影響汽車沖壓模具壽命的因素分析

曹晨亮 劉新磊

摘要：模具壽命是指模具在保證產品零件質量的前提下，所能加工制件的總數量，它包括工作面的多次修磨和易損件更換后的壽命。模具壽命一般可分為設計壽命和使用壽命，在模具設計階段就應明確該模具適用的生產批量類型或者模具生產制件的總數量，即模具的設計壽命；在正常情況下，模具的使用壽命應大于設計壽命。不同類型的模具正常損壞的形式也不一樣，沖壓模具失效形式主要為磨損失效、變形失效、斷裂失效和啃傷失效等。然而，由于沖壓工序不同、工作條件不同，影響沖壓模具壽命的因素是多方面的。

關鍵詞：汽車沖壓模具；壽命；影響因素

1 影響汽車沖壓模具壽命的因素

1.1 汽車沖壓模具設計方面

1）汽車模具設計質量

汽車模具從結構、選材，到關鍵參數的確定，都由汽車模具設計員來確定。這就要求汽車設計員有較高的技術素質和豐富的實踐經驗，這樣才能保證設計的模具的質量。

2）汽車沖壓模具結構

合理的汽車沖壓模具結構有助于提高模具的承載能力，減輕汽車沖壓模具承受的熱-機械負荷水平。例如，汽車沖壓模具可靠的導向機構，對于避免凸模和凹模間的互相啃傷是有幫助的。

3）導向機構精度

為了提高汽車沖壓模具壽命，必須根據工序性質和零件精度等要求，正確選擇導向形式和確定導向機構的精度。準確、可靠的導向，對于減少汽車沖壓模具工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷影響極大。一般情況下，導向機構的精度應高于凸、凹模配合精度。

4）凸、凹模刃口幾何參數

凸、凹模的形狀、配合間隙和圓角半徑不僅對沖壓件成型有較大的影響，而且對于汽車沖壓模具的磨損及壽命也影響很大。精度要求較高的，宜選較小的間隙值；反之，則可適當加大間隙，以提高汽車沖壓模具壽命。

1.2 汽車沖壓模具制造質量

在制造汽車沖壓模具時，應根據產品零件生產批量的大小，選擇模具材料。注意模具材料的冶金質量可能造成的工藝缺陷機工作時承載能力的影響，應采取必要的措施來彌補冶金質量的不足，以提高汽車沖壓模具壽命。通常根據沖壓件的材料特性、生產批量、精度要求等，選擇性能優良的模具材料，同時兼顧其工藝性和經濟性。模具制造質量的好壞，取訣于模具每一個零件的制造精度和工人的裝配水平，也受到機床精度低、工人技能差、檢驗手段落后的影響。

1.3 沖壓設備

沖壓設備（如壓力機）的精度與剛性對沖壓模具壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。

1.4 汽車沖壓模具零件加工表面質量

汽車沖壓模具工作零件加工表面質量的優劣對于模具的耐磨性、抗膠合能力、抗斷裂能力產生顯著的影響，其直接影響模具的使用壽命。尤其是表面粗糙度值對模具壽命影響很大，若表面粗糙度值過大，在工作時會產生應力集中現象，并在其峰、谷間容易產生裂紋，影響沖模的耐用度，還會影響工件表面的耐蝕性，直接影響沖模的使用壽命和精度。

1.5 正確使用和合理維護模具

為了使汽車沖壓模具能正常生產使用，提高沖壓件質量，降低成本，延長沖模壽命，所以要正確使用和合理維護模具，嚴格執行沖壓模具“三檢查”制度（使用前檢查、使用過程中檢查與使用后檢查）。要做好模具的維護及檢修工作。其工作內容包括模具的正確安裝與調試；凸模進入凹模深度；校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點伸置；還要注意及時復磨、研光模具刃口；注意保持模具的清潔和合理的潤滑，等等。

