的生產(chǎn)工具,它在制造與裝配上有不少特點(diǎn),技術(shù)上要求也比較高。其主要職責(zé)如下:
1、掌握所修模具的全部情況,如模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、動(dòng)作原理、模具性能特點(diǎn),易損耗和常發(fā)生毛病部位,并確定修理方法和修理方案。
2、熟悉本廠所有產(chǎn)品、所有沖壓模具的種類、工藝流程及使用狀況。對(duì)沖壓模具要做好技術(shù)檔案、注明模具開(kāi)始使用時(shí)間、每次生產(chǎn)的件數(shù)、刃口修磨次數(shù)及使用狀態(tài)及需要維修的部位及更換備件程度。
3、要不斷提高修理技能和培養(yǎng)獨(dú)立工作能力,配合操作工一起安裝沖模及修理后的模具調(diào)試工作。
4、負(fù)責(zé)模具易損件的配制、維護(hù)及更換。
5、在模具工作過(guò)程中,要經(jīng)常檢查模具的工作狀態(tài),負(fù)責(zé)模具在壓機(jī)上的隨機(jī)修理及調(diào)整工作。
五金沖壓模具的幾種修復(fù)方法
1、模座變形:模座厚度不或受力不平均,研磨矯正或重灌塑膠鋼或更換模座或使受力平均。
2、沖模傾斜:沖模的模板間有異物,使模板無(wú)法平貼。重新組立或研磨矯正。
3、沖模干涉:沖模尺寸,位置是否正確,上下模定位有無(wú)偏差,組立後是否會(huì)松動(dòng),沖床精度不,架模不正。
4、模具松動(dòng):五金沖壓模具的移動(dòng)量超過(guò)單邊間隙。調(diào)整組合間隙。
5、模板變形:模板硬度或厚度不,或受外力撞擊變形。更換新模板或是更正拆組工作法。
6、沖剪偏斜:沖頭強(qiáng)度,大小沖頭太近,側(cè)向力未平衡,沖半斜。加強(qiáng)剝斜板引導(dǎo)保護(hù)作用或沖頭加大、小沖頭磨短lt增加踵跟長(zhǎng)提早支撐引導(dǎo),注意送料長(zhǎng)度。
哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素
哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素
研究表明:模具的使用壽命與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具鋼材選用、熱處理、表面處理、機(jī)械加工研磨、線切割工藝,沖壓設(shè)備、沖壓材料及工藝,模具潤(rùn)滑、保養(yǎng)維修水平差等諸多因素有關(guān)。下面,我為大家講講影響沖壓模具壽命的十大因素,快來(lái)看看吧!
合理選擇熱處理工藝
熱處理不當(dāng)是導(dǎo)致模具早期失效的重要原因,從模具失效分析得知,45%的模具失效是由于熱處理不當(dāng)造成的。模具熱處理包括鋼材鍛造后的退火,粗加工以后高溫回火或低溫回火,精加工后的淬火與回火,電火花、線切割以后的去應(yīng)力低溫回火。只有冷熱加工很好相互配合,才能保證良好的模具壽命。
①.模具型腔大而壁薄時(shí)需要采用正常淬火溫度的上限,以使殘留奧氏體量增加,使模具不致脹大??焖偌訜岱ㄓ捎诩訜釙r(shí)間短,氧化脫碳傾向減少,晶粒細(xì)小,對(duì)碳素工具鋼大型模具淬火變形小。
②.對(duì)高速鋼采用低淬、高回工藝比較好,淬火溫度低,回火溫度偏高,可大大提高韌性,盡管硬度有所降低,但對(duì)提高因折斷或疲勞破壞的模具壽命極為有效。通常Cr12MoV鋼淬火加熱溫度為1000℃,油冷,然后220℃回火。如能在這種熱處理以前先行熱處理一次,即加熱至1100℃保溫,油冷,700℃高溫回火,則模具壽命能大幅度提高。
③.采用低溫氮碳共滲工藝,表面硬度可達(dá)1200HV,也能大大提高模具壽命。 低溫電解滲硫可降低金屬變形時(shí)的摩擦力,提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V鋼制作冷擠壓凸模,經(jīng)低溫氮碳共滲后,使用壽命平均提高1倍以上,再經(jīng)低溫電解滲硫處理可以進(jìn)一步提高壽命50%。
④.模具淬火后存在很大的殘留應(yīng)力,它往往引起模具變形甚至開(kāi)裂。為了減少殘留應(yīng)力,模具淬火后應(yīng)趁熱進(jìn)行回火,回火應(yīng)充分,回火不充分易產(chǎn)生磨前裂紋。對(duì)碳素工具鋼,200℃回火1h,殘留應(yīng)力能消除約50%,回火2h殘留應(yīng)力能消除約75%~80%,而如果500~600℃回火1h,則殘留應(yīng)力能消除達(dá)90%。
