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摘要：精冲技术已广泛的应用于成形更厚、更复杂零件，其模具寿命成为亟待解决的问题。文章从模具设计、模具制造及模具装配方面，对模具寿命的影响因素加以分析，找出解决问题的方法，从而达到提高模具寿命的目的。
关键词：精冲模具;寿命;影响因素
随着我国汽车工业的发展和轻量化趋势加剧，许多需经拉深、挤压、镦粗的异形复杂件，越来越多采用短流程的高端级进精冲工艺直接成形，由于精冲模具所受的压力大，凸、凹模间隙非常小，以及精冲过程中的热效应、摩擦力等原因，使精冲模具的寿命很难得到保证，导致模具过早的损坏或报废。精冲机和精冲模具成本较高，频繁装卸或修复模具会严重影响生产效率[1]。因此，精冲模具的寿命成了制约高端精冲技术应用的瓶颈。本文对其影响因素进行分析，找出解决问题的方法，从而达到提高模具寿命的目的。
1.模具设计
1.1模具结构设计
合理的结构可以提高模具的寿命。例如在冲裁模中，导向机构提高了凸、凹模在冲压过程中的相对稳定性，从而保证模具在合理的冲裁间隙范围内进行冲裁。而冲裁间隙的合理性及稳定性正是提高模具寿命的重要措施。精确的导向减少了有相对运动关系的零部件的磨损，避免了凸、凹模由于间隙不合理出现“啃伤”等失效形式。因而为了提高模具的寿命，必须正确选择导向形式和导向精度。导向精度的选择应高于凸、凹模的配合精度。
准确的工艺计算也可以提高模具的寿命。如卸料力及行程的计算，若计算不准，容易造成弹簧的疲劳断裂或失效。对合模高度的计算以及压力机的选择，合理的定位方式及导向机构等，都可以有效地提高模具的使用寿命。对于连续模排样的设计和搭边尺寸的计算也至关重要。
1.2精冲间隙
精冲间隙是指精冲模具凸模和凹模间的间隙值，是指在直径方向的尺寸差。合理的间隙值不仅能提高零件质量，而且能提高模具的重磨寿命。一般精冲凸模和凹模的双面间隙值约为料厚的1%[2]。
1.3模具材料选择
精冲模具的冲裁间隙非常小，在三向压应力下进行塑性剪切成形，冲裁过程中的压力非常大，精度要求高，因此对精冲模具材料的性能要求更高[1]。在选择模具工件材料时，应综合协调模具材料的耐磨性、强度与韧性间的关系，以确保模具具有较高的使用寿命。我国冷作模具材料主要采用传统熔炼方式冶炼而成，不可避免的存在偏析，且内部晶粒粗大，碳化物颗粒较大、分布不均，易导致模具的整体性能下降，影响模具寿命。进口粉末冶金钢，如S390、S790等具有高抗压强度、高耐磨粒磨损、优异的淬透性、韧性和热处理尺寸稳定性，虽然价格昂贵，但已成为高端复杂精冲模具使用较多的钢种。
2.模具制造
2.1机械粗加工
材料的加工精度对模具的装配精度有很大的影响，将直接影响模具的平行度、垂直度和同轴度。另外，粗加工留下的刀痕、磨痕，都是容易产生应力集中的部位，也是早期产生裂纹和发生疲劳的地方。
2.2热处理
热处理在冲压模具的制造中起着很重要的作用，尽管不同类型、结构模具，使用不同的钢材或机械加工成形，但都需要用热处理的加工方法，使其获得较高的硬度和耐磨性及其他所要求的力学性能。比如在冲裁模中，由于凸模楔入材料，是磨损比较严重的工作零件，所以其硬度应大些，一般为HRC 60～63，凹模为HRC 57～60，这样比两者硬度一样，或凹模硬度高于凸模的模具寿命更长一些。
2.3磨削
磨削具有加工精度高的优势，在精冲模具的加工过程中，一般分为粗磨、精磨、超精磨。从文献[1]的研究表明，磨削参数中工作台速度和砂轮线速度对表面粗糙度影响较大;砂轮线速度对残余应力影响最大。
磨削白层对模具寿命的影响非常大，在模具受到反复冲击载荷下，白层及周围的微裂纹可能迅速扩张，从而降低模具寿命。去除磨削白层需要通过研磨等方式进行。
2.4线切割
