冲压车间如何提高模具寿命和产能

1. 冲压车间如何提高产能

在企业发展过程中，努力提高生产线的生产竞争力是企业不断追求的目标，在现有的设备条件下节约生产成本是首要解决的问题，而其中最关键的就是“运转率”和“CT值”。

随着企业的快速发展和生产规模的不断扩大，提高企业生产竞争力的关键在于在现有设备基础上努力削减单件产品的生产成本。我公司在生产中使用了“运转率”（每天实绩生产时间占每天计划生产时间的比例）和“CT值”（单个零件的生产时间）进行管理。

我公司2006年引入了一条机器人自动搬运冲压生产线（见图1），该线生产模式为一天3班。经过2年多的运行，该线日生产能力达到7379件/天，运转率是70%，单件零件平均生产时间是7.2s，效率低，行业竞争力弱。为此，针对提高运转率和降低CT值我们开展了一系列改善设备的工作。

图1 冲压生产线设备构成

根据生产现场2008年1～3月的统计数据显示，生产线“模具交换”与“模具清扫”时间占每天可生产时间的15%，严重影响生产。因此我们把“降低生产CT值”、“生产线换模时间”和“降低模具清扫率”作为改善的目标：2008年CT值6.8s以下、换模时间5min以内以及模具清扫占生产时间的3%以下。

降低CT值

生产CT值代表生产线的生产效率，降低生产CT值就能使生产线更快速生产。决定生产线的生产速度有两个因素：一是各设备的动作速度，二是各设备的动作协调性。我们经过对现有的生产模式进行反思，想到如果让生产线上的冲压机同步冲压、机器人同步搬运，那么理论上这种同步生产模式对生产线各设备的协调性比现在步调不一致的生产模式好。因此我们提出了改进措施并进行了一系列的技术攻关。将生产线分割成4个单元单独优化，使单元动作时间最小。再调整各设备速度和各项连锁参数，使各单元的动作时间大致相等，且前面单元比后面单元动作时间稍多一点（T单元一≥T单元二≥T单元三≥T单元四）。按照这个方法实施后，同步生产模式实现了。

从2008年6月份起，A冲压生产线以一种全新的同步生产模式进行生产，并且从同年7月份起，生产线生产各零件的平均CT值下降到6.72s，达成预先设定的目标。同步模式实施前，生产一批1200件零件需要144min；同步模式实施后，生产一批1200件零件只需135min。一天生产7批次零件，一天就节约生产时间63min。

减少模具更换时间

减少冲压生产线模具交换时间，就能够降低冲压零件的库存，使冲压工序加工完的零件立即进入焊接工序，更加符合多车型共线生产的需要。我们曾经在2007年的技改工作中，通过减少模具交换时单台设备的故障率、对各设备换模步骤内容进行改善等措施成功地将模具更换时间降低到6.5min/次，但与此次技改目标相比，还有很大差距，需要从整线控制方式上反思，改良出一种更有效率的控制方式。

生产线换模的现状是：换模时需要5个操作人员，换模前、换模后都必须到各台设备确认参数，各设备不在同一时刻启动换模。因此我们必须简化操作，提高自动化水平，建立全自动的“一站式”换模操作方式（见图2）。

图2 一站式换模

由于生产线有9种不同生产模式互换的换模方式，实现由一名操作人员控制整线换模过程需要做大量的工作：设计生产线的控制方案、增加整线换模控制装置、改善整线控制程序与各设备的控制程序、各设备安全连锁的变更以及大量的现场调试工作。本次整改在休息时间进行，经过3个月的准备工作和3个月的现场调试，“一站式”换模最终成功实现。换模时间从6.5min（见表1）下降到4.5min（见表2）。生产线一天约更换10次模具，节约了20min换模时间，把节约的时间用于生产，能多生产178件零件。更重要的是，4.5min换模时间的冲压生产线对多车型多模具共线生产的生产模式起到了重大的支持作用。

表1 改善前换模需要6.5min

表2 改善后换模在4.5min内完成

减少模具清扫时间

在汽车企业的冲压生产中，影响冲压生产线运转率是多方面的，其中模具清扫工艺就是重要的一项。在汽车外覆盖件生产过程中，生产出的零件如果由于模具切削铁粉粘附在模具表面而引起的质量缺陷，需要停止生产线，清洁模具表面后继续恢复生产。特别是在新车型投产初期，模具进入生产稳定期前，生产过程中的模具清扫情况特别多，占据每天计划生产时间的10%左右。模具进入生产稳定期后，清扫时间与钢板材料的清洗效果有很大关系，一般在2%～3%左右。如果能够降低不运转率中的模具清扫率，就能够得到更多的生产时间。

考虑到生产过程中每次进行模具清扫大约需要300s，其中设备操作时间有250s，因此必须降低设备操作时间。表3所示为模具清扫时设备动作的时间分析，主电机操作时间占模具清扫总时间的53％，取消过程中的主电机停止与开动就能减少抹模操作时间。然而从安全的角度上考虑，抹模时关闭主电机是为了切断传动动力，保证滑块不会误动作。于是我们通过对离合制动器的控制回路与执行回路分析，在执行回路上增加具有反馈阀芯位置功能的紧急停止阀，这样在不关闭主电机的情况下，短时间进入压力机，也能充分保证切断传动机构，防止滑块误动作，保证抹模操作人员的安全。