⑤.回火后一般為空冷,在回火冷卻過(guò)程中,材料內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)新的拉應(yīng)力,應(yīng)緩冷到100~120℃以后再出爐,或在高溫回火后再加一次低溫回火。
合理的模具表面強(qiáng)化工藝
模具表面強(qiáng)化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤(rùn)滑性能。表面強(qiáng)化處理工藝主要有氣體氮化法、離子氮化法、點(diǎn)火花表面強(qiáng)化法、滲硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面強(qiáng)化法、離子注入法、等離子噴涂法等。
①. 氣體軟氮化:使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子,被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴(kuò)散,形成氮化層。模具經(jīng)氮化處理后,表面硬度可達(dá)HV950~1200,使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強(qiáng)度,并提高模具表面光潔的度和抗咬合能力。
②. 離子氮化:將待處理的模具放在真空容器中,充以一定壓力的含氮?dú)怏w(如氮或氮、氫混合氣),然后以被處理模具作陰極,以真空容器的罩壁作陽(yáng)極,在陰陽(yáng)極之間加400~600伏的直流電壓,陰陽(yáng)極間便產(chǎn)生輝光放電,容器里的氣體被電離,在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場(chǎng)的作用下,正離子沖向陰極,以很高速度轟擊模具表面,將模具加熱。離能正離子沖入模具表面,獲得電子,變成氮原子被模具表面吸收,并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層。應(yīng)用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。
③. 點(diǎn)火化表面強(qiáng)化:這是一種直接利用電能的高能量密度對(duì)模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理的工藝。它是通過(guò)火花放電的作用,把作為電極的導(dǎo)電材料溶滲進(jìn)金屬工件表層,從而形成合金化的表面強(qiáng)化層,使工作表面的物理、化學(xué)性能和機(jī)械性能得到改善。例如采用WC、TiC等硬質(zhì)合金電極材料強(qiáng)化高速鋼或合金工具鋼表面,可形成顯微硬度HV1100以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強(qiáng)化層,使模具的使用壽命明顯得到提高。點(diǎn)火花表面強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便,處理后的模具耐磨性提高顯著;缺點(diǎn)是強(qiáng)化表面較粗糙,強(qiáng)化層厚度較薄,強(qiáng)化處理的效率低。
④. 滲硼:由于滲硼層具有良好的紅硬性、耐磨性,通過(guò)滲硼能顯著提高模具表面硬度(達(dá)到HV1300~2000)和耐磨性,可廣泛用于模具表面強(qiáng)化,尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存著較大的脆性,這也限制了它的應(yīng)用。
⑤. TD熱處理:在空氣爐或鹽槽中放入一個(gè)耐熱鋼制的坩堝,將硼砂放入坩堝加熱熔化至800℃~1200℃,然后加入相應(yīng)的碳化物形成粉末(如鈦、鋇、鈮、鉻),再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫1~2小時(shí),加入元素將擴(kuò)散至工件表面并與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)形成碳化物層,所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。
