冲压模具失效分析及预防措施研究

冲压模具失效分析及预防措施研究

王炳玉

山东省烟台市烟台工贸技师学院

摘要：冲压模具是工业生产的突破口，直接决定了所冲产品的质量。但是冲压目具在使用的过程中，极容易受到多种因素的制约，产生失效的现象，影响了产品的质量，企业的生产进度等，严重制约了工业的发展。因此，必须要明确冲压目具失效的类型，进行又有针对性的预防，才能保证工业生产的顺利进行。本论文以冲压目具作为研究切入点，对其失效的类型和原因进行了详细的分析，并在此基础上提出了相应的预防措施。

关键词：冲压模具；失效；预防措施

冲压加工主要是借助压力机对材料施加压力，使得材料在模具中变形，进而获得理想的产品零件，使其具备一定的形状、尺寸和性能。就当前来说，冲压加工所生产出来的产品零件非常适合大批量生产的工业领域，例如：汽车生产、家用电器生产等，具有非常广泛的应用。在分离和成形的工序中，模具极容易受到剪切力、成形力的影响，致使其出现各种失效现象，严重影响了产品的生产质量。

一、冲压模具受力特点分析

冲压模具在工业生产应用的时候，面临着复杂的工作条件，常常要承受冲击、振动、摩擦、高压、拉伸、弯曲等多种负荷，这种复杂的受力环境，对冲压模具也提出了更高的要求，不仅仅要具备极高的硬度和强度，还有具备较高的耐磨性、韧性等。

在成形工序中所应用的冲压模具，受力情况主要包括：板料的抗拉强度比较高，使得模具在成形过程中，承受着非常大的工作压力；为了防止模具出现起皱、回弹的现象，模具在成形环节还面临着较大的压边力；伴随着成形过程中工作压力、压边力的不断增加，致使模具的摩擦力也随之出现上升的趋势；在整形模中，为了防止产品出现起皱和回弹的现象，常常会缩小工作间隙，这也在一定程度上增加了冲压模具的摩擦力。

针对分离工序中所使用的冲压模具来说，其在工作时的受力特点为：工作的部位主要集中在模具刃口的部位；在分离的过程中，由于版聊的抗拉强度比较高，在剪切的过程中，常常导致模具的刃口部位承受着较大的压力；在板料剪切的过程中，由于是在瞬间完成的，具有明显的瞬时性，导致模具在工作的时候，必须要承受着较大的交变应力；在对板料进行剪切的过程中，必须要使得板料在刃口的部位，形成应力集中，保障板料顺利剪切。因此，模具刃口部位的形状必须要保持尖锐^[1]。

二、冲压模具失效形式分析

冲压模具在使用的过程中，受到多种因素的影响，常常会出现结构形状、尺寸、零部件组织和行能等出现变化，导致冲压模具所做出的产品不合格，并且无法再次进行修复的现象，就被称之为冲压模具失效。冲压模具在使用过程中，由于工作条件不同，自身的类型、结构和材料之间也有所差异，致使冲压模具失效也存在不同的形式。具体来说，主要包括四种：

（1）磨损失效

这是冲压模具最为常见的一种失效形式。主要是因为冲压磨具在生产中应用的时候，基本上都是直接与成形的坯料进行接触，两者之间难免会产生摩擦的现象，致使模具的表面被磨损。当这种磨损现象达到一定程度之后，就会导致模具的表面逐渐失去原有的状态，导致所做出来的产品质量无法达到标准。

在具体应用的时候，磨损失效现象又可进一步划分为四种现象，即：磨粒磨损失效、黏着磨损失效、疲劳磨损失效、腐蚀磨损失效。其中，磨粒磨损失效主要是由于坯料与模具表面存在坚硬的突出物，致使其在接触的时候，对模具的表面进行了摩擦、刮划，最终出现磨损失效的现象；黏着磨损失效则是因为模具与坯料之间发生作用的时候，黏着的部分会因为受力不均出现断裂，进而导致模具的表面物体出现脱落、转移等现象；疲劳磨损则是模具长时间使用，在坯料的摩擦下，必然会产生一些非常习效的裂纹，当期加深到一定的尺度时，就会导致其表面出现脱落、断裂等失效现象；腐蚀磨损失效则是在冲压模具在使用的过程中，其表面的物质非常容易受到周围空气、水的影响，致使其出现化学腐蚀，时间一久，就会导致其表面遭到侵蚀，发生脱落失效现象^[2]。