表3 模具清扫时设备动作的时间

经过改进，抹模操作时间下降到120s，模具清扫时间下降到生产时间的3％以下，目标达成。

结语

我们通过对生产线设备的改善，实现了提高生产线生产效率的目的，与之前相比，能力提高14.5%，生产能力从7379件/天上升到8453件/天。生产线生产能力提高后，每天有了计划停机时间，利用计划停机时间，能够使生产线进行新车型模具调试、模具维护等，并且使每件零件的电能消耗下降了0.2kW/h，从而使生产成本大幅下降

2. 如何提高单台冲压机产能

压机的有效产能仅在其实际实际冲压过程中，所以所有非冲压的工作都是浪费，若想要提升单机产能，就要从缩短停机时间开始着手，因为提高机床的本身的冲次（运行速度）几乎是不可能的，除非更好更加先进的冲床，这样成本投入过高。
若想要快速的提升一个车间的产能并不是急于投入新设备以及自动化改造，产能提升也不是盲目的越高就越好，而是要与生产出来的产品的品质结合起来。
对于每个公司都有自己的产能瓶颈，就单机也有其产能瓶颈，瓶颈指的是当前情况下所能达到的产能极限，可能因为不同的产品，不同的模具，不同的机床而不同，所以你需要做的是对该机床进行实际运行的调查，列出图表数据，进行针对性的改善。
例如，你对该机床生产情况进行了一定时间的（可能是一天、或者1周甚至是几个月）监控，发现停机台时最多基本发生在设备故障方面，那么该机床的产能提升最应该采取的措施是进行设备的修理和维护，制定针对性的维护保养计划和执行，如果列在第二位的停机台时是模具因素，那么就应该对模具进行针对的修理或者改造甚至另开发，列在第三位的是人工误操作，那么就涉及到工人的教育培训，或者增加辅助装置，自动化装置，或者在模具上改造进行避免，就像以上的所说需要一份详尽的调查研究才能提出产能提升方案，再进行实施，当然实施过程中也要考虑成本。

3. 冲压模具寿命有哪些因素影响

然而，由于冲压工序不同，工作条件不同，影响冲模寿命的因素是多方面的。下面就冲模的设计、制造及使用等方面综合分析冲模寿命的影响因素，并捉出相应的改善措施。 1、冲压设备 冲压设备（如压力机）的精度与刚性对冲模寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好，冲模寿命大为提高。例如：复杂硅钢片冲模材料为Crl2MoV，在普通开式压力机上使用，平均复磨寿命为1-3万次，而新式精密压力机上使用，冲模的复磨寿命可达6~12万次。尤其足小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模必须选择精度高、刚性好的压力机，否则，将会降低模具寿命，严重者还会损坏棋具。 2、模具设计 （1）模具的导向机构精度。准确和可靠的导向，对于减少模具工作零件的磨损，避免凸、凹模啃伤影响极大，尤其是无间隙和小间隙冲裁模、复合模和多工位级进模则更为有效。为提高模具寿命，必须根据工序性质和零件精度等要求，正确选择导向形式和确定导向机构的精度。一般情况下，导向机构的精度应高于凸、凹模配合梢度。 （2）模具（凸、凹模）刃口几何参数。凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对冲压件成形有较大的影响，而且对于模具的磨损及寿命也影响很大。如模具的配合间隙直接影响冲裁件质量和模具寿命。精度要求较高的，宜选较小的间隙值；反之则可适当加大间隙，以提高模具寿命。 3、冲压工艺 （1）冲压零件的原材料。 实际生产中，由于外压零件的原材料厚度公差超差、材料性能波动、表面质量较差（如锈迹）或不干净（如油污）等，会造成模具工作零件磨损加剧、易崩刃等不良后果。为此，应当注意：①尽可能采用冲压工艺性好的原材料，以减少冲压变形力；②冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等，并将原材料擦拭干净，必要时应清除表面氧化物和锈迹；③根据冲压工序和原材料种类，必要时可安排软化处理和表面处理，以及选择合适的润滑剂和润滑工序。 （2）排样与搭边。 不合理的往复送料排样法以及过小的搭边值往往会造成模具急剧磨损或凸、凹模啃伤。因此，在考虑提高材判利用毕的同时，必须根据零件的加工批量、质量要求和模具配合间隙，合理选择排样方法和搭边值，以提高模具寿命。 4、模具材料 模具材料对模具寿命的影响是材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等诸冈索的综合反映。不同材质的模具寿命往往不同。为此，对于冲模工作零件材料提出两项基本要求：①材料的使用性能应具有高硬度（58~64HRC）和高强度，并具有高的耐磨性和足够的韧性，热处理变形小，有一定的热硬性；②工艺性能良好。冲模工作零件加工制造过程一般较为复杂。因而必须具有对各种加工工艺的适应性，如可锻性、可切削加工性、淬硬性、淬透性、淬火裂纹敏感性和磨削加工性等。通常根据冲压件的材料特性、生产批量、精度要求等，选择性能优良的模具材料，同时兼顾其工艺性和经济性。 5、热加工工艺 实践证明。模具的热加工质量对模具的性能与使用寿命影响甚大。从模具失效原因的分析统计可知，因热处理不当所引发模具失效"事故"约占40％以上。模具工作零件的淬火变形与开裂，使用过程的早期断裂，均与摸具的热加工工艺有关。 （1）锻造工艺，这是模具工作零件制造过程中的重要环节。对于高合金工具钢的模具，通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求。此外，还应严格控制锻造温度范围，制定正确的加热规范，采用正确的锻造力法，以及锻后缓冷或及时退火等。 （2）预备热处理。应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、正火或调质等预备热处理工艺，以改善组织，消除锻造毛坯的组织缺陷，改善加工工艺性。高碳合金模具钢经过适当的预备热处理可消除网状二次渗碳体或链状碳化物，使碳化物球化、细化，促进碳化物分布均匀性。这样有利于保证淬火、回火质量，提高模具寿命。 （3）淬火与回火。这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热，不仅会使工件造成较大的脆性，而且在冷却时容易引起变形和开裂，严重影响模具寿命。冲模淬火加热时特别应注意防止氧化和脱碳，应严格控制热处理工艺规范，在条件允许的情况下，可采用真空热处理。淬火后应及时回火，并根据技术要求采用不同的回火工艺。 （4）消应力退火。模具工作零件在粗加工后应进行消应力退火处理，具目的是消除粗加工所造成的内应力，以免淬火叫产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具，在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理，有利于稳定模具精度，提高使用寿命。 6、加工表面质量 模具工作零件加上表面质量的优劣对于模具的耐磨性、抗断裂能力及抗粘着能力等有着十分密切的关系，直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大，若表面粗糙度值过大，在工作时会产生应力集中现象，并在其峰、谷间容易产生裂纹，影响冲模的耐用度，还会影响工件表面的耐蚀性，直接影响冲模的使用寿命和精度，为此，应注意以下事项： ①模具工作零件加工过程中必须防止磨削烧伤零件表面现象，应严格控制磨削工艺条件和工艺方法（如砂轮硬度、粒度、冷却液、进给量等参数）； ②加工过程中应防止模具工作零件表面留有刀痕。夹层、裂纹、撞击伤痕等宏观缺陷。(编辑：青华小黎)

