钢制保持架冲压模具性能分析

蔚建，杨建文，张德龙，王志伟

(洛阳LYC轴承有限公司，河南 洛阳 471039)

钢保持架冲窗孔工序，使用高耐磨性、高冲击韧性模具材料，可以极大地延长模具寿命，降低损耗，大幅提升生产效率，为企业节约成本。因此，对保持架冲压模具进行性能试验，选择更加合理的模具材料十分必要。

1 凹模寿命影响因素

1.1 概念

1)凹模寿命：以单个凹模冲出合格制品的件数来衡量。

2)凹模失效：凹模的主要失效形式为刃口磨损、压塌、崩刃、胀裂等，其中刃口磨损属于正常失效。刃口磨钝后会使冲裁件的毛刺增大，尺寸精度和断面质量下降，当刃口磨损到一定程度后，凹模就不能正常工作，这时必须刃磨或更换模具零件，甚至模具报废。试验使用的冲裁凹模如图1所示。

图1 凹模

1.2 主要影响因素

凹模寿命与凸、凹模具材料、模具热处理质量、工件加工精度、冲裁间隙、冲裁件材质、机床和模具的调整情况等有关。下面着重分析几点主要因素。

1)凹模材料。目前广泛使用且具有代表性的冲孔模具材料主要有GCr15SiMn，GCr15。试验将根据生产加工中存在的一系列情况，首次选择高耐磨性、高冲击韧性模具材料SLM-11。

2)冲裁间隙。冲裁间隙对冲裁件质量、模具寿命等影响很大。当模具间隙减小时，接触面上的单位作用力增大，刃口磨损加剧；同时，间隙小时，由于静水压力[1]增高，光亮带增大，刃口与材料的摩擦距离增长，也增加了刃口的磨损量。因此，为了提高模具的寿命，在不影响加工产品质量的前提下，可适当采用大间隙。另外加工现场需配备金刚石锉刀，根据实际情况微调间隙。

3)凹模硬度。目前冲压保持架的钢板材料(08AL、酸洗板、SS400)来源不尽相同(有邯钢、武钢、宝钢等生产的钢板)，性能不一，材料硬度、韧性、延伸率有差异，因此对材料加工所使用的模具热处理技术也不尽相同。需要通过采用不同的热处理技术，采集大量数据，研究确定合理的凹模淬火硬度。

2 试验分析

2.1 试验方法

综合考虑模具的使用寿命、模具的制造成本以及加工保持架材质和批量等多种因素，进行综合全面评价，力求得出符合实际的正确结论。试验采用控制变量法，凸模材料选用GCr15SiMn，确保加工精度相同；保持机床和模具的调整情况不变；采用相同的冲裁间隙取值方法。

2.2 性能对比

分别选用具有代表性的模具材料GCr15SiMn，GCr15和具有高耐磨性、高冲击韧性的模具材料SLM-11进行钢制保持架冲窗孔加工，不同保持架材料下凹模的使用性能见表1。

表1 加工不同保持架材料时，不同材料凹模的性能对比

由表1可知，对于不同材料保持架的冲孔加工，SLM-11材料凹模稳定、耐磨，使用寿命较传统GCr15SiMn，GCr15材料凹模大大提高，特别是在加工热轧板时，凹模寿命提高可达10～15倍。

2.3 效益对比

以30212型轴承保持架(材料为酸洗板或冷轧板)和32221型轴承保持架(材料为热轧板)冲孔为例， 对比使用SLM-11凹模和GCr15SiMn凹模的具体情况见表2。

表2 使用SLM-11，GCr15SiMn材料凹模加工2种型号保持架的情况对比

由表2可知，分别加工的2个型号保持架，在实际完成量基本相同的条件下，使用新材料SLM-11凹模较GCr15SiMn凹模的损耗量大大降低，且减少了更换时间；每千件保持架凹模费用降低至原来的1/2以下，其中加工32221时费用下降更为显著，说明新材料模具在加工热轧板时优越性更加显著。

2.4 试制分析

为进一步验证SLM-11材料凹模的使用效果，在半年时间内，先后对20个型号，共计197 931件保持架产品进行了试生产(表3)，共使用25个凹模(含表2中2种规格)，产生了7 125元的磨具费用(部分仍可继续正常使用的凹模依报废计算)，其中，在加工酸洗板或冷轧板材质保持架时，单件SLM-11凹模可加工15 000件以上工件，经济效益明显。

表3 SLM-11材料凹模的试生产完成情况

3 结束语

高耐磨性、高冲击韧性模具材料SLM-11经过试验和试生产验证，能够大幅降低保持架的冲压加工成本，提高生产效率，保证产品质量，具有良好的推广应用价值。