針對(duì)精沖企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中的焦點(diǎn)問(wèn)題，邀請(qǐng)了精沖行業(yè)知名專(zhuān)家對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行專(zhuān)題解答。

本期解答嘉賓介紹： 張祥林，華中科技大學(xué)科學(xué)與工程學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，主要從事金屬塑性成形理論、工藝與模具的研究與教學(xué)，2005年以來(lái)持續(xù)開(kāi)展精沖工藝與模具技術(shù)研究。

問(wèn)題1、在精沖模具加工中有哪些特殊的措施可以增加核心件的殘余壓應(yīng)力，減少核心件的殘余拉應(yīng)力，增加模具壽命？涂層殘余應(yīng)力隨涂層厚度增加而遞增，厚度是不是越厚越好，實(shí)際生產(chǎn)中厚度取多少是最經(jīng)濟(jì)最合適的？

增加凸模、凹模、凸凹模等核心件表面的殘余壓應(yīng)力有利于提高模具的疲勞壽命，表面拋光和研磨都是增加壓應(yīng)力的手段。改善線切割的工作參數(shù)有利于減少線切割的拉應(yīng)力，多道次慢走絲精修也是去掉白亮層從而減小拉應(yīng)力的重要步驟�，F(xiàn)代精沖愈來(lái)愈多采用涂層技術(shù)（如通過(guò)PVD方法產(chǎn)生TiN涂層等），涂層主要是減少表面磨損，但涂層中確實(shí)產(chǎn)生了很大的壓應(yīng)力，也有利于阻止表面微裂紋的產(chǎn)生。涂層的厚度應(yīng)根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)定，如果大多數(shù)崩刃發(fā)生時(shí)涂層都還完好就可以減小厚度，反之如果涂層都已經(jīng)磨得很?chē)?yán)重了也沒(méi)有發(fā)生崩刃等現(xiàn)象，可以再適當(dāng)增加厚度。某些企業(yè)的涂層厚度在2μm左右。

問(wèn)題2：模具沖頭經(jīng)線切割加工后存在殘余加工應(yīng)力，經(jīng)高溫回火后的變形量是否影響模具沖裁間隙精度？切割后表面涂層處理是否具有時(shí)效性？

對(duì)于某些線切割以后變形的材料或者形狀，可以粗加工進(jìn)行熱處理釋放應(yīng)力后，再慢走絲切割和精修，就比較容易保證間隙的均勻性和精度。切割后進(jìn)行表面涂層時(shí)溫度一般達(dá)500℃以上，有一定的應(yīng)力釋放效果。

問(wèn)題3：精沖模具失效分析主要用什么軟件？

要看何種失效，對(duì)于強(qiáng)度超載導(dǎo)致的開(kāi)裂、折斷等失效可用Ansys等彈性有限元仿真，若要精確仿真刃口的受力，還要結(jié)合塑性有限元軟件得出邊界施力加載。對(duì)于疲勞壽命的預(yù)測(cè)雖然有很多人做過(guò)，但我覺(jué)得結(jié)果存疑，因?yàn)楝F(xiàn)有的仿真軟件都沒(méi)有很好地考慮模具表面的加工質(zhì)量，而被仿真件本身的加工狀況也很難精確獲得。

問(wèn)題4：擠壓精沖成形的力怎么計(jì)算？精沖模擬軟件有哪幾種？

⑴擠壓精沖成形的力一般是不能用常規(guī)精沖力公式計(jì)算，可以通過(guò)相關(guān)手冊(cè)用擠壓公式粗算。例如，

根據(jù)此公式計(jì)算出來(lái)所需的沖裁力力分別為工位圓形半沖孔：‍88640N，沖裁力公式計(jì)算出來(lái)所需的沖裁力42700N，擠壓力公式計(jì)算出來(lái)的沖裁力基本為精沖沖裁力計(jì)算出來(lái)的兩倍。

⑵塑性成形的模擬軟件應(yīng)該用Deform，Abcus等軟件，不能用Danaform、Autoform等薄板件拉深的軟件。

問(wèn)題5：在精沖機(jī)上加中心支柱能否解決模具（級(jí)進(jìn)模）的受力不平衡的問(wèn)題？

正規(guī)的精沖機(jī)上插入環(huán)上都有幾個(gè)中心支柱，可以提高插入環(huán)的導(dǎo)向精度，減小插入環(huán)的傾斜；但這不能完全解決受力不平衡問(wèn)題，因?yàn)楦鱾�(gè)傳力桿受力是不一樣的。