4. 影响模具寿命的因素有什么

材质好坏、热处理硬度、模具设计的合理性、模具工艺、加工精度、模具装配精度、配用设备的精、工作零件的间隙值是否均匀合理等等，不同种类的模具，影响的因素不同。

5. 如何实施冲压模具的寿命管理

冲床使用的冲压模具在生产过程中随着刃口的不断磨损，在不断修磨后达到极限或刃口间隙过大及模具材料的热处理问题最后模具无法使用达到报废整个过程的使用次数就是模具的寿命。模具的寿命管理：1、首先对模具进行编号，建立台账；2、利用冲床的计数器（未配套的可自行安装机械式的）对模具在生产过程的产量进行计数；3、每一次修磨和每更换一批材料进行登记，并收存好材料的质保书，以便追溯。

6. 在实际中如何提高模具的使用寿命

精密体积成形模具的设计制造与模具寿命
【摘要】论述了精密体积成形(精锻)模具的寿命与模具设计制造的关系。采用先进设计手段合理设计精密体积成形件(精锻件)、锻压工艺、模具结构，选择模具材料，制定模具钢的锻造规范和热处理工艺以及合理确定机械加工工艺及加工精度，可大幅度提高模具寿命。

� 1、引言�
面对廿一世纪的国内建设形势，企业要适应市场经济的发展，作为国家支拄产
业的汽车工业将加大轻、微、轿车的产量，因而对模锻件的精度提出了更高的要求。在生产过程中，提高模具寿命是一个复杂的综合性问题。所有锻压工艺，特别是净形和近似净形加工工艺，在很大程度上取决于模具的精度和品质，取决于模具的技术水平。模具技术反映在模具设计和制造上，而模具寿命除与上述两个环节有关外，还与使用环节有关。�
提高模具寿命有极大的经济效益，一般在试生产阶段模具工装费用占生产成本的25%左右，而定型生产时仅为10%。�
模具的早期失效形式，多为凸模断裂、模膛边缘堆塌、飞边遭桥部龟裂、模腔底部发生裂纹。影响模具寿命的因素较多，涉及面广，模具设计是模具寿命的基础。模具设计环节是指模具的结构设计、成形模腔设计和确定模具钢种、模具硬度等。模具制造环节是指制模工艺、热处理规范和表面处理技术等。本文仅从模具设计和模具制造两个方面探讨提高模具寿命的措施。