⑥. CVD法(化學(xué)氣相沉積):將模具放在氫氣(或其它保護(hù)氣體)中加熱至900℃~1200℃后,以其為載氣,把低溫氣化揮發(fā)金屬的化合物氣體如四氯化鈦(TiCI4)和甲苯CH4(或其它碳?xì)浠衔?蒸氣帶入爐中,使TiCI4中的鈦和碳?xì)浠衔镏械奶?以及鋼表面的碳分)在模具表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),從而生成一層所需金屬化合物涂層(如碳化鈦)。
⑦ PVD法(物理體相沉積):在真空室中使強(qiáng)化用的金屬原子蒸發(fā),或通過(guò)荷能粒子的轟擊,在一個(gè)電流偏壓的作用下,將其吸引并沉積到工件表面形成化層。利用PVD法可在工件表面沉積碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等多種化合物。
⑧. 激光表面強(qiáng)化:當(dāng)具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經(jīng)過(guò)黑化處理的模具工作表面時(shí),將使模具工作表面在很短時(shí)間內(nèi)由于吸收激光的能量而急劇升溫。當(dāng)激光束移開(kāi)時(shí),模具工作表面由基材自身傳導(dǎo)而迅速冷卻,從而形成具有一定性能的表面強(qiáng)化層,其硬度可提高15~20%,此外還具有淬火組子細(xì)小、耐磨性高、節(jié)能效果顯著以及可改善工作條件等優(yōu)點(diǎn)。
⑨. 離子注入:利用小型低能離子加速器,將需要注入元素的原子,在加熱器的離子源中電離成離子,然后通過(guò)離子加熱器的高電壓電場(chǎng)將其加熱,成為高速離子流,再經(jīng)過(guò)磁分析器提煉后,將離子束強(qiáng)行打入模具工作表面,從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度,降低表面摩擦系數(shù),最終提高工作的使用壽命。
合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具結(jié)構(gòu)對(duì)模具受力狀態(tài)的影響很大,合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時(shí)受力均勻,不易偏載,應(yīng)力集中小。模具設(shè)計(jì)的原則是保證足夠的強(qiáng)度、剛度、同心度、對(duì)中性和合理的沖裁間隙,并減少應(yīng)力集中,以保證由模具生產(chǎn)出來(lái)零件符合設(shè)計(jì)要求。因此對(duì)模具的主要工作零作(如沖模的凸、凹模等)要求其導(dǎo)向精度高、同心度和中性好及沖裁的間隙合理。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)著重考慮的是:
①.設(shè)計(jì)凸模時(shí)必須注意導(dǎo)向支撐和對(duì)中保護(hù)。特別是設(shè)計(jì)小孔凸模時(shí)采用導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu),能保證模具零件相互位置的精度,增加模具抗彎曲、抗偏載的能力,避免模具不均勻磨損,從而延長(zhǎng)模具壽命。
②. 對(duì)小孔、夾角、窄槽等薄弱部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng),為了減少應(yīng)力集中,要以圓弧過(guò)渡,圓弧半徑R可取3~5mm。
③. 整體模具的`凹圓角半徑很易造成應(yīng)力集中,并引起開(kāi)裂,對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu),減少應(yīng)力集中。
④. 沖模的凸、凹模圓角半徑R不僅對(duì)沖壓件成形有較大的影響,而且對(duì)于模具的磨損及壽命也影響很大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從保證成型零件充分接觸的前提下盡可能放大,避免產(chǎn)生倒錐,影響沖件脫料出模,如圓角半徑R過(guò)小且沒(méi)有光滑過(guò)渡,則容易產(chǎn)生裂紋。
