冲压模具的制造精度与使用寿命提升方法

周连国 孔凡彬 张伟

摘要：当前中国市面上的高精密模具产品有50%以上均为进口模具，可见在复杂、大型、高精度、高科技含量的模具设计及制造中，中国与国外先进水平的差距非常大，这些差距主要体现在精准值、使用寿命及可靠性等方面。而之所以出现如此差距的原因就在于冲压模具企业的数字化技术运用水平远远落后他人，再加上传统冲压模具缺少精准的修正方法，完全凭借工人积累的修模经验，并且还需经过重复多次的试模与修改参数，不仅维修成本高且无法保证精准值。

关键词：冲压模具;制造精度;使用寿命;提升方法

1现有冲压模具制造技术

1.1冲压模具通用零件制造技术

车削加工。车削加工主要是用于加工冲压模具中的模柄、导套、圆柱销等通用型零件，在加工的过程中，技术要求为：保持相互位置的精度、几何形状的精度、尺寸精度以及表面的粗糙度。对于零件的外圆表面，可以根据精度要求进行车削处理，而内孔表面则要根据零件结构来判断车削方式。

铣削加工。在冲压模具的制造过程中，对于万能工具铣床及立式铣床的应用最为广泛，主要是针对各类小型冲压模具零件的平面及孔形为加工对象，对于大型的冲压模具加工，则需要更多的应用仿形铣床。

刨削加工。对于冲压模具零件的刨削加工设备，主要包括牛头刨床和龙门刨床，其中，牛头刨床的经济效益最为显著，因此获得了广泛应用。

插削加工。在冲压模具的制造中，对于大型零件的外形加工、特殊零件的内控粗加工，都需要依靠插床完成。

磨削加工。对于冲压模具零件，最后通常都需要实施磨削加工，以实现零件表面质量的提高。

1.2冲压模具成型零件制造技术

冲压模具成形零件主要包括凹模、凸模和凹凸模，这些零件的形状较为复杂，因此对于精度的要求也比较高。

挤压成形。对于成形零件的挤压处理，通常包括热挤压和冷挤压成形处理两种方法。而且此种方法在凹模、凸模等形状较为复杂且可以成批量生产的零件中应用最适宜。

化学腐蚀成形。在进行冲压模具制造的过程中，凹模或凸模在淬火后形状会变得较为复杂，而且如果淬火的硬度较高，不容易进行修整加工，此时可以采用化学腐蚀法进行加工处理。

合金堆焊冲压模具。此项技术的应用，能够有效提升冲压模具的使用寿命，且降低冲压模具的制造成本，同时还便于对冲压模具的维修，工艺也较为简单，具有较为广泛的适用范围。

钳工修整成形。无论采用哪种冲压模具的生产制造技术，最终都需要进行钳工操作，对于冲压模具成形后，各个棱角处遗留的毛刺、杂质等，需要通过钳工来进行修整完成。

2 冲压制造的精度提升

2.1 规范操作

冲压模具加工主要依靠上下模具的相对运动来完成，在实际生产过程中，首先应确保被加工对象可靠地固定于 冲压模具上，并针对关键尺寸实现准确定位，以保证冲压 成型的精确性。在冲压加工的同时还应综合考虑模具结 构特点和特殊性等问题，保证依据操作标准实现精准的定 位。其次，精确冲压加工过程中，导柱必须设计在远离模 块和压料板的位置上，以保证冲压过程的安全性，同时达 到合理控制凸凹模在冲压过程的配合间隙的要求。再次，冲压模具的加工过程会不可避免地产生很大的冲击力，因 此，针对于模具装配过程中所使用的螺钉、螺母等固定零 件和定位零件必须要保证其安装的可靠性，以免因为模具 的反复使用造成松动，影响位置和精度。最后，压料零件 应当设计压边圈，以避免材料受切向压力作用时出现凹凸 不平的问题，精加工过程中应当确保卸料板及时清理与保养，不得有杂物出现。

2.2 合理设计

在冲压模具的精确制造过程中，对于多种的零件制造 与设计技术应当做到灵活应用。首先，积极利用计算机软 件进行模具的辅助设计，制作合理明确的生产图纸，并利 用三维建模技术提高模具设计过程中的精确度。其次，合 理选用模具的制造技术，例如线切割技术的加工精度能达 到 1.5 μm 的标准，且具有良好的加工表面粗糙度，由于线 切割加工的直径仅为 0.03 ～ 0.1 mm，能够保证凹凸模一 次性加工完成。此外，通过磨削及抛光加工技术制造的模 具也能获得很高的精确度，能够满足产品的高质量要求。