2、合理设计精密体积成形件(精锻件)�
模锻件应尽量避免带小孔、窄槽、夹角，形状要尽量对称，即使不能做到轴对称，也希望达到上、下对称或左、右对称。要设计拔模斜度，避免应力集中和模锻单位压力增大，克服偏心受载和模具磨损不均等缺陷。�
对于锻模模腔边缘和底部圆角半径R，设计时应从保证锻件型腔容易充满的前提下尽可能放大。若圆角半径过小，模腔边缘很容易在高温高压下堆塌，严重者会形成倒锥，影响模锻件出模。如底部圆角半径R过小而又不是光滑过渡，则容易产生裂纹且会不断扩大。
设计模具时应充分利用CAD系统功能对产品进行二维和三维设计，保证产品原始信息的统一性和精确性，避免人为因素造成的错误，提高模具的设计质量。产品三维立体的造型过程以在锻造前全面反映出产品的外部形状，及时发现原始设计中可能存在的问题，同时根据产品信息，用电脑设计出加工模具型腔的电极，为后续模具加工做好准备。
采用CAM技术可以将设计的电极精确地按指定方式生产。采用数控铣床(或加工中心)加工电极，可保证电极的加工精度，减小试模时间，减少模具的废品率和返修率，减少钳工劳动量。
对于一些外形复杂，精度要求高的锻件，靠模具钳工采用常规模具制造方法保证某些外形尺寸而采用CAD/CAM技术可以对这些复杂的锻件进行精确的尺寸描述，确定合理的分模面，保证合模精度，从模具制造这一环节确保产品精度。
CAD/CAM/CAE技术可以进行有限元分析，对关键部位的尺寸设计是否合理可以提供修改依据，从而在为客户提供高质量锻件的同时，也为客户的设计提供了依据，加强了与客户的合作。
成形是模锻过程中最重要的工步，模锻件的几何形状是靠锻模来保证的，模锻过程中要全面考虑各种因素，尤其是对生产中可能发生的或已暴露出的问题，在模具设计时应采取措施减轻后续工序的加工难度。按照这一原则在预防为减少模锻件开裂与变形，提高锻件合格率方面，可以有针对性地采取一些对策和措施。如锻件的某些部位在切边和冲孔时易变形而影响产品质量时，可在锻模设计上适当增加相应变形部位的加工余量予以补偿，这一点对于切边时锻件变形大的薄法兰更为重要。对一些带有杆部且杆部直径相对较小的锻件，在切边和热处理过程中会产生有规律的几何变形，而用冷校正方式无法或难以校直。如某厂生产的TS60曲轴，可根据实践经验和统计数据预先将中心线在一定范围内变形方向反向偏移一定的预补反变形量。

3、合理设计锻压工艺�
目前，一般企业无健全的工艺试验室，缺乏工艺试验条件，客观上要求工艺方案必须正确，一次成功。尤其步入市场经济以后，企业负责人要求锻造技术人员只能成功，不许失败，这就给工艺设计人员带来了较大的困难，要求工艺人员要具有较高
的水平，但即使具有丰富实践经验的工艺人员也难免会感到棘手，一旦失误就会造成较大损失。
对于切边时存在容易撕裂部分的锻件可在设计飞边槽时有意减薄薄弱部分飞边桥部的高度，以降低切飞边时此处的切割厚度。如S195连杆，材料为45钢，锻后冷切边，大头搭子部位由于截面形状小、料薄，在切边时经常出现搭子及附近筋部撕裂，废品率高。若改为锻后余热切边则可提高切边质量，但由于切边受模锻生产节拍的限制，效率低。而在设计锻模时减薄此处飞边桥的高度，减少此处飞边冲裁力，可以大大减少切边撕裂。�
对于冷挤压工艺，必须最大程度地软化毛坯及减少变形时的磨擦力，严格控制变形程度和各工序变形程度的合理分配。
一般低碳钢、碳钢及低碳合金钢的软化退火工艺为：加热至760℃保温4h，以20℃/h的冷却速度冷到680℃保温3h，再以20℃/h的冷却速度冷却到640℃后随炉冷却到350℃出炉。硬度一般可达125～155HB。�
含碳量小于0.2%的碳钢，钢材经退火后硬度可小于120HB。钢材经软化退火后再经滚光、酸洗、磷化、皂化后再涂猪油拌MoS�2润滑，可降低变形负载，有效减少凸模、压模圈、接头体的断裂失效。�
采用多工序小变形的冷挤压方法能有效地降低模具承受的单位挤压力，工序间坯料可不进行软化处理，使模具寿命得以延长。国内某些厂家在挤压生产时贪图一时之便，减少挤压工序，虽然也能把样品(或产品)做出，但模具负荷太大，容易出现断裂失效。这种急功近利的做法是我国冷挤压工艺曾经一轰而起未能迅猛发展的主要技术原因之一。�
采用锻模CAE软件，可以分析材料的流动情况、磨擦阻力以及材料的充腔溢料情况，帮助设计人员有效合理地进行工艺设计。

4、合理的模具结构设计�
模具结构设计主要考虑导向精度合理、冲裁间隙恰当、刚性好，还要考虑尽量采用组合式模具。
模架应有良好的刚性，不要仅仅满足强度要求，模板不宜太薄，在可能的情况下尽量增厚，甚至增厚50%。多工位模具不宜仅用2根导柱导向，应尽量做到4根导柱导向，这样导向性能好。因为增加了刚度，保证了凸、凹模间隙均匀，确保凸模和凹模不会发生碰切现象。
浮动模柄可避免压力机对模具导向精度的不良影响。凸模应夹紧可靠，装配时要检查凸模或凹模的轴线对水平面的垂直度以及上下底面之间的平行度。�
在冷挤压时，凸模和凹模的硬度要合适，要充分发挥强韧化处理对延长寿命的潜力。如W6Mo5Cr4V2钢冷挤压凸模，当硬度≥60HRC时可正常使用，寿命为3000～3500件。但如果凭经验认为硬度低、塑性好，寿命一定延长时就会大失所望，当硬度为57～58HRC挤压工件时，凸模的工作带会镦粗。某厂检测挤压第1件以后凸模的工作带尺寸发现，镦粗增大量为0.01～0.04mm。�
对于热挤凹模就不能套用冷挤摸的经验，当把3Cr2W8V钢热挤凹模的硬度值从＞40HRC降到37～38HRC时，使用寿命从1000～2000次提高到6000～8000次。�
根据经验，不同的锻压设备上的模锻对锻模的硬度要求不尽相同，即使在同一种锻压设备上的模锻，锻不同的产品对模具的硬度要求也不相同。�
在锻件飞边切除时，凸模底要尽量与锻件的上侧表面相吻合。如钢丝钳模锻件热切飞边时，切飞边凸模底部的凹形要与钢丝钳柄部的弧形相吻合，否则在切飞边过程中，切飞边凸模易使锻件向一侧翻转，使凸模和凹模损坏。一般情况下，冲裁间隙放大可以延长切飞边模寿命。