（2）断裂失效

冲压模具在使用的过程中，也面临着断裂失效的现象。其中，断裂失效又可进一步细分为早期断裂失效、疲劳断裂失效。其中，早期断裂失效主要时因为冲压磨具在使用的时候，其表面受到了巨大的载荷力，导致其超出了磨具本身的负荷能力，以至于其在使用的过程中，出现了迅速断裂的现象；疲劳断裂失效则是因为冲压模具受到频繁应力的作用，致使其本身细小的裂纹逐渐扩展，最终出现断裂失效的现象。

（3）变形失效

这一失效现象主要是因为冲压模具在使用的过程中，一旦当其零件所承受的应力超出了弯曲的极限值，就会导致其出现塑性变形的现象。而到冲压模具的塑性变形超出一定的范围值，就会导致模具内部的零件尺寸、形状等发生巨大的变化，致使其无法再正常使用，使其产生弯曲、塌陷、镦粗等现象，出现模具失效。

（4）啃伤失效

主要是指冲压模具在使用的过程中，受到一些客观因素的影响，包括凸凹模相互啃刃，使其在应用的时候，出现了模具崩裂的现象

^[3]。

三、预防冲压模具失效的措施分析

1、磨损失效预防措施

在研究中发现，导致冲压磨具使用中出现的磨损失效的原因主要来源于三个方面，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，包括硬度过大、坯料表面出现氧化反应，增大了摩擦力等；润滑效果不好等其他因素。

结合磨损失效产生的原因，在对其进行预防的时候，可从以下几个方面进行预防：（1）在制作冲压模具的时候，应慎重材料的选择，结合冲压模具的用途、生产的批量等，选择不同的材料制作冲压模具；（2）对冲压模具的表面进行处理。在对其进行热淬火之前，可对其进行渗杂处理，在热淬火之后，也借助离子渗氮、气体软氮化的技术，对其进行改性处理，不断提升冲压模具热口的耐热性、耐磨性、抗腐蚀性；还可以借助化学、物理气相沉淀、电火花强化等处理技术，不断提升模具表面的硬度，改善其整体行能；（3）对模具表面进行润滑处理，不断减少模具与坯料之间的摩擦力；（4）关注其发热部位，必要时采取一定的冷却措施，尤其是在生产加工之前，必须要对坯料的状态进行认真的检查，针对不良的坯料，及时进行清理和处理^[4]。

2、断裂失效预防

在对冲压模具断裂失效进行预防的时候，应结合原因进行有针对性的预防。

针对载荷高于模具材料抗拉强度所产生的断裂失效现象，在预防的时候应对材料进行慎重选择，确保材料具有极强的抗拉强度；针对应力集中所导致的断裂失效现象，在对其进行预防的时候，应选择夹杂物缺陷比较少的模具材料，不断提升模具的加工精度，最大限度减少表面出现的损伤现象；针对冲击载荷大而出现的断裂失效现象，在对其进行预防的时候，应选择冲击韧性比较大的模具材料，或者对模具进行热处理，不断提升其断裂的韧度；针对热应力过大而导致其出现的断裂失效现象，在对其进行预防的时候，则应选择抗热疲劳性能比较好的磨具材料，使其热处理的回或温度高于模具工作时的温度，进而有效避免其出现的断裂现象。

3、变形失效和啃伤失效预防

针对变形失效的冲压模具，在对其进行预防的时候，基本上都是从选择材料、强化处理这两个方面入手，不断提升模具受力部位的强度，避免其出现变形失效的现象；

针对啃伤失效的冲压模具，在进行预防的时候，结合这一失效现象产生的原因主要有：装配质量不过关、安装不科学、压力机导向的精度低、送料出现误差等现象，应充分借助减少侧向力、确保零部件位置的精度等措施，避免凹凸模相互啃伤的现象^[5]。

结束语

综上所述，冲压模具在生产的过程中，受到多种因素的制约，常常会出现各种各样的失效现象，导致冲压产品生产的废品率出现上升、加速模具的损坏。因此，必须要了解冲压模具失效的形式，并结合其发生的原因，实施有针对性的预防，才能最大限度避免冲压模具失效的现象。

参考文献：

[1]何军.冲压模具失效形式分析及预防[J]. 湖北工业职业技术学院学报, 2014, 027(004):P.103-106.

[2]姜欣宇.冲压模具失效形式及预防探讨[J]. 山东工业技术, 2016, 000(020):9.

[3]惠赢,李柯,霍丙炎.冲压模具失效形式及预防[C]// 第十五届河南省汽车工程科技学术研讨会论文集. 2018.

[4]李绍辉.冲压模具问题归因探究[J]. 南方农机, 2017, 048(001):101-102.

[5]任银兵.冷冲模具失效原因分析与对策[J]. 金属加工:热加工, 2016, No.754(07):23-24.