問(wèn)題6：精沖轉(zhuǎn)角塌角改善有什么好方法？間隙的合理值是多少？

轉(zhuǎn)角（尤其是尖角）處不易形成高的靜水壓，間隙往小的方面取肯定有好處，尤其是材料較軟的情況下。但對(duì)于較高的塌角要求，應(yīng)該從其他方面著眼，如采用增大余量進(jìn)行整修，或者級(jí)進(jìn)方式分二次切成尖角；也有資料介紹通過(guò)先半沖廢料（尖角周?chē)鷱U料，且廢料距離零件輪廓還有一小段距離）再壓回廢料，阻隔尖角附近材料的塑性流動(dòng)來(lái)減小塌角。

問(wèn)題7：對(duì)于模具壓力中心不能做到與機(jī)床中心重合這一點(diǎn)，上模的傳力桿排布是按承受力達(dá)到即可，還是盡可能多排布一些均勻分布在模板之上？

這個(gè)問(wèn)題我們也正在深入研究。均勻排布不一定是科學(xué)的，因?yàn)槊總�(gè)傳力桿的受力是不等的，其長(zhǎng)度變形必然不等，壓齒板就會(huì)傾斜。我目前覺(jué)得還是沖裁力大的地方傳力桿就要密布一些，甚至傳力桿的直徑也可以取得不一樣，核心是壓齒板的總體傾斜最小。

問(wèn)題8：DEForm3D做精沖分析模擬時(shí)，網(wǎng)格劃分的尺寸大小多少符合要求？四面體網(wǎng)格能滿足要求嗎？斷裂原則的取值？齒圈壓入條料后還需要再施加給條料壓邊力嗎？

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于網(wǎng)格尺寸，要在板料剪切部位局部細(xì)分，最小網(wǎng)格應(yīng)在0.05～0.1mm之間，若有細(xì)小結(jié)構(gòu)，則該處網(wǎng)格尺寸應(yīng)小于細(xì)小結(jié)構(gòu)最短尺寸的1/3。四面體網(wǎng)格是重劃分（remesh）最快速的網(wǎng)格，雖然在精度上比不上六面體網(wǎng)格，權(quán)衡精度和速度的話，四面體網(wǎng)格是最好的選擇。斷裂原則的取值需要用拉深實(shí)驗(yàn)曲線積分得到，沒(méi)有一概而論的取值方法。齒圈壓入條料后還需要繼續(xù)給條料施加壓邊力。

問(wèn)題9：線切割變質(zhì)層消除的具體方法有哪些？如何保證消除的過(guò)程中工件不變形？

線切割變質(zhì)層可用拋光的方面去除，不宜處理的細(xì)微部分可用研磨拋光等，這些都不會(huì)導(dǎo)致工件變形。

問(wèn)題10：線切割白層在做PVD涂層時(shí)，前工序有噴砂工藝，能否取消？

去白層這一步不可取消，例如用細(xì)噴砂工藝，或者增加一道研磨工序。雖然有文獻(xiàn)報(bào)道線切割后直接進(jìn)行PVD處理能有效改善疲勞性能，但是效果與沒(méi)有白層的研磨工件后涂層的相比還是差一些。

本期解答嘉賓介紹：

董炳健，武漢長(zhǎng)江融達(dá)電子有限公司副總經(jīng)理，高級(jí)工程師，主要從事精沖零件工藝分析、精沖模具設(shè)計(jì)與制造、精沖生產(chǎn)管理等工作。曾獲得：武漢市“五小成果”二等獎(jiǎng)；武漢市職工技術(shù)能手；武漢市“五一”勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)�；擁�?項(xiàng)專(zhuān)利。

針對(duì)主題：精沖模具制造及使用技術(shù)問(wèn)題淺析

問(wèn)題1：哪些精沖模具備件可以進(jìn)行超深冷處理？

深冷處理可以將金屬中的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，使過(guò)飽和的亞穩(wěn)定馬氏體過(guò)飽和度降低，馬氏體晶格畸變減少，微觀應(yīng)力降低，強(qiáng)化基體組織，使材料的硬度、抗沖擊韌性和耐磨性都顯著提高，同時(shí)減少淬火應(yīng)力和增強(qiáng)尺寸穩(wěn)定性�；�于深冷處理的上述特性，精沖模具的凹模、凸模、凸凹模等重要件都是可以進(jìn)行深冷處理的。

問(wèn)題2：模具凸凹模坯料（如SKH51、DC53等材料）的回火溫度（線切割后）大概是多少？

模具凸、凹模線切割后進(jìn)行回火的主要目的是消除加工過(guò)程中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。DC53、SKD11通常用200℃低溫回火，SKH51等高速鋼材料可以提高到400~450℃進(jìn)行回火。

