油棉沖壓模具,油壓模具用什么鋼好

摘要:今天給各位分享油棉沖壓模具的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)油壓模具用什么鋼好進(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)在開始吧!...

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油棉沖壓模具,油壓模具用什么鋼好

本文目錄概覽:

  • 1、常用的冷沖壓模具材料有哪些,各有什么用途
  • 2、沖壓模如何分類?
  • 3、沖壓模具是怎么安裝的?
  • 4、沖壓模具加工工藝及流程是什么?
  • 5、簡(jiǎn)單沖壓模具如何制作?
  • 6、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

常用的冷沖壓模具材料有哪些,各有什么用途

沖壓模具工作零件材料的要求

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,對(duì)模具工作零件材料的要求比普通零件高。

由于各類沖壓模具的工作條件不同,所以對(duì)模具工作零件材料的要求也有所差異。

1.沖裁模材料的要求

對(duì)于薄板沖裁模具的工作零件用材要求具有高的耐磨性和硬度,而對(duì)厚板沖裁 模除了 要求具有高的耐磨性、抗壓屈服點(diǎn)外,為防止模具斷裂或崩刃 ,還應(yīng)具有高的斷裂抗力、較高的抗彎強(qiáng)度和韌性。

2. 拉深模材料的要求

要求模具工作零件材料具有良好的抗粘附性(抗咬合性)、高的耐磨性和硬度、一定的強(qiáng)韌性以及較好的切削加工性能,而且熱處理時(shí)變形要小。

3. 冷擠壓模材料 的要求

要求模具工作零件有高的強(qiáng)度和硬度、高耐磨性,為避免沖擊折斷,還要求有一定的韌性。由于擠壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的升溫,所以還應(yīng)具有一定的耐熱疲勞性和熱硬性

11.2.2 沖壓模具材料的種類及特性

制造沖壓模具的材料有鋼材、硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金、鋅基合金、低熔點(diǎn)合金、鋁青銅、高分子材料等等。目前制造沖壓模具的材料絕大部分以鋼材為主,常用的模具工作部件材料的種類有:碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳 高鉻或中 鉻工具鋼、中碳合金鋼、高速鋼、基體鋼以及硬質(zhì)合金、 鋼結(jié)硬質(zhì)合金 等等。

1. 碳素工具鋼

在模具中應(yīng)用較多的碳素工具鋼為T8A、T10A等,優(yōu)點(diǎn)為加工性能好,價(jià)格便宜。但淬透性和紅硬性差,熱處理變形大,承載能力較低。

2. 低合金工具鋼

低合金工具鋼是在碳素工具鋼的基礎(chǔ)上加入了適量的合金元素。與碳素工具鋼相比,減少了淬火變形和開裂傾向,提高了鋼的淬透性,耐磨性亦較好。用于制造模具的低合金鋼有 CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV(代號(hào)CH-1)、6CrNiSiMnMoV(代號(hào)GD)等。

3. 高碳高鉻工具鋼

常用的高碳高鉻工具鋼有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1(代號(hào)D2),它們具有較好的淬透性、淬硬性和耐磨性,熱處理變形很小,為高耐磨微變形模具鋼,承載能力僅次于高速鋼。但碳化物偏析嚴(yán)重 ,必須進(jìn)行反復(fù)鐓拔 (軸向鐓、徑向拔)改 鍛,以降低碳化物的不均勻性,提高使用性能。

4. 高碳中鉻工具鋼

用于模具的高碳中鉻工具鋼有Cr4W2MoV、Cr6WV 、Cr5MoV等,它們的含鉻量較低, 共晶碳化物 少,碳化物分布均勻,熱處理變形小,具有良好的淬透性和尺寸穩(wěn)定性。與碳化物偏析相對(duì)較嚴(yán)重的高碳高鉻鋼相比,性能有所改善。

5. 高速鋼

高速鋼具有模具鋼中最高的 的 硬度、耐磨性和抗壓強(qiáng)度,承載能力很高。模具中常用的有 W18Cr4V(代號(hào)8-4-1)和含鎢量較少的W6Mo5 Cr4V2(代號(hào)6-5-4-2,美國(guó)牌號(hào)為M2)以及為提高韌性開發(fā)的 降碳降釩 高速鋼 6W6Mo5 Cr4V(代號(hào)6W6或稱低碳M2)。高速鋼也需要改 鍛 ,以改善其碳化物分布 。