5、合理选择模具材料�
根据模具的工作条件、生产批量以及材料本身的强韧性能来选择模具用材，应尽可能选用品质好的钢材。据有关资料介绍，模具的制造费较高，而材料费用一般仅是模具价格的6%～20%。�
对模具材料要进行质量检测，模块要符合供货协议要求，模块的化学成份要符合国际上的有关规定。只有在确信模块合格的情况下，才能锻造。大型模块(100kg以上)采用电渣重熔钢H13时要确保内部质量，避免可能出现的成份偏析、杂质超标等内部缺陷。要采用超声波探伤等无损检测技术检查，确保每件锻件内部质量良好，避
免可能出现的冶金缺陷，将废品及早剔除。

6、合理制定模具钢的锻造规范�
根据碳化物偏析对模具寿命的影响，必须限制碳化物的不均匀度，对精密模具和负荷大的细长凸模，必须选用韧性好强度高的模具钢，碳化物不均匀度应控制为不大于3级。Cr12钢碳化物不均匀度3级要比5级耐用度提高1倍以上。滚丝模的碳化物不均匀度为5～6级时最多滚丝2000件，而碳化物不均匀度提高到1～2级时可滚丝550000件。如果碳化物偏析严重，可能引起过热、过烧、开裂、崩刃、塌陷、拉断等早期
失效现象。带状、网状、大颗粒和大块堆集的碳化物使制成的模具性能呈各向异性，横向的强度低，塑性也差。
根据显微硬度测量结果，碳化物正常分布处为740～760HV，碳化物集中处为920～940HV，碳化物稀少处为610～670HV，在碳化物稀少处易回火过度，使硬度和强度降低，碳化物富集区往往因回火不足，脆性大，而导致模具镦粗或断裂。�
通过锻造能有效改善工具钢的碳化物偏析，一般锻造后可降低碳化物偏析2级，最多为3级。最好采用轴向、径向反复镦拔(十字镦拔法)，它是将原材料镦粗后沿断面中两个相互垂直的方向反复镦拔，最后再沿轴向或横向锻成，重复一次这一过程就叫做双十字镦拔，重复多次即为多次十字镦拔。�
而对于直径小于或等于50mm的高合金钢，其碳化物不均匀性一般在4级以内，可满足一般模具使用要求。

�7、合理选择热处理工艺
热处理不当是导致模具早期失效的重要原因，据某厂统计，其约占模具早期失效因素的35%。
模具热处理包括锻造后的退火，粗加工以后高温回火或低温回火，精加工后的淬火与回火，电火花、线切割以后的去应力低温回火。只有冷热加工很好相互配合，才能保证良好的模具寿命。
模具型腔大而壁薄时需要采用正常淬火温度的上限，以使残留奥氏体量增加，使模具不致胀大。快速加热法由于加热时间短，氧化脱碳倾向减少，晶粒细小，对碳素工具钢大型模具淬火变形小。对高速钢采用低淬、高回工艺比较好，淬火温度低，回火温度偏高，可大大提高韧性，尽管硬度有所降低，但对提高因折断或疲劳破坏的模具寿命极为有效。通常Cr12MoV钢淬火加热温度为1000℃，油冷，然后220℃回火。如
能在这种热处理以前先行热处理一次，即加热至1100℃保温，油冷，700℃高温回火，则模具寿命能大幅度提高。我们在70年代初期对3Cr2W8V钢施行高淬、高回工艺热处理钢丝钳热锻模具也取得良好效果，寿命提高2倍多。采用低温氮碳共渗工艺，表面硬度可达1200HV，也能大大提高模具寿命。
低温电解渗硫可降低金属变形时的摩擦力，提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V钢制作冷挤压凸模，经低温氮碳共渗后，使用寿命平均提高1倍以上，再经低温电解渗硫处理可以进一步提高寿命50%。模具淬火后存在很大的残留应力，它往往引起模具变形甚至开裂。为了减少残留应力，模具淬火后应趁热进行回火，回火应充分，回火不充分易产生磨前裂纹。对碳素工具钢，200℃回火1h，残留应力能消除约50%，回火2h残留应力能消除约75%～80%，而如果500～600℃回火1h，则残留应力能消除达90%。�
某厂CrWMn钢制凸模淬火后回火1h，使用不久便断裂，而当回火2.5h，使用中未发现断裂现象。这说明回火不均匀，虽然表面硬度达到要求，但工作内部组织不均匀，残留应力消除不充分，模具易早期破裂失效。
回火后一般为空冷，在回火冷却过程中，材料内部可能会出现新的拉应力，应缓冷到100～120℃以后再出炉，或在高温回火后再加一次低温回火。�
表面覆层硬化技术中的PVD、CVD近年来获得较大的进展，在PVD中常用的真空蒸镀、真空溅射镀和离子镀，其中离子镀层具有附着力强、浇镀性好，沉积速度快，无公害等优点。离子镀工艺可在模具表面镀上TiC、TiN，其使用寿命可延长几倍到几十倍。离子镀是真空蒸膜与气体放电相结合的一种沉积技术。空心阴极放电法(HCD法)是先用真空泵抽真空，再向真空泵通入反应气体，并使真空度保持在10-5～10-2Pa范围内，利用低压大电流HCD电子枪使蒸发的金属或化合物离子化，从而在工作表面堆积成一层防护膜。为提高镀敷效率，一般在工件上施加负电压。�
锻模的表面处理技术国内应用不太多，这一领域大有开发的必要。整体模腔的渗碳、渗氮、渗硼、碳氮共渗以及模腔局部的喷涂、刷镀和堆焊等表面硬化支持都是很有发展前途的，突破这一领域将使我国制模技术得到很大提高。�
模具失效以后的焊补技术，国内90年代初期就有工厂进行研究和应用，如青海锻造厂，焊补后的锻模寿命可提高1倍。

