第一篇：模具失效總結(jié)

1.1模具的相關(guān)定義、模具壽命的基本概念

模具：其是用來成型各種工業(yè)產(chǎn)品的一種重要工藝裝備，是機(jī)械制造工業(yè)成型毛坯或零件的一種手段。模具壽命：模具因?yàn)槟p或其他形式失效、終至不可修復(fù)而報(bào)廢之前加工的產(chǎn)品的件數(shù)。制件報(bào)廢：模具生產(chǎn)出的制品出現(xiàn)形狀、尺寸及表面質(zhì)量不符合其技術(shù)要求的現(xiàn)象而不能使用。

模具服役：模具安裝調(diào)試后，正常生產(chǎn)合格產(chǎn)品的過程。

模具損傷：模具在使用過程中，出席那尺寸變化或微裂紋、腐蝕等現(xiàn)象，但沒有立即喪失服役能力的狀態(tài)。

模具失效：模具收到損壞，不能通過修復(fù)而繼續(xù)服役。

早期失效：模具未達(dá)到一定工業(yè)技術(shù)水平公認(rèn)的使用壽命就不能服役時(shí)。正常失效：模具經(jīng)大量的生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役。

模具正常壽命：模具正常失效前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目。

1.2模具失效形式基本概念

模具失效：在特定負(fù)荷作用下，具有特定形狀的模具材料的失效

磨粒磨損:工件表面的硬突出物或外來硬質(zhì)顆粒存在工件與模具接觸表面之間，刮擦模具表面，引起模具表面材料脫落。

粘著磨損:工件與模具表面相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表面凹凸不平，某些接觸點(diǎn)局部應(yīng)力超過了材料的屈服強(qiáng)度發(fā)生粘合，粘合的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂而拽開，使模具表面材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落。

疲勞磨損:兩接觸表面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力的作用下，使表層金屬疲勞脫落。

氣蝕磨損:當(dāng)模具表面與液體接觸作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸處形成氣泡，氣泡破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面形成微小麻點(diǎn)和凹坑。

沖蝕磨損:液體和固體微小顆粒高速落下，反復(fù)沖擊到模具表面，局部材料流失，在金屬表面形成麻點(diǎn)和凹坑。

腐蝕磨損:在摩擦過程中，模具表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上摩擦力的機(jī)械作用，引起表層材料脫落。斷裂失效：模具在工作過程中出現(xiàn)較大裂紋或部分分離而喪失正常服役能力的現(xiàn)象。

韌性斷裂：斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，端口截面尺寸減少，有頸縮現(xiàn)象。脆性斷裂：斷裂前變形量很小，沒有明顯的塑性變形量，端口尺寸無明顯變化，不產(chǎn)生頸縮。

沿晶斷裂：裂紋沿多晶體晶界擴(kuò)展分離產(chǎn)生的斷裂，晶界上存在著脆性相、熱裂紋、蠕變斷裂、應(yīng)力腐蝕等引起的斷裂。

穿晶斷裂：當(dāng)材料韌性較差、存在表面缺陷、承受高的沖擊載荷時(shí)，裂紋的萌生和擴(kuò)展穿過晶粒內(nèi)部的斷裂。

疲勞斷裂：指在較低的循環(huán)載荷作用下，工作一段時(shí)間后，由裂紋緩慢擴(kuò)展，最后發(fā)生斷裂。

正斷：斷口的宏觀表面垂直于最大正應(yīng)力或最大正應(yīng)變方向的斷裂。切斷：斷口的宏觀表面平行于最大切應(yīng)力方向的斷裂。

1.3模具的性能指標(biāo)相關(guān)概念

模具材料抗失效性能指標(biāo)三大類型：材料抵抗過量變形失效的性能指標(biāo)、材料抵抗斷裂失效的性能指標(biāo)、材料抵抗表面損傷失效的性能指標(biāo)。

