冷沖壓模具加工過程中的問題與品質(zhì)控制

何衛(wèi)強(qiáng)

（鶴山市明鉉金屬制品有限公司，廣東 鶴山 529700）

在現(xiàn)代工業(yè)中,模具是工業(yè)發(fā)展的重要條件，產(chǎn)品的生產(chǎn)在很多時候都是依賴于模具加工，有人甚至說模具品質(zhì)將會影響產(chǎn)品的品質(zhì)、效率和生命，模具的品質(zhì)關(guān)乎產(chǎn)品的制造品質(zhì)等前期使用過程，也會影響維護(hù)保養(yǎng)等方面的后續(xù)工作。所以在現(xiàn)實(shí)中很多生產(chǎn)者都是從加工過程和品質(zhì)控制入手，積極的從多方面采取措施杜絕事故發(fā)生，下面我們以冷沖壓模具為例進(jìn)行分析。

1 冷沖壓模具安裝的問題

眾所周知，在模具的使用中首先遇到的就是安裝問題，其安裝過程一般可以分為模具裝到模架和將模架上的整副模具裝入沖床內(nèi)兩個過程，這兩個過程都是相對較為復(fù)雜的，需要認(rèn)真對待。

1.1 裝配到模架

模具并不能直接安裝到模架上的，一般在安裝前，需要對模架安裝表面進(jìn)行相應(yīng)的處理，而處理的方式主要是去毛刺。需要特別注意的是，在檢查固定螺釘時，有時候模具拆下來會有規(guī)格長短不一的很多的螺釘，而緊固用的螺栓插入螺栓孔中的長度應(yīng)大于螺栓直徑的1.5~2倍。

對于有導(dǎo)向裝置的模架也是一個需要注意的問題。一般而言，各類模板的上、下之間的相對位置不需要進(jìn)行調(diào)整了。但是，在裝配時還是要注意檢查模板表面，尤其要注意表面不能夾有臟物，否則就會妨礙裝配。此外還要注意定位銷套入深度，模板之間是由兩支定位銷來保證位置的，如果定位銷外圓出現(xiàn)了各種磨損或者是損壞，就需要進(jìn)行更換。

在裝配模具的過程中，需要注意的問題就是模板一定要對準(zhǔn)定位銷套，一般可以借助于塑料錘等工具敲擊模板，讓二者貼在一起，然后注意對稱緊固用板手將緊固螺釘擰緊。在完成這些以后，應(yīng)檢查鋼珠保持架的伸出長度。在檢查沖床上死點(diǎn)位置時鋼珠保持架最上一排鋼珠與該面平齊為宜，不露出導(dǎo)套。

1.2 裝入沖床

以上是模具在工具間組裝過程，在這些過程中應(yīng)該始終將模架與沖床工作臺定位作為安裝基準(zhǔn)，完成以上過程后，注意要把下模架裝上定位銷及固定螺釘并降下滑塊直到上模架之間存有0.5~0.8mm的間隙的時候裝上固定螺釘。稍微抬高沖床滑塊，連同上模架用手?jǐn)Q緊后用捧進(jìn)方式上、下動作3~4次，完成這些之后再擰緊固定螺釘。當(dāng)然也有些其他的情況，有的人在安裝的時候以上模架與滑塊定位作為安裝基準(zhǔn)，這個時候就要進(jìn)行變通了，步驟就是相反的。在完成模具安裝之后，單可以動沖床以方便的了解模具工作情況，再進(jìn)行接下來的沖壓作業(yè)。

2 冷沖壓模具加工過程中工藝改進(jìn)措施

2.1 改進(jìn)的工藝流程方案一

將軋材毛坯下料進(jìn)行加熱和鍛造之后，再進(jìn)行冷床微風(fēng)，進(jìn)行淬火冷卻到一定溫度，爭取冷卻速度控制在20~45 ℃/min，等到下貝氏體等溫轉(zhuǎn)變25min左右之后，將其空冷到280~220℃，再進(jìn)行地坑保溫。繼續(xù)進(jìn)行回火，但是要注意控制時間和溫度，最后進(jìn)行埋沙保溫冷卻，當(dāng)這些工作完成以后再進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)，檢驗(yàn)效果如圖1所示。

圖1 Mn-B合金貝氏體鋼球的金相組織×500

2.2 改進(jìn)的工藝流程方案二

該方案主要是對金屬模加壓鑄造，當(dāng)進(jìn)行加熱和鍛造之后，再進(jìn)行冷床微風(fēng)，進(jìn)行淬火冷卻到一定溫度，爭取冷卻速度控制在20~45℃/min，下貝氏體等溫轉(zhuǎn)變25min左右之后將空冷到280~220℃，再進(jìn)行地坑保溫。繼續(xù)進(jìn)行回火，但是要注意控制時間和溫度，最后進(jìn)行埋沙保溫冷卻，這些完成以后再抽樣檢驗(yàn)。

