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1、汽车冲压模具表面处理技术解析获奖科研报告 摘要：随着汽车行业的迅猛发展，汽车车身冲压零部件的质量要求也越来越高，对冲压模具开发制造提出了更高要求，如何提高模具的质量及使用寿命成为行业迫切需要解决的问题。汽车冲压模具在使用过程中一旦出现问题，不仅会影响模具使用寿命，还会影响冲压制件的表面质量，表面处理技术在提高模具表面性能的同时，保证了制件的高质量，為汽车整体性能及外观的改善带来了更多可能。 关键词：汽加冲压模具;表面处理;技术;解析 1汽车冲压模的分类 汽车冲压模一般可按以下几个主要特征分类： 1.1根据工艺性质分类 a.冲裁模：沿封闭或敞开的轮廓线使材料产生分离的模具。如落料模、冲孔模、切断
2、模、切口模、切边模、剖切模等。 b.弯曲模：使板料毛坯或其他坯料沿着直线（弯曲线）产生弯曲变形，从而获得一定角度和形状的工件的模具。 c.拉深模：是把板料毛坯制成开口空心件，或使空心件进一步改变形状和尺寸的模具。 d.成形模：是将毛坯或半成品工件按图凸、凹模的形状直接复制成形，而材料本身仅产生局部塑性变形的模具。如胀形模、缩口模、扩口模、起伏成形模、翻边模、整形模等。 1.2根据工序组合程度分类 a.单工序模：在压力机的一次行程中，只完成一道冲压工序的模具。 b.复合模：只有一个工位，在压力机的一次行程中，在同一工位上同时完成两道或两道以上冲压工序的模具。 c.级进模（也称连续模）：在毛坯的送
3、进方向上，具有两个或更多的工位，在压力机的一次行程中，在不同的工位上逐次完成两道或两道以上冲压工序的模具。 1.3依产品的加工方法分类，依产品加工方法的不同，可将模具分成冲剪模具、弯曲模具、抽制模具、成形模具和压缩模具等五大类。 a.冲剪模具：是以剪切作用完成工作的，常用的形式有剪断冲模、下料冲模、冲孔冲模、修边冲模、整缘冲模、拉孔冲模和冲切模具。 b.弯曲模具：是将平整的毛胚弯成一个角度的形状，视零件的形状、精度及生产量的多寡，乃有多种不同形式的模具，如普通弯曲冲模、凸轮弯曲冲模、卷边冲模、圆弧弯曲冲模、折弯冲缝冲模与扭曲冲模等。 c.抽制模具：抽制模具是将平面毛胚制成有底无缝容器。 d.成
4、形模具：指用各种局部变形的方法来改变毛胚的形状，其形式有凸张成形冲模、卷缘成形冲模、颈缩成形冲模、孔凸缘成形冲模、圆缘成形冲模。 e.压缩模具：是利用强大的压力，使金属毛胚流动变形，成为所需的形状，其种类有挤制冲模、压花冲模、压印冲模、端压冲模。 2 表面处理技术 2.1 物理表面处理法 第一，高频表面淬火。这种方法的使用原理是把模具 放在交变磁场当中，通过磁场产生的热量来为模具材料加 热。通过交变磁场的电流的频率都比较高，而电流所产生 的热量，能够渗透的层次却非常薄。所以，运用这种表面处 理技术进行模具表面处理之后，模具表面的硬度就会比较 高，经过多次的实验研究可以得出结论，这种表面处理技
5、术比传统的淬火工艺可以提高 HRC2-3，并且具有很大的 脆性，这就使得模具表面的疲劳强度要比传统淬火工艺处 理之后的明显地提高了，如果是小尺寸的模具，强度会一 般会变为原来的两倍或更高。通过高频表面淬火工艺进行 加热，能够利用温度来更为精准的控制模具的硬度，对于 投入批量的机械化生产和自动化生产有着重要的意义。第 二，表面涂镀层法。这种方法的原理相对来说较为简单，主 要是通过镀层技术将材料外加于模具的表面，这种方法能够直接将性质比较优良的材料直接附加于模具上，使其能 够完全保有镀层材料的优势，同时对于模具本身材料的影 响也比较小。运用这种表面处理技术，能够更为精确地把 握镀层的厚度，在不影响
