馬口鐵易拉蓋是中國剛起步不久的新產(chǎn)品，易拉蓋產(chǎn)品主要用于罐頭食品的包裝，其主要優(yōu)點(diǎn)是容易開啟，很好地解決了“罐頭好吃，口難開”的問題。

易拉蓋是由蓋的成型和拉環(huán)的成型兩者鉚合在一起的。拉環(huán)的沖壓成型是易拉蓋生產(chǎn)中極其重要的一環(huán)，拉環(huán)模具也是所有模具中形狀最為復(fù)雜，精度要求很高的復(fù)合型模具。一副拉環(huán)模具一般由一套模架和十套子模組成，通常分為10～13個工位，沖壓速度一般在300次／min以上。而拉環(huán)成型模是整套拉環(huán)模中最核心的子模，其功能是將已初步成型的拉環(huán)半成品最終沖制成成品，成型模的質(zhì)量狀況直接關(guān)系到拉環(huán)最后的質(zhì)量，而拉環(huán)的好壞不僅直接影響到整個易拉蓋的外觀、開啟性能，還直接影響到拉環(huán)與蓋的鉚合。

一、拉環(huán)成型模的失效分析

拉環(huán)的成型模具主要由成型凹模和成型凸模組成，經(jīng)拉環(huán)模前幾道工序沖壓預(yù)成型的拉環(huán)條料（此時(shí)拉環(huán)和條料還沒脫離，只有等到與蓋鉚合拉環(huán)才與條料脫離），由同步傳動的送料滾筒輸送到成型模具的正確位置，沖床滑塊開始往下沖壓，并最終將拉環(huán)成型，拉環(huán)的形狀、尺寸和表面質(zhì)量完全靠成型模具本身的尺寸和精度保證。拉環(huán)成型模工作過程，見圖1。

從圖1拉環(huán)成型模具的工作過程中我們可以分析看出，成型凹模的主要工作部位是在凹模的斜度及圓角上，經(jīng)過90°翻邊的拉環(huán)對成型凹模的作用力，主要是一個內(nèi)翻邊力，這個力直接分解出一個拉環(huán)切邊與成型凹模表面之間的摩擦力。在拉環(huán)的成型過程中，每次成型凹模與拉環(huán)切邊相對行程為2.3mm，而沖床的工作頻率一般都在300次／min，經(jīng)過90°翻邊的半成型拉環(huán)切邊就對成型凹模斜度及圓角面就產(chǎn)生了高頻率的摩擦運(yùn)動，從而產(chǎn)生了一定的摩擦力。由此我們可以得出結(jié)論：成型凹模模具的主要失效形式是因摩擦所產(chǎn)生的磨損。

二、提高拉環(huán)成型模使用壽命的應(yīng)對措施

從根本上說，要提高模具的使用壽命，主要應(yīng)從模具本身的質(zhì)量入手。而針對拉環(huán)成型凹模的磨損失效形式，首先應(yīng)該提高模具本身的表面硬度從而提高其耐磨性；其次就是要通過減小模具與工件之間的摩擦力來達(dá)到減小磨損的目的，而減小模具與工件的摩擦力又可以從模具結(jié)構(gòu)和從工件的成型工藝兩方面入手。

1.從模具本身的質(zhì)量入手

俗話說，“巧婦難為無米之炊”，任何模具的內(nèi)在質(zhì)量關(guān)鍵都在于模具材質(zhì)和熱處理工藝，沒有好的模具材料就無法做出質(zhì)量過硬的模具?？梢哉f模具的材質(zhì)決定著模具的整體質(zhì)量，從而也對模具失效有著最重要和最直接的影響。模具工作面應(yīng)具備較高的硬度，以增加其耐磨性，同時(shí)模具工作面摩擦系數(shù)盡可能小，這是對模具提出的基本要求，而這些要求無一不是建立在模具材料之上的。

（1）應(yīng)用鋼結(jié)硬質(zhì)合金的依據(jù)。拉環(huán)條料是厚度為0.36～0.38mm的鍍錫（鋅）薄鋼板材料，而且其條料表面還有一層經(jīng)過鍍錫或鍍鋅的工藝涂層，其作用是防止拉環(huán)在使用中生銹，保證易拉蓋拉環(huán)在罐頭保質(zhì)期內(nèi)不生銹，這種涂層在拉環(huán)的成型過程中會脫落，也會形成一種摩擦介質(zhì)，更加劇了模具的磨損。不僅如此，在成型過程中，半成型拉環(huán)切口與成型下模的摩擦更為劇烈，大部分磨損就產(chǎn)生在切口上，長期使用，還能看到切口在成型下模圓角面上磨出一條很深的溝槽，擋住了切口在圓角面的內(nèi)翻，使拉環(huán)不能正常成型。所以，條料的抗彎強(qiáng)度、涂層和切口毛刺都是導(dǎo)致模具的失效因素。正是由于模具工作處于這樣一種狀態(tài)下，這就要求模具表面應(yīng)有較高的硬度以增加其耐磨性，同時(shí)模具材料本身的阻尼系數(shù)應(yīng)盡可能小，這樣在粗糙度一定的情況下也可以減小模具表面的摩擦系數(shù)?；谶@一點(diǎn)，筆者通過對日本、美國現(xiàn)用模具材料的表面進(jìn)行觀察測試，發(fā)現(xiàn)其硬度值一般在HRC58～62之間，其金屬的晶粒較細(xì)，具有粉末冶金材料的特征，而鋼結(jié)硬質(zhì)合金就具有這種高強(qiáng)度、表面摩擦系數(shù)較小的性能。這就使采用鋼結(jié)硬質(zhì)合金材料制作成型凹模以提高其使用壽命成為可能。