材料抵抗抗過量變形失效的性能指標(biāo)：彈性變形抗力指標(biāo)和塑形變形抗力指標(biāo) 彈性：材料產(chǎn)生彈性變形的能力，剛度：材料抵抗變形的能力。材料的剛度指標(biāo)：彈性模量E和切應(yīng)變模量G 材料的塑形變形：是指微觀結(jié)構(gòu)的相鄰部分發(fā)生了永久性的位移，并不引起材料的破裂的現(xiàn)象，是不可逆轉(zhuǎn)的變形。材料抵抗斷裂失效性的性能指標(biāo)：模具受載荷的性質(zhì)，斷裂形式分為一次斷裂和疲勞斷裂。當(dāng)模具中的應(yīng)力單調(diào)的增加并超過一定臨界值時(shí)，材料就會(huì)迅速發(fā)生快速斷裂，當(dāng)模具承受高于一定臨界值的交應(yīng)變力作用時(shí)，經(jīng)過相當(dāng)多周次的服役后，材料會(huì)發(fā)生疲勞斷裂。

正斷抗力：衡量材料抵抗正斷的性能指標(biāo)。切斷抗力：衡量材料抵抗切斷的性能指標(biāo)。低應(yīng)力脆斷：材料脆性斷裂事先沒有明顯征兆，且在名義應(yīng)力較低的情況下突然發(fā)生。

沖擊韌度：可以反映了材料斷裂過程中吸收能量的大小，包含了加載速度和缺口應(yīng)力集中對材料斷裂抗力的影響，是衡量材料脆性斷裂抗力的重要指標(biāo)。斷裂韌性：是材料抵抗裂紋失穩(wěn)擴(kuò)展的抗力指標(biāo)，表示材料所能承受的裂紋尖端的最大應(yīng)力強(qiáng)度因子值。

疲勞：模具在循環(huán)應(yīng)力的作用下經(jīng)歷過一定周期次數(shù)所發(fā)生的斷裂失效。

低周疲勞:最大循環(huán)應(yīng)力接近或高于材料的屈服強(qiáng)度，使材料的應(yīng)力集中處等薄弱部位發(fā)生塑性變形，因而材料在每一周次的循環(huán)應(yīng)力作用下，產(chǎn)生的一定幅度塑性變形，低周疲勞壽命較短，一般在10^2~10^5次的范圍內(nèi)。

沖擊疲勞：冷鐓模和錘鍛模等在沖擊載荷的多次作用下所發(fā)生的疲勞破壞。熱疲勞：熱作模具工作表面承受循環(huán)熱負(fù)荷，使得表面材料發(fā)生循環(huán)脹縮變形，該變形受到外界的約束不能自由地進(jìn)行時(shí)，使表面材料產(chǎn)生循環(huán)熱應(yīng)力，其反復(fù)作用將使模具表面多處產(chǎn)生沿晶和穿晶裂紋的現(xiàn)象。

材料粘著磨損的抗力指標(biāo)：包括接觸壓力、摩擦速度、熱點(diǎn)溫度、潤滑情況等。接觸應(yīng)力：兩物體在壓力作用下相互接觸時(shí)，由于接觸表面處的局部彈性變形所產(chǎn)生的應(yīng)力。接觸疲勞：承受沖擊的模具，其工作表面的某些區(qū)域受較高接觸應(yīng)力的周期作用，經(jīng)過一定的周次后，在這些區(qū)域中產(chǎn)生深度不同的小片或小塊狀剝落，造成便面上針狀或豆?fàn)畎伎拥默F(xiàn)象。硬度：表達(dá)材料表面上不大體積內(nèi)抵抗變形或破裂能力的衡量材料軟硬程度的一種力學(xué)性能。

布氏硬度：用一定大小的載荷，把淬火鋼球或硬質(zhì)合金球壓入式樣表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸除載荷后，所計(jì)算的壓痕的表面積與載荷的比值。洛氏硬度：采用壓入硬度試驗(yàn)方法，測量壓痕深度值的大小來表示材料的硬度值。1.4表面處理技術(shù)的相關(guān)概念

模具表面處理技術(shù)的目的：能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蝕性、抗咬合、抗氧化、抗熱粘著、抗冷熱疲勞等性能，同是能使材料心部保持原有的強(qiáng)韌性。化學(xué)熱處理：指將鋼件置于特定的活性介質(zhì)中加熱和保溫，使一種或幾種元素滲入工件表面，以改變表層的化學(xué)成分、組織，是表層具有與心部不同的力學(xué)性能或特殊的物理、化學(xué)性能的熱處理方法。氣相沉積技術(shù)：將含有形成沉積元素的氣象物質(zhì)輸送到工件表面，在工件表面形成沉積層的工藝方法。

