浅淡冷冲模具使用寿命的影响因素及对策

摘 要：从冷冲模具的生产应用、工作特点进行分析，得出影响冷冲模具使用寿命的几个因素：冷冲模具结构设计、冷冲模具材料及热处理质量和模具的制造精度等。并提出：优化模具设计、合理选择冷冲模具的制造材料、提高冷冲模的制造精度与热处理质量等解决对策。

关键字：冷冲模具；使用寿命；影响因素；解决对策

一、冷冲模具概述

冲压模具工作温度分为冷冲和热冲两种：冷冲模具是指冲压温度是在常温下加工金属板料的模具，在冷冲压加工中，使被加工零件成形的一种特殊工具，模具工作部分成形的与被加工零件的尺寸是一致的，也可理解为另一种成规模的精加工技术；

冷冲模具的特点：

（1）由于冷冲模具的生产周期较长，成本高，使用过程中噪声大，因此模具的使用只适合于成批量的工厂或者流水线等。

（2）冷冲模具的生产效率高，冲件表面硬度及耐磨度增加，冲件强度和刚度也有所提高。

（3）采用冷冲模具生产的产品，稳定性高，互换性好，影响产品质量的因数相对较少，

（4）材料的利用率高，通过不同的方式排样，能够有效的提高材料的利用率，从而降低成本，有利于生产企业进行成本控制。

（5）相对于热冲模具而已，冷冲模具的使用不需要对材料加热，能够有效的节约能源，减少热处理设备的各项投入，还恩能够避免材料因加热而引起的氧化，变形等不稳定因素。

（6）冷冲模具的实用范围广，能解决许多其他加工方式难以完成的内容，在某些方面几乎成了唯一的加工方式，比如一些具有软，薄，奇，微等特点的零件。

（7）冷冲模具操作简单，通俗易学，对于操作的工人的要求低。

二、冷冲模具的使用寿命

2.1冷冲模具的使用寿命

冷冲模具在使用过程当中，也伴随着模具自身的损耗，每加工一件零件，相对的是模具的损耗，当模具损耗到加工出来的成品超过该成品的最大偏移公差时，那么这件模具就不能再作为生产所用，因此，当一件模具由全新到不能加工出合格产品之间所生产出来的产品数量，就是该模具的使用寿命了。

2.2影响冷冲模具使用寿命的几个因素

影响冷冲模具使用寿命的因素很多，主要包括模具的结构设计，制造模具用的材料，制造模具时的热处理质量以及对作业表面的强化程度，冷冲模零件的制造精度等因素的影响。除了上述说明以外，冷冲模的使用，安装，调试，维修保养等也是会对冲模寿命造成一定的影响。

（1）冷冲模具设计对使用寿命的影响

冷冲模具设计对使用寿命的影响包括：①冷冲模具的排样设计，排样方式及搭边值对模具寿命的影响具有很大的影响，如果搭边值太小，会引发模具严重磨损和表面伤害的主要原因。②凹模机构的影响。③间隙的影响。④模具导向结构的影响。⑤冲压材料的影响。

（2）冷冲模具的制造材料对其的影响

冷冲模具的材料的材质，组成的化学成分，物理组织结构，硬度，刚度，以及冶金锻造工艺等方面对模具的使用寿命的影响也是不可忽视的。其中材料的性能，模具工作零件的硬度的影响也不小。

（3）冷冲模具的热处理技术以及表面强化程度对使用寿命的影响

冷冲模具的淬火变形、开裂、断裂等虽然与模具制造材料的影响分不开，但是也不能忽视热处理对其的影响。冷冲模具在生产成型后，都会对其表面进行适当的表面强化处理，比如对其表面进行高强度稀有金属的渗透，化学气沉积，物理气沉积等防腐，防磨处理。

（4）冷冲模具的制造精度对其使用寿命的影响

众所周知，一件产品合格与不合格都有其自身的一个标准，而冷冲模具的这个标准就体现在制造精度上。制造精度越高，冷冲模具的使用寿命也就越长，这一点几乎可以通用到机械零件的制造领域上。

