冷作模具（包括冷沖、冷鐓模具）是緊固件及各類(lèi)薄壁異形件制造技術(shù)的重要基礎(chǔ)，模具品質(zhì)不僅關(guān)系到制品的質(zhì)量和性能，而且直接影響到制造成本和效率。
冷作模具壽命與模具結(jié)構(gòu)形狀、模具材料性能、設(shè)計(jì)思路與工藝方案、制造加工技術(shù)水平、熱處理技術(shù)與品質(zhì)、使用與維護(hù)以及生產(chǎn)系統(tǒng)管理水平等環(huán)節(jié)都有密切關(guān)系，而且各種因素的交錯(cuò)影響比較復(fù)雜，難以進(jìn)行定量分析，甚至有時(shí)作定性都是困難的。
下面對(duì)影響冷作模具壽命的各種因素作一些概略分析。
宜興上標(biāo)通用冷鐓機(jī)
1. 冷沖零件的設(shè)計(jì)
薄壁異型件的工藝性直接影響冷沖工藝的模具結(jié)構(gòu)，因而影響冷沖模具的設(shè)計(jì)和制造成本。為此，零件的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)考慮冷沖工藝的約束，嚴(yán)格控制沖壓、沖裁零件外形和結(jié)構(gòu)尺寸的邊界極限，即孔徑、孔距、圓角和搭邊極限等。盡可能選擇強(qiáng)度低和厚度小的材料，如St12、Q195或08F、10＃鋼，這樣才能延長(zhǎng)冷作模具的壽命。
2. 冷沖工藝過(guò)程制訂
在制定冷沖、冷壓工藝過(guò)程中，首先構(gòu)思若干可能的排樣方式，擇優(yōu)選取。排樣要考慮材料利用率，但是必須使其滿足邊界極限值的要求，即滿足料邊搭邊值A(chǔ)=1.2t（t為材料厚度）的極限值，改善模具側(cè)向力，減少模具磨損。根據(jù)試驗(yàn)，如果搭邊小于正常值的50%，模具壽命將降低50%～70%。特殊異型件必須經(jīng)過(guò)驗(yàn)算后才能確定是否適用沖壓、沖裁加工，否則無(wú)法達(dá)到模具使用的經(jīng)濟(jì)性。
3. 模具結(jié)構(gòu)
模具結(jié)構(gòu)包括模具幾何形狀、模具間隙、沖頭長(zhǎng)徑比、端面傾斜角、過(guò)渡圓角半徑、裝配結(jié)構(gòu)等等。模具結(jié)構(gòu)方案和技術(shù)參數(shù)是否合理將對(duì)模具壽命起到?jīng)Q定性作用。模具的結(jié)構(gòu)方案取決于緊固件、異型件制品形狀、尺寸精度、批量等，并需要從模具的經(jīng)濟(jì)性要求出發(fā)，擬定出相應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)。對(duì)短期小批量產(chǎn)品，則宜采用簡(jiǎn)易模具結(jié)構(gòu)；對(duì)屬于長(zhǎng)期大批量生產(chǎn)則宜采用自動(dòng)化程度高的模具結(jié)構(gòu)，如復(fù)合模、級(jí)進(jìn)模。因?yàn)橐环N模具的高壽命在很大程度上意味著模具的高造價(jià)；對(duì)那些小批量生產(chǎn)的場(chǎng)合，高壽命也是一種浪費(fèi)。
冷作模具的兩個(gè)面相交處，都會(huì)用圓角半徑相連，如圖1。圓角半徑分為外（凸）圓角半徑和內(nèi)（凹）圓角半徑。工作部位的圓角半徑的大小，不僅對(duì)工藝及薄壁成形件質(zhì)量有影響，也對(duì)模具的失效形式及壽命產(chǎn)生影響。
