很多汽车零部件的制造过程中都要使用到模具，因此，模具的寿命是影响零部件成本的重要因素之一，本文分析了影响冲模寿命的多种因素，提出了相应的解决方法，从而提高了冲模的寿命。

随着工业自动化程度的不断提高，模具的应用越来越广泛。但目前在我国的许多企业中，模具的使用寿命还比较低，相当于国外的1/3～1/5。研究表明：模具的使用寿命与热处理不当、选材不合适、模具结构不合理、机械加工工艺不合理、模具滑润不好以及设计水平差等诸多因素有关。根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%，滑润问题、设备问题等因素约占20%。因此，在模具设计和制造过程中，选择合适的冲压设备，选用恰当的材料，合理设计模具结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺路线，以及改善模具的工作条件等，都有利于提高模具的质量和使用寿命。

冲压设备

冲压设备(如压力机)的精度与刚性对冲模寿命的影响极为重要。冲压设备的精度高、刚性好，模具寿命也会随之大为提高。例如：料厚大于1.5mm的冲模材料为Crl2MoV，其为抗磨损冷作模具钢，在普通开式压力机上使用，平均复磨寿命为1万～3万次，而在新式精密压力机（见图）上使用，冲模的复磨寿命可达6万～12万次。尤其是小间隙或无间隙冲模、硬质合金冲模及精密冲模，必须选择精度高、刚性好的压力机，否则将会降低模具寿命，甚至还会损坏模具。

模具设计

模具设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性和合理的冲裁间隙，并减少应力集中，以保证由模具生产出来的零件符合设计要求。因此对模具的主要工作部分(如冲模的凸、凹模，注塑模的动、定模，模锻模的上、下模等)要求其导向精度高、同心度和中性好及冲裁的间隙合理。

在进行模具设计时，应着重考虑的是：

1.设计凸模时必须注意导向支撑和对中保护。特别是设计小孔凸模时采用自身导向结构，可延长模具寿命。

2.对夹角、窄槽等薄弱部位，为了减少应力集中，要以圆弧过渡，圆弧半径R可取3～5mm。

3.对于结构复杂的凹模，采用镶拼结构，也可减少应力集中。

4.合理增大间隙，改善凸模工作部分的受力状态，使冲裁力、卸件力和推件力下降，凸、凹模刃口磨损减少。

合理的凸凹模具间隙的选择可参照表1，标准间隙检表可参照表2。

冲压零件的原材料

实际生产中，由于材料性能波动、表面质量较差(如锈迹)或不干净(如油污)等，会造成模具工作零件磨损加剧、易崩刃等不良后果。为此，应当注意：

1.尽可能采用冲压工艺性好的原材料，以减少冲压变形力。

2.冲压前应严格检查原材料的牌号、厚度及表面质量等，并将原材料擦拭干净，必要时应清除表面氧化物和锈迹。

3.根据冲压工序和原材料种类，必要时可安排软化处理和表面处理，还要选择合适的润滑剂和润滑工序。

模具材料

模具材料对模具寿命的影响是材料种类、化学成分、组织结构、硬度和冶金质量等诸多因素的综合反映。选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。不同材质的模具寿命往往不同。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，以下就不同类型的冲模，对不同料厚、不同抗拉强度板料的模具各部分材料选择进行归类总结，供同行们参考。

1. 拉延类模具材料选择如表3所示。

2. 修边冲孔类模具选择如表4所示。

3. 翻边整形类模具选择如表5所示。

4. 压合类模具材质要求如表6所示。

5. 落料模具（含开卷）材质要求如表7所示。

热加工工艺

实践证明，模具的热加工质量对模具的性能与使用寿命影响甚大。从模具失效原因的分析统计可知，因热处理不当所引发模具失效“事故”约占45％。模具工作零件的淬火变形与开裂和使用过程的早期断裂，均与摸具的热加工工艺有关。

1.锻造工艺 这是模具工作零件制造过程中的重要环节。对于高合金工具钢的模具，通常对材料碳化物分布等金相组织提出技术要求。此外，还应严格控制锻造温度范围，制定正确的加热规范，采用正确的锻造力法，以及锻后缓冷或及时退火等。

2.预备热处理 应视模具工作零件的材料和要求的不同分别采用退火、淬火或调质等预备热处理工艺， 以改善组织，消除锻造毛坯的组织缺陷，改善加工工艺性。高碳合金模具钢经过适当的预备热处理可消除网状二次渗碳体或链状碳化物，使碳化物球化、细化，促进碳化物分布均匀性。这样有利于保证淬火、回火质量，提高模具寿命。

3.淬火与回火 这是模具热处理中的关键环节。若淬火加热时产生过热，不仅会使工件造成较大的脆性，而且在冷却时容易引起变形和开裂，严重影响模具寿命。冲模淬火加热时应特别注意防止氧化和脱碳，应严格控制热处理工艺规范，在条件允许的情况下，可采用真空热处理。淬火后应及时回火，并根据技术要求采用不同的回火工艺。

4.消应力退火 模具工作零件在粗加工后应进行消应力退火处理，目的是消除粗加工所造成的内应力，以免淬火时产生过大的变形和裂纹。对于精度要求高的模具，在磨削或电加工后还需经过消应力回火处理，有利于稳定模具精度，提高使用寿命。