电火花线切割广泛应用于精冲模具加工领域。相对于快走丝线切割，慢走丝线切割加工过程中可以通过多次切割，逐渐减小脉冲能量，得到的模具表面质量好，形状尺寸精度高，粗糙度低，因此多道次慢走丝方法适合应用于精冲模具的制造。而线切割放电加工过程中，放出大量的热量，局部温度可达3000～10000℃，表面出现熔化层，在快速加热和冷却的过程中形成了耐腐蚀脆硬的线切割白层，处于拉应力状态，严重降低了模具的疲劳寿命。因此，线切割模具表面的后处理显得十分重要，研磨抛光、喷砂等方式可以有效改善模具表面质量，提高模具的使用寿命。
2.5模具表面涂层
在复杂件及厚板精冲过程中，由于剪切区材料的流动，会产生剧烈的摩擦和高温，造成凸凹模的磨损及冷焊现象，使模具寿命降低，所以必须对模具进行适当的表面强化处理。目前，精冲行业已经越来越多采用PVD涂层技术镀TiN和TiAlN涂层，TiN和TiAlN涂层具有优异的力学性能，以及良好的耐磨性、耐腐蚀、红硬性和热稳定性。
3.模具装配及调试
装配是模具生产中的关键工序。模具装配质量直接影响产品的质量、模具的技术状态和使用寿命。模具的装配工作包括下面的内容：
3.1清洗、整理零件，检查数量及零件是否符合配合基准;
3.2按图纸工艺要求装配成组合件及总体装配;
3.3检查间隙，保证冲裁间隙一致性，保证导向机构的导向精度，以及保证各相关运动件能够按照模具设计的技术参数严格进行。
模具装配完后，必须经过试冲，才能进行生产使用。试冲时要注意产品冲裁面状态，应根据试冲件中出现的缺陷，分析其产生的原因，设法加以解决。
4.结论
影响精冲模具寿命的因素很多，从以上分析可以看出从模具设计到使用的全过程中，均能提高模具寿命。实践证明，合理设计模具结构及形状，采用恰当的模具制造工艺、热处理工艺，使模具在正常的条件下工作，均能提高模具的寿命。
参考文献：
[1]张祥林等.高端精冲模具的制造探讨[J].塑性工程学报.2013，20（1）：68-71.
[2]周开华.简明精冲手册.国防工业出版社，2006.
作者简介：王妮莎（1983-），女，湖北襄阳人，工程师，学士，主要研究方向：PVD涂层的应用。
关键词：精冲模具;寿命;影响因素
随着我国汽车工业的发展和轻量化趋势加剧，许多需经拉深、挤压、镦粗的异形复杂件，越来越多采用短流程的高端级进精冲工艺直接成形，由于精冲模具所受的压力大，凸、凹模间隙非常小，以及精冲过程中的热效应、摩擦力等原因，使精冲模具的寿命很难得到保证，导致模具过早的损坏或报废。精冲机和精冲模具成本较高，频繁装卸或修复模具会严重影响生产效率[1]。因此，精冲模具的寿命成了制约高端精冲技术应用的瓶颈。本文对其影响因素进行分析，找出解决问题的方法，从而达到提高模具寿命的目的。
1.模具设计
1.1模具结构设计
合理的结构可以提高模具的寿命。例如在冲裁模中，导向机构提高了凸、凹模在冲压过程中的相对稳定性，从而保证模具在合理的冲裁间隙范围内进行冲裁。而冲裁间隙的合理性及稳定性正是提高模具寿命的重要措施。精确的导向减少了有相对运动关系的零部件的磨损，避免了凸、凹模由于间隙不合理出现“啃伤”等失效形式。因而为了提高模具的寿命，必须正确选择导向形式和导向精度。导向精度的选择应高于凸、凹模的配合精度。
准确的工艺计算也可以提高模具的寿命。如卸料力及行程的计算，若计算不准，容易造成弹簧的疲劳断裂或失效。对合模高度的计算以及压力机的选择，合理的定位方式及导向机构等，都可以有效地提高模具的使用寿命。对于连续模排样的设计和搭边尺寸的计算也至关重要。
1.2精冲间隙
精冲间隙是指精冲模具凸模和凹模间的间隙值，是指在直径方向的尺寸差。合理的间隙值不仅能提高零件质量，而且能提高模具的重磨寿命。一般精冲凸模和凹模的双面间隙值约为料厚的1%[2]。
1.3模具材料选择
