鋼制保持架沖壓模具性能分析

蔚建，楊建文，張德龍，王志偉

(洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471039)

鋼保持架沖窗孔工序，使用高耐磨性、高沖擊韌性模具材料，可以極大地延長模具壽命，降低損耗，大幅提升生產(chǎn)效率，為企業(yè)節(jié)約成本。因此，對保持架沖壓模具進(jìn)行性能試驗，選擇更加合理的模具材料十分必要。

1 凹模壽命影響因素

1.1 概念

1)凹模壽命：以單個凹模沖出合格制品的件數(shù)來衡量。

2)凹模失效：凹模的主要失效形式為刃口磨損、壓塌、崩刃、脹裂等，其中刃口磨損屬于正常失效。刃口磨鈍后會使沖裁件的毛刺增大，尺寸精度和斷面質(zhì)量下降，當(dāng)刃口磨損到一定程度后，凹模就不能正常工作，這時必須刃磨或更換模具零件，甚至模具報廢。試驗使用的沖裁凹模如圖1所示。

圖1 凹模

1.2 主要影響因素

凹模壽命與凸、凹模具材料、模具熱處理質(zhì)量、工件加工精度、沖裁間隙、沖裁件材質(zhì)、機(jī)床和模具的調(diào)整情況等有關(guān)。下面著重分析幾點(diǎn)主要因素。

1)凹模材料。目前廣泛使用且具有代表性的沖孔模具材料主要有GCr15SiMn，GCr15。試驗將根據(jù)生產(chǎn)加工中存在的一系列情況，首次選擇高耐磨性、高沖擊韌性模具材料SLM-11。

2)沖裁間隙。沖裁間隙對沖裁件質(zhì)量、模具壽命等影響很大。當(dāng)模具間隙減小時，接觸面上的單位作用力增大，刃口磨損加?。煌瑫r，間隙小時，由于靜水壓力[1]增高，光亮帶增大，刃口與材料的摩擦距離增長，也增加了刃口的磨損量。因此，為了提高模具的壽命，在不影響加工產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，可適當(dāng)采用大間隙。另外加工現(xiàn)場需配備金剛石銼刀，根據(jù)實際情況微調(diào)間隙。

3)凹模硬度。目前沖壓保持架的鋼板材料(08AL、酸洗板、SS400)來源不盡相同(有邯鋼、武鋼、寶鋼等生產(chǎn)的鋼板)，性能不一，材料硬度、韌性、延伸率有差異，因此對材料加工所使用的模具熱處理技術(shù)也不盡相同。需要通過采用不同的熱處理技術(shù)，采集大量數(shù)據(jù)，研究確定合理的凹模淬火硬度。

2 試驗分析

2.1 試驗方法

綜合考慮模具的使用壽命、模具的制造成本以及加工保持架材質(zhì)和批量等多種因素，進(jìn)行綜合全面評價，力求得出符合實際的正確結(jié)論。試驗采用控制變量法，凸模材料選用GCr15SiMn，確保加工精度相同；保持機(jī)床和模具的調(diào)整情況不變；采用相同的沖裁間隙取值方法。

2.2 性能對比

分別選用具有代表性的模具材料GCr15SiMn，GCr15和具有高耐磨性、高沖擊韌性的模具材料SLM-11進(jìn)行鋼制保持架沖窗孔加工，不同保持架材料下凹模的使用性能見表1。

表1 加工不同保持架材料時，不同材料凹模的性能對比

由表1可知，對于不同材料保持架的沖孔加工，SLM-11材料凹模穩(wěn)定、耐磨，使用壽命較傳統(tǒng)GCr15SiMn，GCr15材料凹模大大提高，特別是在加工熱軋板時，凹模壽命提高可達(dá)10～15倍。

2.3 效益對比

以30212型軸承保持架(材料為酸洗板或冷軋板)和32221型軸承保持架(材料為熱軋板)沖孔為例， 對比使用SLM-11凹模和GCr15SiMn凹模的具體情況見表2。

表2 使用SLM-11，GCr15SiMn材料凹模加工2種型號保持架的情況對比

由表2可知，分別加工的2個型號保持架，在實際完成量基本相同的條件下，使用新材料SLM-11凹模較GCr15SiMn凹模的損耗量大大降低，且減少了更換時間；每千件保持架凹模費(fèi)用降低至原來的1/2以下，其中加工32221時費(fèi)用下降更為顯著，說明新材料模具在加工熱軋板時優(yōu)越性更加顯著。

2.4 試制分析

為進(jìn)一步驗證SLM-11材料凹模的使用效果，在半年時間內(nèi)，先后對20個型號，共計197 931件保持架產(chǎn)品進(jìn)行了試生產(chǎn)(表3)，共使用25個凹模(含表2中2種規(guī)格)，產(chǎn)生了7 125元的磨具費(fèi)用(部分仍可繼續(xù)正常使用的凹模依報廢計算)，其中，在加工酸洗板或冷軋板材質(zhì)保持架時，單件SLM-11凹?？杉庸?5 000件以上工件，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

表3 SLM-11材料凹模的試生產(chǎn)完成情況

3 結(jié)束語

高耐磨性、高沖擊韌性模具材料SLM-11經(jīng)過試驗和試生產(chǎn)驗證，能夠大幅降低保持架的沖壓加工成本，提高生產(chǎn)效率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，具有良好的推廣應(yīng)用價值。