（2）鋼結(jié)硬質(zhì)合金模具的制造工藝。選用GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金制造成拉環(huán)成型凹模。GT35是一種以鉻鉬合金作粘結(jié)相，35%（重量）碳化鈦?zhàn)饔操|(zhì)相的鋼結(jié)硬質(zhì)合金，它具有較好的工藝性能，可以進(jìn)行鍛造、機(jī)械切削加工和熱處理。模具的制造工藝是：材料燒結(jié)出爐后，經(jīng)過多次鍛造，以改善材料的組織性能，然后對材料進(jìn)行退火處理，其硬度控制在HRC40內(nèi)，接著進(jìn)行車削或銑削加工，之后材料再進(jìn)行熱處理淬火，硬度值控制在HRC68～72，最后進(jìn)行磨削加工至模具成品零件，要求高的還需經(jīng)過超聲波拋光處理。

2.從模具的結(jié)構(gòu)入手

通過對多個拉環(huán)成型凹模的磨損情況仔細(xì)分析，筆者發(fā)現(xiàn)每件成型凹模磨損最嚴(yán)重的位置是在底部的斜度與底部的圓弧的相切處，再根據(jù)成型前的拉環(huán)形狀及尺寸與成型凹模的型腔比對，模擬拉環(huán)成型的全過程，發(fā)現(xiàn)成型凹模的斜度在沖壓成型的過程中起到非常重要的作用，它對拉環(huán)的成型不僅能起到引導(dǎo)作用，還有預(yù)成型的作用。如果成型凹模斜度小，在同樣的成型行程中對拉環(huán)的尺寸改變就小，致使拉環(huán)在圓角處的成型急促，幾乎所有的作用力都集中在斜度與圓弧的切點(diǎn)處，從而加劇此處的磨損，縮短了模具的使用壽命。若將斜度加大，在同樣的成型行程中對拉環(huán)的尺寸改變就增大，從而使得拉環(huán)的成型在斜面上和圓角處均勻地進(jìn)行，同時(shí)使拉環(huán)成型前的銳邊在到達(dá)圓角前進(jìn)行較好的預(yù)卷，減小了拉環(huán)在圓角處的成型難度和力度，也減小了銳角對圓角處的激烈摩擦，最大限度地減小了磨損，從而使模具的磨損在斜度與圓角處比較均勻，使模具的綜合壽命有了較大的提高。

根據(jù)上述分析，筆者將模具原來15°的斜度加大為20°，模具的使用壽命普遍提高了20%。圖2為斜度修改前后的凹模示意圖。

3.從拉環(huán)成型工藝改進(jìn)入手

通過對所有報(bào)廢模具的仔細(xì)分析，筆者發(fā)現(xiàn)幾乎每個模具的形腔內(nèi)都有一條很深的凹痕，表面還有明顯的刮痕，像是被刮刀鏟刮了一樣。而通過對成型前拉環(huán)的形狀分析，筆者又發(fā)現(xiàn)：拉環(huán)成型前的外形輪廓邊一般接近90°，拉環(huán)在成型的過程拉環(huán)切口的銳角與成型凹模的斜面和圓角部分直接接觸，此銳角對成型模工作表面形成了接近于刮削的劇烈摩擦，這是導(dǎo)致模具壽命減弱的一個重要原因?；谶@種分析和認(rèn)識，筆者著手改變拉環(huán)成型工藝，也就是在90°翻邊前即對拉環(huán)切口部分進(jìn)行合理的預(yù)成型，這樣就保證在成型時(shí)避免了切口銳角與模具工作表面的直接接觸，從而達(dá)到提高模具的使用壽命的目的。

三、結(jié)束語

通過對拉環(huán)成型模，特別是成型凹模的失效形式分析，確定其主要的失效是磨損，而90°翻邊切口、涂層等都是對模具表面產(chǎn)生劇烈摩擦的因素，模具結(jié)構(gòu)、拉環(huán)成型工藝和模具自身的質(zhì)量都對模具的使用壽命有著及其重大的影響。通過改進(jìn)這三個因素，尤其是應(yīng)用GT35鋼結(jié)硬質(zhì)合金，模具的使用壽命基本上提高了5倍，從根本上解決了易拉蓋拉環(huán)成型模容易磨損而失效的難題。

（作者單位：浙江省杭州市蕭山區(qū)技工學(xué)校）