冲压模具的失效形式

【摘 要】由于冲压模具的类型多样，其结构、材料的选择不同，加上冲模的工作条件相对复杂，生产中，冲压模具的失效形式也多种多样，本篇就冲压模具的失效形式作简单讨论。

【关键词】冲压模具;失效形式;磨损;裁模;拉深模

The failure of the stamping

KANG Ai-ying

(Hunan Institute of Information Technology Changsha Hunan 410200)

【Abstract】Of various types of stamping dies, its structure, choice of materials, coupled with the die of the working conditions of the complex variety of production, the failure of the stamping dies, this would make a simple failure of the stamping die discussion.

【Key words】Stamping die;Failure modes of;Wear;Cutting die;Drawing die

0.引言

生产中的冲压模具经过一定时间使用后，由于种种原因不能再冲出合格的产品，同时又不能修复的现象称为冲压模具的失效。由于冲压模具类型、结构、模具材料、工作条件的不同，所以冲压模失效的原因也各不相同。

1.冲压模具的失效形式

冲压模具的失效形式有：

1.1磨损

模具在工作中，与成形坯料接触，并受到相互作用力产生一定的相对运动造成磨损。当磨损使模具的尺寸、精度、表面质量等发生变化而不能冲出合格的产品时，称为磨损失效，磨损失效是模具的主要失效形式，为冲模的正常失效形式，不可避免。

按磨损机理，模具磨损可分为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。

①磨粒磨损 硬质颗粒存在于坯料与模具接触表面之间，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面引起材料脱落的现象称为磨粒磨损。

②黏着磨损 坯料与模具表面相对运动，由于表面凹凸不平，黏着部分发生剪切断裂，使模具表面材料转移或脱落的现象称为黏着磨损。

③疲劳磨损 坯料与模具表面相对运动，在循环应力的作用下，使表面材料疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。

④腐蚀磨损 在摩擦过程中，模具表面与周围介质发生化学或电化学反应，引起表层材料脱落的现象称为腐蚀磨损。

在模具与坯料相对运动过程中，实际磨损情况非常复杂。工作中可能出现多种磨损形式，它们相互促进，最后以一种磨损形式失效。

1.2变形

模具在使用过程中，当工作零件内的应力超过材料本身的屈服极限，便会产生塑形变形。过量的塑形变形将严重影响模具工作零件的几何形状和尺寸而使模具不能再使用，这种现象称为变形失效。塑形变形的失效形式有塌陷、镦粗、弯曲等。

1.3断裂

模具出现较大裂纹或分离为数部分而丧失工作能力，称为断裂失效。按断裂机理分为早期断裂和疲劳断裂。

1.4啃伤

由于模具装配质量差，压力机导向精度低，模具安装调整不当，送料误差等原因，都使得凸、凹模相互啃刃造成崩裂的现象称为啃伤失效。

由于模具的工作条件复杂多变，一套模具在使用过程中可能出现多种损伤形式的交互作用，它们相互促进，最后以一种主要形式失效。

2.不同类型冲压模具的工作条件和常见失效形式

一套模具是由许多零件组成的，其中工作零件（如凸模、凹模等）对模具的质量和寿命起着决定作用。模具在使用过程中受许多因素影响，而首要的外界因素是模具的工作条件。

生产中不同类型的模具，具体工作条件不同，它们的主要失效形式也不相同。下面以较典型的冲压模具为例分析其工作条件及常见失效形式。

2.1冲裁模

冲裁模是使板料沿一定的轮廓形状产生分离而获得所需冲件的模具。冲裁模的主要工作部分是凸模和凹模的刃口，在冲压过程中对板料施加压力，使板料产生弹形变形、塑性变形和断裂。在板料弹形变形阶段，压力集中于刃口附近的小范围内，使刃口上的单位面积压力增大。在板料塑性变形和断裂阶段，模具刃口的端面和侧面产生挤压和摩擦。

模具刃口受力的大小与板料的厚度和硬度有关。而且凸模的压力通常大于凹模的压力，特别是在厚板上冲裁小孔时，凸模所受的单位压力更大。凸模受力越大，模具寿命就越低。

冲裁模在室温下分离板料，且受力集中在刃口附近，它的正常失效形式为磨损，且主要为黏着磨损。由于凸、凹模刃口处于端面压应力和侧面压应力的交汇处，同时处在端面摩擦力和侧面摩擦力的交汇处，因此凸、凹模的刃口工作情况较差，磨损较严重。其中，凸模受力最大，因而磨损最快。磨损将使刃口变钝，冲裁件毛刺增大，尺寸超差。凸、凹模磨损后，必须对其刃口修模后才能使用。

冲裁模刃口的磨损过程大致分为初期磨损、稳定磨损、急剧磨损三个阶段，如图4所示。不同的磨损阶段，模具刃口的损伤不同。

在模具使用初期，刃口锋利，与板料接触面积小，单位面积压力大，易造成刃口塑性变形，，初期磨损阶段磨损速度较大。刃口磨损到一定程度后，单位面积压力减小，且刃口表面塑变强化，不再发生塑性变形，此时模具刃口的磨损主要由坯料的摩擦引起，磨损速度变缓，即进入稳定磨损阶段。模具使用一定时间后，刃口因经受多次冲裁趋于疲劳，局部表面开始脱落，即进入急剧磨损阶段，此时磨损速度较大，会因冲裁件不合格而导致模具失效。

2.2拉深模

拉深模是通过使坯料产生塑性变形而获得各种开口空心件的模具。拉深模工作时，板料与凹模和压边圈之间产生相对运动，存在很大的摩擦，因此拉深模的主要失效形式为磨损，且主要为黏着磨损。磨损部位主要在凹模与压料圈的端面、凸模与凹模圆角半径处、压料圈口部及凹模端面圆角半径以外的区域。

在拉深过程中，模具工作表面的某些区域负荷较重，摩擦热较多，承受挤压力较大。在工作时，模具工作表面可能与坯料间发生焊和，使小块坯料黏附在模腔表面形成很硬的黏结瘤，即发生粘模。这些坚硬的黏结瘤将使拉深件表面产生划痕或擦伤，降低表面质量。

【参考文献】

［１］曾霞文，徐政坤主编．冷冲压工艺及模具设计．中南大学出版社，２００６．

［２］翁其金主编．冷冲压技术．机械工业出版社，２００５．

［３］姜祖赓．模具钢．冶金工业出版社，１９８８．