沖壓模壽命以模具失效前的沖壓次數(shù)為衡量標(biāo)準(zhǔn)。沖壓模具失效形式主要表現(xiàn)為磨損失效、變形失效、斷裂失效和啃傷失效等等。然而，由于沖壓工序不同，工作環(huán)境條件的不同，影響沖壓模具壽命的因素是多方面的。因此，我們有必要從沖壓模的設(shè)計、制造以及使用設(shè)備等方面進(jìn)行綜合分析，探析影響沖壓模具壽命的因素，從根本上控制失效形式的發(fā)生，從而提高模具的使用壽命。

一、引言

模具在正常工作中，沖出廢品工件以前所沖制工件的數(shù)量稱為模具壽命。模具因自然磨損或損壞，致使模具不能繼續(xù)沖出合格工件，稱此為模具失效。在沖壓生產(chǎn)中，一般大型沖壓件模具價格都在幾十萬以上，有的甚至上百萬，資金的投入比較可觀。因此，模具壽命直接影響到產(chǎn)品質(zhì)量與企業(yè)效益。所以各生產(chǎn)企業(yè)對于模具的使用壽命，在沖壓設(shè)備、模具維護(hù)保養(yǎng)以及模具設(shè)變整改等方面，都在不斷地進(jìn)行改善，盡可能地提高模具壽命。

二、模具失效的主要表現(xiàn)形式——磨損

模具在生產(chǎn)過程中因摩擦產(chǎn)生自然磨損，是一種正常失效方式。凸、凹模的磨損形式可以分為：凹坑磨損、斜向磨損、凹坑——斜向磨損（如圖1所示）。這些磨損形式主要是由作用在凸、凹模各工作面上的壓力、板料相對于凸、凹模的相對滑移，以及沖壓次數(shù)所決定的。

常見的型面磨損形狀

（A）凹坑磨損 （B）斜向磨損 （C）凹坑－斜向磨損

1－凸模側(cè)面 2－凸模端面 3－凹模端面 4－凹模內(nèi)側(cè)面

凸、凹模刃口磨損過程可用磨損曲線趨勢圖來表示。模具剛使用不久，磨損量增加較快，這時稱為初期磨損；以后在相當(dāng)長的工作時間里，磨損量較為穩(wěn)定地緩慢變化，稱穩(wěn)定磨損；此后，刃口磨損量又急劇增加，稱急劇磨損。從磨損曲線趨勢圖中我們可以看出，隨著模具沖裁次數(shù)的增加,凸模型面的磨損加劇。若延長模具型面兩次修磨間的沖壓次數(shù)，應(yīng)盡可能地增加穩(wěn)定磨損區(qū)域，則可推遲凸模型面的急劇磨損，從而提高模具的使用壽命。

以沖裁模為例，如圖3中所演示的沖裁過程，由于板料在沖裁過程中的彎曲變形，凸、凹模的端面僅在刃口附近與板料接觸，刃口部分承受集中應(yīng)力載荷的作用。

沖裁模附近板料受力圖

1－凸模 2－凹模 3－板料

F1、F2——分別為凸、凹模對板料的垂直作用力；

F3、F4——分別為凸、凹模對板料的側(cè)壓力；

μF1、μF2——為凸、凹模端面作用于板料的摩擦力；

μF3、μF4——為凸、凹模側(cè)面作用于板料的摩擦力；

在沖裁過程中，板料受到以上各力的綜合作用。

垂至于板料方向的沖裁力：F＝F1＋μF3 或F＝F2＋μF4

平行于板料方向的作用力：F5＝F3＋μF1 或F5＝F4＋μF2

由上述受力分析，我們可以看出F1、F2不在一條直線上，產(chǎn)生的力矩M引起的彎曲使板料的變形局限于凸、凹模間隙及其附近部分。對于凸、凹模端面，刃口部分承受集中應(yīng)力的作用，應(yīng)力隨著離開刃口距離的增大而急劇減小。一般來說，間隙減小，沖裁力F與摩擦力μF都增大，使刃口所受壓應(yīng)力增大，造成刃口變形，與端面摩擦加劇，甚至可能發(fā)生崩刃等設(shè)備事故。所以，過小的間隙對于模具壽命來說也是極為不利的。合理地增大間隙可以有效地減小磨損消耗。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于沖壓零件的原材料厚度公差超差、材料性能波動、表面質(zhì)量較差(如銹跡)或不干凈(如油污)等，都會造成模具的工作零件磨損加劇，甚至產(chǎn)生崩刃等不良后果。

在沖壓加工中為了減小凸、凹模間的磨損，采取潤滑措施是必不可少的。加入適當(dāng)潤滑劑能有效地提高模具壽命。使用潤滑劑后，可在板料與凸、凹模之間形成一層薄膜，將兩者之間的滑動表面相互隔離，因而可以有效的減小型面間摩擦力和磨損現(xiàn)象。另外，模具在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)模具型腔過熱現(xiàn)象，特別在高氣溫時段容易發(fā)生，如加入潤滑劑則能有效地減輕因型腔過熱而造成的沖壓件質(zhì)量問題。我們以沖Ф10mm孔的板材為例，板材厚度t＝1mm，圖4是其加入潤滑劑與未加潤滑劑的潤滑效果圖：