8、合理确定机械加工制造工艺和加工精度�
采用先进设备和技术确保每副模具具有高精度和互换性以保证锻模所要求的高精度和重复精度。制造工艺首先要解决加工后的加工变形与残留应力不能太大。粗加
工时最好不要使表面粗糙度Ra＞3.2μm，特别应注意在模具工作部分转角处要光滑过渡，减少热处理产生的热应力。�
模腔表面加工时留下的刀痕、磨痕都是应力集中的部位，也是早期裂纹和疲劳裂纹源，因此在锻模加工时一定要刃磨好刀具。平面刀具两端一定要刃磨好圆角R，圆弧刀具刃磨时要用R规测量，绝不允许出现尖点。在精加工时走刀量要小，不允许出现刀痕。对于复杂模腔一定要留足打磨余量，即使加工后没有刀痕，也要再由钳工用风动砂轮(或用其它方法)打磨抛光，但要注意防止打磨时局部出现过热、烧伤表面和降低表面硬度。�
模具电加工表面有硬化层，厚10μm左右，硬化层脆而有残留应力，直接使用往往引起早期开裂，这种硬化层在对其进行180℃左右的低温回火时可消除其残留应力。
磨削时若磨削热过大会引起肉眼看不见的与磨削方向垂直的微小裂纹，在拉应力作用下，裂纹会扩展。对CrWMn钢冷挤凹模采用干磨，磨削深度为0.04～0.05mm时，使用中100%开裂；采用湿磨，磨削深度0.005～0.01mm时，使用性能良好。消除磨削应力也可将模具在260～315℃的盐浴中浸1.5min，然后在30℃油中冷却，这样硬度可下降1HRC，残留应力降低40%～65%。对于精密模具的精密磨削要注意环境温度的影响，要求恒温磨削。
锻模粗加工时要为精加工保留合理的加工余量，因为所留的余量过小，可能因热处理变形造成余量不够，必须对新制锻模进行补焊，若留的余量过大，则增加了淬火后的加工难度。
当锻模燕尾支承面与分模面平行度超过要求时，会使锻模锁扣啃坏或打裂，重者会打断锤杆甚至损坏锤头，所以在锻模加工中除对模腔尺寸按图纸要求加工外，对其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工并严格检验。有些厂对小型锻模热处理后用平面磨床磨削上下平面，对大型锻模用龙门刨床以刨代刮，保证制造精度。
锻模模腔的粗糙度直接影响锻模寿命，粗糙度高会使锻件不易脱模，特别是中间带凸起部位，锻件越深，抱得越紧，最后只能卸下锻模用机加工或气割的方法破坏锻件。由于粗糙度值高会使金属流动阻力增加，严重时模锻若干件以后会将模壁磨损成沟槽，既影响锻件成形，也易使锻模早期失效。
工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小，而且抗咬合和抗疲劳能力强，表面粗糙度一般要求Ra=0.4～0.8μm。
模具的制造装配精度对模具寿命的影响也很大，装配精度高，底面平直，平行度好，凸模与凹模垂直度高，间隙均匀，亦可获得相当高的寿命。

7. 简述冲裁间隙对冲裁件质量、模具寿命和冲裁力的影响

冲裁间隙对裁件的质量的影响：间隙越小，冲件的侧切面的光亮带越宽，撕断面越窄，毛边相对小。间隙越大，与前者相反。间隙合理，剪切侧面能明显看出挤压面、切断面、撕断面和毛边。切断面和撕断面差不多各占一半左右的样子。

间隙对模具寿命的影响：当冲裁模间隙合理时，能够使材料在凸凹模人口处产生的上下裂纹相互重合于同一位置。这样所得到冲裁断面光亮带区域较大，而塌面和毛刺较小断裂锥度适中，零件表面较平整。

