針對精沖企業研發生產過程中的焦點問題，邀請了精沖行業知名專家對一些問題進行專題解答。

本期解答嘉賓介紹： 張祥林，華中科技大學科學與工程學院教授，博士生導師，主要從事金屬塑性成形理論、工藝與模具的研究與教學，2005年以來持續開展精沖工藝與模具技術研究。

問題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力，減少核心件的殘余拉應力，增加模具壽命？涂層殘余應力隨涂層厚度增加而遞增，厚度是不是越厚越好，實際生產中厚度取多少是最經濟最合適的？

增加凸模、凹模、凸凹模等核心件表面的殘余壓應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力的手段。改善線切割的工作參數有利于減少線切割的拉應力，多道次慢走絲精修也是去掉白亮層從而減小拉應力的重要步驟。現代精沖愈來愈多采用涂層技術（如通過PVD方法產生TiN涂層等），涂層主要是減少表面磨損，但涂層中確實產生了很大的壓應力，也有利于阻止表面微裂紋的產生。涂層的厚度應根據使用經驗來定，如果大多數崩刃發生時涂層都還完好就可以減小厚度，反之如果涂層都已經磨得很嚴重了也沒有發生崩刃等現象，可以再適當增加厚度。某些企業的涂層厚度在2μm左右。

問題2：模具沖頭經線切割加工后存在殘余加工應力，經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效性？

對于某些線切割以后變形的材料或者形狀，可以粗加工進行熱處理釋放應力后，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。切割后進行表面涂層時溫度一般達500℃以上，有一定的應力釋放效果。

問題3：精沖模具失效分析主要用什么軟件？

要看何種失效，對于強度超載導致的開裂、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，還要結合塑性有限元軟件得出邊界施力加載。對于疲勞壽命的預測雖然有很多人做過，但我覺得結果存疑，因為現有的仿真軟件都沒有很好地考慮模具表面的加工質量，而被仿真件本身的加工狀況也很難精確獲得。

問題4：擠壓精沖成形的力怎么計算？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精沖力公式計算，可以通過相關手冊用擠壓公式粗算。例如，

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

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

問題5：在精沖機上加中心支柱能否解決模具（級進模）的受力不平衡的問題？

正規的精沖機上插入環上都有幾個中心支柱，可以提高插入環的導向精度，減小插入環的傾斜；但這不能完全解決受力不平衡問題，因為各個傳力桿受力是不一樣的。

問題6：精沖轉角塌角改善有什么好方法？間隙的合理值是多少？

轉角（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。但對于較高的塌角要求，應該從其他方面著眼，如采用增大余量進行整修，或者級進方式分二次切成尖角；也有資料介紹通過先半沖廢料（尖角周圍廢料，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來減小塌角。

問題7：對于模具壓力中心不能做到與機床中心重合這一點，上模的傳力桿排布是按承受力達到即可，還是盡可能多排布一些均勻分布在模板之上？

這個問題我們也正在深入研究。均勻排布不一定是科學的，因為每個傳力桿的受力是不等的，其長度變形必然不等，壓齒板就會傾斜。我目前覺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。

問題8：DEForm3D做精沖分析模擬時，網格劃分的尺寸大小多少符合要求？四面體網格能滿足要求嗎？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？

根據我們的經驗，對于網格尺寸，要在板料剪切部位局部細分，最小網格應在0.05～0.1mm之間，若有細小結構，則該處網格尺寸應小于細小結構最短尺寸的1/3。四面體網格是重劃分（remesh）最快速的網格，雖然在精度上比不上六面體網格，權衡精度和速度的話，四面體網格是最好的選擇。斷裂原則的取值需要用拉深實驗曲線積分得到，沒有一概而論的取值方法。齒圈壓入條料后還需要繼續給條料施加壓邊力。

問題9：線切割變質層消除的具體方法有哪些？如何保證消除的過程中工件不變形？

線切割變質層可用拋光的方面去除，不宜處理的細微部分可用研磨拋光等，這些都不會導致工件變形。

問題10：線切割白層在做PVD涂層時，前工序有噴砂工藝，能否取消？

去白層這一步不可取消，例如用細噴砂工藝，或者增加一道研磨工序。雖然有文獻報道線切割后直接進行PVD處理能有效改善疲勞性能，但是效果與沒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，武漢長江融達電子有限公司副總經理，高級工程師，主要從事精沖零件工藝分析、精沖模具設計與制造、精沖生產管理等工作。曾獲得：武漢市“五小成果”二等獎；武漢市職工技術能手；武漢市“五一”勞動獎章；擁有1項專利。

針對主題：精沖模具制造及使用技術問題淺析

問題1：哪些精沖模具備件可以進行超深冷處理？

深冷處理可以將金屬中的殘余奧氏體轉變為馬氏體，使過飽和的亞穩定馬氏體過飽和度降低，馬氏體晶格畸變減少，微觀應力降低，強化基體組織，使材料的硬度、抗沖擊韌性和耐磨性都顯著提高，同時減少淬火應力和增強尺寸穩定性�；�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行深冷處理的。

問題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、凹模線切割后進行回火的主要目的是消除加工過程中產生的殘余應力。DC53、SKD11通常用200℃低溫回火，SKH51等高速鋼材料可以提高到400~450℃進行回火。

問題3：能夠順利且高效地產出成品，除初始設計、設備、材料外，過程中的維護、保養、各種預防工作同樣重要，那么模具的維護、保養，除了定期更換配件、潤滑情況外，還有哪些工作需要重視？

⑴模具安裝到機床上時，壓板的壓緊力是否均衡，有無“別勁”現象；⑵導柱、導套等導向件運動是否靈活；⑶廢料頂桿、反頂桿長度是否合適；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；⑸模具進刀口的深度是否合適；⑹原材料的進出，零件、廢料的排出是否順暢；⑺模具保護裝置是否有效工作。

問題4：精沖模具（凸凹模零件）主要采用哪些材質？

精沖模具凸凹模零件材質需要結合產品形狀、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。

問題5：模架的加工精度達不到設計要求時，是否可以靠在模具型腔內增加導向的裝置，這樣的話，模架的加工精度是否可以不用要求那么高？

模具型腔內增加導向裝置可以在一定范圍內改善模具導向精度，但無法完全彌補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標）。因此不能靠在模具型腔內增加導向的裝置來降低精沖模架的加工精度。

問題6：我公司生產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PVD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PVD處理，在刃口重磨后仍需要重做PVD處理。

問題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備的加工能力來確定一個適合的長度。

問題8：零件在線割后低溫回火需要注意什么？

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

問題9：怎樣減少模具使用的破損問題？

減少模具使用過程中的破損，建議從以下幾方面入手：⑴選擇韌性較好的模具材料，需鍛打的應進行充分的鍛打；⑵符合規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實用有效的模具保護裝置，避免疊料及廢料不頂出現象發生；⑸避免沖半個產品的現象發生；⑹模具各種頂桿長短合適；⑺選擇適宜的精沖油和有效的潤滑方式。

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，可適當把壓齒力調大一些，同時適當增加反頂力。

原因二：潤滑因素

‍選用的精沖油抗磨性稍差，適當更換精沖油，以降低摩擦系數。

原因三：模具因素

凹模倒角適當修大一些。

原因四：材料因素

齒型零件對材料球化率的要求比較高，關注以下材料的碳化物帶情況。

本文來源：精沖技術培訓班  《鍛造與沖壓》雜志

編輯：趙延玲