间隙对冲对模具寿命的影响

模具寿命是以冲出合格工件的数量来计算的，一种是两次刃磨间的寿命，一种是全部磨损后的总寿命。

冲裁模磨损过程可分为三个阶段^[12]（见图2-2-22）：初期磨损、中期磨损和晚期磨损。

图2-2-18 间隙对孔径尺寸偏差的影响

S₁，S2—尺寸平面度的平均值

—•—•—轧制方向（S₁）

—×—×—垂直于轧制方向（S₂）

ΔD=冲孔直径-凸模外径

图2-2-19 间隙对冲裁件椭圆度的影响

图2-2-20 弯曲度与间隙的关系

图2-2-21 弯曲度与板料相对厚度的关系

1—t=0.5mm（D_d/t=40） 2—t=1.0mm（D_d/t=20） 3—t=1.6mm（D_d/t=12.5）

图2-2-22 冲裁模磨损过程

初期磨损——磨损主要集中在刃尖处，由于此处有过大的压力集中，锋利的刃尖易产生卷刃或崩刃，磨损较快。

中期磨损——或称稳定磨损，刃口略具圆角，压力集中有所缓和，进入正常摩擦磨损，磨损缓慢。中期磨损周期愈长，则模具寿命愈高。

晚期磨损——或称过度磨损，摩擦磨损达到了疲劳极限，进入磨损急剧增长阶段，磨损很快，这时该进行刃磨。

按凸模和凹模的磨损部位可分为：端面磨损和侧面磨损。图2-2-23所示为经过不同冲裁次数后刃口磨损形状的变化^[8]。(www.xing528.com)

图2-2-23 刃口磨损形状的变化

影响模具寿命的主要因素有：模具材料的化学成分、硬度及表面强化处理、模具工作部分精加工面的表面粗糙度、模具间隙、模具结构合理性、被加工材料的约束方法和上、下模导向方式、被加工材料化学成分、力学性能和软硬状态、材料表面处理（无机、半有机、有机物质的绝缘覆膜等）、润滑和冷却条件、冲裁件轮廓的棱角和圆角半径、压力机的精度和刚度以及冲裁速度等。

在影响冲裁模寿命的诸因素中，间隙是重要因素之一。图2-2-24所示为冲裁数在10万件时间隙对刃口磨损的影响^[8]。情况表明，间隙小时剪切条件苛刻，压缩挤压厉害，摩擦力剧增，磨损增大，特别是侧面磨损更为明显。再者，小间隙时，还会产生凹模胀裂，凸模折断（小凸模），凸、凹模相互啃刃等异常损坏。而且，过小的间隙会使摩擦加剧而温升高。当压缩挤压应力大时，容易产生模具与材料的粘结现象，给生产带来很大麻烦。

图2-2-24 冲裁次数10万次时间隙对刃口磨损的影响

剪切条件：无压板 模具材料：Mn钢 淬火硬度：59HRC模具形状：ϕ8圆形凸模 被加工

材料：软钢板 材料厚度：1mm

1—凸模端面磨损 2—凹模端面磨损 3—凸模侧面磨损

此外，不均匀的间隙对模具寿命也是不利的，与均匀间隙相比，磨损显著增加^[8]（见图2-2-25）。

图2-2-25 间隙不均匀对磨损的影响

形状：圆形 模具210Cr12

（w（C）=2.1%，w（Cr）=12%）

被加工材料：电工钢板0.5mm厚

F_S：凸模磨损 F_P：凹模磨损

大量生产实践表明，采用大间隙，可以大幅度提高模具寿命，一般可比小间隙时提高2～3倍，有的高达6～7倍，经济效益十分显著。但过大的间隙，不仅工件断面质量下降，毛刺和弯曲度大，而且凸模与凹模的端面磨损将上升为主要矛盾。前苏联学者П.Д.楚达柯夫根据冲裁件塑压带的压缩变形量计算了凸模和凹模端面刃口附近所受压应力的分布情况^[12]（见图2-2-26），并指出，小间隙时，凸模与凹模侧面的摩擦力很大，在频繁的冲裁、卸料和推件过程中，侧面磨损严重。但间隙太大，会增加凸模与凹模端面边缘的集中应力，致使压应力急剧增加，尤其在刃口边沿处形成很大的峰值，使刃边很快屈服变形而失去棱角，因此又增加了冲裁力，进而使刃边更快磨损变钝，降低了模具寿命。

图2-2-26 凸模端面压应力分布与间隙的关系