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一般來(lái)講，凸的圓角半徑對(duì)冷作工藝影響大，過(guò)小的凸圓角半徑在板料拉深、沖裁中增加成型力；凹的圓角半徑，對(duì)模具的壽命影響大，小的凹圓角半徑會(huì)使局部受力惡化，在圓角半徑處產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，易萌生裂紋，導(dǎo)致斷裂。此外，非工作部位凹的圓角半徑過(guò)小，也易在使用過(guò)程中造成應(yīng)力集中，使抗偏載、抗沖擊的能力降低。
4. 模具的間隙
冷作模具凸模和凹模之間的間隙大小及其均勻性（包括設(shè)計(jì)間隙和動(dòng)態(tài)間隙），不但緊固件、異型制件質(zhì)量有明顯影響，而且也是影響模具使用壽命的關(guān)鍵因素之一。
間隙過(guò)大，材料會(huì)產(chǎn)生撕裂或在切斷面周邊出現(xiàn)大的壓塌角和毛刺，毛刺高度可達(dá)數(shù)毫米。因此，沖壓件難以達(dá)到尺寸精度和斷面質(zhì)量要求；間隙過(guò)小，凸、凹模刃口容易崩裂，產(chǎn)品斷面出現(xiàn)反向拉拔狀毛刺、銳邊等。雖然沖壓件的尺寸精度和斷面質(zhì)量較好，但沖壓、沖裁力明顯增大，磨損加大，會(huì)使模具壽命降低。
如果間隙不均勻，上述現(xiàn)象會(huì)出現(xiàn)在模具的相應(yīng)部位，這顯然對(duì)沖壓件質(zhì)量和模具壽命會(huì)不利。故選擇合理的間隙，是獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品和提高模具壽命的基礎(chǔ)。所謂合理的間隙，實(shí)際上是在產(chǎn)品質(zhì)量和模具壽命之間求得平衡的一種選擇。在一定范圍內(nèi)，減小間隙對(duì)提高冷作模具精度有利，但一般會(huì)縮短模具壽命，而為提高模具壽命加大間隙又會(huì)降低沖壓件精度。
根據(jù)實(shí)際情況，有兩種合理間隙值可供選擇參考：
①合理間隙值為保證產(chǎn)品特殊的質(zhì)量要求，適當(dāng)降低模具壽命而采用小間隙，對(duì)中、低碳素鋼，一般取板厚t值的5%～8%；②合理間隙值是保證模具最高壽命，就是選擇力和功耗較小的間隙，這種間隙僅能保證產(chǎn)品的一般精度，其間隙值一般取板厚t值的20%～30%。合理間隙值的選取沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，大多是根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)際靈活掌握。
5. 模具材料及熱處理
根據(jù)多年冷作模具使用和失效情況統(tǒng)計(jì)，模具質(zhì)量很大程度取決于選材和熱處理工藝制定。
冷沖模鋼的種類(lèi)很多，較常用的有T10A、T12 A、9Mn2、9Mn2V、CrWMn、9SiCr、Cr12、Cr12MoV、7Cr7Mo2V2Si(LD)、6Cr4W3Mo2VNb（65Nb）鋼等。冷沖模具的選材原則是在保證模具（主要是指凸模、凹模）使用性能前提下，盡量選擇經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的材料。但為了提高模具壽命，一般選用計(jì)算要求更高一級(jí)的材料。對(duì)于制品為碳素鋼或低合金鋼，冷沖模具承受的平均工作應(yīng)力約500N/mm2，使用硬度60～62HRC。
從經(jīng)濟(jì)分析角度來(lái)看，冷作模具材料（凸模、凹模）的費(fèi)用約占模具總費(fèi)用5%～8%，最高也不超過(guò)10%～15%，選用高一級(jí)材料雖然成本稍有提高，但模具壽命較原級(jí)材料提高2～3倍，所以綜合效益還是可取的。另外在選擇冷作模具材料時(shí)，選擇加工性能好、熱處理淬火時(shí)畸變小、淬透性高、耐磨性好的高合金鋼。
