冲裁模模具寿命之研究
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇冲裁模模具寿命之研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘要】在现代工业生产中，冲压模具的使用非常普遍。冲压模具寿命的高低是影响冲压产品成本的重要因素。提高模具寿命、降低产品成本是模具生产、制造和使用企业不断追求的目标。影响冲压模具寿命的因素和延长模具寿命的方法很多，本课题所研究的是采用二次冲裁.在冲裁过程中间隙采用变量方法.来改变凹模在冲裁过程中的受力状态及降低冲裁时凹模侧壁所存受的挤压力和涨力.从而达到和实现提高模具寿命的终极目标，供同行参考。
一、课题的产生及其意义
冲裁模模具寿命是当今国内外模具制造业困扰模具发展的一个普遍性的问题.特别是对于制造复杂或者是价格昂贵的大型的冲裁模的寿命的长短，严重的约束了企业的生产效率和经济效盖，限制了企业的快速发展。通过对冲压类企业的多次调研，发现大多数企业，无论企业大小都不同程度的存在这一问题，特别是在汽车制造行业、航空制造业、电子电器行业和家电行业，这一困扰尤显突出。很多人都在围绕如何提高和解决冲裁模模具寿命问题而进行不断的探讨和研究。
调研发现，目前国内外对金属压力冲裁的模具寿命，大多数的研究方向都是从改良模具的热处理工艺方法.提高模具零件热处理的质量，来提高冲裁模具寿命；也有很大一部分是通过对模具材料方面进行改进，选择价格昂贵的合金材料，来提高冲裁模的寿命；还有就是提高压力机的吨位进行冲裁等诸方面来进行研究。这一系列的改良或改进方法，虽然可以在一定程度上提高模具的使用寿命，但也无形中增加了模具的制造难度和模具制造加工的成本.使产品成本提高，企业利润降低，制约了企业的发展。当今所有的冲裁类模具都仍然沿袭着近一个世纪以来的设计方法和结构型式。冲裁模凹模刃口采用直壁结构方式，冲裁间隙在整个冲裁过程始终保持不变，凸模在整个冲裁过程中一直对凹模刃口侧壁产生挤压.而过大的挤压力和涨力导致凹模常常被挤破或涨裂，致使凹模乃至整套模具报废，极其严重的影响了模具使用寿命.导致很多制造价格昂贵的模具也普遍只有几十万件，甚至几万件的冲裁寿命，严重的影响了企业的生产效率和大大的增加了产品的制造成本。
本课题所研究的是改变凹模的传统结构型式.采用间隙变量冲裁。其机理是：改进冲裁模工作零件的结构，将凹模刃口部分形状由传统的直壁凹模改变为锥形部分和直壁部分同时存在，逐步地改变冲裁间隙形成二次冲裁的效果。在冲裁过程中间隙采用变量的方法，可以改变凹模在冲裁过程中的受力状态及降低冲裁时凹模侧壁所存受的挤压力和涨力，以达到和实现提高模具寿命的终极目标，这一
作者简介：马修金(1950-)，男，籍贯：江西省南昌市，高级工程师，副教授、模具技师，江西省模具协会理事、中国航空学会会员、中国航空专业技术委员会委员、江西省南昌市科学技术协会会员、江西航空技术专业指导委员会委员。现任浙江广厦建设职业技术学院模具专业教师。主要研究方向为材料成形与控制。方法目前国内外尚未有人对此进行研究和试验.这一方法的应用可将模具寿命大大的提高.将对冲裁模具的设计和制造产生积极的效果：对冲压工艺产生本质上的改变，通过多次试验和在企业的实际生产中应用统计，模具寿命可增长30％～50％。这无疑将对企业的冲裁工艺产生积极的生产效率和巨大的经济效益。
二、影响模具寿命的因素
模具寿命与模具类型和结构有关.它是一套模具在模具材料性能、模具设计能力与制造水平.模具热处理工艺水平以及使用及维护水平的综合反映。模具寿命的高低在一定程度上反映了一个企业、一个地区、乃至一个国家的冶金工业、机械制造工业水平。
通常我们将模具失效形式归纳为磨损、塑性变形、断裂三种。
(1)磨损失效。模具在冲裁工作过程中，与冲件的坯料产生接触，由于表面的相对运动，就必然会产生磨损。实践证明在众多的磨损当中，模具凸、凹模之间的间隙是产生模具磨损的主要因素。
(2)塑性变形失效。冲裁模具在冲裁时会承受很大的冲击应力，由于冲件形状的不规则而使模具各部位的受力状态不均匀。当模具的某个部位的应力超过了模具材料的屈服极限时.就会产生塑性变形，而改变几何形状或尺寸，这也与间隙的合理与否有着很大的关系。