6、模具整体性能的前提之下，使其 具备镀层材料的更高强度、更好的耐磨性，从而让模具表 面能够拥有更为理想的性能。第三，火焰表面淬火法。利用 这种表面处理技术进行加工时，主要使用到的材料是氧乙 炔，通过对模具表面进行相应的加工并且使其快速地冷 却，让模具表面的材料厚度控制在 2-10毫米范围之内，从 而明显地提升模具材料的抗摩擦性能，并且能够在工艺装 备完成之后，依旧保持模具装配精度，且有效地简化模具 配件的生产工序。只有通过这种方法，才能够让模具原本 的补焊修复拥有更为可靠的保证，提升模具材料的实际质 量，让模具的生产工艺得以提升、生产效率显著提高。 2.2 化学表面处理法 化学表面处理法和物理表
7、面处理法的原理有着很大 的不同。它指的是将汽车冲压模具放置到具备一定温度的 活性介质中，让介质中的一种或者多种元素逐渐地渗透进 模具材料的表面。这种处理方法不止是让多种材料进行彼 此之间的融合，更重要的是，通过化学法来改变冲压模具 表面材料的化学成分和化学性质，从而让冲压模具表面材 料能够在表面处理技术的控制之下，达到一定的技术标 准。模具表面渗透入的元素不同，其表面的抗摩擦能力和 抗腐蚀能力的变化也会有很大的差别。通过模具渗碳，能 够有效地提高模具整体的韧性，让模具的表面强度具有明 显的提升，其耐磨性也更好。运用这种表面处理技术，就可 以不再依赖于比较高级昂贵的材料，通过多种低级材料的 相互
8、渗透融合，运用渗碳淬火的处理方法，达到与高级材 料处理之后类似的效果。这种表面处理技术，不止能够保 证模具材料的质量能够达到工艺要求，同时也可以帮助模 具生产企业有效地降低生产成本。除了渗碳处理之外，渗 氮处理也是较为常见的化学表面能处理法。这种表面处理 技术其实是同时向模具零件的表面渗入碳和氮气，渗透的 过程中，液体和气体会同时进入模具表面。这种化学处理 技术主要是通过将氮气渗透到不同模具工件的表面，使其 具备更为优良的特定，结合模具淬火工艺，达到更好的产 品质量效果。渗氮工艺对于温度的要求并不高，并且进行 处理的过程中，模具也不会发生明显的变形，这就很大程 度上保持了模具的质量。 2.3
9、表面覆层处理法 第一，离子注入法。运用离子注入的方式，可以将金属 元素以蒸汽或者气体的形式进入电离室，并且把金属元素 电离成为正离子，之后再通过高压电场实现加速，并且以 极高的运动速度把正离子嵌入模具表面。离子注入的方式 能够快速地形成非晶态或者饱和固溶体等结构，让模具表 面的性质被改变，从而在力学性能等方面显现出更为良好 的状态，提升模具的抗摩擦能力与抗疲劳能力。第二，热喷 涂法。热喷涂技术主要是采用热喷涂的方式，将金属陶瓷 涂层喷涂在模具的表面，使模具具有更好的抗冲击能力、能够抵抗更高的温度变化，并且抗疲劳能力也在很大的程 度上增强。使得模具表面具有更好的性能，满足模具生产 的质量要求。第
10、三，电镀表面处理法。电镀表面处理法对于 模具的形变影响比较小，模具在经过这种方法处理之后，并不会发生明显的形变，并且这种表面处理技术也不需要 较高的温度，模具的性能也不会受到影响。并且模具在经 过电镀表面处理之后，由于镀层本身的摩擦系数比较低，因此，模具的耐磨性能会大幅度地提高。但是镀层一般抗 腐蚀能力比较差，如果对于模具的耐腐蚀性要求比较高，这种表面处理技术并不适用。 3结束语 高速发展的汽车产业需要高性能模具的支撑，高端模具需要高水平的模具强化技术。不同的表面处理技术具有不同的工艺特点，针对模具材质、前处理、喷涂及后处理过程选择有效的方法即可。其中化学镀层具有涂层致密、韧性好和高硬耐磨等优点，能够满足冷冲模具的使用要求。随着环境对制造业低污染、低能耗及高性能的要求，绿色制造技术会拥有更加广阔的市场前景。