2.3 控制系统优化

现代化的数控冲压模具加工能有效提高产品加工的 自动化、智能化程度，通过优化夹具、机具的自动化功能，并同时合理设计监控系统、检测系统、编程系统，有利于实 现冲压模具加工的一体化要求，在提高加工精度的同时还 能够提升工作效率。

3提高冲压模具使用寿命的方法探讨

3.1改善模具的设计方法

为了降低冲压零件时的冲裁力，应做到在达到质量要求的前提下，使冲裁的间隙尽可能的大一些，以降低模具在使用过程中的磨损程度，尽量的延长模具的使用寿命。由于凸模产生变形或折断的可能性更大，因此在设计时应考虑增加凸模的几何尺寸，以减少凸模在使用过程中因偏载而导致的破坏。同时在设计时对模具的工作面给予明确的光洁度要求，减少模具加工过程中产生的摩擦力，并提高冲压模具的零件加工效果。对凸、凹模具的配合间隙也应做到准确合理，间隙过大容易使冲压零件表面产生褶皱，间隙过小会使模具出现严重磨损。此外，若间隙不均匀会导致加工过程受力不均，容易加速模口的磨损。

3.2合理选材及热处理

模具的模座一般都是HT300，工作部分一般根据材料厚度分两种，一种是材料厚度小于1.2mm，一般称为薄板模具，拉延模工作部位一般选用MoCr、QT700合金、GGG70L和GM246等合金铸铁，淬火方法为火焰淬火，硬度可达到HRC53-57，后续模具一般采用7CrSiMnMoV、D2、ICD5等材料，淬火方法为火焰淬火，硬度可达到HRC56-58;一种是材料厚度大于等于1.2mm，一般称为厚板模具，拉延模、修边模及翻边整形模的材料一般采用Cr12MoV或SKD11，淬火方法为整体真空淬火，硬度可达到HRC58-62，可根据模具的实际使用情况进行表面处理。另外冲压模具上用的较多的材料还有Q235和S45C，Q235无淬火性能，S45C通常称为45号钢，有两种淬火工艺，一是调质，韧性较好，硬度可达到HRC30-34，一般用在侧销、形成限位螺钉等频繁受力部件，二是淬火、硬度稍高，硬度可达到HRC38-42，一般用在氮气弹簧顶块、调整块等需要一定硬度的部件。

3.3 提高模具加工装配质量，减少模具返修频率

为了使冲压模具使用寿命得以提高，减少模具返修频率，就需要保证模具的加工装配质量。实践中提高模具制造精度的措施有：①优化加工工艺，避免多次装夹加工;②标准化作业，制定完善的加工作业指导书及钳工作业指导书;③加强操作人员专业技能，定期进行业务培训;④选用合适的辅助加工工具;⑤定期检查和维护模具加工设备，避免由于加工过程中控制不稳定，而影响模具加工精度;⑥要结合实际施工情况，调整数控编码参数，确保施工的合理性。

3.4 实践中的其他方法

为了提高冲压模具的使用寿命，实践中还有其他一些方法的应用：①模具表面镀层，如镀铬，增加表面硬度;②喷丸表面强化，使模具表面产生冷硬层和残余压应力，可以显著提高模具的疲劳强度;③电火花表面强化，利用电火花在工件表面形成一层合金化强化层，增加表面硬度;④模具的正确使用和维护，实践中应建立有效的冲压模具使用和维护制度，并將相应的工作落到实处，给予冲压模具寿命可靠保障，增加冲压产品生产效益。

4结语

冲压模具对汽车制造来说是非常重要的環节，而提升冲压模具使用寿命的方法有很多，不同的处理方式对模具寿命也会产生较大的影响，因而在实际的生产处理过程中，模具维修人员需要在实际操作的时候要根据具体情况来采用不同的措施，这样才能够保证冲压模具的日常使用和冲压模具的使用寿命。

参考文献：

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[3]邓志鹏.冲压模具制造技术探究[J].南方农机，2017，48（04）：102.

（作者单位：曲阜天博汽车零部件制造有限公司）