避免冷冲压模具加工中的变形问题探讨

[摘 要]模具加工包括从备料、热处理、加工、装配到模具试模。模板在热处理、加工、使用过程中都会产生变形，降低模具精度，影响产品质量，甚至造成模具早期失效，影响企业的生产效益。引起模具变形的因素很多，下面从模具材料的选择和线切割加工工艺两方面，谈谈减少冷冲压模具变形的措施。

[关键词]冷冲压模具；模板材料；热处理；变形；线切割加工工艺

中图分类号：TG385.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）09-0382-01

生产实践中，冲压模具的变形和开裂是一个很常见的问题，也是一个令广大企业设计人员及管理人员很头痛的问题，而解决冲压模具的变形和开裂是需要认真研究、不断实践和总结经验，加以克服的过程。

1 选择变形小的模板材料

冷冲压模具工作都是在常温下，通过对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，获得所需要形状、尺寸和使用性能的零件。冷冲压模具有冲裁模、拉深模、弯曲模、冷挤压模等。这类模具工作时，要承受较大的冲击载荷和挤压力，刃口或工作表面产生剧烈的摩擦与磨损。要求模具材料热处理后具有高的工作硬度、足够的韧性、良好的工艺性以及高的耐磨性等。一般，模板的热处理采用淬火和回火，来达到其性能要求。

热处理对材料有改性作用，可以提高模具材料的硬度、耐磨性、强度等力学性能，但一般热处理过程都会使材料产生各种缺陷及变形，影响模具承载能力及模具精度，降低模具使用寿命。

实际生产中，模具热处理后的变形，分为体积变形和形状变形，产生的主要原因是淬火和回火时，热应力、残余应力及组织应力使得模具变形。虽然我们可以采取合理的预处理和热处理工艺、合理设计模具结构等措施来减少模具变形。更应该从材料本身方面着手，合理的选择模具材料。

材料选择合适，热处理过程产生的各种缺陷会减少，热处理过程模具变形会大大降低。在后续的模具加工中，由各种缺陷诱发产生的应力集中、残余应力相应会降低。

在模具加工过程中，切削刀痕、表面划伤，会使金属表面不连续而引起应力集中；由于加工热的作用，材料表面会产生残余应力，甚至引起材料开裂。在模具的使用过程中，不同模具材料，模具型腔承受加工零件的力、热能力极限不同，变形程度就不同，模具寿命及精度都受到影响。

国内常用的冷作模具钢主要有 T8A、T10A、T12A、CrWMn、9SiCr、9Mn2V、6CrW2Si、Cr12、Cr12MoV、GCr15 等。碳素工具钢T8A、T10A、T12A属于低淬透性钢，淬火冷却时，温度差产生热应力变形。低合金工具钢CrWMn、9SiCr、9Mn2V、GCr15等，淬透性好，淬火变形应力明显减少，但相变组织应力大。高碳高铬钢Cr12、Cr12MoV、Cr4W2MoV，具有高的淬透性高，淬火时不需要快速冷却，产生变形小，称为微变形钢。实际生产中，要根据零件批量及精度等技术要求，在模具选材方面，为减少变形，选用屈服强度高、淬透性好的合金钢。对要求不变形的高精度模具，可选用空冷条件下微变形模具钢。

随着模具工业的发展，针对传统模具钢的缺点，国内外研制出了一些性能优异的新型模具材料，例如，高强韧低合金冷作模具钢GD、火焰淬火钢CH，GD属于空冷微变形冷作模具钢。CH淬火变形很小。

高碳中铬耐磨钢 120、301、LD、GM、ER5，主要代替 Cr12、Cr12MoV。还有高速钢基体钢 65Nb、LM1、CG2、012AL 及改良型高速钢等。这些钢种都是在高碳低合金钢基础上，做了成分上的改变，热处理变形小，实现了冷作模具钢的强韧性、红硬性、耐磨性较好的统一，达到了模具材料强度、硬度、韧性及热稳定性等方面要求，同时材料的热处理变形极小。

所以，我们要根据冲压产品图纸技术要求、批量大小等，合理选择变形小的模具材料，减小模具加工中的变形，提高模具型腔精度，保证模具质量，延长模具寿命。

2 确定合理的线切割加工工艺

电火花线切割加工，已经广泛用于机械行业，特别成为冷冲压模具加工主要手段。它是利用电腐蚀原理加工模具，与材料硬度没有关系，可以在模具淬火回火后加工模具型腔。在线切割加工模板型腔过程中，由于材料内部的残余应力存在，加工中很容易引起模具型腔变形，影响模具尺寸精度、形状精度。经过实践证明，采取合理的线切割加工工艺，就可以避免、降低模具变形，保证模具尺寸精度、形状精度。

线切割加工工艺包括型腔的多次切割和线切割凸模的加工路线选择。当然在加工过程中，也要合理的电参数及冷却液等。

在实际加工中，对于材料变形大的型腔，可以先用普通铣床预先加工掉型腔的大部分余量，再进行热处理淬火回火，经过磨削后进行线切割加工。这样可以大大地降低线切割型腔时的变形程度。

对于一些形状复杂、型腔精度要求高、大型的的模具，为减小变形，保证加工精度，凹模宜采用多次切割法。通常，精度要求高的部位留1mm～2mm 余量先进行粗切割，待工件释放较多变形后，再进行精切割至要求尺寸。若为了进一步提高切割精度，在精切割之前，留0.50mm 余量进行半精切割，这是提高模具线切割加工精度的有效措施。

凸模加工要在备好的块料上进行，加工路线非常重要。凸模加工路线的选择要使最后切割点在压板的装夹处，这样凸模就避免了加工中的变形，让变形发生在废料上。另外，大型凸模的切割起点最好设置在穿丝孔内，避免凸模切割中的变形。

冷冲模在我国模具工业中占有非常重要的地位。要保证冷冲模具加工质量，提高模具精度，从材料选择、合理编制模具加工工艺着手，是减小模具加工变形的有力措施。当然，热处理及使用维护也非常重要。随着现代新材料、新工艺、新设备的出现，需要大家共同不断地研讨、总结，使我国模具向大型、精密、长寿命尽快发展。

参考文献

[1] 丁毅主编.模具寿命与失效.化学工业出版社，2009.

[2] 王孝培主编.冲压设计资料.机械工业出版社，1985.

[3] 文宁主编.模具钳工工艺与技能训练.中国劳动社会保障出版社，2002.