沖壓模具失效分析及預(yù)防措施研究

1、 沖壓模具失效分析及預(yù)防措施研究 摘要：沖壓模具是工業(yè)生產(chǎn)的突破口，直接決定了所沖產(chǎn)品的質(zhì)量。但是沖壓目具在使用的過程中，極容易受到多種因素的制約，產(chǎn)生失效的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量，企業(yè)的生產(chǎn)進(jìn)度等，嚴(yán)重制約了工業(yè)的發(fā)展。因此，必須要明確沖壓目具失效的類型，進(jìn)行又有針對性的預(yù)防，才能保證工業(yè)生產(chǎn)的順利進(jìn)行。本論文以沖壓目具作為研究切入點(diǎn)，對其失效的類型和原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并在此基礎(chǔ)上提出了相應(yīng)的預(yù)防措施。關(guān)鍵詞：沖壓模具；失效；預(yù)防措施沖壓加工主要是借助壓力機(jī)對材料施加壓力，使得材料在模具中變形，進(jìn)而獲得理想的產(chǎn)品零件，使其具備一定的形狀、尺寸和性能。就當(dāng)前來說，沖壓加工所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品零

2、件非常適合大批量生產(chǎn)的工業(yè)領(lǐng)域，例如：汽車生產(chǎn)、家用電器生產(chǎn)等，具有非常廣泛的應(yīng)用。在分離和成形的工序中，模具極容易受到剪切力、成形力的影響，致使其出現(xiàn)各種失效現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。一、沖壓模具受力特點(diǎn)分析沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用的時(shí)候，面臨著復(fù)雜的工作條件，常常要承受沖擊、振動(dòng)、摩擦、高壓、拉伸、彎曲等多種負(fù)荷，這種復(fù)雜的受力環(huán)境，對沖壓模具也提出了更高的要求，不僅僅要具備極高的硬度和強(qiáng)度，還有具備較高的耐磨性、韌性等。在成形工序中所應(yīng)用的沖壓模具，受力情況主要包括：板料的抗拉強(qiáng)度比較高，使得模具在成形過程中，承受著非常大的工作壓力；為了防止模具出現(xiàn)起皺、回彈的現(xiàn)象，模具在成形環(huán)節(jié)還

3、面臨著較大的壓邊力；伴隨著成形過程中工作壓力、壓邊力的不斷增加，致使模具的摩擦力也隨之出現(xiàn)上升的趨勢；在整形模中，為了防止產(chǎn)品出現(xiàn)起皺和回彈的現(xiàn)象，常常會縮小工作間隙，這也在一定程度上增加了沖壓模具的摩擦力。針對分離工序中所使用的沖壓模具來說，其在工作時(shí)的受力特點(diǎn)為：工作的部位主要集中在模具刃口的部位；在分離的過程中，由于版聊的抗拉強(qiáng)度比較高，在剪切的過程中，常常導(dǎo)致模具的刃口部位承受著較大的壓力；在板料剪切的過程中，由于是在瞬間完成的，具有明顯的瞬時(shí)性，導(dǎo)致模具在工作的時(shí)候，必須要承受著較大的交變應(yīng)力；在對板料進(jìn)行剪切的過程中，必須要使得板料在刃口的部位，形成應(yīng)力集中，保障板料順利剪切。因此

4、，模具刃口部位的形狀必須要保持尖銳1。二、沖壓模具失效形式分析沖壓模具在使用的過程中，受到多種因素的影響，常常會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、零部件組織和行能等出現(xiàn)變化，導(dǎo)致沖壓模具所做出的產(chǎn)品不合格，并且無法再次進(jìn)行修復(fù)的現(xiàn)象，就被稱之為沖壓模具失效。沖壓模具在使用過程中，由于工作條件不同，自身的類型、結(jié)構(gòu)和材料之間也有所差異，致使沖壓模具失效也存在不同的形式。具體來說，主要包括四種：（1）磨損失效這是沖壓模具最為常見的一種失效形式。主要是因?yàn)闆_壓磨具在生產(chǎn)中應(yīng)用的時(shí)候，基本上都是直接與成形的坯料進(jìn)行接觸，兩者之間難免會產(chǎn)生摩擦的現(xiàn)象，致使模具的表面被磨損。當(dāng)這種磨損現(xiàn)象達(dá)到一定程度之后，就會導(dǎo)致模具