(3)断裂失效。模具出现裂纹或分离为两部分和数部分时，称为断裂失效。冲裁模的凸模在整个冲裁过程一直对凹模刃口侧壁产生挤压力.导致凹模常常被挤破或涨裂.而导致凹模乃至整套模具报废。冲裁间隙越小，凸模对凹模刃口侧壁产生挤压力就越大，出现凹模断裂的机率就越大。
综上所述，便可知道，模具失效与冲裁间隙的取值，以及冲裁中凸模对凹模侧壁的挤压程度和凹模涨力的大小有很大的关系。
三、传统冲裁间隙的取值
正确选择冲模间隙，能提高模具的使用寿命，并获得优质的冲裁件。因为在冲载时，只有塑性变形达到一定值时，断裂才能开始，当刃口附近应力达到材料破坏应力时，凸、凹模间的材料先后在靠近凹、凸模刃口侧面产生裂纹，并沿最大剪应力方向向材料内层扩展，使材料分离。因此冲裁间隙的取值方法和取值大小就尤为重要，合理的冲裁间隙产生高质量的冲裁断面，它会使断面上的光亮带较宽，约占整个剪切断面的1／3-1／2；而塌角、断裂带、毛刺和锥度都很小，整个冲裁零件平面无穹弯现象。但是，影响冲裁断面质量的因素十分复杂，材料不同，它随材料的性能不同而变化，塑性差的材料，断裂倾向严重，光亮带，塌角及毛刺均较小，而断面大部分是断裂带。塑性好的材料与此相反，其光亮带所占的比例较大，塌角和毛刺也较大，而断裂带较小，对于同一种材料来说，光亮带、断裂带、塌角和毛刺区四个部分在断面上所占的比例，也不是固定不变的，它与材料本身的厚度、冲裁间隙、模具结构、冲裁速度及刃口锋利程度等因素有关。其中，影响最大的是冲裁间隙。另外，即使选用了合理的间隙，但由于装配模具时，没能保证冲模间隙的均匀分布，同样会得不到理想的断面质量，间隙小的一边与间隙的一边将出现不同的断面特征。
间隙的确定。所谓合理间隙，就是指采用这一间隙进行冲裁时，能够得到令人满意的冲裁件的断面质量，并使模具有较长的使命寿命。传统冲裁间隙的取值主要有两种基本方法，即理论确定法和经验法。然而，从分析间隙对冲裁的影响规律可以看出，无论采用那一种方法，那一个间隙值想要同时满足上述各项要求都是不可能的。因此必须选择一个适当的间隙值作为设计间隙进行设计。
四、间隙变量冲裁机理
冲裁间隙是影响模具寿命诸多因素中最主要的一个因素，在冲裁过程中，凸模与被冲孔之间，凹模与落料件之间均有剧烈的摩擦，而且间隙越小摩擦越严重，所以，过小的间隙对模具的寿命极为不利.而较大的间隙可使凸模和凹模的刃口侧面与材料间的摩擦减小.可减缓由于模具制造和安装误差所造成的间隙不均匀的不利影响，从而提高模具的使用寿命。根据这一规律，我们采用冲裁间隙变量的方法进行冲裁。所谓间隙变量冲裁就是改进冲裁模工作零件的结构型式，将凹模刃口改变传统的直壁刃口，而做成锥形，锥形的长度约占传统凹模直壁的2／3。使在冲裁过程中，凸、凹模之间的间隙随着凸模进入凹模的深度而变化。
也就是说.冲裁中冲裁间隙是不断改变.由最初的大间隙慢慢减小，直至冲裁过程结束。进而来改变凹模在冲裁过程中的受力状态，降低冲裁时凹模侧壁所存受的摩擦力、挤压力和涨力，以达到和实现提高模具寿命的终极目标。
五、间隙变量冲裁应用
如何改变和确定间隙在冲裁全过程的变量参数值.必须经过一系列的试验，来获取可信的间隙变量参数。最后达到推广应用，产生经济效益，服务于生产的终极目标。
我们在试验中最初用的间隙变量最大值是参照GB／T16743―1997中给出的值。后经过多次反复的试验，得到了一个了间隙变量最大值，并在实际生产中进行使用验证，取得了不错的效果。不仅大大地延长了模具的使用寿命.而且对冲裁件的断面质量和尺寸精度也有很大程度上的改善和提高，从而提高了生产效率，降低了产品的生产成本。但凹模刃口的加工难度增加了，所以凹模刃口的加TT艺方法有待进一步的探讨。
间隙选取主要与材料种类、板料厚度有关，但由于各种冲压件对其断面质量和尺寸精度的要求不同，以及生产条件的差异，各种资料中所给的间隙值并不相同。锥刃的小端部位(刃口计算直壁尺寸)间隙约为冲裁板料厚度的8％-12％.锥刃的大端部位间隙比小端部位增大5％-8％(具体间隙变量值略)。
六、结束语
本课题的研究是通过采用二次冲裁及在冲裁过程中采用间隙变量的方法.来不断改变凹模在冲裁过程中的受力状态及降低冲裁时凹模侧壁所存受的挤压力和涨力，以达到和实现提高模具寿命的终极目标.这项研究是一项为获得新知识而进行的创造性的研究.它主要是为了达到和实现大幅提高冲裁模模具的使用寿命.提高冲裁生产效率，降低企业产品的制造成本为目的的研究。将它应用推广到企业的实际生产中，使它产生不可估量的经济效益。这一方法目前国内外尚未有人对此进行研究和试验。