冲压模知识.doc

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冲压模具材料

制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。

目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主,常用的模具工作部件材料的种类有：

碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。

1.碳素工具钢

在模具中应用较多的碳素工具钢为T8A、T10A等,优点为加工性能好,价格便宜。

但淬透性和红硬性差,热处理变形大,承载能力较低。

2.低合金工具钢

低合金工具钢是在碳素工具钢的基础上加入了适量的合金元素。

与碳素工具钢相比,减少了淬火变形和开裂倾向,提高了钢的淬透性,耐磨性亦较好。

用于制造模具的低合金钢有CrWMn、9Mn2V、7CrSiMnMoV（代号CH-1）、6CrNiSiMnMoV（代号GD）等。

3.高碳高铬工具钢

常用的高碳高铬工具钢有Cr12和Cr12MoV、Cr12Mo1V1（代号D2）,它们具有较好的淬透性、淬硬性和耐磨性,热处理变形很小,为高耐磨微变形模具钢,承载能力仅次于高速钢。

但碳化物偏析严重,必须进行反复镦拔（轴向镦、径向拔）改锻,以降低碳化物的不均匀性,提高使用性能。

4.高碳中铬工具钢

用于模具的高碳中铬工具钢有Cr4W2MoV、Cr6WV、Cr5MoV等,它们的含铬量较低,共晶碳化物少,碳化物分布均匀,热处理变形小,具有良好的淬透性和尺寸稳定性。

与碳化物偏析相对较严重的高碳高铬钢相比,性能有所改善。

5.高速钢

高速钢具有模具钢中最高的的硬度、耐磨性和抗压强度,承载能力很高。

模具中常用的有W18Cr4V（代号8-4-1）和含钨量较少的W6Mo5Cr4V2（代号6-5-4-2,美国牌号为M2）以及为提高韧性开发的降碳降钒高速钢6W6Mo5Cr4V（代号6W6或称低碳M2）。

高速钢也需要改锻,以改善其碳化物分布。

6.基体钢

在高速钢的基本成分上添加少量的其它元素,适当增减含碳量,以改善钢的性能。

这样的钢种统称基体钢。

它们不仅有高速钢的特点,具有一定的耐磨性和硬度,而且抗疲劳强度和韧性均优于高速钢,为高强韧性冷作模具钢,材料成本却比高速钢低。

模具中常用的基体钢有6Cr4W3Mo2VNb（代号65Nb）、7Cr7Mo2V2Si（代号LD）、5Cr4Mo3SiMnVAL（代号012AL）等。

7.硬质合金和钢结硬质合金

硬质合金的硬度和耐磨性高于其它任何种类的模具钢,但抗弯强度和韧性差。

用作模具的硬质合金是钨钴类,对冲击性小而耐磨性要求高的模具,可选用含钴量较低的硬质合金。

对冲击性大的模具,可选用含钴量较高的硬质合金。

钢结硬质合金是以铁粉加入少量的合金元素粉末（如铬、钼、钨、钒等）做粘合剂,以碳化钛或碳化钨为硬质相,用粉末冶金方法烧结而成。

钢结硬质合金的基体是钢,克服了硬质合金韧性较差、加工困难的缺点,可以切削、焊接、锻造和热处理。

钢结硬质合金含有大量的碳化物,虽然硬度和耐磨性低于硬质合金,但仍高于其它钢种,经淬火、回火后硬度可达68~73HRC。

模架一般用标准模架,标准模架分为铸铁和钢二种,其中导柱部分又分滚动与滑动二种.

   模具卸料板固公模等板料用45#钢,凸凹模一般冲压工件数量时模具材料用Cr12、Cr12MoV、SKD11等，数量多或连续模用DC53、SKH9、ASP-23、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2、GT35、YG15、YG20等。

冲压模具

　　冲压模具--在冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成零件（或半成品）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（俗称冷冲模）。

冲压--是在室温下，利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。

　　冲压模具是冲压生产必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。

冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。

模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

　　冲压模具的形式很多，一般可按以下几个主要特征分类：

　　１．根据工艺性质分类

　　（１）冲裁模沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。

如落料模、冲孔模、切断模、切口模、切边模、剖切模等。

　　（２）弯曲模使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。

　　（３）拉深模是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。

　　（４）成形模是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。

如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。

　　２．根据工序组合程度分类

　　（１）单工序模在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。

　　（２）复合模只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。

　　（３）级进模（也称连续模）在毛坯的送进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。

　　冲压加工可分成四大类:

剪切加工,弯曲加工,成型加工,引伸加工,且冲模也依工作性质,模具构造,模具材料三方面来分类.