冷作模具各性能之間是有一定矛盾的，所以應(yīng)根據(jù)材料性質(zhì)、生產(chǎn)量，模具形狀的復(fù)雜程度，模具大小，制造技術(shù)條件和材料的采購(gòu)供應(yīng)環(huán)境等綜合因素選擇。
根據(jù)能量守恒原理，凸模的擴(kuò)展極限速度可達(dá)
103m/s。當(dāng)冷作模具結(jié)構(gòu)存在應(yīng)力集中，如凸模過(guò)渡區(qū)r≤1mm時(shí)，應(yīng)力集中系數(shù)Kt＝2；凹模臺(tái)階處r＝3mm時(shí)，Kt＝1.3，甚至機(jī)械加工刀痕、磨削粗痕跡等均可成為過(guò)載失效的薄弱環(huán)節(jié)，產(chǎn)生斷裂事故。故冷作模具的硬度高低對(duì)模具的壽命影響很大，這是因?yàn)橛捕戎笜?biāo)和模具材料的許多力學(xué)性能指標(biāo)關(guān)系密切，如隨著硬度升高，模具鋼的抗壓強(qiáng)度、耐磨性和抗咬合能力等指標(biāo)也升高，而其韌度、冷熱疲勞抗力等指標(biāo)下降。經(jīng)驗(yàn)表明，模具的早期失效，大多數(shù)是由于硬度過(guò)高而斷裂，少數(shù)是由于硬度過(guò)低而變形、磨損。
采用T10A鋼制作60＃鋼錐墊Φ22×Φ10×2沖裁模硬度為53～56HRC時(shí)，只沖幾千次，模具便產(chǎn)生磨損，零件上毛刺就已經(jīng)很大，若將材料改為Cr12MoV，硬度提高到60～62HRC，壽命可達(dá)5～6萬(wàn)次，但如果繼續(xù)提高硬度，則會(huì)使模具出現(xiàn)早期斷裂。因而，在一定條件下，存在著模具工作硬度的最佳值。
為了提高整套冷沖模具的使用總壽命，而且便于維修，凸、凹模的硬度應(yīng)合理匹配。如在內(nèi)外鋸齒墊圈的沖裁模中，凸模相對(duì)地便于制造和更換，因而凹模的硬度應(yīng)略高于凸模，以防止發(fā)生啃?；蛞Ш蠒r(shí)損壞凹模。但是對(duì)于沖裁硬度≤0.3mm以下的沖?；蛐∨繘_裁薄板的沖模，生產(chǎn)上也采用“半硬凹模加全硬沖頭”的硬度匹配，沖頭取58～62HRC，凹模取42～48HRC。這樣，一方面可以防止二者均被啃傷；另一方面，當(dāng)凹模損傷或磨鈍后，可采用錘擊凹模刃口的方法修復(fù)尺寸。
6. 其它
冷作模具管理環(huán)節(jié)對(duì)其壽命的影響也是很大。模具安裝在沖床、壓力機(jī)等設(shè)備上，服役之前、服役之后及服役間隙停頓過(guò)程中的維護(hù)稱為現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)?，F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)對(duì)冷作模具十分必要，它包括模具工作過(guò)程中的清屑、潤(rùn)滑、設(shè)備檢查（如導(dǎo)軌間隙等）以及停工后的刃口間隙觀察，聯(lián)結(jié)螺栓（螺釘）的檢查，易損件的更換等。冷作模具的非現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)是指模具從設(shè)備上拆下來(lái)的維護(hù)、保養(yǎng)，包括尺寸檢查、焊補(bǔ)、修磨等等。
冷作模具保養(yǎng)時(shí)，應(yīng)考慮以下環(huán)節(jié)，刃口和凹模定期加油潤(rùn)滑、及時(shí)清理廢料，保持模具清潔，定期檢查模具的彈簧、橡膠及導(dǎo)向件是否損壞或失效，必要時(shí)進(jìn)行更換。冷作模具的正確使用和妥善保養(yǎng)、維護(hù)是延長(zhǎng)模具壽命的一項(xiàng)重要措施。