沖壓模壽命以模具失效前的沖壓次數為衡量標準。沖壓模具失效形式主要表現為磨損失效、變形失效、斷裂失效和啃傷失效等等。然而，由于沖壓工序不同，工作環境條件的不同，影響沖壓模具壽命的因素是多方面的。因此，我們有必要從沖壓模的設計、制造以及使用設備等方面進行綜合分析，探析影響沖壓模具壽命的因素，從根本上控制失效形式的發生，從而提高模具的使用壽命。

一、引言

模具在正常工作中，沖出廢品工件以前所沖制工件的數量稱為模具壽命。模具因自然磨損或損壞，致使模具不能繼續沖出合格工件，稱此為模具失效。在沖壓生產中，一般大型沖壓件模具價格都在幾十萬以上，有的甚至上百萬，資金的投入比較可觀。因此，模具壽命直接影響到產品質量與企業效益。所以各生產企業對于模具的使用壽命，在沖壓設備、模具維護保養以及模具設變整改等方面，都在不斷地進行改善，盡可能地提高模具壽命。

二、模具失效的主要表現形式——磨損

模具在生產過程中因摩擦產生自然磨損，是一種正常失效方式。凸、凹模的磨損形式可以分為：凹坑磨損、斜向磨損、凹坑——斜向磨損（如圖1所示）。這些磨損形式主要是由作用在凸、凹模各工作面上的壓力、板料相對于凸、凹模的相對滑移，以及沖壓次數所決定的。

常見的型面磨損形狀

（A）凹坑磨損 （B）斜向磨損 （C）凹坑－斜向磨損

1－凸模側面 2－凸模端面 3－凹模端面 4－凹模內側面

凸、凹模刃口磨損過程可用磨損曲線趨勢圖來表示。模具剛使用不久，磨損量增加較快，這時稱為初期磨損；以后在相當長的工作時間里，磨損量較為穩定地緩慢變化，稱穩定磨損；此后，刃口磨損量又急劇增加，稱急劇磨損。從磨損曲線趨勢圖中我們可以看出，隨著模具沖裁次數的增加,凸模型面的磨損加劇。若延長模具型面兩次修磨間的沖壓次數，應盡可能地增加穩定磨損區域，則可推遲凸模型面的急劇磨損，從而提高模具的使用壽命。

以沖裁模為例，如圖3中所演示的沖裁過程，由于板料在沖裁過程中的彎曲變形，凸、凹模的端面僅在刃口附近與板料接觸，刃口部分承受集中應力載荷的作用。

沖裁模附近板料受力圖

1－凸模 2－凹模 3－板料

F1、F2——分別為凸、凹模對板料的垂直作用力；

F3、F4——分別為凸、凹模對板料的側壓力；

μF1、μF2——為凸、凹模端面作用于板料的摩擦力；

μF3、μF4——為凸、凹模側面作用于板料的摩擦力；

在沖裁過程中，板料受到以上各力的綜合作用。

垂至于板料方向的沖裁力：F＝F1＋μF3 或F＝F2＋μF4

平行于板料方向的作用力：F5＝F3＋μF1 或F5＝F4＋μF2

由上述受力分析，我們可以看出F1、F2不在一條直線上，產生的力矩M引起的彎曲使板料的變形局限于凸、凹模間隙及其附近部分。對于凸、凹模端面，刃口部分承受集中應力的作用，應力隨著離開刃口距離的增大而急劇減小。一般來說，間隙減小，沖裁力F與摩擦力μF都增大，使刃口所受壓應力增大，造成刃口變形，與端面摩擦加劇，甚至可能發生崩刃等設備事故。所以，過小的間隙對于模具壽命來說也是極為不利的。合理地增大間隙可以有效地減小磨損消耗。

在實際生產過程中，由于沖壓零件的原材料厚度公差超差、材料性能波動、表面質量較差(如銹跡)或不干凈(如油污)等，都會造成模具的工作零件磨損加劇，甚至產生崩刃等不良后果。

在沖壓加工中為了減小凸、凹模間的磨損，采取潤滑措施是必不可少的。加入適當潤滑劑能有效地提高模具壽命。使用潤滑劑后，可在板料與凸、凹模之間形成一層薄膜，將兩者之間的滑動表面相互隔離，因而可以有效的減小型面間摩擦力和磨損現象。另外，模具在生產過程中會出現模具型腔過熱現象，特別在高氣溫時段容易發生，如加入潤滑劑則能有效地減輕因型腔過熱而造成的沖壓件質量問題。我們以沖Ф10mm孔的板材為例，板材厚度t＝1mm，圖4是其加入潤滑劑與未加潤滑劑的潤滑效果圖：