⑤.合理增大間隙,改善凸模工作部分的受力狀態(tài),使沖裁力、卸件力和推件力下降,凸、凹模刃口磨損減少。一般情況下,沖裁間隙放大可以延長(zhǎng)切飛邊模壽命。
⑥.模架應(yīng)有良好的剛性,不要僅僅滿足強(qiáng)度要求,模座厚度不宜太薄,至少應(yīng)設(shè)計(jì)到45mm以上。浮動(dòng)模柄可避免沖床對(duì)模具導(dǎo)向精度的不良影響。凸模應(yīng)緊固牢靠,裝配時(shí)要檢查凸?;虬寄5妮S線對(duì)水平面的垂直度以及上下底面之間的平行度。
⑦.模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)精度。準(zhǔn)確和可靠的導(dǎo)向,對(duì)于減少模具工作零件的磨損,避免凸、凹??袀绊憳O大,尤其是無(wú)間隙和小間隙沖裁模、復(fù)合模和連續(xù)模則更為有效。為提高模具壽命,必須根據(jù)工序性質(zhì)和零件精度等要求,正確選擇導(dǎo)向形式和確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度。一般情況下,導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度應(yīng)高于凸、凹模配合精度。連續(xù)模具應(yīng)設(shè)計(jì)4根導(dǎo)柱導(dǎo)向,這樣導(dǎo)向性能好。因?yàn)樵黾恿藙偠?,保證了凸、凹模間隙均勻,確保凸模和凹模不會(huì)發(fā)生碰切現(xiàn)象。
⑧.排樣方式與搭邊值大小對(duì)模具壽命的影響很大,過(guò)小的搭邊值,往往是造成模具急劇磨損和凸、凹??袀闹饕颉墓?jié)約材料出發(fā),搭邊值愈小愈好,但搭邊值小于一定數(shù)值后,對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在沖裁中有可能被拉入模具間隙中,使零件產(chǎn)生毛刺,甚至損壞模具刃口,降低模具壽命。因此在考慮提高材料利用率的同時(shí),必須根據(jù)零件產(chǎn)量、質(zhì)量和壽命,確定排樣方法和搭邊值。
合理選擇模具材料
沖壓模具工作時(shí)要承受沖擊、振動(dòng)、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負(fù)荷,甚至在較高的溫度下工作(如冷擠壓),工作條件復(fù)雜,易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此,模具材料的性能對(duì)模具的壽命影響較大,不同材質(zhì)的模具壽命往往不同,對(duì)模具工作零件材料的要求比普通零件也高。
①.根據(jù)模具的工作條件、生產(chǎn)批量以及材料本身的強(qiáng)韌性能來(lái)選擇模具用材,應(yīng)盡可能選用品質(zhì)好的鋼材。
a.材料的使用性能應(yīng)具有高硬度(58~64HRC)和高強(qiáng)度,并具有高的耐磨性和足夠的韌性,熱處理變形小,有一定的熱硬性。
b.材料的工藝性能良好,具有可鍛性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性、熱穩(wěn)定性和耐熱疲勞性等。通常根據(jù)沖壓件的材料特性、生產(chǎn)批量、精度要求等,選擇性能優(yōu)良的模具材料,同時(shí)兼顧其工藝性和經(jīng)濟(jì)性。
在大批量生產(chǎn)選用模具材料時(shí),應(yīng)選用長(zhǎng)壽命的模具材料,如硬質(zhì)合金,高強(qiáng)韌、高耐磨模具鋼(如SKD11,SLD,DC53等);對(duì)小批量或新產(chǎn)品試制可采用國(guó)產(chǎn)的45#、Cr12等模具材料;對(duì)于易變形、易斷裂失效的通用模具,需要選用高強(qiáng)度、高韌性的材料DF-2;熱沖模則要選用具有良好的韌性、強(qiáng)度、耐磨性和抗冷熱疲勞性能的材料( 如DAC)。
②.對(duì)模具材料要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè),模板要符合供貨協(xié)議要求,模板的化學(xué)成份要符合國(guó)際上的有關(guān)規(guī)定。只有在確信模具材料合格的情況下,才能使用。