间隙对冲裁力的影响：随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低，但当单面间隙介于材料厚度的5％~20％范围内时冲裁力的降低不超过5％~l0％。因此，在正常情况下，间隙对冲裁力的影响不很大。对卸料力、推件力的影响比较显著。随间隙增大，卸料力和推件力都将减小。

间隙对模具寿命的影响

由于工件与凸、凹模侧壁之间有磨擦的存在，间隙小，磨擦大，模具寿命短。冲裁过程中，凸模与被冲孔之间凹模与落料件之间均有摩擦，而且间隙越小，摩擦越严重。所以过小的间隙对模具寿命极为不利，而较大的间隙可使凸模与凹模的侧面与材料间的摩擦减小，井能减缓间隙不均匀的影响，从而提高模具的寿命。

以上内容参考：网络-冲裁间隙

8. 提高模具寿命的工艺发展前景如何让

2010 年第05 期
(总第120 期)
沿海企业与科技
COASTAL ENTERPRISES AND SCIENCE & TECHNOLOGY
NO.05,2010
(Cumulatively NO.120)
冲压模具寿命的影响分析
蓝卫东
〔摘要〕 模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前提下，所能加工制件的总数量，它包括工作面的多次修磨和易
损件更换后的寿命。文章对影响冲压模具寿命的因素作详细分析，并提出相应的改善措施，以提高冲压模具的使用寿命。
〔关键词〕 模具寿命；影响因素；改善措施
〔作者简介〕 蓝卫东，柳州职业技术学院机电工程系二级实习指导教师，研究方向：机械制造及加工、数控加工，广西
柳州，545006
〔中图分类号〕TG385.2 〔文献标识码〕A 〔文章编号〕1007- 7723（2010）05- 0048- 0002
一、引言
模具寿命是指模具在保证产品零件质量的前
提下，所能加工制件的总数量，它包括工作面的多
次修磨和易损件更换后的寿命。模具寿命一般可
分为设计寿命和使用寿命，在模具设计阶段就应
明确该模具适用的生产批量类型或者模具生产制
件的总数量，即模具的设计寿命；在正常情况下，
模具的使用寿命应大于设计寿命。不同类型的模
具正常损坏的形式也不一样，冲压模具失效形式
主要为磨损失效、变形失效、断裂失效和啃伤失效
等。然而，由于冲压工序不同、工作条件不同，影响
冲压模具寿命的因素是多方面的。
以下就冲压模具在的模具设计、模具制造、模
具使用等方面来分析冲压模具寿命的影响因素，
并提出相应的改善措施来提高模具的使用寿命。
二、影响冲压模具寿命的因素
（一）冲压模具设计方面
1. 模具设计质量
模具从结构、选材，到关键参数的确定，都由
模具设计员来确定。这就要求设计员有较高的技
术素质和丰富的实践经验，这样才能保证设计的
模具的质量。
2. 模具结构
合理的模具结构有助于提高模具的承载能
力，减轻模具承受的热－机械负荷水平。例如，模
具可靠的导向机构，对于避免凸模和凹模间的互
相啃伤是有帮助的。
3. 导向机构精度
为了提高模具寿命，必须根据工序性质和零
件精度等要求，正确选择导向形式和确定导向机
构的精度。准确、可靠的导向，对于减少模具工作
零件的磨损，避免凸、凹模啃伤影响极大。一般情
况下，导向机构的精度应高于凸、凹模配合精度。
4. 凸、凹模刃口几何参数
凸、凹模的形状、配合间隙和圆角半径不仅对
冲压件成型有较大的影响，而且对于模具的磨损
及寿命也影响很大。精度要求较高的，宜选较小的
间隙值；反之，则可适当加大间隙，以提高模具寿
命。
（二）模具制造质量
在制造模具时，应根据产品零件生产批量的大
小，选择模具材料。注意模具材料的冶金质量可能
造成的工艺缺陷机工作时承载能力的影响，应采
取必要的措施来弥补冶金质量的不足，以提高模
具寿命。通常根据冲压件的材料特性、生产批量、
精度要求等，选择性能优良的模具材料，同时兼顾
其工艺性和经济性。
模具制造质量的好坏，取诀于模具每一个零件
的制造精度和工人的装配水平，也受到机床精度
低、工人技能差、检验手段落后的影响。
（三）冲压设备
冲压设备(如压力机)的精度与刚性对冲压模
具寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性
好，冲模寿命大为提高。
（四）模具零件加工表面质量
模具工作零件加工表面质量的优劣对于模具
的耐磨性、抗胶合能力、抗断裂能力产生显著的影
响，其直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙
度值对模具寿命影响很大，若表面粗糙度值过大，
在工作时会产生应力集中现象，并在其峰、谷间容
易产生裂纹，影响冲模的耐用度，还会影响工件表
面的耐蚀性，直接影响冲模的使用寿命和精度。
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（五）正确使用和合理维护模具
为了使模具能正常生产，提高冲压件质量，降
低成本，延长冲模寿命，所以要正确使用和合理维
护模具，严格执行冲压模具“三检查”制度(使用前
检查、使用过程中检查与使用后检查)。
要做好模具的维护及检修工作。其工作内容
包括模具的正确安装与调试；凸模进入凹模深度；
校正弯曲、冷挤、整形等工序上模的下止点伸置；
还要注意及时复磨、研光模具刃口；注意保持模具
的清洁和合理的润滑，等等。
（六）冲压产品的工艺质量
如果冲压工艺不合理，会造成产品的形状和
尺寸精度达不到要求，如整修余量过大，会造成产
品断面质量差。毛料展开尺寸计算不准确，会造成
产品弯曲或拉深后尺寸精度达不到要求。对于返
修模具，产品工艺提出的故障不全或不准确，会造
成模具多次返修和试模。
（七）模具老化
有不少企业目前仍有许多使用了很多年的模
具在使用，许多模具零件磨损，寿命已到，但是由
于没有新模具的制造，为满足生产需要，死马当活
马医，造成模具频繁返修，多次试模。
（八）试模的影响
在模具调试使，所使用试模设备的精度，试模
人员的技能、经验，试模问题是否暴露全面，都对
试模次数有很大影响。如果试模设备的精度差，试
模人员的技能差，会造成模具损坏，或是造成试模
零件不合格。
三、提高冲压模具寿命的主要措施
一要提高产品的设计质量，使产品的每个零件
具有良好的冲压工艺性、铸造、锻造工艺性等。
二要对使用年限较长的老模具及时复制，使每
个产品都有两三套模具可供使用，该报废的就报
废。
三要加强对试模的管理，选择良好的设备及有
经验的工人进行试模，使问题暴露得充分些，减少
试模次数。
四要加快对模具厂设备的技改步伐。没有好
的设备，无法生产出高质量的模具，公司应尽快修
复瑞士坐标镗床，增加一些精密设备，如坐标磨
床、万能磨床、数控铣床、慢走丝线切割、电火花打
孔机等设备。
五要提高工人技能，严格质量控制，增加检验
手段，提高模具制造质量。
六要加强培训，提高模具设计员的水平。
总之，冲压模具在模具设计、制造、使用以及维
护保养过程中，应该采用先进的制造技术和实行
全面质量管理，以及致力于发展专业化生产，加强
模具标准化工作，不断提高模具设计和制造水平，
这样有利于提高模具寿命。