潤滑效果圖

1－無潤滑2－加入機油潤滑

三、提高模具壽命的措施及實施辦法

1、生產前期對所生產的沖壓件進行工藝評審及工藝優化

對沖壓件的結構設計要盡可能最大限度地符合沖壓工藝性要求，選擇合理的工藝搭邊。

為此，在模具設計過程中應當注意以下幾點：

① 盡可能采用沖壓工藝性好的原材料，以減少沖壓變形力；

② 沖壓前應嚴格檢查原材料的牌號、厚度及表面質量等，并將原材料擦拭干凈，必要時應清除表面氧化物和銹跡；

③ 根據沖壓工序和原材料種類，必要時可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序；

④ 在確認下料尺寸時，應當根據零件的加工批量、質量要求和模具配合間隙，合理地考慮板料的搭邊尺寸，因為過小的搭邊值往往會造成模具的急劇磨損或凸、凹模啃傷。

2、合理地設計模具結構，改善模具制造過程中熱處理工藝

增大上模座與下模座的厚度，加大導柱、導套直徑，以提高模架的整體剛性。要避免凸、凹模在垂直和水平剖面內的尖角過渡，以減小沖壓過程中的應力集中，延緩磨損。另外，對于截面急劇變化的整體式凸、凹模，應該以較大的圓角半徑和錐度來過渡。

根據沖壓件數模確定沖壓件的下料尺寸，從而保證模具型腔內的定位裝置的合理化，以減少毛坯因定位誤差在沖壓過程中給模具帶來的負面影響。

在熱處理工藝中，采用表面強化處理，使沖壓模的成形零件“內柔外硬”，以提高其耐磨性、抗粘性和抗疲勞強度，其方法有滲氮、滲硼、滲硫、電火花強化、離子注入、淬火后的氣相沉積碳化物（如TiC）等。

模具在使用一段時間后，容易使模具內部產生熱應力，為此，應加以冰冷（低于－78°C）措施或超低溫處理，以提高其耐磨性。熱處理時要強韌匹配，柔硬兼顧，從而使模具壽命有效地提高。

3、結合沖壓設備的性能特點，提高模具壽命

沖壓設備（如油壓機）的精度、穩定性與剛性對沖壓模壽命的影響極為重要。沖壓設備的精度高、剛性好，沖壓模的壽命將大為提高。例如江鈴控股有限公司沖壓廠現有2000T沖壓生產線（1臺2000T、2臺1000T、2臺800T）均為油壓機，油壓機具有采購成本低、成形性能好、保壓時間長的特點，模具整體受力均勻，不易發生因模具受力不均而導致的失效發生。

4、正確維護、保養和存放模具

使用正確的維護、保養和存放模具的方法，對于提高模具使用壽命十分重要。下面是結合在沖壓生產過程當中的一些維護、保養模具的辦法：

① 生產前期須正確安裝、調試模具，使模具處于最佳工作狀態；

② 嚴格保持模具工作型面的清潔度，生產之前操作工應將凸、凹模型面仔細擦拭，防止灰塵、雜物附著于型面之上；

③ 操作工要嚴格按照規程正確送料，防止因誤送料或板料定位偏差而引起的模具損壞；

④ 定期對模具進行合理地潤滑與冷卻，減少模具在生產中多余的磨損，消除模具內部的熱應力；

⑤ 嚴格控制凸模進入凹模的深度，加力不可過大，最好控制壓力參數在壓機額定壓力的60％以內，以免加劇型面的磨損，防止沖疊片；

⑥ 沖壓模在存放時，應使其上下模保持一定的空隙（大型沖模一般都有限位塊），以保護刃口，最好使用彈性元件保持模具松弛狀態。注意，模具不宜疊加存放。

以上幾點辦法是生產過程中都應做到的，對于以沖壓為主的企業來說，提高沖壓件質量、降低成本、延長模具壽命，是提高企業效益的關鍵。

四、結束語

總之，在模具設計、制造、使用和維護全過程中，應用先進制造技術和實行全面質量管理，是提高模具壽命的有效保證，并且致力于發展專業化生產，加強模具標準化工作，除零件標準化外，還有設計參數標準化、組合形式標準化、加工方法標準化等，不斷提高模具設計和制造水平，這些對于提高模具壽命來說，都是十分必要的。

來源：五金沖壓模具設計資料