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轉發自： 108 機電技術 2018年8月

作者：李（lǐ）雲妹 謝祖華

（福（fú）建船政交（jiāo）通職業學院機械工程係，福建福州 350007）

摘 要：從綠色製造的概（gài）念出發，結（jié）合衝（chōng）壓（yā）模具的特點，提出了衝壓模具實現綠色製造的途徑，從模具設計、製造、報廢、回收等產品生命的各個（gè）周期闡述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色製（zhì）造，達到高質量、短周期、低成本的目標。

關鍵詞：綠色製造；衝壓（yā）模具；先進製造技術

中圖分類號：TG76；X38 文獻（xiàn）標（biāo）識碼：A 文章編（biān）號：1672-4801（2018）04-108-03

DOI:10.19508/j.cnki.1672-4801.2018.04.032

綠色製（zhì）造（Green Manufacturing，GM）是一種在（zài）保證產（chǎn）品功能（néng）、質（zhì）量（liàng）、成本的（de）前提下，綜（zōng）合考慮環境影（yǐng）響和資（zī）源效率的現代化製造模式。它使產品從設計、製（zhì）造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生（shēng）命周期中不產（chǎn）生環境汙染或環境汙染（rǎn）最小化，符合（hé）環境保（bǎo）護要求、對生態環境（jìng）無害或危害極（jí）小，節約資源和能源，使資源利用率最高、能源消耗最低[1]。

衝壓（yā）模（mó）具廣泛（fàn）應用於汽車、家電、電子、日用五（wǔ）金等各個行業，是所有模具中使用量最大（dà）的模具。隨著我國經濟可持續發展的要求、經濟增長方式的轉變，對環境的要求日益（yì）提高，綠色（sè）製造已成為模具製造的一個重要發展趨勢。本文探討衝壓模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（pǐn）生命的各個周期，從模具設計（jì）階（jiē）段就要（yào）開始考（kǎo）慮綠色（sè）製造問題。綠色設（shè）計奠定了綠色製（zhì）造的基礎。

1.1 衝（chōng）壓模（mó）具材料（liào）的選擇

衝壓模具設（shè）計的第一步是選定（dìng）模具（jù）材料。為達（dá）到綠色設計的（de）目的（de），所選用的材料（liào）應當是易加工（gōng）、成本低、加工過程能耗低且汙染少或無汙染的材（cái）料；而且要求可重複多次使用、易於回收處（chù）理或可降解的材料。雖然能（néng）製造衝壓模具的材（cái）料種類很多（duō），但目前完全滿足這些條件（jiàn）的衝模材（cái）料還幾乎沒有（yǒu），還有待進一步開發；目前隻能選擇（zé）盡量符合上述條件的材料。

1.2 延長衝壓模具使用壽命的設計

實現綠色製造的重要手段之一是（shì）延長（zhǎng）模具使用（yòng）壽命。對於衝壓模具，模具間（jiān）隙的（de）合理選擇尤為（wéi）重要，在滿足（zú）衝（chōng）壓件技術要求（qiú）的前提下，應盡量選擇較大的模具間隙，這樣可大大提高衝壓模具使用壽命，有時壽（shòu）命能提高幾倍甚至幾（jǐ）十倍。對於小孔衝孔模，最常見的模具失效形式是細小凸模折彎或折斷（duàn），因此：設計時（shí）應（yīng）盡量縮短凸模的長度；或設計時增加凸（tū）模護套，這樣衝孔時凸模除了伸入衝壓板料的（de）一段長度以外（wài），其餘部分均（jun1）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（mó）彎曲和折斷的可能、延長了模具使（shǐ）用壽命。對於精密衝裁模，應特別注意模具導向（xiàng）機（jī）構的（de）精度；可靠和高精度的導向可減少凸凹模的磨損和啃（kěn）傷，延長模具壽命。此外，模具壓力中心和上下模板的剛性對模具壽命也有影響。

1.3 模具零（líng）件的標準化

模具零件（jiàn）的標準化比例越高，模具中要設計的零件（jiàn）就（jiù）越少，這樣可節省設計時間，而且：標準化的零件可直接購買，縮短了模具製造周期；標準化的零件（jiàn）都是由專業廠大批量生產，有利（lì）於保證質量、降低成本，使有限的資源得到優化配置，實現（xiàn）模具的綠色製造。目前（qián）我國已（yǐ）頒布了冷衝（chōng）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零部件的國家標（biāo）準，專業化生產（chǎn）正處於積極組織和實施中。但總的來說，我國衝壓模具的標準化和專業化生產水平與發達國家相比還處於較低水平：我（wǒ）國模具標（biāo）準件（jiàn）使用覆蓋率