3 冷作模具主要失效形態(tài)的品質(zhì)控制

冷作模具會有磨損失效、過載失效和疲勞失效等幾種比較典型的失效形式，在下文我們將進(jìn)行分別的論述。

3.1 過載失效

過載失效一般包括韌度不足和強(qiáng)度不足兩類，主要原因是材料本身承載能力不足，在進(jìn)行了高強(qiáng)度的工作載荷之后，引起的失效。

（1）材料韌度不足的失效

材料的韌度在工作中是很難進(jìn)行探測的，在冷擠壓和冷鐓模具中容易出現(xiàn)，往往都是無宏觀征兆，具有突發(fā)性，因而也相對較為危險，很有可能帶來人員和財產(chǎn)損失。冷擠壓和冷鐓模具中的沖頭折斷、開裂是常見的，產(chǎn)生前無明顯塑性變形，會造成模具的永久失效。

（2）強(qiáng)度不足失效

在生產(chǎn)中，不僅僅有沖頭的折斷、開裂，還會有材料的抗壓、彎曲抗力不足導(dǎo)致的鐓頭下凹、彎曲，一般是和模具硬度偏低有關(guān)。很多研究者多次進(jìn)行過研究，認(rèn)為硬度小于56 HRC的黑色金屬冷鐓沖頭和硬度小于62 HRC的冷擠沖頭，很容易出現(xiàn)這種情況，對付此種失效的常用方法就是變形失效增硬度，脆斷失效減硬度。

3.2 磨損失效

所謂的磨損失效是指刃口、沖頭等工作部位在與被加工材料的摩擦中引起形狀和尺寸變化失效，一般包括正常磨損失效和非正常磨損失效。

正常的磨損失效：對于冷沖壓、冷擠壓模具而言，與被加工材料之間的均勻摩擦較多，模具壽命取決于表面抗磨損能力，在排除了材料不斷裂的情況下，表面抗磨損能力如果較強(qiáng)通常模具使用壽命較長，反之則會引起此類失效(圖2c)。

非正常磨損失效：這種彎曲、拉伸及冷擠壓模具中，材料表面形狀和尺寸發(fā)生突變的原因主要是局部高壓力作用導(dǎo)致了工作部位與被加工材料的咬合，出現(xiàn)嚴(yán)重劃痕和“冷焊”，導(dǎo)致失效(圖2d)。

圖2 幾種冷作模具鋼的典型失效形態(tài)

3.3 疲勞失效(多沖疲勞失效)

一般而言，多沖疲勞失效常見于重載模具模具中里，冷作模具載荷失效常常是因?yàn)橹芷谛允┘拥囊欢_擊速度和能量作用下的多沖疲勞有關(guān)。這種多沖疲勞的壽命據(jù)統(tǒng)計多在一千到五千次之間。而且在多沖疲勞之中沒有明顯的裂紋疲勞源和擴(kuò)散區(qū)。以模具鋼為例進(jìn)行分析，從原因上看，其疲勞性能與特征與結(jié)構(gòu)鋼有很大差異。結(jié)構(gòu)鋼脆性材料的裂紋萌生在整個壽命中占很重要的一部分，有證據(jù)證明，沖擊疲勞裂紋萌生在約200μm微裂紋時，壽命占總壽命的90%以上，穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展區(qū)和疲勞條帶的低微區(qū)分使得裂紋萌生與擴(kuò)展很難區(qū)分。在很多情況下裂紋萌生在材料表面薄弱環(huán)節(jié)，裂紋一旦產(chǎn)生就快速失穩(wěn)擴(kuò)展。高速鋼在經(jīng)過噴丸強(qiáng)化處理時，裂紋源位置轉(zhuǎn)移到次表面約0.2mm處(圖2e)。有人就認(rèn)為可以通過改善材料表面應(yīng)力來加強(qiáng)多沖疲勞抗力。

4 結(jié)束語

隨著經(jīng)濟(jì)日益的全球化，我們在與國際接軌的腳步中會發(fā)現(xiàn)市場競爭的壓力越來越大，產(chǎn)品的競爭說到底也是品質(zhì)、成本和開發(fā)能力的競爭。模具的制造和生產(chǎn)過程越來越受到了人們的重視，成為加工業(yè)鏈條的基礎(chǔ)要素，決定著企業(yè)的生存和發(fā)展命運(yùn)，從廣義上甚至是關(guān)涉到國家制造業(yè)的整體水平。對于冷沖壓模具加工而言，需要廣大的生產(chǎn)者嚴(yán)格控制品質(zhì)，做好充足的準(zhǔn)備，發(fā)現(xiàn)問題對癥下藥，才能更好地完成加工業(yè)的生產(chǎn)升級任務(wù)。

[1]林明山.冷沖壓模具的安裝調(diào)整與故障排除技術(shù)[J].模具制造，2006（5）：21-24.

[2]周丹薇.冷沖壓模具設(shè)計中合理工序安排與模具結(jié)構(gòu)分析[J].哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2007（2）：96-97.

[3]陸 茵.冷沖模具使用壽命的影響及對策[J].金屬加工(冷加工)，2008（12）：46-47.

[4]唐建生，熊 毅.影響沖壓模具壽命的因素分析與對策[J].裝備制造技術(shù)，2007（5）：91-92.