6. 基體鋼

在高速鋼的基本成分上添加少量的其它元素,適當(dāng)增減含碳量,以改善鋼的性能。這樣的鋼種統(tǒng)稱基體鋼。它們不僅有高速鋼的特點(diǎn),具有一定的耐磨性和硬度,而且抗疲勞強(qiáng)度和韌性均優(yōu)于高速鋼,為高強(qiáng) 韌性冷作模具鋼 ,材料成本卻比高速鋼低。模具中常用的基體鋼有 6Cr4W3Mo2VNb(代號(hào)65Nb)、7Cr7Mo2V2Si(代號(hào)LD)、5Cr4Mo3SiMnVAL(代號(hào)012AL)等。

7. 硬質(zhì)合金和鋼結(jié)硬質(zhì)合金

硬質(zhì)合金的硬度和耐磨性高于其它任何種類的模具鋼,但抗彎強(qiáng)度和韌性差。用作模具的硬質(zhì)合金是 鎢鈷類 ,對(duì)沖擊性小而耐磨性要求高的模具,可選用 含鈷量較低 的硬質(zhì)合金。對(duì)沖擊性大的模具,可選用 含鈷量較高 的硬質(zhì)合金。

鋼結(jié)硬質(zhì)合金 是以鐵粉加入少量的合金元素粉末(如鉻、 鉬 、鎢、釩等)做粘合劑,以碳化 鈦或碳化鎢為硬質(zhì)相 ,用粉末冶金方法燒結(jié)而成。鋼結(jié)硬質(zhì)合金 的基體是鋼,克服了硬質(zhì)合金韌性較差、加工困難的缺點(diǎn),可以切削、焊接、鍛造和熱處理。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金含有大量的碳化物,雖然硬度和耐磨性低于硬質(zhì)合金,但仍高于其它鋼種,經(jīng)淬火、回火后硬度可達(dá) 68 ~ 73HRC。

11.2.3 沖壓模具材料的選用及熱處理要求

一. 沖裁模具材料的選用及熱處理要求

選用沖裁模具材料應(yīng)考慮工件生產(chǎn)的批量,若批量不大就沒(méi)有必要選擇高壽命的模具材料;還應(yīng)考慮被沖工件的材質(zhì),不同材質(zhì)適用的模具材料亦有所不同。對(duì)于沖裁模具,耐磨性是決定模具壽命的重要因素,鋼材的耐磨性取決于碳化物等硬質(zhì)點(diǎn)相的狀況和基體的硬度,兩者的硬度越高,碳化物的數(shù)量越多,則耐磨性越好。常用沖壓模具鋼材耐磨性 的劣優(yōu)依次 為碳素工具鋼 — 合金工具鋼 — 基體鋼 — 高碳高鉻鋼 — 高速鋼 — 鋼結(jié) 硬質(zhì)合金 — 硬質(zhì)合金。

此外還必須考慮工件的厚度、形狀、尺寸大小、精度要求等因素對(duì)模具材料選擇的影響。

1.傳統(tǒng)模具用鋼

長(zhǎng)期以來(lái),國(guó)內(nèi)薄板沖裁模用鋼為 T10A 、 CrWMn 、9Mn2V、Cr12 和 Cr12MoV 等。

其中 T10A 為碳素工具鋼,有一定強(qiáng)度和韌性。但耐磨性不高,淬火容易變形及開裂,淬透性差,只適用于工件形狀簡(jiǎn)單、尺寸小、數(shù)量少的沖裁模具。

T10A 碳素工具鋼的熱處理工藝為: 760~810 ℃水或油 淬, 160~180 ℃ 回火,硬度 59~62HRC 。

CrWMn 、 9Mn2V 是高碳低合金鋼種,淬火操作簡(jiǎn)便,淬透性優(yōu)于碳素工具鋼,變形易控制。但耐磨性和韌性仍較低,應(yīng)用于中等批量、工件形狀較復(fù)雜的沖裁模具。 CrWMn 鋼的熱處理工藝為:淬火溫度 820~840 ℃ 油冷 ,回火溫度 200 ℃,硬度 60~62HRC 。 9Mn2V 鋼的熱處理工藝為:淬火溫度 780~820 ℃ 油冷 ,回火溫度 150~200 ℃,空冷,硬度 60~62HRC 。注意 回火溫度在 200~300 ℃范圍有回火脆性和顯著體積膨脹,應(yīng)予避開。