作者簡介：李雲妹（1963—），女，副教授，碩士，主要從事機械設計與製造研究。謝祖華（1963—），男，副（fù）教授，碩士，主要從事機械設計（jì）與製造研究。

第4期 李雲妹等：衝壓模具的綠色製（zhì）造 109

才達到 30%~40%，而發（fā）達國家達到 70%~80%。

因此這（zhè）方（fāng）麵還有許多工作要做。

2 衝壓模具的綠色製造加工工藝

綠（lǜ）色加工工藝（yì）是指生產效率高；加（jiā）工過程能量消耗低；能改（gǎi）善勞動條件，減少對操作人員（yuán）的健康危害、對環（huán）境影響又相對較小的（de）工藝技（jì）術[2]。要實現綠色製造，一方麵優化目前的（de）加（jiā）工（gōng）工（gōng）藝，另一方麵（miàn）采用先進的（de）模具加工（gōng）技術。這些加工（gōng）技術（shù）如下：

2.1 超高速加工技術

超高速加（jiā）工技術（shù）是指利用（yòng）高自動化、高柔性和高精度的能實現高速運動的製造設備（bèi），采用（yòng）超硬切削刀具或磨具，以超（chāo）高切削速度來提（tí）高材料切除率，達到高加工精（jīng）度和質（zhì）量的先進（jìn）加工（gōng）技（jì）術[3]。超高速加工包括超高速切削和超高速磨削。通（tōng）常把切削速度（dù）是常規的5～10倍以上的切削加工稱為超高速切削。超（chāo）高速切削時，切（qiē）屑為（wéi）碎片狀而不（bú）是普通切削的帶狀，95%的切削熱被切屑帶走，切削力（lì）降低30%；此外，超高速切削時設備的激振頻率特別高，其頻率範圍遠離了“機床-刀具-工（gōng）件”工藝係統的固有頻率，因此機床工作平穩，加工的工件精度極高、表麵質量極（jí）好（hǎo）、工件表麵殘（cán）餘應力極小，可直（zhí）接達到精加工要求，材料切（qiē）除率相應提高若幹倍[3]。與超高速（sù）切削一樣，超高速磨削具有效率極（jí）高、磨削力極小、磨出（chū）的工件表麵粗糙度值極低、砂輪壽命長等優點。因此，超高速加工可以提高加工工件質量和生產率、節約能耗，是一個很（hěn）好的綠色加工工藝。

2.2 幹切削（xuē）技術

幹切削加工是指加工（gōng）過程中不用或僅用微量切削液，這是一種從環境汙染源頭上進行控製的清潔環（huán）保新（xīn）型綠色製造技術。幹切削加工技術不僅（jǐn）沒有切削液（yè）對環境的汙染（rǎn），而且省去了與切削液（yè）有（yǒu）關的（de）傳輸、過濾、回收等裝置（zhì）和費用，簡化了生產係統、降低（dī）了產品生產成本，形成（chéng）的切（qiē）屑又幹淨、清（qīng）潔、無（wú）汙染，便於回收和處理。

幹切削時沒有切削液的冷卻，刀具溫度比濕切削（xuē）高得多（duō），因此：刀具材料應（yīng）具有良（liáng）好熱（rè）硬性和（hé）高溫韌性（xìng）、高的耐磨性和抗粘結性能、低的（de）摩擦係數；刀具的幾（jǐ）何形狀要適合幹切削的特點，槽型應保證（zhèng）排屑流（liú）暢、易於散熱。目（mù）前，幹切削刀具主要使用超細顆粒硬質合金、立方氮化硼（péng）、聚晶金剛石、SiC 晶須增韌陶瓷及納米（mǐ）陶瓷等材料製造。此外，對刀具進行塗層處理，也（yě）能（néng）大大提高刀具性（xìng）能。塗層可以是單層（céng）的，也可以是多層的複合塗層；不同的塗層可使（shǐ）刀具獲得不同的性能，主要有可（kě）提（tí）高刀具硬度和耐磨性、提高抗“月（yuè）牙窪”磨損的能（néng）力、降低摩擦係數、減少切削力和降低切削溫度等（děng）。

幹切削（xuē）已成為綠色製造工（gōng）藝研究的一個熱點，德、日美等工業發達（dá）國家無（wú）論是刀（dāo）具還是設備研究都取得了重要成果，並已成功應用於生產領（lǐng）域。我國在這方（fāng）麵的研究起步較晚，雖然取得了一些成果，但總（zǒng）體而言比發達國家還存在較大差距，有待進一步研究和推廣應（yīng）用。