③.模具鋼材生產(chǎn)廠家采用電渣重熔鋼H13時(shí)要確保內(nèi)部質(zhì)量,避免可能出現(xiàn)的成份偏析、雜質(zhì)超標(biāo)等內(nèi)部缺陷,要采用超聲波探傷等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)檢查,確保鋼材內(nèi)部質(zhì)量良好,避免可能出現(xiàn)的冶金缺陷,將廢品及早剔除。根據(jù)碳化物偏析對(duì)模具壽命的影響,必須限制碳化物的不均勻度,對(duì)精密模具和負(fù)荷大的細(xì)長(zhǎng)凸模,必須選用韌性好強(qiáng)度高的模具鋼,碳化物不均勻度應(yīng)控制為不大于3級(jí)。
Cr12鋼碳化物不均勻度3級(jí)要比5級(jí)耐用度提高1倍以上。如果碳化物偏析嚴(yán)重,可能引起過(guò)熱、過(guò)燒、開(kāi)裂、崩刃、塌陷、拉斷等早期失效現(xiàn)象。而對(duì)于直徑小于或等于50mm的高合金鋼,其碳化物不均勻性一般在4級(jí)以內(nèi),可滿足一般模具使用要求。通過(guò)鍛造能有效改善工具鋼的碳化物偏析,一般鍛造后可降低碳化物偏析2級(jí),最多為3級(jí)。
沖壓設(shè)備的選擇與安裝運(yùn)行
沖壓設(shè)備的精度與剛度,結(jié)構(gòu)特征,安裝環(huán)境以及沖壓速度都有將對(duì)模具壽命有很大的影響。
①.設(shè)備的精度與剛度 沖壓設(shè)備的精度與剛性對(duì)沖壓模具壽命的影響極為重要。沖壓設(shè)備的精度高、剛性好,沖模壽命大為提高。模具成形工件的力是由設(shè)備提供的,在成形過(guò)程中,設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形。復(fù)雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV,在普通開(kāi)式壓力機(jī)上使用,平均復(fù)磨壽命為1-3萬(wàn)次,而新式精密壓力機(jī)上使用,沖模的復(fù)磨壽命可達(dá)6~12萬(wàn)次。尤其是小間隙或無(wú)間隙沖模、硬質(zhì)合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機(jī),否則,將會(huì)降低模具壽命,嚴(yán)重者還會(huì)損壞模具。
②.沖床本身堅(jiān)固的框架結(jié)構(gòu)和地基隔離帶可以分解沖壓過(guò)程中的沖擊力。在沖床地基周?chē)O(shè)置高濕度的隔離帶,使用地基可以保持沖床的水平度,而水平度影響模具的壽命。
③.控制滑塊的導(dǎo)向精度。 大多數(shù)沖床只靠導(dǎo)軌來(lái)控制滑塊的垂直運(yùn)動(dòng),導(dǎo)軌不但控制驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)而且承載機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的力?;壉仨毝ㄆ诟鼡Q,但如果安裝一個(gè)導(dǎo)向套,將延長(zhǎng)滑塊和導(dǎo)軌的壽命。這種帶導(dǎo)向套的滑塊吸收偏心輪產(chǎn)生的側(cè)向力,并將其分解。在雙重導(dǎo)向的沖程中,導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)承受模具反作用力的滑塊,因此必須充分利用導(dǎo)軌的全部長(zhǎng)度,使滑塊在整個(gè)行程中被充分導(dǎo)向。這種導(dǎo)向套與導(dǎo)軌的組合導(dǎo)向比單獨(dú)由導(dǎo)軌導(dǎo)向的導(dǎo)向面積要大1倍多。使用導(dǎo)向套再加上潤(rùn)滑油(而不是脂潤(rùn)滑),可使導(dǎo)軌間隙(0.0015英寸)比無(wú)導(dǎo)向套更小(0.008-0.015英寸)。使用小間隙導(dǎo)向可精確的控制滑塊運(yùn)動(dòng),盡管這種結(jié)構(gòu)比無(wú)導(dǎo)向套初期的成本要高,但它可以使模具的壽命延長(zhǎng)30%。
④.降低落料時(shí)或沖裁力很大時(shí)的沖擊力。 當(dāng)切刃剪切至板料厚度的20%-30%時(shí),板料開(kāi)始斷裂,并釋放能量,促使滑塊高速下行。在行程末端滑塊速度的突然增大會(huì)對(duì)沖床和模具產(chǎn)生巨大的沖擊,滑塊在材料斷裂點(diǎn)的速度與生成的反作用力直接相關(guān)。為減小這種沖擊,在相同的生產(chǎn)節(jié)拍下使用一種驅(qū)動(dòng)連桿將滑塊在行程末端的速度減小到用曲柄沖床的40%。滑塊對(duì)于模具的接觸速度和沖擊力也將降為曲柄沖床的60%。這種速度降低意味著減小了上下模的沖擊,從而延長(zhǎng)了模具的壽命。