（5）其他因数对冷冲模具的使用寿命的影响

除以上几点主要影响冷冲模具使用寿命的因素外，冲压机的选择，工作环境对冷冲模具材料的影响，操作规范与否的影响，养护到位与否的影响等都是不能忽视的。

三、冷冲模具使用寿命对生产的影响

对企业而言，其目的是要能够盈利，那么支出成本就是不得不考虑的一点因数，为了能够得到跟多的盈利，那么对模具的投资作为企业支出成本的一项组成部分，模具的使用寿命越长，所能创造的价值也就越高。在冷冲模具的使用过程当中，使用寿命越长，单件冷冲模具所能产出的成品也就越多，废品率也能都得到有效的控制。如果是在流水线上使用的冷冲模具，其使用寿命不能够得到保证，那么整条流水线就会出现堵塞的现象，严重影响生产作业。模具的使用寿命越长，还能够减少操作人员的工作量，提高生产效率。

四、提高冷冲模具使用寿命的方法

提高冷冲模具使用寿命的方法很多，针对上面叙述的影响冷冲模具使用寿命的几点因素，下文将是比较有针对性的几点解决对策。

4.1优化冷冲模具的设计

（1）选择合理的搭边值

冷冲模具在设计的时候，必须注意搭边值的大小，如果搭边值过小，就会造成冷冲模具急剧磨损和凹、凸模啃噬伤害等一系列不良效果，且在冲裁中有被拉入模具间隙中的机会和可能性，使零件毛刺产生造成不良品，很可能损坏模具刃口，从而影响模具使用寿命。过大的搭边值会造成材料的严重损坏。综合而言，在模具设计的时候，要合理的进行排样设计。

（2）改进模具结构

采用组合或者镶拼结构，能够减少凹模结构容易产生应力集中而开裂的影响，从而提高冷冲模具的使用寿命。

（3）选择合理间隙值

在保证冲裁件质量的前提下，调整出合理的间隙大小：间隙如果过大，可能增加凹、凸模端面边缘的集中应力，造成拉应力急剧增大，刃口屈服变形变钝，而且还可能增加了冲裁力，加速刃口磨损，从而减小冷冲模具的使用寿命；间隙过小，致使压缩挤压严重，摩擦力增大，磨损增加，加剧侧面磨损，且冲裁后卸料和推件的时候，材料凹、凸面之间的摩擦还会造成比端面更大的磨损，摩擦造成的温度过高，使碎屑吸附在刃口侧边，形成金属垢面，导致凹、凸面崩刃或断裂。

（4）合理的选择导向形式及导向精度（导向精度必须高于凹、凸模的配合精度）。可靠的导向能够有效地减少工作零件的磨损度，尤其是无间隙或小间隙的冲裁模，多工位级进模尤其重要。

（5）合理选取冲压件的材料

按照设计要求和冲压工艺选取冲压件材料，能够有效的减少冷冲模具的损伤，提高模具使用寿命，避免因冲压件材料表面质量不好而导致的零件破裂，损伤模具。另外，冲压件材料厚度也应该尽量做到均匀一致，否者会使冷冲模具受力问题导致冷冲模具的损坏。

4.2合理选择冷冲模具的制造材料

一般来说，在冷冲模的设计与制造过程中，怎样合理选择模具材料是十分关键的一项的工作。合理的选用材料不止能满足零件的工作条件，且能延长模具的使用寿命。模具材料对模具使用寿命的影响一般是由模具材料性能，化学成分，物理组织结构，硬度等的共同体现的。这其中材料性能及热处理质量是造成模具使用年限的关键。据实验表明，采用Crl2MoV渗氮材料制造的模具使用次数是采用9Mn2V材料制造的模具使用次数的好几倍。并且要充分的考虑冲压件生产的批量大小以及冲压过程中单个冲压件的生产成本。