熱噴涂技術(shù)：將涂層材料加熱融化，以告訴氣流將起霧化成極細(xì)的顆粒，并很高的速度噴射到事先準(zhǔn)備好的工作表面上，形成涂層。

3.1模具的分類

1.2.3.4.按模具的加工材料的再結(jié)晶溫度分：冷變形模具、熱變形模具、溫變形模具。按模具加工配料的工作溫度分：熱作模具、冷作模具、溫作模具。按模具成型材料分：金屬成型用模具、非金屬成型用模具。

按模具的用途分：鍛造模、沖擊模、擠壓模、拉拔模、壓鍛模、塑料模、陶瓷模、玻璃模、其他。

5.按模具成型工藝分：普通鍛模：鐓鍛模、加熱鍛；擠壓：正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓、徑向擠壓；拉拔：拉絲、拔管；沖壓；壓鑄；塑料成型：模壓成型、擠壓成型、注射成型。

6.按模具失效形式分：表面損傷、過量變形、斷裂

3.2失效條件有哪些?

答：引起模具失效的因素有內(nèi)因和外因。內(nèi)因即材料方面，包括材料品質(zhì)及加工工藝方面的各種因素;外因即環(huán)境方面，包括受載條件、時(shí)間、溫度及環(huán)境介質(zhì)多個(gè)因素。任何模具的失效都是在材料的強(qiáng)度、韌性與應(yīng)力因素和環(huán)境條件不適應(yīng)的條件下發(fā)生的。

3.3提高模具壽命的途徑

答：提高模具壽命的途徑有： ①合理地設(shè)計(jì)模具;②正確選材，開發(fā)模具新材料，改善原材料質(zhì)量;③采用先進(jìn)的熱處理工藝，提高模具熱處理質(zhì)量;④保證加工質(zhì)量，采用新的加工方法;⑤改進(jìn)加工設(shè)備和工藝，合理使用，維護(hù)模具等。3.4模具失效的影響因素有哪些?

答：模具失效既有材料方面的因素也有環(huán)境方面的因素。材料方面原因?yàn)閮?nèi)因，包括材料品質(zhì)及加工工藝方面的因素;環(huán)境方面的因素為外因，包括受載條件、時(shí)間、溫度及環(huán)境介質(zhì)等因素。任何模具的失效都是在材料的強(qiáng)度、韌性與應(yīng)力因素和環(huán)境條件不相適應(yīng)的條件下發(fā)生的。

3.5常用的表面處理技術(shù)有哪些?表面處理的目地？

答：常用的表面處理技術(shù)按其原理可分為：化學(xué)熱處理、表面涂覆處理，表面加工強(qiáng)化處理。滲碳、滲氮、滲硼以多種元素共滲時(shí)屬化學(xué)熱處理；堆焊、鍍硬絡(luò)、超硬化合物涂層屬表面涂覆處理；噴丸屬表面加工強(qiáng)化處理。還有氣相沉積技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、激光表面技術(shù)、電子束表面處理技術(shù)、離子注入技術(shù)等。

表面處理技術(shù)的目的是有效地提高模具表面的耐磨性、耐蝕性、抗咬合、抗氧化、抗熱粘著、抗冷熱疲勞等性能，同時(shí)能使材料心部保持原有的強(qiáng)韌性。

3.6影響低周疲勞的因素，低周疲勞特點(diǎn)是什么?

答：低周疲勞的特點(diǎn):最大循環(huán)應(yīng)力接近或高于材料的屈服強(qiáng)度，他足以使材料的應(yīng)力集中處等薄弱部位發(fā)生塑性變形，因而材料在每一周次的循環(huán)應(yīng)力作用下，均產(chǎn)生一定幅度的塑性變形，低周疲勞壽命較短，一般在10^2~10^5次的范圍內(nèi)。

影響低周疲勞的因素: 應(yīng)力集中的影響，表面狀態(tài)的影響，尺寸因素的影響，材料本身的影響

3.7什么是模具的脆性斷裂?影響脆性斷裂的因素有哪些

答：模具的脆性斷裂是指斷裂前變形量很小，沒有明顯的塑性變形量，端口尺寸無明顯變化，不產(chǎn)生頸縮。

影響脆性斷裂的因素:取決于材料本身的性質(zhì)和健全度以及模具的工作條件，如應(yīng)力狀態(tài)、工作溫度、加載速度、環(huán)境介質(zhì)等外界因素。