Cr12 和 Cr12MoV 為高碳高鉻鋼,耐磨性較高,淬火時(shí)變形很小,淬透性好,可用于大批量生產(chǎn)的模具,如硅鋼片沖裁模。但該類鋼種存在碳化物不均勻性,易產(chǎn)生碳化物偏析,沖裁時(shí)容易出現(xiàn)崩 刃 或斷裂。其中, Cr12 含碳量較高,碳化物分布不均比 Cr12MoV 嚴(yán)重,脆性更大一些。

Cr12 型鋼的熱處理工藝選擇取決于模具的使用要求,當(dāng)模具要求比較小的變形和一定韌性時(shí),可采用低溫淬火、回火( Cr12 為 950~980 ℃淬火, 150~200 ℃回火; Cr12MoV 為 1020~1050 ℃淬火, 180~200 ℃回火 )。若要提高模具的使用溫度,改善其淬透性和紅硬性,可采用高溫淬火、回火 ( Cr12 為 1000~1100 ℃淬火, 480~500 ℃回火; Cr12MoV 為 1110~1140 ℃淬火, 500~520 ℃回火 )。

高鉻鋼在 275~375 ℃區(qū)域有回火脆性,應(yīng)予避免。

2.常用模具新鋼種

為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)模具鋼種性能的不足,國(guó)內(nèi)開發(fā)或引進(jìn)了以下性能較好的沖壓模具用鋼:

( 1 ) Cr12Mo1V1 (代號(hào) D2 )鋼 為仿美國(guó) ASTM 標(biāo)準(zhǔn)中的 D2 鋼引進(jìn) 的鋼種,屬 Cr12 型鋼。由于 D2 鋼中 Mo 、 V 含量增加,細(xì)化了晶粒,改善了碳化物的分布狀況,因此 D2 鋼的強(qiáng)韌性(沖擊韌度、抗彎強(qiáng)度、撓度)比 Cr12MoV 鋼有所提高,耐磨性和抗回火穩(wěn)定性也比 Cr12MoV 更高??捎蒙罾涮幚恚岣哂捕炔⒏纳瞥叽绶€(wěn)定性。用 D2 鋼制作的沖裁模具壽命要高于 Cr12MoV 鋼模具。

D2 鋼的鍛造性能和熱塑成形性比 Cr12MoV 鋼略差,機(jī)械加工性能和熱處理工藝與 Cr12 型鋼相似。

( 2 ) Cr6WV 鋼 為高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼,碳、鉻含量均低于 Cr12 型鋼,碳化物的分布狀態(tài)較 Cr12MoV 均勻,具有良好的淬透性。熱處理變形小,機(jī)械加工性能較好??箯潖?qiáng)度、沖擊韌度優(yōu)于 Cr12MoV , 只是耐磨性略低于 Cr12 型鋼。用于承受較大沖擊力的高硬度、高耐磨板料沖裁模,其效果好于 Cr12 型鋼。

鋼的常用熱處理工藝為:淬火溫度9701 ~ 000℃,一般可熱油或硝鹽分級(jí)淬火冷卻,尺寸不大的部件可采取空冷。淬火后應(yīng)立即回火,回火溫度160210 ~ ℃,硬度 58 ~ 62HRC。

( 3 ) Cr4W2MoV 鋼 也是高 耐磨微 變形高碳中鉻鋼,替代 Cr12 型鋼而研制的鋼種,碳化物均勻性好,耐磨性高于 Cr12MoV ,適于制作形狀復(fù)雜、尺寸精度要求高的沖壓模具,可用于硅鋼片沖裁模。

Cr4W2MoV 鋼的熱處理工藝:要求強(qiáng)度、韌性較高時(shí),采用低溫淬火、低溫回火工藝:淬火溫度 960~980 ℃,回火溫度 280~320 ℃,硬度 60~62HRC 。要求熱硬性和耐磨性較高時(shí),采用高溫淬火、高溫回火工藝:淬火溫度 1020~1040 ℃,回火溫度 50 0~540 ℃,硬度 60~62HRC 。

( 4 ) 7CrSiMnMoV( 代號(hào) CH-1) 鋼 為 空淬微變形低合金鋼、火焰淬火鋼,可以利用火焰進(jìn)行局部淬火,淬硬模具刃口部分。淬火溫度( 800~1000 ℃ ),具有良好的淬透性和 淬硬性 (可達(dá) 60 HRC 以上),強(qiáng)度和韌性較高,崩 刃 后能補(bǔ)焊??纱?CrWMn 、 Cr12MoV 鋼,制作形狀復(fù)雜的沖裁模。 CH-1 鋼的推薦熱處理工藝:淬火溫度 900~920 ℃, 油冷 , 190~200 ℃ 回火 1~3 小時(shí),硬度 58~62 HRC 。

