冲压模具的合理使用和维护管理要求
李青斐
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李青斐,. 冲压模具的合理使用和维护管理要求[J]. 装备技术研究,2022.3. DOI:10.12721/ccn.2022.157131.
摘要:
冲压模具加工在我国的零件制造中应用十分广泛,其具有效率高、过程简单、适用于批量生产的优点。为适应高效和高质量的生产要求,分析了现阶段影响冲压模具加工精度的主要因素,说明了冲压模具制造精度的提升方法,总结了提升冲压模具使用寿命的方法与途径,并对冲压模具的修复技术做了简要介绍。
关键词: 冲压模具寿命提升修复技术
DOI:10.12721/ccn.2022.157131
基金资助:

1、冲压模具的种类

根据加工方式的不同,冲压模具加工常用方式包括以下几种类型:(1)冲剪模加工。通过利用机械中常用的剪切力完成对机械产品的制造,根据不同的加工要求来选择具体的冲剪模具类型,常用的冲剪模加工类型包括修边、冲孔、下料等多种功能。(2)压缩模加工。这种加工方式是金属材料受到压力之后被强制发生塑性变形,从而制造出需要的产品形状,压缩模加工的方式需要系统提供较大的压力,这种加工方式的产品质量与操作者能力关系较大。(3)成型模加工。成型模是依照实物的形状和结构按比例制成的模具,这种加工方式需要依靠多种受力形式的变型来完成加工过程,多用于塑料制品的加工使用。

2、冲压制造的精度提升

2.1 规范操作

冲压模具加工主要依靠上下模具的相对运动来完成,在实际生产过程中,首先应确保被加工对象可靠地固定于冲压模具上,并针对关键尺寸实现准确定位,以保证冲压成型的精确性。在冲压加工的同时还应综合考虑模具结构特点和特殊性等问题,保证依据操作标准实现精准的定位。其次,精确冲压加工过程中,导柱必须设计在远离模块和压料板的位置上,以保证冲压过程的安全性,同时达到合理控制凸凹模在冲压过程的配合间隙的要求。再次,冲压模具的加工过程会不可避免地产生很大的冲击力,因此,针对于模具装配过程中所使用的螺钉、螺母等固定零件和定位零件必须要保证其安装的可靠性,以免因为模具的反复使用造成松动,影响位置和精度。最后,压料零件应当设计压边圈,以避免材料受切向压力作用时出现凹凸不平的问题,精加工过程中应当确保卸料板及时清理与保养,不得有杂物出现。

2.2 合理设计

在冲压模具的精确制造过程中,对于多种的零件制造与设计技术应当做到灵活应用。首先,积极利用计算机软件进行模具的辅助设计,制作合理明确的生产图纸,并利用三维建模技术提高模具设计过程中的精确度。其次,合理选用模具的制造技术,例如线切割技术的加工精度能达到1.5 μm的标准,且具有良好的加工表面粗糙度,由于线切割加工的直径仅为0.03~0.1 mm,能够保证凹凸模一次性加工完成。此外,通过磨削及抛光加工技术制造的模具也能获得很高的精确度,能够满足产品的高质量要求。

2.3 控制系统优化

现代化的数控冲压模具加工能有效提高产品加工的自动化、智能化程度,通过优化夹具、机具的自动化功能,并同时合理设计监控系统、检测系统、编程系统,有利于实现冲压模具加工的一体化要求,在提高加工精度的同时还能够提升工作效率。

3、冲压模具的寿命延长方法

3.1模具结构的合理优化

在设计过程中,应保证凸模的各部位满足平缓圆滑过渡的要求,在冲压加工的过程中各部位都能均匀受力,避免出现壁厚悬殊或尖锐转角等技术问题。对于一些复杂的凹模设计,通过使用镶拼结构能够大幅降低应力集中的不良影响,且在设计的过程中应尽量简化模具结构,并合理的设计导向精度,以保证冲压加工的产品质量。

3.2热处理技术的优化

选用合理的热处理技术是提高模具使用寿命的有效手段,例如热处理工艺的不合理可能导致模具在淬火过程因温度过高而使模具过硬,在冲击载荷的作用下很容易发生断裂问题,淬火温度不足又会导致模具的硬度不够,容易出现变形和磨损等问题。此外,模具的热处理还必须掌握好回火工艺流程,因此合理控制回火温度及时间等变量,以避免模具在热处理过程中出现开裂等问题。同时,还可采用渗碳、渗氮、喷涂等方式对模具的表面进行强化处理,达到延长使用寿命的目的。

