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普通液壓機(jī)精沖模具凹模早期開(kāi)裂的相關(guān)探究
郁蔚 2021/11/9 19:12:04
（接上頁(yè)）患[2]。
二是過(guò)載失效，即超過(guò)模具承載能力導(dǎo)致的失效。如果構(gòu)成凹模的材料在加工過(guò)程中因各種復(fù)雜作用導(dǎo)致強(qiáng)度下降，會(huì)使凹模在工作過(guò)程中對(duì)斷裂及塑性變形的抵抗能力下降，最終導(dǎo)致凹模出現(xiàn)過(guò)載失效造成凹模開(kāi)裂。假如構(gòu)成凹模的材料韌性不足，則凹模失效斷裂多表現(xiàn)為脆性斷裂；如果凹模本身強(qiáng)度達(dá)不到相應(yīng)要求，則會(huì)發(fā)生塑性變形并導(dǎo)致失效。
三是疲勞失效。本身精沖模具的生產(chǎn)加工需要具有一定的規(guī)律性，這就使得精沖模具處在反復(fù)加熱冷卻的交替過(guò)程中，也就使得模具中很容易生成微裂紋，并隨著加工次數(shù)的上升而發(fā)展，并最終導(dǎo)致失效的出現(xiàn)。尤其對(duì)于脆性材料而言，疲勞裂紋一旦生成，會(huì)以極快的速度擴(kuò)展，而精沖模具凹模中的疲勞裂紋則是導(dǎo)致其開(kāi)裂的重要原因之一。
2.2導(dǎo)致凹模失效開(kāi)裂的原因
就相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)，因材料選用不當(dāng)及熱處理工藝不當(dāng)導(dǎo)致的凹模早期開(kāi)裂，在所有的凹模開(kāi)裂原因中占比重達(dá)70%及以上。首先模具材料的應(yīng)用是否有效會(huì)對(duì)模具本身的工藝性及使用壽命造成直接影響，因此在制作及選擇精沖模具時(shí)，需要對(duì)材料的強(qiáng)度、剛度及韌性予以充分關(guān)注，確保制造出的模具或選購(gòu)的模具在抵抗變形、耐磨、抗脆斷的能力上均能夠滿足相應(yīng)要求，同時(shí)也能有效使加工材料產(chǎn)生塑性變形。而熱處理則是模具加工制造的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果熱處理能夠產(chǎn)生理想的效果，甚至能有效修復(fù)熱加工過(guò)程中產(chǎn)生的各種缺陷，進(jìn)而使零件的組織與性能更加均勻，但如果熱處理工藝的合理性不足，就極易導(dǎo)致模具產(chǎn)生早期失效開(kāi)裂的情況。
導(dǎo)致凹模早期失效開(kāi)裂的另一個(gè)原因是模具加工制造工藝的選擇。本身精沖工藝就對(duì)精沖模具有很高要求，而模具還需在熱處理之后進(jìn)行磨削加工，來(lái)使其達(dá)到高水準(zhǔn)的表面精度。而磨削加工很容易產(chǎn)生磨削熱，從而使模具表層出現(xiàn)二次淬火現(xiàn)象，增大模具的脆性并產(chǎn)生磨削裂紋。也就是說(shuō)模具加工制造工藝中必須控制好磨削加工的強(qiáng)度，同時(shí)還要選擇力度合適的砂輪，并以回火的方式消除磨削應(yīng)力。
模具結(jié)構(gòu)同樣也會(huì)影響到凹模開(kāi)裂。精沖對(duì)模具中凹模、凸模輪廓形狀的決定，取決于精沖零件本身的形狀與成型方案，一旦模具結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)曲率半徑較小的部位，會(huì)因此產(chǎn)生應(yīng)力集中的情況，而結(jié)合上述內(nèi)容來(lái)看，應(yīng)力過(guò)于集中很容易導(dǎo)致凹模開(kāi)裂。此外還需考慮孔徑、懸臂長(zhǎng)度、槽寬等設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)而改變應(yīng)力分布狀態(tài)，避免應(yīng)力集中導(dǎo)致的問(wèn)題。