5、的表面逐漸失去原有的狀態(tài)，導(dǎo)致所做出來的產(chǎn)品質(zhì)量無法達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。在具體應(yīng)用的時(shí)候，磨損失效現(xiàn)象又可進(jìn)一步劃分為四種現(xiàn)象，即：磨粒磨損失效、黏著磨損失效、疲勞磨損失效、腐蝕磨損失效。其中，磨粒磨損失效主要是由于坯料與模具表面存在堅(jiān)硬的突出物，致使其在接觸的時(shí)候，對模具的表面進(jìn)行了摩擦、刮劃，最終出現(xiàn)磨損失效的現(xiàn)象；黏著磨損失效則是因?yàn)槟＞吲c坯料之間發(fā)生作用的時(shí)候，黏著的部分會因?yàn)槭芰Σ痪霈F(xiàn)斷裂，進(jìn)而導(dǎo)致模具的表面物體出現(xiàn)脫落、轉(zhuǎn)移等現(xiàn)象；疲勞磨損則是模具長時(shí)間使用，在坯料的摩擦下，必然會產(chǎn)生一些非常習(xí)效的裂紋，當(dāng)期加深到一定的尺度時(shí)，就會導(dǎo)致其表面出現(xiàn)脫落、斷裂等失效現(xiàn)象；腐蝕磨損失效則是在沖壓

6、模具在使用的過程中，其表面的物質(zhì)非常容易受到周圍空氣、水的影響，致使其出現(xiàn)化學(xué)腐蝕，時(shí)間一久，就會導(dǎo)致其表面遭到侵蝕，發(fā)生脫落失效現(xiàn)象2。（2）斷裂失效沖壓模具在使用的過程中，也面臨著斷裂失效的現(xiàn)象。其中，斷裂失效又可進(jìn)一步細(xì)分為早期斷裂失效、疲勞斷裂失效。其中，早期斷裂失效主要時(shí)因?yàn)闆_壓磨具在使用的時(shí)候，其表面受到了巨大的載荷力，導(dǎo)致其超出了磨具本身的負(fù)荷能力，以至于其在使用的過程中，出現(xiàn)了迅速斷裂的現(xiàn)象；疲勞斷裂失效則是因?yàn)闆_壓模具受到頻繁應(yīng)力的作用，致使其本身細(xì)小的裂紋逐漸擴(kuò)展，最終出現(xiàn)斷裂失效的現(xiàn)象。（3）變形失效這一失效現(xiàn)象主要是因?yàn)闆_壓模具在使用的過程中，一旦當(dāng)其零件所承受的應(yīng)力超

7、出了彎曲的極限值，就會導(dǎo)致其出現(xiàn)塑性變形的現(xiàn)象。而到?jīng)_壓模具的塑性變形超出一定的范圍值，就會導(dǎo)致模具內(nèi)部的零件尺寸、形狀等發(fā)生巨大的變化，致使其無法再正常使用，使其產(chǎn)生彎曲、塌陷、鐓粗等現(xiàn)象，出現(xiàn)模具失效。（4）啃傷失效主要是指沖壓模具在使用的過程中，受到一些客觀因素的影響，包括凸凹模相互啃刃，使其在應(yīng)用的時(shí)候，出現(xiàn)了模具崩裂的現(xiàn)象3。三、預(yù)防沖壓模具失效的措施分析1、磨損失效預(yù)防措施在研究中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致沖壓磨具使用中出現(xiàn)的磨損失效的原因主要來源于三個(gè)方面，即:本身原因，包括耐磨性能低、工作零件硬度低等；坯料的原因，包括硬度過大、坯料表面出現(xiàn)氧化反應(yīng)，增大了摩擦力等；潤滑效果不好等其他因素。結(jié)合