問(wèn)題3：能夠順利且高效地產(chǎn)出成品，除初始設(shè)計(jì)、設(shè)備、材料外，過(guò)程中的維護(hù)、保養(yǎng)、各種預(yù)防工作同樣重要，那么模具的維護(hù)、保養(yǎng)，除了定期更換配件、潤(rùn)滑情況外，還有哪些工作需要重視？

⑴模具安裝到機(jī)床上時(shí)，壓板的壓緊力是否均衡，有無(wú)“別勁”現(xiàn)象；⑵導(dǎo)柱、導(dǎo)套等導(dǎo)向件運(yùn)動(dòng)是否靈活；⑶廢料頂桿、反頂桿長(zhǎng)度是否合適；⑷齒圈壓板高出凸凹模表面、推件板高出凹模表面的高度是否在合理范圍內(nèi)；⑸模具進(jìn)刀口的深度是否合適；⑹原材料的進(jìn)出，零件、廢料的排出是否順暢；⑺模具保護(hù)裝置是否有效工作。

問(wèn)題4：精沖模具（凸凹模零件）主要采用哪些材質(zhì)？

精沖模具凸凹模零件材質(zhì)需要結(jié)合產(chǎn)品形狀、被沖壓材料的性能等因素確定。目前常用的有：Cr12MoV、DC53、SKD11、ASSAB88、K110、K340、SKH51、S790、V4-E等。

問(wèn)題5：模架的加工精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求時(shí)，是否可以靠在模具型腔內(nèi)增加導(dǎo)向的裝置，這樣的話，模架的加工精度是否可以不用要求那么高？

模具型腔內(nèi)增加導(dǎo)向裝置可以在一定范圍內(nèi)改善模具導(dǎo)向精度，但無(wú)法完全彌補(bǔ)模架的加工精度不足所造成的不良影響（例如模架平行度不達(dá)標(biāo)）。因此不能靠在模具型腔內(nèi)增加導(dǎo)向的裝置來(lái)降低精沖模架的加工精度。

問(wèn)題6：我公司生產(chǎn)帶齒而且料厚的零件，用什么模具材料做凸凹模比較好？如凹模做完P(guān)VD處理后，刃口重磨后是否還需要重做PVD處理？

沖壓料厚較厚的帶齒零件，凸凹模材料我們以選用一勝佰V4-E為主。凹模做完P(guān)VD處理，在刃口重磨后仍需要重做PVD處理。

問(wèn)題7：刃口重磨量一般留多少合適？

我公司模具刃口重磨量一般留15~20mm。刃口重磨量一般要根據(jù)被沖壓材料的厚度、模具的閉合高度以及本公司模具加工設(shè)備的加工能力來(lái)確定一個(gè)適合的長(zhǎng)度。

問(wèn)題8：零件在線割后低溫回火需要注意什么？

⑴及時(shí)性，零件在割完后第一時(shí)間進(jìn)行回火；⑵回火溫度必須控制好；⑶回火時(shí)間必須足夠；⑷注意零件在回火爐中的擺放形式，避免受熱不均及變形。

問(wèn)題9：怎樣減少模具使用的破損問(wèn)題？

減少模具使用過(guò)程中的破損，建議從以下幾方面入手：⑴選擇韌性較好的模具材料，需鍛打的應(yīng)進(jìn)行充分的鍛打；⑵符合規(guī)范的淬火及回火條件；⑶保證模具零件的加工及裝配精度；⑷實(shí)用有效的模具保護(hù)裝置，避免疊料及廢料不頂出現(xiàn)象發(fā)生；⑸避免沖半個(gè)產(chǎn)品的現(xiàn)象發(fā)生；⑹模具各種頂桿長(zhǎng)短合適；⑺選擇適宜的精沖油和有效的潤(rùn)滑方式。

精沖齒中間撕裂帶是什么因素造成的呢？

原因一：壓力因素

壓齒力可能比較小，可適當(dāng)把壓齒力調(diào)大一些，同時(shí)適當(dāng)增加反頂力。

原因二：潤(rùn)滑因素

‍選用的精沖油抗磨性稍差，適當(dāng)更換精沖油，以降低摩擦系數(shù)。

原因三：模具因素

凹模倒角適當(dāng)修大一些。

原因四：材料因素

齒型零件對(duì)材料球化率的要求比較高，關(guān)注以下材料的碳化物帶情況。

本文來(lái)源：精沖技術(shù)培訓(xùn)班  《鍛造與沖壓》雜志

編輯：趙延玲