材料的性質(zhì)和健全度：材料的正斷抗力低，剪切屈服強(qiáng)度高時(shí)，起脆性斷裂的傾向大，反之，不易發(fā)生脆性斷裂。材料的體積尺寸越大，所包含的缺陷越多，正斷抗力就越低。

應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)力狀態(tài)越軟，材料發(fā)生韌性斷裂的傾向越大，反之，應(yīng)力狀態(tài)越硬，材料傾向于脆性斷裂。

工作溫度： 溫度在韌-脆轉(zhuǎn)變溫度以上是材料的性能變化不大，溫度在韌-脆轉(zhuǎn)變溫度以下時(shí)材料處于脆性狀態(tài)。

加載速度：加載速度在臨界值以下時(shí)，材料的屈服強(qiáng)度升高，正斷抗力變化不大，加載速度增加到臨界值以上時(shí)，材料處于脆性狀態(tài)。

3.8影響模具壽命的因素

答：影響模具壽命的因素有：

① 內(nèi)在因素 主要指模具的結(jié)構(gòu)、模具的材料和模具的加工藝。

1)模具結(jié)構(gòu) 合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具在工作時(shí)受力均勻，應(yīng)力集中小，也不易受偏載。

2)模具材料 材料的成份、組織、質(zhì)量及性能對模具的使用壽命有較大的影響。3)模具的加工工藝 其包括模具毛坯的鍛造、零件的切削加工、電加工和熱處理等。

② 外在因素 包括模具的工作條件和使用維護(hù)、制品的材質(zhì)和形狀大小等。

模具的工作條件包括被加工坯料的狀況，鍛壓設(shè)備的特性及工作條件，模具工作中的潤滑、冷卻劑使用維護(hù)狀況。

3.9模具材料抗失效的性能指標(biāo)

答：模具材料抗失效的性能指標(biāo)： ① 材料抵抗過量變形失效性能指標(biāo)，其主要有彈性變形抗力指標(biāo)和塑性變形抗力指標(biāo)。

1)材料抵抗彈性變形的性能指標(biāo)主要是彈性模量和切變模量。

2)材料抵抗塑性變形的性能指標(biāo)是材料的硬度值，在外力作用下，模具整體或局部產(chǎn)生的應(yīng)力大于模具材料屈服點(diǎn)的應(yīng)力值。

② 材料抵抗斷裂失效性能指標(biāo)的分為快速斷裂抗力指標(biāo)和疲勞斷裂抗力指標(biāo)。

1)材料抵抗快速斷裂的抗力指標(biāo)為正斷抗力和切斷抗力。

2)材料抵抗疲勞斷裂的抗力指標(biāo)為平均應(yīng)力，應(yīng)力半幅，應(yīng)力比、疲勞極限。

3.10模具磨損形成原理

答：磨損分為:磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、氣蝕和沖蝕磨損、腐蝕磨損。

磨粒磨損:工件表面的硬突出物或外來硬質(zhì)顆粒存在工件與模具接觸表面之間，刮擦模具表面，引起模具表面材料脫落。

粘著磨損:工件與模具表面相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表面凹凸不平，某些接觸點(diǎn)局部應(yīng)力超過了材料的屈服強(qiáng)度發(fā)生粘合，粘合的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂而拽開，使模具表面材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落。

疲勞磨損:兩接觸表面相互運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力的作用下，使表層金屬疲勞脫落。

氣蝕磨損:當(dāng)模具表面與液體接觸作相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，接觸處形成氣泡，氣泡破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模具表面形成微小麻點(diǎn)和凹坑。

沖蝕磨損:液體和固體微小顆粒高速落下，反復(fù)沖擊到模具表面，局部材料流失，在金屬表面形成麻點(diǎn)和凹坑。腐蝕磨損:在摩擦過程中，模具表面與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上摩擦力的機(jī)械作用，引起表層材料脫落。

3.11模具影響粘著磨損與疲勞磨損的因素

答：

影響粘著磨損的因素:

① 材料性質(zhì):材料的塑性越好，粘著磨損越嚴(yán)重;② 材料硬度:模具材料和工件材料硬度相差越大，則磨損越小。③ 模具與工件表面壓力:粘著磨損量隨表面接觸壓力增大而增加。

④ 滑動(dòng)摩擦速度:滑動(dòng)速度在一定范圍內(nèi)，溫度上升有利于抗粘著磨損，超過這一范圍則使粘著磨損增加。

影響疲勞磨損的因素:

① 材料的冶金質(zhì)量:鋼材中的氣體含量，非金屬夾雜物類型、大小、形貌和分布狀態(tài)是影響疲勞磨損的重要因素。

② 材料的硬度:硬度增加，強(qiáng)度增加，抗疲勞能力增加，但硬度高于一定值時(shí)抗疲勞磨損能力降低。

③ 表面粗糙度:表面粗糙度越小，接觸面積越大，有利于提高抗疲勞磨損的能力。

3.12模具按加工坯料的工作溫度分類，錘鍛模受熱情況

答：按模具加工坯料的工作溫度分： ①熱作模具 高溫下進(jìn)行加工;②冷作模具 常溫下進(jìn)行加工;③溫作模具 介于以上兩者之間。

錘鍛模的受熱: ①鍛前預(yù)熱 模具在使用前先要進(jìn)行預(yù)熱

②與坯料接觸的 在工作中與熾熱坯料接觸進(jìn)一步被加熱

③變形熱.和摩擦 坯料變形以及與型腔表面摩擦所產(chǎn)生的熱量有一部分被模具吸收。

3.13冷擠壓模具分類

答：冷擠壓模分為四種類型:

① 正擠壓 金屬坯料的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相同 ② 反擠壓 金屬坯料的流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反

③ 復(fù)合擠壓 金屬坯料的流動(dòng)方向一部分與凸模運(yùn)動(dòng)相同，另一部分與凸模運(yùn)動(dòng)方向相反

④ 徑向擠壓 金屬壞料的流動(dòng)方向垂直于凸模運(yùn)動(dòng)方向 3.14模具材料性能分類，其工藝性能包含什么?使用性能包含什么?

答：模具材料的基本性能包括使用性能和工藝性能。

其使用性能包括:

① 強(qiáng)度 模具材料的強(qiáng)度是模具抵抗失效最重要的性能，常用屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、斷裂韌度 作為模具設(shè)計(jì)的重要指標(biāo)。

② 沖擊韌度和沖擊功 其是衡量模具承受沖擊載荷或沖擊能量能力的指標(biāo)。

③ 硬度 是指材料抗外部物體壓入的能力。

④ 耐磨性 是指材料抗磨損的能力。一般，強(qiáng)度或硬度及韌性越高，材料耐磨性越好。

⑤ 耐蝕性 是指材料抗周圍介質(zhì)腐蝕的能力。

⑥ 熱穩(wěn)定性 是指在高溫下，材料保持其組織、性能穩(wěn)定的能力。⑦ 耐熱疲勞 是指高溫下，材料承受應(yīng)力頻繁變化的能力。

其工藝性能包括:

① 鍛造工藝性能 是指材料對鍛造工藝的適應(yīng)性。② 切削加工工藝性能 是指材料加工的難易程度。

③ 熱處理工藝性能 是指材料在熱處理時(shí)，獲得所需組織、性能的難易程度。

④ 淬透性 是指材料在一定條件下進(jìn)行淬火，獲得淬透層深度的能力。

4.1沖裁模失效分析

沖裁是利用沖裁模在壓力機(jī)上使板料分離的一種沖壓工藝，依靠沖裁模刃口，使板料分離，它既可以直接沖壓出所需的零件，又可以為其他沖壓工藝制造毛坯。板料分離過程分為四個(gè)階段，即彈性變形階段、塑性變形階段、萌生裂紋階段、裂紋擴(kuò)展分離階段。完成分離后，上模上行，一次沖裁過程結(jié)束。

模具刃口受力分析：彈性變形階段凸、凹模的端面收正壓力，塑性變形階段開始，由于凸模已伸入板料中，而板料的中間部分已伸入凹模刃口內(nèi)，產(chǎn)生了側(cè)壓力，同時(shí)，由于凸凹模與板材發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生摩擦力。由于凸、凹模之間存在間隙，沖裁時(shí)兩模受到的力不在同一直線上，所以板材還受轉(zhuǎn)矩的作用，使板材發(fā)生穹彎和翹曲。板材變形后使得凸模刃口和凹模刃口與板材的接觸面積變小。凸、凹模刃口邊緣產(chǎn)生應(yīng)力集中，且所受沖擊力大。