3.3维护保养的合理化

冲压模具的使用过程必须进行合理的润滑,应根据冲压模具所使用的材料、机械结构和工作环境综合选取适用的润滑剂。工作人员应认清日常保养的重要性,对于可能的问题位置应做到定期的检查维护,尽量在模具出现严重问题前进行修复,以保证良好工作效率和冲压模具的长期使用。

4、冲压模具的修复技术

4.1常用的冲压模具修复技术

常用的冲压模具修复技术主要包括:表面熔覆技术、电刷镀技术,以及热喷涂技术几大类。(1)表面熔覆技术主要是利用特殊合金材料融化焊接的方式补充模具的受损部位,不仅能够起到修复模具工作面上的缺陷作用,更能起到强化补充位置强度,提高模具耐磨性能的作用。常见的表面熔覆技术包括:氧气乙炔堆焊、等离子熔覆、电弧堆焊、复合堆焊等。氧气乙炔堆焊是利用氧气乙炔的燃烧热量融化补充的金属粉末,使材料在模具受损处逐渐凝固,氧气乙炔堆焊修复适应性强,比较适合现场修复使用,表面修复质量较高。电弧堆焊修复包括了手工电弧堆焊、二氧化碳气体保护焊、埋弧堆焊三类。手工电弧焊操作较简单,能达到基本的修复目的,但是对修复的质量不易控制,受人工技术影响较大。二氧化碳气体保护焊具有堆层质量好、硬度高、成本低的特点,但会产生较为严重的飞溅。埋弧堆焊修复具有焊层表面光滑,修复过程自动化程度高的优点,但是埋弧堆焊由于热量过大,容易损伤模具修复位置附近的工作面,不适用于小面积的修复。复合堆焊是采用了分层修复的新方式,耐磨性、耐腐蚀性都比较好,是现阶段较为均衡的修复技术。等离子熔覆是通过等离子束的高温作用将金属粉末融化后与模具表面融合凝固,但是等离子融覆由于热量大,容易出现变形、开裂等问题。(2)采用电刷镀工艺进行修复,电镀笔为正极,需修复的模具表面与负极相连,在直流电压的作用下电镀液均匀的覆盖在修复层表面,一段时间后在修复表面形成金屬镀层。电刷镀修复具有操作简单、便于携带的优点,可用于大型模具的修复,且维修时间短,应用范围广,但是电镀液具有一定的污染性,容易对环境和人身安全造成危害。(3)热喷涂技术是将金属或非金属材料加热至融化,再通过高速喷射在模具的修复位置形成喷涂层,对于材料的加热常采用火焰加温、等离子加温或超声加温。热喷焊的表面具有耐磨耐高温的特性,适用于热作冲压模具的修复。

4.2新型激光修复技术

激光修复技术是利用激光束的特点进行加温和修复,主要的激光修复技术包括了表面溶凝、激光熔覆以及激光填料焊接三大类。表面溶凝主要利用激光束高能集中的特点,直接对模具上微小的损伤位置进行加热,使其在微小的范围内融化后再凝固,修复细小的损伤和裂纹。激光熔覆技术是通过激光的作用,利用融化少量的模具金属达到形成新的改性层组织,在表面之间形成良好的冶金结合层,达到修复缺陷优化金属性能的目的。激光填料焊接主要是利用激光束融化焊丝用以补充较大位置的模具裂纹或缺陷,避免激光修复出现凹陷和卷边现象。激光束能量较高,不会在大范围对模具产生影响,且由于金属良好的导热性,修复位置冷却速度快,修复质量好。

结语:对于冲压模具寿命和修复能力的研究,都要建立在合理设计和规范使用与保养的基础上,只有避免了人为设计和使用失误造成的模具损坏,模具才能获得长久稳定的使用寿命。

参考文献:

[1]查小波.冲压模具维护管理[J].锻造与冲压,2017(14):4.

[2]黄海兵.关于提高冲压模具制造精度及寿命的方法研究[J].中国宽带, 2021(9):1.

[3]刘斌,崔志杰.模具修复技术及发展趋势[J].模具工业,2017,43(2):1.

[4]李建明,李德.探讨冲压模具寿命的因素及提高寿命的措施[J].中国机械,2020.

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