轉發自：108 機電技術 2018年8月

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作者：李雲妹 謝祖華

（福建船政交通職業學院機械工程係，福建福州 350007）

摘（zhāi） 要：從綠（lǜ）色製造的概念出發，結合衝壓模具的特點，提出了衝壓模（mó）具實現（xiàn）綠色製造的途徑（jìng），從（cóng）模具設計、製造、報廢（fèi）、回（huí）收等產品生命的各個周期闡述了衝（chōng）壓模具的綠色製造；隻（zhī）有在各個環節都溶入綠（lǜ）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造，達到高質量、短周期、低成本的目標（biāo）。

關鍵詞：綠色製造；衝壓模具；先進製造技術

中圖分類號：TG76；X38 文獻（xiàn）標識碼：A 文章編號：1672-4801（2018）04-108-03

DOI:10.19508/j.cnki.1672-4801.2018.04.032

綠色製造（Green Manufacturing，GM）是一種（zhǒng）在保證產品功能、質量、成本的前提下，綜合考慮環境影響和資源效率的現代化（huà）製造模式。

它使產品從設計、製（zhì）造（zào）、包裝、運輸、使用到報廢處理（lǐ）的整個產品生命周（zhōu）期中不產生環境汙染或環境汙染最小化，符合環境保護要求、對生態環境無害或危害極小，節約資源和能源，使資源利用率最高、能源消耗最低[1]。

衝壓模具廣泛應（yīng）用於汽車、家電、電子、日用五金等各個行業，是所有模（mó）具中使用量最大的模具。

隨著我國經濟可持續發展的要求、經濟增長方式的（de）轉變（biàn），對環境的（de）要（yào）求日益（yì）提高，綠色製造已成為（wéi）模具製造的一個重要發展趨勢。本文（wén）探（tàn）討衝壓模具的綠色（sè）製造的實現。

1 衝壓模具的綠色設計

綠色製（zhì）造貫穿於設計、製造、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色製造問題。綠色設計奠（diàn）定了綠色製造的基（jī）礎。

1.1 衝壓模具材料（liào）的選（xuǎn）擇

衝壓（yā）模具設計的第一步是選定模具材料。

為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（guò）程能耗低且汙（wū）染少或無汙染（rǎn）的材料；而且要（yào）求可重複多次使用、易於回收處理或可降解的材料。

雖然能製造衝（chōng）壓模（mó）具的材料種類很多，但目前完全（quán）滿足這些條件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（liàng）符合上述條件的（de）材料。

1.2 延長衝壓模具使用壽命的設（shè）計

實現綠色製造的重要手段之一是延（yán）長模具（jù）使用壽命。

對於衝壓模具，模具間隙的合理選擇尤為重要，在滿足衝壓件技術要求的前提下，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（mìng），有時壽命能提高幾倍甚至幾十倍。

對於小孔衝孔模，最常見的模具（jù）失效形式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；或設計時增加凸模護套，這樣衝孔時凸模除了伸（shēn）入衝（chōng）壓（yā）板料的一段長度以外，其（qí）餘部分均可得到護套的不間斷的導向，從而增加（jiā）了凸模（mó）剛度、減少（shǎo）了（le）凸模彎曲和折斷的可能、延長了模（mó）具使用壽命。

對於精密衝裁模，應（yīng）特別注意模具導向機構的精度；可靠和高精度的導向可減少凸凹模（mó）的磨損和啃傷，延長模具壽命。

此外，模具壓力中心和上下模板的剛性（xìng）對模具壽命也有（yǒu）影響。

1.3 模具零件的標準化

模具零（líng）件的（de）標準（zhǔn）化比例越高，模具中要（yào）設計的零件（jiàn）就越少，這樣可節省設計時間，而且：標準化的零（líng）件可直接購（gòu）買（mǎi），縮短了模具（jù）製造周期；標準化的零件（jiàn）都是由專業廠大批量生產，有利於保證質量（liàng）、降低成本，使有限的（de）資源得到優化配置，實現（xiàn）模具的（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（chōng）模導正銷、冷衝模廢料（liào）切刀（dāo）等（děng）多項冷衝模具零部件的（de）國家標準，專業化生產正處（chù）於積極組織和實施中。