( 5 ) 6CrNiSiMnMoV( 代號(hào) GD) 鋼 為高韌性低合金鋼,淬透性好,空淬變形小,耐磨性較高。其強(qiáng)韌性顯著高于CrWMn 和 Cr12MoV 鋼,不易崩刃或斷裂。尤其適用于細(xì)長(zhǎng)、薄片狀 凸模及 大型、形狀復(fù)雜、薄壁凸凹模。

GD 鋼的推薦熱處理工藝:淬火溫度 870~930 ℃( 900 ℃ 最佳 ),鹽浴爐加熱( 45s/mm ), 油冷或 空冷、風(fēng)冷 , 175~230 ℃ 回火 2 小時(shí),硬度 58~62 HRC 。由于空冷即可淬硬 ,也可采用火焰加熱淬火。

( 6 ) 9Cr6W3Mo2V2( 代號(hào) GM) 鋼為高耐磨高強(qiáng) 韌 合金鋼,各項(xiàng)工藝性能良好,其耐磨性、強(qiáng)韌性、加工性能均優(yōu)于 Cr12 型鋼,能夠用于高速壓力機(jī)沖壓下的多工位 級(jí)進(jìn)模等 精密模具,是較理想的耐磨、精密沖壓模具用鋼。

GM 鋼的熱處理工藝:淬火溫度 1080~1120 ℃,硬度 64~66HRC 。 回火溫度 540~560 ℃,回火二次。

( 7 ) Cr8MoWV3Si ( 代號(hào) ER5) 鋼 屬高耐磨高強(qiáng)韌合金鋼,具有較好的電火花加工性能,強(qiáng)度、韌性、耐磨性都優(yōu)于 Cr12 型鋼,適用于大型精密沖壓模具。用于硅鋼片沖裁模,一次 刃 磨壽命為 21 萬(wàn)次,總壽命高達(dá) 360 萬(wàn)次,是目前合金鋼沖模沖裁硅鋼片的較高壽命水平。

ER5 鋼的推薦熱處理工藝:對(duì)高耐磨性、高強(qiáng)韌性的模具,采用 1150 ℃ 淬火, 520~530 ℃ 回火 3 次; 對(duì)重載服役條件下的模具,采用 1120~1130 ℃ 淬火, 550 ℃ 回火 3 次。

3 .硬質(zhì)合金及鋼結(jié)硬質(zhì)合金

當(dāng)工件的批量極大時(shí),可以考慮選用硬度和耐磨性比各類模具鋼種更高的硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 。用作模具材料的硬質(zhì)合金為 鎢鈷類 ,隨著 含鈷量的增加,韌性及抗彎強(qiáng)度提高而硬度降低。對(duì)于承受沖擊力較小的模具,可以選用 含鈷量較低 的 YG10X ;承受沖擊力中等或較大的模具,可以選用含鈷量較高 的 YG15 或 YG20 。硬質(zhì)合金的缺點(diǎn)為韌性較差、難以加工,作為模具的工作部件可以設(shè)計(jì)為鑲拼結(jié)構(gòu)。 鋼結(jié)硬質(zhì)合金的性能介于硬質(zhì)合金和高速鋼之間,能夠機(jī)械加工和熱處理,可以用于制作復(fù)雜的高壽命模具。用作沖裁模 的鋼結(jié)硬質(zhì)合金 有 DT 、 GT35 、 TLMW50 、 GW50 等。

厚板沖裁模具

厚板沖裁模承受的沖壓力高于薄板沖模,為重載沖裁模,易磨損、崩 刃 和斷裂,所以要求模具材料應(yīng)具有高的耐磨性和強(qiáng)韌性。

傳統(tǒng)模具用鋼傳統(tǒng)的重載沖裁模具鋼種主要有 T8A 、 Cr12MoV 、 W18Cr4V 、

W6Mo5 Cr4V2 等。

其中 T8A 為碳素工具鋼,雖然淬透性、韌性比 T10A 鋼有所改善,但易殘存網(wǎng)狀碳化物、熱硬性差,只能用于工件批量較小的中厚沖裁模。 T8A 工具鋼的熱處理工藝為: 790~820 ℃水或油 淬, 160~180 ℃ 回火,硬度 58~61HRC 。