精冲模具的冲裁间隙非常小，在三向压应力下进行塑性剪切成形，冲裁过程中的压力非常大，精度要求高，因此对精冲模具材料的性能要求更高[1]。在选择模具工件材料时，应综合协调模具材料的耐磨性、强度与韧性间的关系，以确保模具具有较高的使用寿命。我国冷作模具材料主要采用传统熔炼方式冶炼而成，不可避免的存在偏析，且内部晶粒粗大，碳化物颗粒较大、分布不均，易导致模具的整体性能下降，影响模具寿命。进口粉末冶金钢，如S390、S790等具有高抗压强度、高耐磨粒磨损、优异的淬透性、韧性和热处理尺寸稳定性，虽然价格昂贵，但已成为高端复杂精冲模具使用较多的钢种。
2.模具制造
2.1机械粗加工
材料的加工精度对模具的装配精度有很大的影响，将直接影响模具的平行度、垂直度和同轴度。另外，粗加工留下的刀痕、磨痕，都是容易产生应力集中的部位，也是早期产生裂纹和发生疲劳的地方。
2.2热处理
热处理在冲压模具的制造中起着很重要的作用，尽管不同类型、结构模具，使用不同的钢材或机械加工成形，但都需要用热处理的加工方法，使其获得较高的硬度和耐磨性及其他所要求的力学性能。比如在冲裁模中，由于凸模楔入材料，是磨损比较严重的工作零件，所以其硬度应大些，一般为HRC 60～63，凹模为HRC 57～60，这样比两者硬度一样，或凹模硬度高于凸模的模具寿命更长一些。
2.3磨削
磨削具有加工精度高的优势，在精冲模具的加工过程中，一般分为粗磨、精磨、超精磨。从文献[1]的研究表明，磨削参数中工作台速度和砂轮线速度对表面粗糙度影响较大;砂轮线速度对残余应力影响最大。
磨削白层对模具寿命的影响非常大，在模具受到反复冲击载荷下，白层及周围的微裂纹可能迅速扩张，从而降低模具寿命。去除磨削白层需要通过研磨等方式进行。
2.4线切割
电火花线切割广泛应用于精冲模具加工领域。相对于快走丝线切割，慢走丝线切割加工过程中可以通过多次切割，逐渐减小脉冲能量，得到的模具表面质量好，形状尺寸精度高，粗糙度低，因此多道次慢走丝方法适合应用于精冲模具的制造。而线切割放电加工过程中，放出大量的热量，局部温度可达3000～10000℃，表面出现熔化层，在快速加热和冷却的过程中形成了耐腐蚀脆硬的线切割白层，处于拉应力状态，严重降低了模具的疲劳寿命。因此，线切割模具表面的后处理显得十分重要，研磨抛光、喷砂等方式可以有效改善模具表面质量，提高模具的使用寿命。
2.5模具表面涂层
在复杂件及厚板精冲过程中，由于剪切区材料的流动，会产生剧烈的摩擦和高温，造成凸凹模的磨损及冷焊现象，使模具寿命降低，所以必须对模具进行适当的表面强化处理。目前，精冲行业已经越来越多采用PVD涂层技术镀TiN和TiAlN涂层，TiN和TiAlN涂层具有优异的力学性能，以及良好的耐磨性、耐腐蚀、红硬性和热稳定性。
3.模具装配及调试
装配是模具生产中的关键工序。模具装配质量直接影响产品的质量、模具的技术状态和使用寿命。模具的装配工作包括下面的内容：
3.1清洗、整理零件，检查数量及零件是否符合配合基准;
3.2按图纸工艺要求装配成组合件及总体装配;
3.3检查间隙，保证冲裁间隙一致性，保证导向机构的导向精度，以及保证各相关运动件能够按照模具设计的技术参数严格进行。
模具装配完后，必须经过试冲，才能进行生产使用。试冲时要注意产品冲裁面状态，应根据试冲件中出现的缺陷，分析其产生的原因，设法加以解决。
4.结论
影响精冲模具寿命的因素很多，从以上分析可以看出从模具设计到使用的全过程中，均能提高模具寿命。实践证明，合理设计模具结构及形状，采用恰当的模具制造工艺、热处理工艺，使模具在正常的条件下工作，均能提高模具的寿命。
参考文献：
[1]张祥林等.高端精冲模具的制造探讨[J].塑性工程学报.2013，20（1）：68-71.
[2]周开华.简明精冲手册.国防工业出版社，2006.
作者简介：王妮莎（1983-），女，湖北襄阳人，工程师，学士，主要研究方向：PVD涂层的应用。