9. 如何提高冲压模具生产效率

制定冲压工艺的程序 制定冲压工艺的原始资料制定冲压工艺的原始资料制定冲压工艺的原始资料 冲压工艺规程的制定应在收集、调查研究并掌握有关设计的原始资料基础上进行，冲压工艺的原始资料主要包括以下内容: 1.冲压件的产品图及技术要求 产品图是制定冲压工艺规程的主要依据。产品图应表达完整，尺寸标注合理，符合国家制图标准。技术条件应明确、合理。由产品图可对冲压件的结构形状、尺寸大小、精度要求及装配关系、使用性能等有全面的了解。以便制定工艺方案，选择模具类型和确定模具精度。当产品只有样机而无图样时，应对样机测绘后绘制图样，作为分析与设计的依据。 2.产品原材料的尺寸规格、性能及供应情况 原材料的尺寸规格是指坯料形式和下料方式，冲压材料的力学性能、工艺性能及供应状况对确定冲压件变形程度与工序数目、冲压力计算等有着重要的影响。 3.产品的生产批量及定型程度 产品的生产批量及定型程度，是制定冲压工艺规程中必须考虑的重要内容。它直接影响到加工方法的确定和模具类型的选择。 4.冲压设备条件 工厂现有冲压设备状况，不但是模具设计时选择设备的依据，而且对工艺方案的制定有直接影响。冲压设备的类型、规格、先进与否是确定工序组合程度、选择各工序压力机型号、确定模具类型的主要依据。 5.模具制造条件及技术水平 工厂现有的模具制造条件及技术水平，对模具工艺及模具设计都有直接的影响。它决定了工厂的制模能力，从而影响工序组合程度、模具结构及加工精度的确定。 6.其它技术资料 主要包括与冲压有关的各种手册(冲压手册、冲模设计手册、机械设计手册、材料手册)图册、技术标准(国家标准、部颁标准及企业标准)等有关的技术参考资料。制定冲压工艺规程时利用这些资料，将有助于设计者分析计算和确定材料及精度等，简化设计过程，缩短设计周期，提高生产效率.冲压件的分析 它包括两方面:冲压件的经济性分析;冲压件的工艺性分析。 (1)冲压件的经济性分析 根据产品图或样机，了解冲压件的使用要求及功用，根据冲压件的结构形状特点、尺寸大小、精度要求、生产批量及原材料性能，分析材料的利用情况;是否简化模具设计与制造;产量与冲压加工特点是否适应;采用冲压加工是否经济。 (2)冲压件的工艺性分析 根据产品图或样机，对冲压件的形状、尺寸、、精度要求、材料性能进行分析，判断是否符合冲压工艺要求;裁定该冲压件加工的难易程度;确定是否需要采取特殊的工艺措施

10. 如何提高冷冲压模具使用寿命

摘要：随着机械产品零部件的批量化生产,冷冲压模具已经越来越被企业广泛的应用,各企业为了确保机械产品的加工质量,提高产品的加工效率,降低制造成本,已经把提高冷冲压模具的使用寿命作为企业研发的一项重要课题来研究。文章从工作中的实际经验着手,从影响冷冲压模具使用寿命的几种形式,影响冷冲压模具使用寿命的原因,提高冷冲压模具使用寿命的措施与途径等几方面进行了探讨。