W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2為高速工具鋼,具有很高的硬度、抗壓強(qiáng)度和耐磨性,但韌性較低,工作時(shí)有可能產(chǎn)生崩 刃或斷裂,而且價(jià)格較貴。建議采用低溫淬火、快速加溫淬火等工藝措施來(lái)改善其韌性。對(duì)于工件批量較大的厚板沖裁模,可以用W18Cr4V、 W6Mo5Cr4V2鋼做 凸 模,Cr12MoV 鋼做凹模 。

W18Cr4V 鋼的推薦熱處理工藝: 1220~1250 ℃ 淬火; 550~570 ℃ 回火 3 次。

W6Mo5Cr4V2 鋼的推薦熱處理工藝: 1160~1200 ℃ 淬火 : 550~570 ℃ 回火 3 次。

3. 常用模具新鋼種

為了克服高速工具鋼的缺點(diǎn),提高使用壽命,重載沖裁模具可選用 降碳降釩 高速鋼6 W6Mo5 Cr4V(6W6)和以高速鋼成分為基礎(chǔ),添加少量的其它元素構(gòu)成的高強(qiáng)韌性模具鋼 — 基體鋼,如 65Nb鋼、LD鋼、012AL鋼、CG-2 鋼等等 。

( 1)6 W6Mo5 Cr4V (6W6)鋼 為高強(qiáng)韌性高速鋼,由于降低了碳化物的含量和分布均勻性,使其在保持硬度和耐磨性的同時(shí),抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和塑性都有顯著提高,雖然耐磨性略低,仍可用低溫 氮碳共滲提高 表面硬度和耐磨性。其熱處理工藝和高速鋼W6Mo5Cr4V2相似。

( 2 ) 6Cr4W3Mo2VNb (65Nb) 鋼 65Nb 鋼取自 W6Mo5CrV2 鋼正常 淬火后的基本成分,碳含量比高速鋼低,碳質(zhì)量 分?jǐn)?shù) 的中限為 0.65% ,故名 65Nb 。各合金元素在鋼中的作用和在高速鋼中相似, 另加入 3% 的 Nb 可形成高穩(wěn)定性的碳化物 NbC ,能有效阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大,改善鋼的力學(xué)性能和工藝性能。這種鋼具有較好的耐磨性和較強(qiáng)的高溫韌性,可以代替 Cr12MoV 、 W18Cr4V 鋼,用于重載沖裁模和冷擠壓模、 冷鐓模 。

65Nb 鋼鍛造和退火工藝性能良好,熱處理溫度范圍寬,淬火溫度可以在 1080~1180 ℃,回火溫度在 520~600 ℃之間選擇。當(dāng)采用比 W6Mo5CrV2 鋼正常 淬火溫度低的溫度淬火后,其組織 為在碳含量 較低的馬氏體基體上均勻 分布有細(xì)粒狀未溶碳化物。通過(guò)熱處理參數(shù)的調(diào)整,可以得到不同的強(qiáng)度、韌性、耐磨性配合,以適合不同模具的性能要求。 65Nb 鋼的熱處理工藝: 1080~1180 ℃鹽浴爐加熱( 15~20s/mm )油 淬, 520~560 ℃ 回火 2 次,硬度 57~63 HRC 。

( 3 ) 7Cr7Mo2V2Si (LD) 鋼 LD 鋼含碳、 含鈷量高于 65Nb ,含釩量也較高。 釩可細(xì)化 晶粒,提高耐磨性。因此其抗壓、抗彎強(qiáng)度和耐磨性均高于 65Nb 由于具有良好的強(qiáng)韌性和耐磨性,因而適于制造各種重載模具。

LD 鋼的推薦熱處理工藝: 850 ℃預(yù)熱, 1100~1150 ℃ 淬火; 油冷后 530~570 ℃ 回火 2~3 次,每次 1~2 小時(shí),硬度 57~63 HRC 。

( 4 ) 5Cr4Mo3SiMnVAL (012AL) 鋼 012AL 鋼中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 0.3~0.7% 的鋁,目的是為了細(xì)化晶粒,提高鋼的沖擊韌性和熱加工塑性,加 Si 則為了強(qiáng)化基體。 012AL 鋼強(qiáng)韌性高,綜合性能好,通用性強(qiáng),是冷、熱兼用型模具鋼。其抗彎強(qiáng)度及撓度高于 W18Cr4V 高速鋼,代替高速鋼作模具時(shí)很少發(fā)生折斷現(xiàn)象??梢杂米髦泻癜辶蠜_裁模具和 各類冷 、熱作模具。

012AL 鋼的推薦熱處理工藝: 1090~1120 ℃鹽浴爐加熱( 30s/mm )油 淬, 510 ℃ 回火 2 次, 每次油冷 2 小時(shí) ,硬度 60~62 HRC 。