⑤.沖壓速度 沖壓速度愈高,模具在單位時(shí)間內(nèi)受的沖擊力愈大(沖量大);時(shí)間愈短,沖擊能量來(lái)不及傳遞和釋放,易集中在局部,造成局部應(yīng)力超過(guò)模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強(qiáng)度。因此,沖壓速度越高,模具越易斷裂或塑性變形失效。
日常保養(yǎng)與刃磨維修
為了保護(hù)正常生產(chǎn),提高沖壓件質(zhì)量,降低成本,延長(zhǎng)沖壓模具壽命,必須對(duì)模具進(jìn)行日常保養(yǎng),確保正確使用和刃磨維修。
①.做好沖模的日常保養(yǎng)、維護(hù)工作, 注意保持棋具的清潔和合理的潤(rùn)滑,嚴(yán)格執(zhí)行沖?!叭龣z查”制度(使用前檢查,使用過(guò)程中檢查與使用后檢查)。
②.模具的正確安裝與調(diào)試: 嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模深度;控制校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點(diǎn)。
③.沖模刃磨修理: 凸、凹模表面粗糙度值越低,耐疲勞強(qiáng)度越高,粗糙度值每降低1級(jí),壽命可提高1倍。板料在沖裁時(shí),隨著凸模進(jìn)入板料深度的增加,材料向凸、凹模刃口流動(dòng),直到凸模刃口和凹模刃口之間產(chǎn)生的裂紋重合時(shí)為止。在材料流動(dòng)時(shí),凸、凹模端面產(chǎn)生很大的摩擦力,摩擦力大小在很大程度上取決于凸、凹模端面粗糙度的高低,因此,研磨凸、凹模端面有利于提高沖模壽命,特別是形狀復(fù)雜而精度要求高的中小型沖模。因此,研磨凸、凹模時(shí),必須研磨側(cè)面后再研磨端面磨削后。
消除線切割產(chǎn)生的應(yīng)力
線切割機(jī)加工前,原材料內(nèi)部因?yàn)榇慊鸪世瓚?yīng)力狀態(tài),線切割時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力,兩種應(yīng)力疊加的結(jié)果很容易達(dá)到材料的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生微裂紋,從而大大縮短沖壓模具壽命,因此要提高沖壓模具的壽命,需要消除線切割產(chǎn)生的應(yīng)力。
①研磨去掉白層 通常模具線切割后,經(jīng)過(guò)研磨去掉表面硬度低的灰白層后便可進(jìn)行裝配使用。但這樣做沒(méi)有改變線切割造成的應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力狀態(tài),即使增大線切割后的研磨余量,但因高硬層硬度高(達(dá)70HRC) ,研磨困難,過(guò)大的研磨量容易破壞零件幾何形狀。
②.回火處理 在線切割后,研磨去零件表面的白層,再在160℃~180℃回火2h ,則白層下面的高硬層可降低5HRC~6HRC,線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力亦有所下降,從而提高了沖模的韌性,延長(zhǎng)了使用壽命。但是由于回火時(shí)間短,熱應(yīng)力消除不徹底,沖模壽命并不十分理想。
③.磨削加工 線切割后磨削加工,可去掉低硬度的白層和高硬層,提高沖模壽命。因?yàn)槟ハ鲿r(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力,與線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力疊加,無(wú)疑也會(huì)加劇沖模損壞。若在磨削后,再進(jìn)行低溫時(shí)效處理,則可消除應(yīng)力影響,顯著提高沖模韌性,使沖模壽命提高。因?yàn)閹缀涡螤顝?fù)雜的沖模大多數(shù)是采用線切割加工,所以磨削形狀復(fù)雜的沖模必須采用價(jià)格昂貴的坐標(biāo)磨床和光學(xué)曲線磨床,而這兩種設(shè)備一般廠家都不具備,故推廣困難。