8、磨損失效產(chǎn)生的原因，在對其進(jìn)行預(yù)防的時(shí)候，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行預(yù)防：（1）在制作沖壓模具的時(shí)候，應(yīng)慎重材料的選擇，結(jié)合沖壓模具的用途、生產(chǎn)的批量等，選擇不同的材料制作沖壓模具；（2）對沖壓模具的表面進(jìn)行處理。在對其進(jìn)行熱淬火之前，可對其進(jìn)行滲雜處理，在熱淬火之后，也借助離子滲氮、氣體軟氮化的技術(shù)，對其進(jìn)行改性處理，不斷提升沖壓模具熱口的耐熱性、耐磨性、抗腐蝕性；還可以借助化學(xué)、物理氣相沉淀、電火花強(qiáng)化等處理技術(shù)，不斷提升模具表面的硬度，改善其整體行能；（3）對模具表面進(jìn)行潤滑處理，不斷減少模具與坯料之間的摩擦力；（4）關(guān)注其發(fā)熱部位，必要時(shí)采取一定的冷卻措施，尤其是在生產(chǎn)加工之前，必須要對坯料

9、的狀態(tài)進(jìn)行認(rèn)真的檢查，針對不良的坯料，及時(shí)進(jìn)行清理和處理4。2、斷裂失效預(yù)防在對沖壓模具斷裂失效進(jìn)行預(yù)防的時(shí)候，應(yīng)結(jié)合原因進(jìn)行有針對性的預(yù)防。針對載荷高于模具材料抗拉強(qiáng)度所產(chǎn)生的斷裂失效現(xiàn)象，在預(yù)防的時(shí)候應(yīng)對材料進(jìn)行慎重選擇，確保材料具有極強(qiáng)的抗拉強(qiáng)度；針對應(yīng)力集中所導(dǎo)致的斷裂失效現(xiàn)象，在對其進(jìn)行預(yù)防的時(shí)候，應(yīng)選擇夾雜物缺陷比較少的模具材料，不斷提升模具的加工精度，最大限度減少表面出現(xiàn)的損傷現(xiàn)象；針對沖擊載荷大而出現(xiàn)的斷裂失效現(xiàn)象，在對其進(jìn)行預(yù)防的時(shí)候，應(yīng)選擇沖擊韌性比較大的模具材料，或者對模具進(jìn)行熱處理，不斷提升其斷裂的韌度；針對熱應(yīng)力過大而導(dǎo)致其出現(xiàn)的斷裂失效現(xiàn)象，在對其進(jìn)行預(yù)防的時(shí)候，則

10、應(yīng)選擇抗熱疲勞性能比較好的磨具材料，使其熱處理的回或溫度高于模具工作時(shí)的溫度，進(jìn)而有效避免其出現(xiàn)的斷裂現(xiàn)象。3、變形失效和啃傷失效預(yù)防針對變形失效的沖壓模具，在對其進(jìn)行預(yù)防的時(shí)候，基本上都是從選擇材料、強(qiáng)化處理這兩個(gè)方面入手，不斷提升模具受力部位的強(qiáng)度，避免其出現(xiàn)變形失效的現(xiàn)象；針對啃傷失效的沖壓模具，在進(jìn)行預(yù)防的時(shí)候，結(jié)合這一失效現(xiàn)象產(chǎn)生的原因主要有：裝配質(zhì)量不過關(guān)、安裝不科學(xué)、壓力機(jī)導(dǎo)向的精度低、送料出現(xiàn)誤差等現(xiàn)象，應(yīng)充分借助減少側(cè)向力、確保零部件位置的精度等措施，避免凹凸模相互啃傷的現(xiàn)象5。結(jié)束語綜上所述，沖壓模具在生產(chǎn)的過程中，受到多種因素的制約，常常會出現(xiàn)各種各樣的失效現(xiàn)象，導(dǎo)致沖壓產(chǎn)品生產(chǎn)的廢品率出現(xiàn)上升、加速模具的損壞。因此，必須要了解沖壓模具失效的形式，并結(jié)合其發(fā)生的原因，實(shí)施有針對性的預(yù)防，才能最大限度避免沖壓模具失效的現(xiàn)象。參考文獻(xiàn)：1何軍.沖壓模具失效形式分析及預(yù)防j. 湖北工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2014, 027(004):p.103-106.2姜欣宇.沖壓模具失效形式及預(yù)防探討j. 山東工業(yè)技術(shù), 2016, 000