( 5 ) 6Cr4Mo3Ni2WV(CG-2) 鋼 CG-2 鋼在成分中加 Ni ,強(qiáng)化了基體,改善了韌性和高溫性能。同時(shí)增加 Mo 減少 W ,以降低碳化物的偏析。 CG-2 鋼具有高的強(qiáng)度和強(qiáng)韌性,在熱處理到高硬度時(shí)仍能維持良好的韌性,較好地解決了高硬度與韌性的合理配合。但鍛造塑性較差,退火后硬度偏高。亦可用作中厚板料沖裁模具和 各類冷 、熱作模具。

CG-2 鋼的熱處理工藝:淬火溫度 1100~1140 ℃加熱( 20s/mm ), 油冷 , 540 ℃ 回火 2 次,每次 2 小時(shí),空冷,硬度 60~62 HRC 。

二. 拉深模具材料的選用及熱處理要求

表 11.2.1 各種板料適用的 拉深模材料

由于拉深模具的失效主要為粘附磨損和磨粒磨損,并以粘附磨損為主。因此選用的模具材料必須具有較高的耐磨性和抗粘附性能,以及足夠的強(qiáng)度。按被拉深材料 考慮適用的拉 深模材料 可以參考表 11-1 。選用時(shí)還應(yīng)考慮被拉深材料的板料厚度、 拉深件的 尺寸形狀以及生產(chǎn)批量的大小等因素。

(一) 輕載拉深(拉深薄鋼板和 銅、 鋁合金)時(shí)的模具材料

生產(chǎn)批量較小時(shí),對(duì)于形狀簡(jiǎn)單的筒形 淺拉深件 ,可選用 T8 、 T10 鋼; 對(duì)于形狀復(fù)雜的中小型件,選用 CrWMn 、 9Mn2V 。

中批量生產(chǎn)或生產(chǎn)批量較大時(shí),選用 Cr12MoV 。

生產(chǎn)批量很大時(shí),選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 。

(二)重載拉深(拉深厚鋼板、反拉深、變薄拉深)時(shí)的模具材料

生產(chǎn)批量較小時(shí),可選用 T10 、 CrWMn 。

生產(chǎn)批量較大時(shí),選用 Cr12MoV 以及 GM 鋼。 GM 鋼的強(qiáng)度和韌性高于高速鋼、 Cr12MoV ;抗粘附磨損和磨粒磨損能力明顯優(yōu)于基體鋼和 Cr12MoV ,在拉 深模方面 已得到較好應(yīng)用。

生產(chǎn)批量很大時(shí),考慮選用硬質(zhì)合金 或鋼結(jié)硬質(zhì)合金 。

(三)拉深不銹鋼、 高鎳合金鋼 、耐熱鋼板的模具材料

拉深這類材料時(shí),容易發(fā)生粘附和拉毛,首選模具材料為鋁青銅。

生產(chǎn)批量較小時(shí),可選用鋁青銅、 T10A (鍍硬鉻,注意采用鍍硬鉻工藝時(shí)鍍層不能太厚,以防拉深時(shí)剝落)。

生產(chǎn)批量較大時(shí),選用鋁青銅、 Cr12MoV 、 Cr12Mo1V1 (表面滲氮)。

生產(chǎn)批量很大時(shí),選用硬質(zhì)合金。

(四)大型 拉深件 、汽車覆蓋件的拉深模具材料

可以選用合金鑄鐵或高強(qiáng)度球墨鑄鐵。球墨鑄鐵能夠浸入潤(rùn)滑油,組織中的石墨具有自潤(rùn)滑作用,能有效地減輕拉深中的摩擦,而且成本較低、容易加工。

高強(qiáng)度球墨鑄鐵可以采用雙介質(zhì)延遲冷卻馬氏體等溫淬火,以獲得較高的強(qiáng)度和韌性,硬度為 55~58 HRC 。先將模具緩慢預(yù)熱后再加熱至 880~900 ℃,保溫后先空氣預(yù)冷,然后鹽水 淬冷至 550 ℃左右即轉(zhuǎn)入 油冷,當(dāng)模溫 降至 250 ℃左右,放入 180~200 ℃的熱油中等溫保持 2~3 小時(shí),再將油溫降至 170 ℃左右等溫 5~7 小時(shí),最后轉(zhuǎn)入空冷。

沖壓模如何分類?