④.噴丸處理后再低溫回火 噴丸處理可使線切割切口的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體,提高沖模的強(qiáng)度和硬度,使表面層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化,拉應(yīng)力降低,甚至變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài),使裂紋萌生和擴(kuò)展困難,再結(jié)合低溫回火,消除淬火層內(nèi)拉應(yīng)力,可使沖模壽命提高10~20倍。噴丸處理受設(shè)備條件和沖模零件形狀(內(nèi)表面) 限制,難以普遍應(yīng)用。
⑤.研磨后再低溫時(shí)效處理 線切割表面經(jīng)研磨后,高硬層已基本去掉,再進(jìn)行120℃~150℃5~10h低溫時(shí)效處理(亦稱低溫回火處理) ,亦可經(jīng)過(guò)160℃~180℃4~6h 低溫回火處理。這樣可消除淬火層內(nèi)部拉應(yīng)力,而硬度降低甚微(后者硬度降低稍大),卻大大提高了韌性,降低了脆性,沖模壽命可提高2倍以上。這一方法簡(jiǎn)便易行,效果十分明顯,易于推廣。
消除線切割加工產(chǎn)生的應(yīng)力,提高韌性,最佳方法是噴丸+ 低溫回火,其次是磨削后+ 研磨+ 低溫回火,再次是研磨+ 低溫時(shí)效處理,各單位可根據(jù)自己的具體情況選擇。
某單位曾用材料為Cr12MoV的沖模,線切割后分別做如下試驗(yàn),其壽命差異非常大。
a.直接用于沖裁,刃磨壽命10742次。
b.160℃回火2h,刃磨壽命11180次。
c.研磨去白層,刃磨壽命僅4860次。
d.研磨去白層,160℃2h回火,刃磨壽命為7450次。
e.磨削,刃磨壽命28743次。
f.噴丸后經(jīng)160℃2h回火, 刃磨壽命達(dá)到220000次。
合理的機(jī)械加工工藝和良好的加工精度
機(jī)械加工工藝要能消除加工后的加工變形與殘留應(yīng)力,盡量采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細(xì)加工,獲得較小的表面粗糙度值,提高模具使用壽命。
①.粗加工時(shí)表面粗糙度Ra3.2m,模具工作部分轉(zhuǎn)角處要光滑過(guò)渡,減少熱處理產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
②.模具表面加工時(shí)留下的刀痕、磨痕都是應(yīng)力集中的部位,也是早期裂紋和疲勞裂紋源,因此在沖模加工時(shí)一定要刃磨好刀具。模具人雜志微信公眾平臺(tái),引領(lǐng)行業(yè)前沿。平面刀具兩端一定要刃磨好圓角R,圓弧刀具刃磨時(shí)要用R規(guī)測(cè)量,絕不允許出現(xiàn)尖點(diǎn)。
③.在精加工時(shí)走刀量要小,不允許出現(xiàn)刀痕。對(duì)于復(fù)雜零件要留一定的打磨余量,即使加工后沒(méi)有刀痕,也要再由模具鉗工用風(fēng)動(dòng)砂輪打磨拋光,但要注意防止打磨時(shí)局部出現(xiàn)過(guò)熱、燒傷表面和降低表面硬度。
④.模具電加工表面有硬化層,厚10m左右,硬化層脆而有殘留應(yīng)力,直接使用往往引起早期開(kāi)裂,這種硬化層在對(duì)其進(jìn)行180℃左右的低溫回火時(shí)可消除其殘留應(yīng)力。磨削時(shí)若磨削熱過(guò)大會(huì)引起肉眼看不見(jiàn)的與磨削方向垂直的微小裂紋,在拉應(yīng)力作用下,裂紋會(huì)擴(kuò)展。對(duì)Cr12MoV鋼冷沖壓凹模采用干磨,磨削深度為0.04~0.05mm時(shí),使用中100%開(kāi)裂;采用濕磨,磨削深度0.005~0.01mm時(shí),使用性能良好。消除磨削應(yīng)力也可將模具在260~315℃的鹽浴中浸1.5min,然后在30℃油中冷卻,這樣硬度可下降1HRC,殘留應(yīng)力降低40%~65%。對(duì)于精密模具的精密磨削要注意環(huán)境溫度的影響,要求恒溫磨削。
⑤.沖模粗加工時(shí)要為精加工保留合理的加工余量,因?yàn)樗舻挠嗔窟^(guò)小,可能因熱處理變形造成余量不夠,必須對(duì)新制沖模進(jìn)行補(bǔ)焊,若留的余量過(guò)大,則增加了淬火后的加工難度。