但總的來說，我國（guó）衝壓模具的標準化和專業化生（shēng）產水平與發達國家相比（bǐ）還處於較低水平：我國模具標準件使用覆蓋率

作者簡介：李雲（yún）妹（1963—），女，副教授，碩士，主要從（cóng）事機械設計與製造研究。謝祖（zǔ）華（1963—），男，副教授，碩士，主要從（cóng）事機械設計與（yǔ）製造研究。

第（dì）4期 李雲妹等：衝壓模具的綠色製造 109

才達到 30%~40%，而發（fā）達（dá）國（guó）家達到 70%~80%。

因此這方麵還有（yǒu）許多（duō）工作要做。

2 衝壓模具的綠色製造加工工藝

綠（lǜ）色加工工（gōng）藝是指生產效率高；加（jiā）工過（guò）程能量（liàng）消耗低；能改善勞動條件，減少對操作（zuò）人員的健康危害、對環境影響又相（xiàng）對較小的工藝技術[2]。要實現綠色製造，一方（fāng）麵優（yōu）化目前的加工工藝，另一方（fāng）麵采用先進的模具加工技（jì）術。這些加工技術如下：

2.1 超高（gāo）速加工技術

超高速加工技術是指利用高（gāo）自動化、高柔性和高精度（dù）的能實現高速運動的製造設備，采用超硬切削刀具（jù）或磨具，以超（chāo）高切削速度來提高材料切除率，達到高加工精（jīng）度和質量的先進加工技術[3]。

超高速加工包括超（chāo）高速切（qiē）削和超高速磨削。通常把切削速度是常規的5～10倍以（yǐ）上的切削加工稱為超高速切削。

超高速切削時，切屑為（wéi）碎片狀而不是普通切削（xuē）的帶狀，95%的切削熱被（bèi）切屑（xiè）帶走，切削力降低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-工件”工藝（yì）係（xì）統的固有（yǒu）頻率，因此機床工作平穩，加工的工件精度（dù）極高、表麵質量極好、工件表麵殘餘應力極小，可直接達到（dào）精加工要求，材料切除率相應提高若幹倍[3]。

與超高速切削（xuē）一樣，超高速磨（mó）削具有效率極高（gāo）、磨削（xuē）力極（jí）小、磨出的工件表麵粗糙度（dù）值極低、砂輪壽命長等優點。

因此，超高速加工可以提高（gāo）加工工件質量和生產率（lǜ）、節約能耗，是一個很好的綠色（sè）加工（gōng）工藝。

2.2 幹切削技術

幹（gàn）切削加工是指加（jiā）工過程中不用或僅用微量（liàng）切削液，這（zhè）是一（yī）種（zhǒng）從環境汙染源頭上進行控製的清潔環保新型綠（lǜ）色製造技術（shù）。

幹切削加工技術不僅沒有（yǒu）切削液對環境（jìng）的汙染，而且省去了與切削液有關的傳（chuán）輸、過（guò）濾、回收等（děng）裝置和費用，簡（jiǎn）化了生產係統、降低了產品生產成本，形成的切屑又幹淨、清潔、無汙（wū）染，便於回收和處理。

幹切削時沒有切削（xuē）液的冷（lěng）卻，刀具溫（wēn）度比濕切削高得多，因此：刀具材料應具有良好熱（rè）硬性和（hé）高溫韌性、高的耐磨性和（hé）抗粘結（jié）性（xìng）能、低的（de）摩擦係數（shù）；刀具的幾何形狀要適合幹切削的特（tè）點，槽型應保證排屑流暢、易於散熱。

目前，幹切削刀具主要使用超細顆粒硬質合金、立方（fāng）氮化硼、聚晶金剛石、SiC 晶（jīng）須增（zēng）韌陶瓷及納米陶瓷等材料製造。此外，對刀具進行塗層處理，也能大（dà）大提高刀具性能。

塗（tú）層可以是（shì）單層（céng）的，也可以是多層（céng）的複合塗層；不同的塗層可使刀具獲得不同的性