沖壓模具的形式很多,一般可按以下幾個(gè)主要特征分類: 1.根據(jù)工藝性質(zhì)分類 (1)沖裁模 沿封閉或敞開的輪廓線使材料產(chǎn)生分離的模具。如落料模、沖孔模、切斷模、切口模、切邊模、剖切模等。 (2)彎曲模 使板料毛坯或其他坯料沿著直線(彎曲線)產(chǎn)生彎曲變形,從而獲得一定角度和形狀的工件的模具。 (3)拉深模 是把板料毛坯制成開口空心件,或使空心件進(jìn)一步改變形狀和尺寸的模具。 (4)成形模 是將毛坯或半成品工件按圖凸、凹模的形狀直接復(fù)制成形,而材料本身僅產(chǎn)生局部塑性變形的模具。如脹形模、縮口模、擴(kuò)口模、起伏成形模、翻邊模、整形模等。 2.根據(jù)工序組合程度分類 (1)單工序模 在壓力機(jī)的一次行程中,只完成一道沖壓工序的模具。 (2)復(fù)合模 只有一個(gè)工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在同一工位上同時(shí)完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 (3)級(jí)進(jìn)模(也稱連續(xù)模) 在毛坯的送進(jìn)方向上,具有兩個(gè)或更多的工位,在壓力機(jī)的一次行程中,在不同的工位上逐次完成兩道或兩道以上沖壓工序的模具。 3. 根據(jù)材料的變形特點(diǎn)分類 模具典型結(jié)構(gòu): 圖1.1.2 是一副帶導(dǎo)柱導(dǎo)套的單工序沖裁模。由上、下模兩部分構(gòu)成,上模由模柄5、上模座3、導(dǎo)套2、凸模10、墊板8、固定板7、卸料板14和螺釘、銷釘?shù)攘慵M成;下模由下模座17、導(dǎo)柱1、凹模11、導(dǎo)料板15、承料板18和螺釘、銷釘?shù)攘慵M成。上模通過(guò)模柄5被安裝在壓力機(jī)滑塊上,隨滑塊作上下往復(fù)運(yùn)動(dòng),因此稱為活動(dòng)部分。下模通過(guò)下模座被固定在壓力機(jī)工作臺(tái)上,所以又稱為固定部分。 通常模具是由二類零件組成: 一類是工藝零件,這類零件直接參與工藝過(guò)程的完成并和坯料有直接接觸,包括有工作零件、定位零件、卸料與壓料零件等; 一類是結(jié)構(gòu)零件,這類零件不直接參與完成工藝過(guò)程,也不和坯料有直接接觸,只對(duì)模具完成工藝過(guò)程起保證作用,或?qū)δ>吖δ芷鹜晟谱饔?,包括有?dǎo)向零件、緊固零件、標(biāo)準(zhǔn)件及其它零件等,如表1.1.3所示。應(yīng)該指出,不是所有的沖模都必須具備上述六種零件,尤其是單工序模,但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。

沖壓模具是怎么安裝的?

沖床模具的安裝

1)確認(rèn)模具落料孔和墊塊的落料孔是否一致。

2)上下模組裝后,將其放在下臺(tái)面上,沖床的基準(zhǔn)面和模具的基準(zhǔn)面要確保平行。

3)下模要徹底固定,上模也要預(yù)先輕輕地固定。

4)沖床上的滑塊試沖20-30 回,確認(rèn)上下模為完全吻合狀態(tài)后,將上模擰緊。

5)沖床凸凹模的咬住分量,與模具的下模止動(dòng)塊相結(jié)合,來(lái)調(diào)節(jié)沖床上滑塊的高度。

6)利用合口紙的試沖來(lái)確認(rèn)其切割狀況。 如果不均一的時(shí)候,再確認(rèn)一回模具的安裝狀態(tài)。 如還是不能達(dá)到一致時(shí),有必要確認(rèn)沖床滑塊和沖床下臺(tái)面的平行度。

7)調(diào)整材料進(jìn)給長(zhǎng)度和進(jìn)給時(shí)間。 (如果附設(shè)有廢料切刀,用切斷廢料的長(zhǎng)度可以對(duì)材料的進(jìn)給的長(zhǎng)度進(jìn)行確認(rèn))

8)綜合運(yùn)轉(zhuǎn)3-5 分鐘,此時(shí)段內(nèi)導(dǎo)柱和襯套之間要注滿油,并確認(rèn)熱量是否有異常發(fā)生。

9)用選定的被加工材試穿,確認(rèn)插入有無(wú)障礙。

10)以上的工作結(jié)束后,方可進(jìn)行加工。 首先,按下在下模側(cè)面設(shè)置的第一個(gè)材料定位桿,送材料觸到定位桿為止。插入后,首先用手進(jìn)給式進(jìn)行試沖直到最后工序結(jié)束。

11)確認(rèn)用手進(jìn)給式無(wú)異常后,將沖床送料裝置開關(guān)閉合。 這時(shí),進(jìn)給工作需要完全在完成的位置上進(jìn)行。

12)沖床模具利用單沖運(yùn)動(dòng),確認(rèn)進(jìn)給量的是否適當(dāng)。

沖壓模具加工工藝及流程是什么?