2 汽車沖壓模具壽命提升方法

2.1 改善汽車模具的設計方法

為了降低沖壓零件時的沖裁力，應做到在達到質量要求的前提下，使沖裁的間隙盡可能的大一些，以降低模具在使用過程中的磨損程度，盡量的延長模具的使用壽命。由于凸模產生變形或折斷的可能性更大，因此在設計時應考慮增加凸模的幾何尺寸，以減少凸模在使用過程中因偏載而導致的破壞。同時在設計時對模具的工作面給予明確的光潔度要求，減少模具加工過程中產生的摩擦力，并提高沖壓模具的零件加工效果。對凸、凹模具的配合間隙也應做到準確合理，間隙過大容易使沖壓零件表面產生褶皺，間隙過小會使模具出現嚴重磨損。此外，若間隙不均勻會導致加工過程受力不均，容易加速模口的磨損。

2.2 優化汽車模具的使用材料

模具的材料選擇是模具使用壽命的另一個關鍵因素，模具的材料選擇應以加工產品的數量和加工難度為主要依據，當沖壓產品的量比較大時，模具的材料應符合強度高、剛度好、韌性和耐磨性優質的要求，若加工材料的量比較小，則選擇普通材料加工模具即可。此外，應根據零件的加工難度和材料屬性考慮模具零件的選取，若加工零件的尺寸要求精細，則設計模具時凸、凹模具的間隙就相對更小，沖壓過程中所產生的摩擦力更大，此時也應該選取耐磨性和韌性都更為優質的材料加工模具。

2.3 汽車模具熱處理工藝的合理選取

為延長模具的使用壽命，應認真分析加工模具所選材料的金屬性質，合理地選擇熱處理加工工藝，沖壓模具的制造通常需要通過淬火來提高材料的硬度，在淬火的過程中應控制好加熱溫度，溫度過高會導致模具材料過度淬火出現脆性過大，過脆的材料在冷卻的過程中易出現開裂，細小的裂紋導致模具在使用過程中出現碎裂破壞，同時過脆的模具也不適用于長期使用，但如果在模具淬火的過程中，加熱的溫度不夠高，會導致淬火后的零件硬度和淬火深度都達不到熱處理要求，在零件沖壓加工的過程中模具整體容易產生變形，模具的工作表面也容易產生磨損，因此，對于模具的淬火，一定要達到熱處理的要求溫度，避免因熱處理不良影響模具的使用壽命。

2.4 對汽車沖壓模具進行適當的維護保養

模具的正確使用和保養應從以下幾方面出發：（1）在模具正式開始使用之前，應對模具進行正規的安裝與調試，調試內容包括上模的起止點位置和入模深度；對位置和彎曲進行校正；對模具的刃口進行復磨；調整沖壓設備，使其達到沖壓模具要求的精度和沖壓力。（2）選擇有經驗的工人進行試加工，試加工應注意總結每次零件存在的問題，并使問題在前期盡可能暴露出來，對出現問題做準確及時的調整，盡量減少試加工的次數，降低試加工過程中產生的磨損。（3）提高工人的操作技能，確保能夠正確控制沖壓設備，并在凸、凹模工作表面涂抹適量的潤滑油，以減少磨損，提高零件的加工質量。（4）當沖壓模具使用一段時間后，模具刃口可能出現磨損、變形等現象，此時應當對模具進行適當的修整，恢復刃口的變型，減緩磨損的進一步產生。

結語

現代汽車行業的迅猛發展，使得人們對汽車各個方面的要求也越來越高，故而要求汽車沖壓件結構復雜，且能在高溫、高速、高摩擦劑腐蝕性工作環境中正常工作，也隨之提高了對沖壓模具的要求。沖壓模具使用壽命一直是企業關注的重要問題，為了提高模具壽命，降低成本，必須分析影響模具使用壽命的因素，獲得提高模具壽命的方法。

參考文獻

[1]林燕.汽車座椅沖壓工藝及模具設計.《海南省機械工程學會、海南省機械工業質量管理協會2010年會暨機械工程科技學術報告會》2013.

（作者單位：精誠工科汽車系統有限公司）