3.改善凹模早期開(kāi)裂的方法
3.1提升凹模裝配精度
凹模在精沖模中發(fā)揮了十分關(guān)鍵的作用，也承受了精沖生產(chǎn)過(guò)程中的絕大部分壓力，因而為了使凹模早期開(kāi)裂的情況得到改善，就需要對(duì)凹模與凸模在合模后形成的間隙及間隙均勻性進(jìn)行有效控制，尤其是高速開(kāi)合、沖擊下的動(dòng)態(tài)精度更需要做好控制工作，這就需要提升凹模的裝配精度，從而實(shí)現(xiàn)這一條件。通常凹模的結(jié)構(gòu)分為整體式與鑲拼式兩種，整體式具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大的特點(diǎn)，因而不易變形，適合沖裁大型且?guī)в兄泵婊蝈F面的零件；鑲拼式則適用于沖裁形狀復(fù)雜、斷面強(qiáng)度低、易于損壞的零件。而要提升凹模裝配精度，需要在錐面定位之后借助螺釘及上模板加以固定，并控制好擰緊力矩。具體的方法包括控制轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)角及螺紋伸長(zhǎng)法等，在工具上可以應(yīng)用手動(dòng)測(cè)力扳手或電動(dòng)力矩扳手。
3.2強(qiáng)化凹模背面支撐強(qiáng)度
如果凹模上墊面背板具有足夠大的支撐強(qiáng)度，能夠大幅減輕凹模的變形，也就能夠有效避免凹模早期開(kāi)裂的情況。理論上若是能夠完全固定凹模背面的墊板，則能使凹模背面的變形及方向性上的變形得到有效控制，且凹模背面型腔周圍所受應(yīng)力值也會(huì)大幅下降，因而能夠起到控制凹模形變的作用，也就能有效避免凹模早期開(kāi)裂的出現(xiàn)。
3.3改變模架結(jié)構(gòu)
通用液壓模架能夠有效勝任小批量、多品種、中小型精沖零件的生產(chǎn)，但在大批量生產(chǎn)及零件尺寸、厚度較大的生產(chǎn)上會(huì)表現(xiàn)出明顯的局限性，因此需要盡可能應(yīng)用專用模架。專用模架的優(yōu)勢(shì)在于增加了凹模背面固定板及墊板的面積，因而能夠有效提升承力強(qiáng)度，且與凹模、凸模有更強(qiáng)的裝配性，也能有效避免凹模早期開(kāi)裂的情況出現(xiàn)。
結(jié)語(yǔ)：普通液壓機(jī)因其經(jīng)濟(jì)上的優(yōu)勢(shì)得到了中小型企業(yè)的青睞，因而對(duì)于中小型企業(yè)精沖模架的研究仍然具有相應(yīng)的現(xiàn)實(shí)意義。而精沖模具凹模早期開(kāi)裂的現(xiàn)象會(huì)影響到企業(yè)的生產(chǎn)效率，因此需要對(duì)其開(kāi)裂的成因進(jìn)行深入分析，研究開(kāi)裂的表現(xiàn)形式及原因，采取材料、工藝、結(jié)構(gòu)及其他輔助措施避免凹模變形的情況出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)凹模早期開(kāi)裂的有效控制。
參考文獻(xiàn)：
[1]熊妮.普通液壓機(jī)精沖模具早期開(kāi)裂分析[D].華中科技大學(xué).2016.
[2]屈亞奇.溫度荷載和導(dǎo)致精沖模工作部件微變形的研究[D].華中科技大學(xué).2016.
作者簡(jiǎn)介：郁蔚，出生年月：1982.（未完，下一頁(yè)）
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