　　模具典型结构：

　　通常模具是由二类零件组成:

　　第一类是工艺零件，这类零件直接参与工艺过程的完成并和坯料有直接接触，包括有工作零件、定位零件、卸料与压料零件等；

　　第二类是结构零件，这类零件不直接参与完成工艺过程，也不和坯料有直接接触，只对模具完成工艺过程起保证作用，或对模具功能起完善作用，包括有导向零件、紧固零件、标准件及其它零件等，如表1.1.3所示。

应该指出，不是所有的冲模都必须具备上述六种零件，尤其是单工序模，但是工作零件和必要的固定零件等是不可缺少的。

　　模具先进制造工艺及设备

　　模具制造技术现代化是模具工业发展的基础。

随着科学技术的发展，计算机技术、信息技术、自动化技术等先进技术正不断向传统制造技术渗透、交叉、融合，对其实施改造，形成先进制造技术。

模具先进制造技术的发展主要体现在如下方面：

　　1．高速铣削加工

　　普通铣削加工采用低的进给速度和大的切削参数，而高速铣削加工则采用高的进给速度和小的切削参数，高速铣削加工相对于普通铣削加工具有如下特点：

（1）高效高速铣削的主轴转速一般为15000r/min～40000r/min，最高可达100000r/min。

在切削钢时，其切削速度约为400m/min，比传统的铣削加工高5～10倍；在加工模具型腔时与传统的加工方法（传统铣削、电火花成形加工等）相比其效率提高4～5倍。

（2）高精度高速铣削加工精度一般为10μm，有的精度还要高。

　　（3）高的表面质量由于高速铣削时工件温升小（约为3°C），故表面没有变质层及微裂纹，热变形也小。

最好的表面粗糙度Ra小于1μm，减少了后续磨削及抛光工作量。

　　（4）可加工高硬材料可铣削50～54HRC的钢材，铣削的最高硬度可达60HRC。

　　鉴于高速加工具备上述优点，所以高速加工在模具制造中正得到广泛应用，并逐步替代部分磨削加工和电加工。

　　2．电火花铣削加工

　　电火花铣削加工（又称为电火花创成加工）是电火花加工技术的重大发展，这是一种替代传统用成型电极加工模具型腔的新技术。

像数控铣削加工一样，电火花铣削加工采用高速旋转的杆状电极对工件进行二维或三维轮廓加工，无需制造复杂、昂贵的成型电极。

日本三菱公司最近推出的EDSCAN8E电火花创成加工机床，配置有电极损耗自动补偿系统、CAD/CAM集成系统、在线自动测量系统和动态仿真系统，体现了当今电火花创成加工机床的水平。

　　3．慢走丝线切割技术

　　目前，数控慢走丝线切割技术发展水平已相当高，功能相当完善，自动化程度已达到无人看管运行的程度。

最大切割速度已达300mm2/min，加工精度可达到±1.5μm，加工表面粗糙度Ra0.1～0.2μm。

直径0.03～0.1mm细丝线切割技术的开发，可实现凹凸模的一次切割完成，并可进行0.04mm的窄槽及半径0.02mm内圆角的切割加工。

锥度切割技术已能进行30°以上锥度的精密加工。

　　4．磨削及抛光加工技术

　　磨削及抛光加工由于精度高、表面质量好、表面粗糙度值低等特点，在精密模具加工中广泛应用。

目前，精密模具制造广泛使用数控成形磨床、数控光学曲线磨床、数控连续轨迹坐标磨床及自动抛光机等先进设备和技术。

　　5．数控测量

　　产品结构的复杂，必然导致模具零件形状的复杂。

传统的几何检测手段已无法适应模具的生产。

现代模具制造已广泛使用三坐标数控测量机进行模具零件的几何量的测量，模具加工过程的检测手段也取得了很大进展。

三坐标数控测量机除了能高精度地测量复杂曲面的数据外，其良好的温度补偿装置、可靠的抗振保护能力、严密的除尘措施以及简便的操作步骤，使得现场自动化检测成为可能。

　　模具先进制造技术的应用改变了传统制模技术模具质量依赖于人为因素，不易控制的状况，使得模具质量依赖于物化因素，整体水平容易控制，模具再现能力强。

　　模具新材料及热、表处理

　　随着产品质量的提高，对模具质量和寿命要求越来越高。

而提高模具质量和寿命最有效的办法就是开发和应用模具新材料及热、表处理新工艺,不断提高使用性能,改善加工性能。

　　1．模具新材料

　　冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。

主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。

目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2（相当于我国Cr12MoV）性能基础上，分为两大分支：

一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，突出提高模具的韧性。

如美国钒合金钢公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊钢公司的DC53（Cr8Mo2SiV）等。

另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。

如德国的320CrVMo13，5等。

　　2．热处理、表处理新工艺

　　为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。

除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外，近年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。

其中，化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及盐浴渗金属（TD）的方法是几种发展较快，应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。

它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义。

　　模具CAD/CAM技术

　　计算机技术、机械设计与制造技术的迅速发展和有机结合，形成了计算机辅助设计与计算机辅助制造（CAD/CAM）这一新型技术。

　　CAD/CAM是改造传统模具生产方式的关键技术，是一项高科技、高效益的系统工程，它以计算机软件的形式为用户提供一种有效的辅助工具，使工程技术人员能借助计算机对产品、模具结构、成形工艺、数控加工及成本等进行设计和优化。