加工工藝流程是根據(jù)生產(chǎn)需要到材料商定鋼料,訂好之后鋼料之后進(jìn)行開料,開好料以后進(jìn)行四邊測(cè)試公差,檢測(cè)完畢之后的小細(xì)節(jié),比如小的配件生產(chǎn)可以直接拿去去沖床,然后進(jìn)行銑切或CNC加工處理。

這些在眼鏡配件和汽車配件生產(chǎn)方面就有很多這樣的細(xì)節(jié)。而做集裝箱幾乎是進(jìn)行開料,再?zèng)_床后就可以直接拿去燒焊,再進(jìn)行打砂后接著就開始噴油,然后裝配一些配件就可以完美地出貨了。

擴(kuò)展資料:

加工的安全操作規(guī)程

1、在進(jìn)行加工時(shí)。操作人員要保持正確的姿勢(shì),要有充足的精神應(yīng)付工作,操作時(shí)必須思想集中,嚴(yán)禁閑談,相互配合,操作者切勿在煩躁、疲倦的狀態(tài)下操作,為了人身安全,避免發(fā)生事故,確保操作安全。

所有員工在進(jìn)入工作崗位前,檢查自己服飾是否符合工作要求。不能穿拖鞋、高跟鞋及影響安全的服裝,留長(zhǎng)頭發(fā)的要戴安全帽。

2、在機(jī)械動(dòng)作前檢查運(yùn)動(dòng)部分是否加注了潤(rùn)滑油,然后啟動(dòng)并檢查離合器、制動(dòng)器是否正常,并將機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)1-3分鐘,機(jī)械有故障時(shí)嚴(yán)禁操作。

3、啟動(dòng)電源開動(dòng)機(jī)械時(shí)必須等其他人員全部離開機(jī)械工作區(qū),并拿走工作臺(tái)上的雜物后才可以啟動(dòng)。

4、機(jī)械工作時(shí),禁止將手伸入滑塊工作區(qū),嚴(yán)禁用手取、放工件。在沖模內(nèi)取、放工件時(shí)必須使用符合標(biāo)準(zhǔn)的工具。如發(fā)現(xiàn)機(jī)械有異常聲音或機(jī)器失靈,應(yīng)立即關(guān)閉電源開關(guān)進(jìn)行檢查。

機(jī)械開動(dòng)后,由一人運(yùn)料及機(jī)械操作,其他人不得按動(dòng)電建或腳踩腳踏開關(guān)板,為了他人安全更不能將手放入機(jī)械工作區(qū)或用手觸動(dòng)機(jī)械的運(yùn)動(dòng)部分。

5、更換模具時(shí)首先關(guān)閉電源,沖床運(yùn)動(dòng)部門停止運(yùn)轉(zhuǎn)后,方可開始安裝、調(diào)試模具。安裝調(diào)整完畢后,用手搬動(dòng)飛輪試沖兩次,為了避免機(jī)械與要加工的產(chǎn)品發(fā)生不必要的碰撞,上下模具必須要檢查是否對(duì)稱、合理,螺絲是否堅(jiān)固,壓邊圈是否在合理的位置上。

簡(jiǎn)單沖壓模具如何制作?

石棉橡膠材料通常都比較軟,有兩種辦法供參考:

1)制作軟-硬模結(jié)構(gòu),即只做硬凹模, 凸模整塊的聚胺脂橡膠

2)如果上述方式存在沖壓下來(lái)的密封件公差超差的問(wèn)題,可以選用鋅-鋁合金制造凸凹模刃口,(不須用精度高的慢走絲,可以用普通的線切割),調(diào)試試模時(shí)來(lái)達(dá)到精度. 此合金可以鑄造重復(fù)使用.

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。快速加熱法由于加熱時(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)要檢查凸模或凹模的軸線對(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?。從節(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。在沖床地基周圍設(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。滑軌必須定期更換,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%?;瑝K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?;瑝K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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