潤滑效果圖

1－無潤滑2－加入機(jī)油潤滑

三、提高模具壽命的措施及實(shí)施辦法

1、生產(chǎn)前期對所生產(chǎn)的沖壓件進(jìn)行工藝評審及工藝優(yōu)化

對沖壓件的結(jié)構(gòu)設(shè)計要盡可能最大限度地符合沖壓工藝性要求，選擇合理的工藝搭邊。

為此，在模具設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：

① 盡可能采用沖壓工藝性好的原材料，以減少沖壓變形力；

② 沖壓前應(yīng)嚴(yán)格檢查原材料的牌號、厚度及表面質(zhì)量等，并將原材料擦拭干凈，必要時應(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，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序；

④ 在確認(rèn)下料尺寸時，應(yīng)當(dāng)根據(jù)零件的加工批量、質(zhì)量要求和模具配合間隙，合理地考慮板料的搭邊尺寸，因?yàn)檫^小的搭邊值往往會造成模具的急劇磨損或凸、凹模啃傷。

2、合理地設(shè)計模具結(jié)構(gòu)，改善模具制造過程中熱處理工藝

增大上模座與下模座的厚度，加大導(dǎo)柱、導(dǎo)套直徑，以提高模架的整體剛性。要避免凸、凹模在垂直和水平剖面內(nèi)的尖角過渡，以減小沖壓過程中的應(yīng)力集中，延緩磨損。另外，對于截面急劇變化的整體式凸、凹模，應(yīng)該以較大的圓角半徑和錐度來過渡。

根據(jù)沖壓件數(shù)模確定沖壓件的下料尺寸，從而保證模具型腔內(nèi)的定位裝置的合理化，以減少毛坯因定位誤差在沖壓過程中給模具帶來的負(fù)面影響。

在熱處理工藝中，采用表面強(qiáng)化處理，使沖壓模的成形零件“內(nèi)柔外硬”，以提高其耐磨性、抗粘性和抗疲勞強(qiáng)度，其方法有滲氮、滲硼、滲硫、電火花強(qiáng)化、離子注入、淬火后的氣相沉積碳化物（如TiC）等。

模具在使用一段時間后，容易使模具內(nèi)部產(chǎn)生熱應(yīng)力，為此，應(yīng)加以冰冷（低于－78°C）措施或超低溫處理，以提高其耐磨性。熱處理時要強(qiáng)韌匹配，柔硬兼顧，從而使模具壽命有效地提高。

3、結(jié)合沖壓設(shè)備的性能特點(diǎn)，提高模具壽命

沖壓設(shè)備（如油壓機(jī)）的精度、穩(wěn)定性與剛性對沖壓模壽命的影響極為重要。沖壓設(shè)備的精度高、剛性好，沖壓模的壽命將大為提高。例如江鈴控股有限公司沖壓廠現(xiàn)有2000T沖壓生產(chǎn)線（1臺2000T、2臺1000T、2臺800T）均為油壓機(jī)，油壓機(jī)具有采購成本低、成形性能好、保壓時間長的特點(diǎn)，模具整體受力均勻，不易發(fā)生因模具受力不均而導(dǎo)致的失效發(fā)生。

4、正確維護(hù)、保養(yǎng)和存放模具

使用正確的維護(hù)、保養(yǎng)和存放模具的方法，對于提高模具使用壽命十分重要。下面是結(jié)合在沖壓生產(chǎn)過程當(dāng)中的一些維護(hù)、保養(yǎng)模具的辦法：

① 生產(chǎn)前期須正確安裝、調(diào)試模具，使模具處于最佳工作狀態(tài)；

② 嚴(yán)格保持模具工作型面的清潔度，生產(chǎn)之前操作工應(yīng)將凸、凹模型面仔細(xì)擦拭，防止灰塵、雜物附著于型面之上；

③ 操作工要嚴(yán)格按照規(guī)程正確送料，防止因誤送料或板料定位偏差而引起的模具損壞；

④ 定期對模具進(jìn)行合理地潤滑與冷卻，減少模具在生產(chǎn)中多余的磨損，消除模具內(nèi)部的熱應(yīng)力；

⑤ 嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模的深度，加力不可過大，最好控制壓力參數(shù)在壓機(jī)額定壓力的60％以內(nèi)，以免加劇型面的磨損，防止沖疊片；

⑥ 沖壓模在存放時，應(yīng)使其上下模保持一定的空隙（大型沖模一般都有限位塊），以保護(hù)刃口，最好使用彈性元件保持模具松弛狀態(tài)。注意，模具不宜疊加存放。

以上幾點(diǎn)辦法是生產(chǎn)過程中都應(yīng)做到的，對于以沖壓為主的企業(yè)來說，提高沖壓件質(zhì)量、降低成本、延長模具壽命，是提高企業(yè)效益的關(guān)鍵。

四、結(jié)束語

總之，在模具設(shè)計、制造、使用和維護(hù)全過程中，應(yīng)用先進(jìn)制造技術(shù)和實(shí)行全面質(zhì)量管理，是提高模具壽命的有效保證，并且致力于發(fā)展專業(yè)化生產(chǎn)，加強(qiáng)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作，除零件標(biāo)準(zhǔn)化外，還有設(shè)計參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、組合形式標(biāo)準(zhǔn)化、加工方法標(biāo)準(zhǔn)化等，不斷提高模具設(shè)計和制造水平，這些對于提高模具壽命來說，都是十分必要的。

來源：五金沖壓模具設(shè)計資料