李雲妹 謝祖華

（福建船政（zhèng）交通職業學院機械工程係，福建福州 350007）

摘 要：從綠色製造的概念出（chū）發，結（jié）合衝壓模具（jù）的特點，提出（chū）了衝壓模具實現綠色製造的途徑，從模具設（shè）計、製造、報（bào）廢、回收等產品生（shēng）命的各個周期闡述（shù）了衝壓模具的綠色製造；隻有在各個環節都溶入綠色思想，並與先進製造技術緊密結合，才能實現衝壓模具的綠（lǜ）色製（zhì）造，達到高質量、短周期（qī）、低成本的目標。

關鍵詞：綠色製造；衝壓模具；先進製造技術

衝壓模（mó）具（jù）廣泛應用於汽車、家電、電（diàn）子（zǐ）、日用（yòng）五金等各個行業，是所有（yǒu）模具中使用量（liàng）最大的模具。

隨著我國經濟可持續發展的（de）要求、經濟增（zēng）長方式的轉變，對環境（jìng）的要求日益提（tí）高，綠色製造已（yǐ）成為模具製造的一個重要發展趨勢。本文探討（tǎo）衝壓模（mó）具的綠色製造的實現。

1 衝壓模具的綠色設計

綠色製造貫穿於設計、製造（zào）、報廢、回收等產品生命的各個周期，從模具設計階段就要開始考慮綠（lǜ）色製造問題。綠色設計奠定了綠色製造的基礎。

1.1 衝壓模具材料的（de）選（xuǎn）擇

衝壓模具設計的第一（yī）步是（shì）選定模具材料。為（wéi）達到綠色設計的目的，所選用的材料應當是易加工、成本低、加工過程（chéng）能耗低且汙染少或無汙染的材料；而且要求可重複多次使用、易（yì）於回收處理或可降解的材料。

雖然能製造（zào）衝壓模具的材料種類很多，但目前完（wán）全滿足這（zhè）些條件（jiàn）的衝模材料還幾乎沒有，還有待進一步開發；目前隻能選擇盡量符合上述（shù）條件的材料（liào）。

1.2 延（yán）長衝壓（yā）模具使用壽命的設計

實現綠色製造的重要手段（duàn）之（zhī）一是延長模具使用壽命。對於衝壓模（mó）具，模（mó）具間隙的合理選擇尤為（wéi）重要，在滿足衝壓件技術要求的前提下，應盡量（liàng）選擇較大的模具（jù）間隙，這樣可大大提高衝壓（yā）模具使用壽命，有時壽命能（néng）提高幾倍甚至幾十倍。對於小孔衝孔模（mó），最常見的模具失（shī）效形式（shì）是細小凸模折彎或折斷

因此：設計時應盡量縮短凸模的長度；或設計時增加（jiā）凸模護套，這樣衝孔時凸模除了伸入衝壓板料的一段長度以外，其餘部分均可得到護套的不間斷的導向，從而增加了凸模剛度、減少了凸（tū）模彎曲和折斷（duàn）的可能、延長了模（mó）具使用壽命。

對於精密衝裁模，應特別注意模具導向機構的精度；可靠和高（gāo）精度的導向可（kě）減少凸凹（āo）模的磨損和（hé）啃傷，延長模具壽命。此外，模具壓力中心和上下模板（bǎn）的剛性對模具壽命也有影響。

1.3 模具零件的標準化

模具零件的標準化比例越高，模具中要（yào）設計的零件（jiàn）就越少，這樣（yàng）可節（jiē）省設計時間，而且：標準化的零件可（kě）直接購買，縮短了模具製造周期；標準化的零件都是由（yóu）專業（yè）廠大批量生產，有利於保證質量、降低成（chéng）本，使有限的資源得到優化（huà）配置，實現模具（jù）的（de）綠色製造。