加工表面质量

模具工作零件加工表面质量的优劣与模具的耐磨性、抗断裂能力及抗粘着能力等有着十分密切的关系，直接影响模具的使用寿命。尤其是表面粗糙度值对模具寿命影响很大，若表面粗糙度值过大，在工作时会产生应力集中现象，并在其峰、谷间容易产生裂纹，影响冲模的耐用度，还会影响工件表面的耐蚀性，直接影响冲模的使用寿命和精度，为此，应注意以下事项：模具工作零件加工过程中必须防止磨削烧伤零件表面现象，应严格控制磨削工艺条件和工艺方法(如砂轮硬度、粒度、切削液和进给量等参数)；加工过程中应防止模具工作零件表面留有刀痕、夹层、裂纹和撞击伤痕等宏观缺陷，因为这些缺陷的存在会引起应力集中，成为断裂的根源，造成模具早期失效；采用磨削、研磨和抛光等精加工和精细加工，获得较小的表面粗糙度值，提高模具使用寿命。

表面强化处理

为提高模具性能和使用寿命，模具工作零件表面强化处理应用越来越广。模具表面强化处理工艺主要有气体氮化法、离子氮化法、点火花表面强化法、渗硼、TD法、CVD法(化学气相沉积)、PVD法(物理体相沉积)、激光表面强化法、离子注入法及等离子喷涂法等。

1. 气体氮化

使氮在氮化温度分解后产生活性氮原子，被金属表面吸收渗入钢中并且不断自表面向内扩散，形成氮化层。模具经氮化处理后，表面硬度可达950～1200HV（68～73HRC），使模具具有很高的硬度和高的疲劳强度，并提高模具表面粗糙度和抗咬合能力。

2. 离子氮化

将待处理的模具放在真空容器中，充以一定压力的含氮气体，然后以被处理模具作阴极，以真空容器的罩壁作阳极，在阴阳极之间加400～600V的直流电压，阴阳极间便会放电，容器里的气体被电离，在空间产生大量的电子与离子。在电场的作用下，正离子冲向阴极，以很高速度冲击模具表面，将模具加热。正离子冲入模具表面，获得电子，变成氮原子被模具表面吸收，并向内扩散形成氮化层。此方法可提高模具的耐磨性和疲劳强度。

3. 电火花表面强化

这是一种直接利用电能的高能量密度对模具表面进行强化处理的工艺。它通过火花放电的作用，把作为电极的导电材料溶渗进金属工件表层，从而形成合金化的表面强化层，使工作表面的物理、化学性能和机械性能得到改善。电火花表面强化的优点是设备简单、操作方便，处理后的模具耐磨性提高显著；缺点是强化表面较粗糙，强化层厚度较薄，强化处理的效率低。

4. 渗硼

由于渗硼层具有良好的红硬性、耐磨性，通过渗硼能显著提高模具表面硬度(达到1300～2000HV)和耐磨性，可广泛用于模具表面强化，尤其适用于处理在磨粒磨损条件下的模具。但渗硼层往往存着较大的脆性，这也限制了渗硼技术的应用。

5. TD热处理

在空气炉或盐槽中放入一个耐热钢制的坩埚，将硼砂放入坩埚加热熔化至800～1200℃，然后加入相应的碳化物形成粉末(如钛、钡、铌和铬)，再将钢或硬质合金工件放入坩埚中浸渍保温1～2h，加入元素将扩散至工件表面并与钢中的碳发生反应形成碳化物层，所得到的碳化物层具有很高的硬度和耐磨性。

6. CVD法

将模具放在氢气(或其他保护气体)中加热至900～1200℃后，以其为载气，把低温气化挥发金属的化合物气体如(四氯化钛和甲苯，或其他碳氢化合物)蒸气带入炉中，使四氯化钛中的钛和碳氢化合物中的碳(以及钢表面的碳分)在模具表面进行化学反应，从而生成一层所需金属化合物涂层(如碳化钛)。

7. PVD法

在真空室中使强化用的金属原子蒸发，或通过荷能粒子的轰击，在一个电流偏压的作用下，将其吸引并沉积到工件表面。利用PVD法可在工件表面沉积碳化钛、氮化钛和氧化铝等多种化合物。

8. 激光表面强化

当具有一定功率的激光束以一定的扫描速度照射到经过黑化处理的模具工作表面时，将使模具工作表面在很短时间内由于吸收激光的能量而急剧升温。当激光束移开时，模具工作表面由基材自身传导而迅速冷却，从而形成具有一定性能的表面强化层，其硬度可提高15%～20%，此外还具有耐磨性高、节能效果显著以及可改善工作条件等优点。

9. 离子注入

利用小型低能离子加速器，将需要注入元素的原子和在加热器的离子源中电离成离子，然后通过离子加热器的高电压电场将其加热，成为高速离子流，再经过磁分析器提炼后，将离子束强行打入置于靶室中的模具工作表面，从而改变模具表面的显微硬度和粗糙度，降低表面摩擦系数，最终提高其使用寿命。此外，采用高频淬火，液压和喷丸等表面强化处理，使模具工作零件表面产生压应力，提高其耐疲劳强度，也有利于模具寿命的提高。

正确使用和合理维护

为了保护正常生产，提高冲压件质量，降低成本，延长冲模寿命，必须正确使用和合理维护模具，严格执行冲模“三检查”制度(使用前检查，使用过程中检查与使用后检查)，并做好冲模的维护检修工作。其主要工作包括：模具的正确安装与调试；严格控制凸模进入凹模深度；控制校正弯曲、冷挤和整形等工序上模的下止点伸置；及时复磨、研合模具刃口；注意保持棋具的清洁和合理的润滑等。模具的正确使用和合理维护，对于提高模具寿命事关重大。

结语

在模具设计、制造、使用和维护全过程中，应用先进制造技术和实行全面质量管理，是提高模具寿命的有效保证，并且利于于发展专业化生产，加强模具标准化工作。除零件标准化外，还有设计参数标准化、组合形式标准化和加工方法标准化等，不断提高模具设计和制造水平，有利于提高模具寿命。