面对大批量生产的冲压件，它们的模具材料应采用经久耐用、综合机械性能较好的材质；而对小批量及汽车新车型试制过程中的冲压件，相应要采用耐用性差，价格较低，生产周期短的材料，例如一些低熔点合金及聚氨酯等材料必须得考虑到加工零件的工序过程、材料成分及模具使用工作条件以及其他各种因素。假如工作零件在高温高热的环境中，并且所受冲裁负荷非常之大，那就必须采用较高强度和硬度，高的耐磨、耐热和足够韧性的材料，就是说选用工具钢和硬质合金；冲模工作零件断面尺寸可能会相应的变得较大，且有应力集中和不通孔等现象，应该要求选用淬透性优秀、淬火变形机会少、应力较小的材料，一般来说不应该采用碳素工具钢；而面对热轧厚板材、小直径冲裁，必须要求模具负荷很大，耐磨、耐热韧性很好，时常会采用到高碳高铬系模具钢。

4.3提高冷冲模具的制造精度与表层处理质量

提高冷冲模具的制造精度能够大大的增加其使用寿命。在冷冲模具的制造过程中，应有足够的总体尺寸以确保基本的模具强度和钢度；避免尖角尽可能采用圆角代替；避免在模具设计中临近区域厚薄相差悬殊；避免由于压制，粗加工或切削刀痕等因素造成的应力增加。由于在模具的制造过程中，不可避免的会使表层脱碳和氧化，因此在模具成形之前，去除表层脱碳是非常重要的一个步骤。在之后的研磨过程当中，使用经适当削锐的砂轮，限定砂轮压力或砂轮进刀深度，还应配备足够的冷却剂。在粗研磨之后还需要再进行一次精研磨，去除应力（或低于回火温度约25℃（50℉）应力回火来去除应力）。

4.4冷冲模具其他加强型表面处理

在模具成形后，为了能使模具具有更好的抗磨粒磨损性或润滑性等特征，还可对冷冲模具表面进行气体氮化，软氮化；而表面镀膜处理，将使得冷冲模具更具耐磨性以及降低出现粘著现象。

五、冷冲模具的发展

随着国民经济的高速发展，国内市场对冷冲模具的需求量日益增加。这些年来，冷冲模具行业一直以15%左右的增长速度稳步提升，冷冲模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，众多的集体、合资、独资和私营也得到了相应的拉动。面对着国际接轨的脚步不断加快，市场竞争也日益激烈，人们对于产品质量、成本和新产品的开发能力等因素的认识也充分的得到了提升。

冷冲模具制造是整个链条中十分基础的要素之一，冷冲模具制造技术现已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定企业的生存空间。而当前，世界各国工业生产呈现出产品种类繁多，产品更新速度快和市场竞争日益激烈的特点，在这样的市场环境和技术环境下，客户对模具制造的对于交货期短、精度高、质量好、价格低，模具技术的发展的要求是与市场环境相应得到提高的，冷冲模具制造技术不断发展，数控加工技术迅速发展，计算机辅助设计制造技术即CAD/CAM/CAE技术也得到广泛应用。这些技术的推广应用是模具技术发展的一个重要标志。制造周期、表面粗糙度、模具制造精度、生产成本等技术情况考虑，数控技术是模具发展的一个重要的方向。特别面对进口数控冲床用冷冲模具等尺寸精度较高的模具产品，落后的传统加工设备已经完全不能够达到所要求精度，加工精度日益精密的超精加工技术和集电化学、超声波、激光等技术相结合，复合加工工艺会是未来的一个发展趋势。另外高端的数字化测量以及自动加工系统的研究与推广将也我国模具制造技术崛起进步的一个助推器。

六、总结

伴随着科学技术的不断进步，对冷冲压技术的要求会越来越高。为了使冷冲压技术能适应各工业部门的需要，冷冲压技术自身在不断的提高进步。冷冲压技术的发展趋势是完善和扩充冷冲压工艺的优点，克服缺点。基于冷冲模具在机械行业的广泛运用以及在机械行业所占比例越来越高。从上世纪开始直到今天，国内外行业精英们就一直在对冷冲模具的使用寿命的影响及对策进行着研究与探讨。在未来，对冷冲模具的使用寿命的影响及对策还将继续下去，各种各样的先进技术也将更广泛的采用。

参考文献：

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