目前我國已頒布了冷衝模模架、冷衝模模柄、冷衝模導正銷、冷衝模廢料切刀等多項冷衝模具（jù）零部件的國家標準，專業化生產正處於積極組織和實施中。

但總的來說我國衝壓模具的標（biāo）準化和專業（yè）化生產水平與發達國家相比還處於較低水平：我國模具標準件使用（yòng）覆蓋率

2 衝壓模具的綠色製造加工工藝（yì）

綠色加工工藝是指生產（chǎn）效率高；加工過程能量消耗低；能改善勞動條件，減少對操作人員的（de）健康危害、對環境影響又相對較小的工（gōng）藝技術[2]。

要實現綠色製造（zào），一方麵優化目前的加工工藝，另一方（fāng）麵采用先進的模具加工技術。這些加工技術如下：

2.1 超高速加工技術

超高速加工技術是指利用高自動化、高柔性和高精（jīng）度的能實現高速運動的製造設備，采用超硬切削刀具或磨具，以（yǐ）超高切削（xuē）速度來提高材料切除率，達到高加工精度和質量的（de）先進（jìn）加工（gōng）技術[3]。

超高速加工包括超高速切削和超（chāo）高速磨削。通常把（bǎ）切削速（sù）度是常規的5～10倍（bèi）以上的切削加（jiā）工稱為超高速切削。超高速切削時，切屑為碎片狀而（ér）不是普通切削的帶狀，95%的切削熱被切屑帶走（zǒu），切削力降（jiàng）低30%

此（cǐ）外，超高速切削時設備的激振頻率特別高，其頻率範圍遠離（lí）了“機（jī）床-刀具（jù）-工件”工（gōng）藝（yì）係統的固有頻率，因此機床工作平穩，加工的工（gōng）件精度極高、表麵質量極（jí）好、工件表麵殘餘應力極小，可直接達到精加工要求，材料切除率相應提高若幹倍[3]。

與超（chāo）高（gāo）速切削一樣，超高速磨削具有效率極高、磨削（xuē）力極小、磨出的工件表麵粗糙度值極低、砂輪壽命長等優點。因此（cǐ），超（chāo）高速加工可以提高加工（gōng）工件質量和生產率、節約能耗，是一個很好（hǎo）的綠色加工工（gōng）藝（yì）。

2.2 幹切削（xuē）技（jì）術

幹切削加工是（shì）指加工（gōng）過程中不用或僅（jǐn）用微量切削液，這是一（yī）種從環（huán）境汙染（rǎn）源頭上進行控製的（de）清潔環保新型綠色製造技術。

幹切削加工技術不僅（jǐn）沒有切削液對環境的汙染，而且省去了與切削液有關（guān）的傳輸、過濾、回（huí）收等裝置和費用，簡化了生產係（xì）統、降低了產（chǎn）品生產（chǎn）成本，形（xíng）成的切屑又幹淨、清潔、無汙染，便於回收和處理。

幹切削時（shí）沒有切削液的冷卻，刀具溫度比濕切削高得多，因此：刀具材料應（yīng）具有良好熱硬性和高溫韌性（xìng）、高的耐磨（mó）性和抗（kàng）粘結性能、低的摩（mó）擦係數；刀具（jù）的幾何形（xíng）狀要適合幹切削（xuē）的特點，槽型應保證排屑流暢、易於散熱。目前，幹（gàn）切削刀具主要使用超細顆粒硬質合金、立方氮化硼、聚晶金剛石、SiC 晶須增韌（rèn）陶瓷及納米陶（táo）瓷等材料製造。

此外（wài），對刀具進行塗層處（chù）理，也能（néng）大大提高刀具性能。塗層可以是單層的，也可以是多層的複合塗層；不同的塗層可使刀具（jù）獲得不同的性能，主要有（yǒu）可提高刀具硬度和耐磨性、提高抗“月牙（yá）窪”磨損的能力、降低摩擦係數、減（jiǎn）少（shǎo）切削力和降低切削溫度等。

幹切削已成為綠色製（zhì）造工藝研究的一個熱（rè）點，德、日美等工業發達（dá）國家無論是（shì）刀具還是設備研究都（dōu）取得了重要成果，並已成功應用於生產領域。

我國在這方麵（miàn）的研究起步較晚，雖然（rán）取得了一些（xiē）成果，但總體而（ér）言比發達國家（jiā）還存在較（jiào）大差距，有待（dài）進（jìn）一（yī）步研究和推廣應用。

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