模具CAD/CAM能显著缩短模具设计及制造周期、降低生产成本、提高产品质量已成为人们的共识。

　　随着功能强大的专业软件和高效集成制造设备的出现，以三维造型为基础、基于并行工程（CE）的模具CAD/CAM技术正成为发展方向，它能实现面向制造和装配的设计，实现成形过程的模拟和数控加工过程的仿真，使设计、制造一体化。

　　快速经济制模技术

　　为了适应工业生产中多品种、小批量生产的需要，加快模具的制造速度，降低模具生产成本，开发和应用快速经济制模技术越来越受到人们的重视。

目前，快速经济制模技术主要有低熔点合金制模技术、锌基合金制模技术、环氧树脂制模技术、喷涂成形制模技术、叠层钢板制模技术等。

应用快速经济制模技术制造模具，能简化模具制造工艺、缩短制造周期（比普通钢模制造周期缩短70%～90%）、降低模具生产成本（比普通钢模制造成本降低60%～80%），在工业生产中取得了显著的经济效益。

对提高新产品的开发速度，促进生产的发展有着非常重要的作用。

1.DC53为日本大同制钢产品,SKD11（紫牌钢）为日本日立制钢产品,D2德制,加上SLD,这几款在热处理硬化后会达到58-62HRC的硬度值,具强靭高硬性,大多被用在冲压模具的零件.冲模板.冲头等.算是高等钢材.

2.YK30是日制（红牌钢）,热处理硬化后也有近60HRC的硬度但靭度虽算好也不及前述数款,常用於需耐磨耗的机械零件.属中高等钢材.

3.CR12MOV为铬钼钒合金.与CR12等铬系合金均以其含铬量高具强靭的特性应用在抗拉抗弯的用途.中等钢材.

4.A3及SS41（日制结构钢）为普通钢材,即使热处理后也不会有多好的硬性靭性,多在未硬化前即用於模胚等非抗磨用途.加强说明

1.以上列举的几乎全为欧美日进口钢材,又是好几家世界知名厂牌;由於各厂家生产的钢材以同一用途而言其成份大同小异,建议向各钢材经销商索取目录,了解成份及热处理后的性质才能有全盘的区别不致混淆.2.钢材应用与其热处理后要求的硬度.靭性.调质有不可分割的关联性,建议多加了解热处理.

模具维护保养

一、模具上机前检查及保养:

1.按模具冲剪力的大小,正确使用足够吨位的冲床.（一般机床的吨位必须大于模具的冲剪力）

2.在模具上机前,必须检查调整模具冲箭刃口的间隙,以防运输途中装卸模具时刃口间隙走样,调整均可后再上机台.

3.架模前要对模具的上下表面进行清洁,保证模具安装面和冲床的工作台面压伤及模具在生产中上下安装面的平行度.

4冲床的工作台面与滑块底面必须平行,平行度的偏差应小于0.03

5.模具架好后将模具打开,将模具各部分清檫干净,特别是导向机构,对于表面件（外观件）的模具其型面清檫干净,以保证制件的质量.对模具各滑动部位进行润滑和模具各部位的检查,特别是安全件（如冲孔废料孔等）.

6.冲出样品后,须当即确认是否与产品规格相符.

二、生产中的保养:

1.模具使用时,导柱和导套要定时加润滑油.

2.在生产中定期对模具的相应部位和刃口上应多次加润滑油或冲压油

3.严禁双料冲剪,除冲压材料、润滑油外其它物品应远离作业区域。

4.刃口内铁粉状物不能滞溜太多，应及时出处理滞留物和定期清理废料，生产结束后要对模具进行全面检查、全面的清檫，保证模具的清洁度。

三、使用后模具保养：

1.模具长时间使用后必须磨刃口，研磨后刃口面必须进行退磁，不能带有磁性，否则易发生堵料。

2.弹簧等弹性零件在使用过程中弹簧最易损坏，通常出现断裂和变形现象。

采取的办法就是更换，在更换过程中一定要注意弹簧的规格和型号，弹簧的规格和型号通过颜色、外径和长度三项来确认，只有在三项都相同的情况下才可以更换。

3.模具使用过程中冲头易出现折断、弯曲和啃坏的现象，冲套一般都是啃坏的。

冲头和冲套的损坏一般都用相同规格的零件进行更换。

冲头的参数主要有工作部分尺寸、安装部分尺寸、长度尺寸等。

4.紧固零件，检查紧固零件是否松动、损坏现象，采取的办法是找相同规格的零件进行更换。

5.压料零件如压料板、优力胶等，卸料零件如脱料板、气动顶料等。

保养时检查各部位的配件关系及有无损坏，对损坏的部分进行修复，气动顶料检查有无漏气现象，并对具体的情况采取措施。

如气管损坏进行更换。