⑥.沖模滑塊或浮塊的平行度超過(guò)要求時(shí),會(huì)使沖模鎖扣啃壞或打裂,重者會(huì)打斷頂桿甚至損壞模具,所以在沖模加工中除對(duì)模腔尺寸按圖紙要求加工外,對(duì)其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工并嚴(yán)格檢驗(yàn)。
⑦.沖模模腔的粗糙度直接影響沖模壽命,粗糙度高會(huì)使沖件不易脫模,特別是中間帶凸起部位,沖件越深,脫料越困難,最后只能卸下沖模用機(jī)加工或氣割的方法破壞沖件。由于粗糙度值高會(huì)使金屬流動(dòng)阻力增加,嚴(yán)重時(shí)會(huì)將模壁磨損成溝槽,既影響沖件成形,也易使沖模早期失效。工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小,而且抗咬合和抗疲勞能力強(qiáng),表面粗糙度一般要求Ra=0.4~0.8m。
⑧.模具的制造裝配精度對(duì)模具壽命的影響也很大,裝配精度高,底面平直,平行度好,凸模與凹模垂直度高,間隙均勻,亦可獲得相當(dāng)高的壽命。
沖壓原材料的選用
①?zèng)_壓件的材料有金屬和非金屬。一般來(lái)講,非金屬材料的強(qiáng)度低,所需的成形力小,模具受力小,模具壽命高。因此,金屬件成形模比非金屬成形模的壽命低。
②.實(shí)際生產(chǎn)中,由于沖壓原材料厚度公差超差、材料性能波動(dòng)、表面質(zhì)量較差(如銹跡)或不干凈(如油污)等,會(huì)造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此,應(yīng)當(dāng)注意:
a.盡可能采用沖壓工藝性好的原材料,以減少?zèng)_壓變形力;
b.沖壓前應(yīng)嚴(yán)格檢查原材料的牌號(hào)、厚度及表面質(zhì)量等,并將原材料擦拭干凈,必要時(shí)應(yīng)清除表面氧化物和銹跡;③根據(jù)沖壓工序和原材料種類,必要時(shí)可安排軟化處理和表面處理,以及選擇合適的潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑工序。
針對(duì)工作溫度的良好潤(rùn)滑
沖壓模具的工作溫度可分為低溫、常溫或交變溫度等幾種狀態(tài),溫度對(duì)鋼的耐磨性有相當(dāng)大的影響。通常在250度以下時(shí)主要為氧化磨損,即沖壓模具對(duì)接件或沖壓模具與工件之間相對(duì)摩擦,形成氧化膜并反復(fù)形成和剝落,磨損量較小;250度到300度之間時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檎持p,磨損量達(dá)到最大值;高于300度又轉(zhuǎn)化為氧化磨損為主,磨損量趨向減小,但溫度過(guò)高時(shí),沖壓模具硬度明顯下降,粘著現(xiàn)象加重,甚至形成較大面積燒結(jié)和熔融磨損。
沖壓工作時(shí),模具因受熱而升溫,隨著溫度的上升,模具的強(qiáng)度下降,易產(chǎn)生塑性變形。同時(shí),模具同工件接觸的表面與非接觸表面溫度有差別,在模具中造成溫度應(yīng)力。潤(rùn)滑模具與坯料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面,可減少模具與坯料的直接接觸,減少磨損,降低成形力。同時(shí),潤(rùn)滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱,降低模具溫度,對(duì)提高模具壽命都是有利的。
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怎樣預(yù)防沖壓模具熱處理變形的方法
預(yù)防沖壓模具熱處理變形的方法主要有如下幾點(diǎn):
提高模具鋼材質(zhì)純凈度,可以有效改善模具變形;
選擇微變形模具鋼,如SKD11模具鋼、DC53模具鋼;
盡量避免模具薄壁結(jié)構(gòu);
熱處理后的加工盡量選擇慢走絲,減少模具應(yīng)力集中,可以有效避免模具變形;
改變熱處理工藝,采用等溫回火,多次回火;
增加超深冷處理工藝,穩(wěn)定模具鋼組織,可以徹底消除模具鋼熱處理后變形;
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