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模具出现断冲现象有哪些解决方法

2024年12月09日 14:06:51来源：上海天合制药机械有限公司

当模具出现断冲现象时，可以从以下几个方面来采取解决方法：

优化模具设计

改进结构设计：
- 合理布局加强肋：对于容易出现断裂的模板等部位，可以通过合理增加加强肋的方式来提升其结构强度。例如在注塑模具的动模板上，根据受力分析结果，在应力集中且强度相对薄弱的区域添加合适的加强肋，将原本集中的应力分散到更广泛的区域，增强该部位抵抗变形和断裂的能力，从而减少断冲风险。
- 优化型腔转角设计：针对中模型腔转角处容易断冲的问题，可采用大圆角过渡代替尖锐转角，使金属在冲压过程中流动更顺畅，避免应力过度集中在转角处。比如压铸模具型腔原本是直角转角，可将其修改为半径合适的圆角，这样在金属液充型和冷却过程中，模具所受应力分布更均匀，降低转角处出现断裂的可能性。
调整尺寸参数：
- 冲头尺寸优化：检查冲头的长度、直径等尺寸是否合理。如果冲头过长，在冲压时容易产生较大的侧向力，导致受力不均而折断，可适当缩短冲头长度，增强其刚性和稳定性；对于冲头直径，要根据冲压工艺要求和所加工材料的厚度等因素来精确确定，确保冲头有足够的强度来承受冲击力，避免因尺寸不当引发断冲。
- 间隙设置合理：精确控制冲头与中模之间的配合间隙，间隙过小会导致摩擦力增大、磨损加剧，间隙过大则可能使冲切力不均匀，都会影响模具寿命并增加断冲几率。例如在冲孔模具中，根据板材的材质和厚度，通过理论计算与实际调试相结合的方式，将冲头与中模的间隙调整到最佳值，一般对于普通碳钢薄板冲孔，单边间隙可控制在板材厚度的 5% - 10% 左右，这样能使冲压过程更平稳，减少模具因受力异常而断裂的情况。

选用优质材料及热处理工艺

材料选择：
- 根据工况匹配材料：依据模具的具体使用环境和工作要求来挑选合适的模具钢材料。例如对于承受高冲击力、频繁冲压的冷冲模具，可选用高韧性、高强度的 Cr12MoV 钢等；对于工作温度较高的压铸模具，则适合采用耐热疲劳性能好的 H13 钢。不同的模具钢在硬度、韧性、耐磨性等方面各有优势，合理选择能从根本上提高模具抵抗断裂的能力，降低断冲现象发生的频率。
- 严格把控材料质量：在采购模具材料时，要对材料的纯度、内部组织结构等进行严格检测，避免使用含有较多杂质（如气孔、夹杂物等）的材料，因为这些缺陷会成为裂纹萌生和扩展的源头，在冲压过程中容易导致模具断裂。可借助探伤设备等对材料进行检测，确保材料质量符合要求。
热处理工艺：
- 制定正确的热处理流程：通过合适的热处理工艺来改善模具材料的性能。比如对冷作模具钢进行淬火 + 回火处理，淬火可以提高材料的硬度，回火则能消除淬火应力、提高韧性，使模具在具备足够硬度进行冲压工作的同时，又有较好的韧性来承受冲击，防止因过硬过脆而出现断冲情况。不同的模具钢对应着不同的最佳热处理参数，要严格按照工艺要求进行操作。
- 控制热处理质量：在热处理过程中，要严格监控加热温度、保温时间、冷却速度等关键参数，确保热处理效果的一致性和稳定性。例如在淬火时，如果冷却速度过快，可能会导致模具出现淬火裂纹，影响模具质量，所以要通过精确控制淬火介质的温度、搅拌情况等因素来把控冷却速度，保证模具经过热处理后性能良好，减少断冲隐患。

改善模具加工工艺

提高加工精度：
- 精密机械加工：采用高精度的加工设备（如数控加工中心等）来确保模具各部件的尺寸精度和形状精度。例如冲头的形状如果加工不准确，出现偏心等情况，在冲压时就会受力不均，容易折断，通过精密加工保证冲头的圆柱度、直线度等形位公差在极小范围内，能使冲头在工作时受力更均匀，降低断冲风险。
- 表面光洁度提升：提高模具表面的光洁度，减少表面粗糙度，能降低冲压时的摩擦力，也有助于应力均匀分布。像对中模的型腔表面进行抛光处理，使其表面粗糙度 Ra 值达到较低水平（如 Ra0.8 - 0.1μm 左右），在金属材料流经型腔时，摩擦力减小，对模具的磨损和应力集中情况都会有所改善，进而减少断冲的发生。
严格质量检测：
- 加工过程检测：在模具加工的各个环节，如车削、铣削、磨削等工序后，都要进行尺寸检测、形位公差检测等，及时发现加工误差并进行修正，避免误差累积导致模具最终不符合设计要求而出现断冲问题。例如在加工冲头时，每完成一道关键工序就通过量具（如千分尺、三坐标测量仪等）进行测量，保证冲头的尺寸精度始终处于合格范围。
- 成品综合检测：模具加工完成后，要进行全面的综合检测，包括外观检查、硬度测试、探伤检测等，确保模具整体质量合格。通过探伤检测可以发现模具内部可能存在的裂纹等缺陷，提前采取修复或报废等措施，防止有质量问题的模具投入使用后出现断冲故障。

优化冲压工艺及设备维护

冲压工艺参数调整：
- 合理控制冲击力：根据模具的承载能力和所加工材料的特性，适当调整冲压设备的冲压力、冲压速度等参数。如果冲击力过大，超出模具的承受范围，很容易导致断冲，可通过逐步试验的方式找到既能满足生产效率又不会对模具造成过大损伤的最佳冲压参数。例如在冲压较薄的铝合金板材时，适当降低冲压速度和冲压力，能减少模具受到的瞬间冲击力，延长模具使用寿命，降低断冲几率。
- 优化冲压顺序：对于一些复杂的多工序冲压工艺，合理安排冲压顺序也很重要。比如先进行预冲孔再进行成形冲压等顺序安排，能够使模具在每个工序中受力更合理，避免因不合理的冲压顺序导致模具局部应力过大而出现断冲情况。
设备维护保养：
- 定期检查冲压设备：对冲压机等相关设备进行定期的检查、维护和保养，确保设备的精度和性能处于良好状态。例如检查冲压机的滑块导轨是否磨损、液压系统是否正常工作等，因为设备的故障可能会导致模具受力异常，增加断冲的可能性。若发现设备有问题，要及时进行维修或更换部件，保证设备能稳定地为模具提供合适的冲压条件。
- 模具的正确安装与调试：在安装模具时，要严格按照操作规程进行操作，确保模具安装位置准确、固定牢固，并且要进行充分的调试，使模具与设备之间的配合达到最佳状态。例如在安装冲模时，要精确调整冲头与中模的同心度，保证在冲压过程中冲头能准确地进入中模，避免因安装不当造成模具受力不均而引发断冲现象。

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