沖裁模的主要失效形式：沖裁時(shí)，使分離板料，受力主要集中于刃口附近，因此它的正常失效形式為磨損，且主要是粘著磨損，同是伴生著磨粒磨損，沖裁過程不停循環(huán)，時(shí)間過長會(huì)產(chǎn)生疲勞磨損。有凸、凹模受力分析可知，刃口處磨損最嚴(yán)重，且與凸、凹模的工作行程中可以知道，凸模比凹模磨損得更快。

影響沖裁模失效的主要因素：

① 沖裁間隙

間隙的大小影響凸、凹模刃口對板料的作用力合力的距離，影響板材剪切過程的進(jìn)行，同時(shí)也對凸、凹模的刃口的應(yīng)力情況產(chǎn)生影響。小間隙時(shí)，不利于剪切過程的進(jìn)行，刃口已發(fā)生啃模的現(xiàn)象，刃口處的應(yīng)力增大，加劇凸、凹模的磨損，易造成模具的早期失效。大間隙時(shí)，板材轉(zhuǎn)矩增大，摩擦力增大，刃口處所受拉應(yīng)力增大，也會(huì)加劇模具刃口磨損。② 壓邊狀態(tài) 沖裁過程中由于間隙的存在，凹凸模刃口作用力會(huì)形成轉(zhuǎn)矩，造成板料彎曲和翹曲以及坯料相對于凹模端面滑動(dòng)，部分材料被拉進(jìn)凹模內(nèi)，板料塑性增加，所需沖裁力也增加，落料的外輪廓尺寸變大，由于回彈，落料將脹著凹模內(nèi)，在卸料過程中，嚴(yán)重摩擦凹模，而剩余板料則套在凸模外，在卸料過程中，強(qiáng)烈磨損凸模。

提高沖裁模壽命的措施：

1、盡量采用大間隙，降低沖裁力，避免啃模和不均勻磨損；

2、采用彈性卸料板，可提供一定的壓邊力，從而降低沖裁力以及板材對沖頭和凹模的摩擦磨損；

3、采用導(dǎo)向裝置，保證工作狀態(tài)的均勻間隙，克服刃口的不均勻磨損；

4、增加凸模剛度，增加其抗偏載能力；

5、選取耐磨性好的模具材料，且凸模材料的耐磨性應(yīng)選得比凹模材料的耐磨性好；

6、采用表面強(qiáng)化技術(shù)，提高模具表面的耐磨性；

7、超前維修，避免凸凹模間隙不均而產(chǎn)生附加彎矩及防治磨損溝痕處產(chǎn)生裂紋，提高模具壽命。

4.2斷裂抗力指標(biāo)？如何判別正斷、切斷？脆斷、韌斷？

答：根據(jù)模具所受載荷的性質(zhì)，斷裂形式分別為快速斷裂和疲勞斷裂。當(dāng)模具中的應(yīng)力單調(diào)地增加并超過一定臨界時(shí)，材料便會(huì)迅速發(fā)生快速斷裂；當(dāng)模具承受高于一定臨界值得交變應(yīng)力作用時(shí)，盡管其最大應(yīng)以低于材料屈服點(diǎn)，經(jīng)過多次重復(fù)服役后，材料會(huì)發(fā)生疲勞斷裂。

指標(biāo)：模具的疲勞斷裂是在交變載荷的作用下發(fā)生的，實(shí)際中常采用疲勞極限作為疲勞斷裂失效的抗力指標(biāo)。

斷裂抗力指標(biāo)：工程上采用Sk作為衡量材料抵抗正斷的性能指標(biāo)，稱為正斷抗力；用Tk作為衡量材料抵抗切斷的性能指標(biāo)，稱為切斷抗力；模具材料對塑性變形的抗力，實(shí)質(zhì)上是剪切屈服強(qiáng)度，用Ts表示。① 當(dāng)載荷增大，使得最大正應(yīng)力值卡與正斷抗力，而自始自終最大切應(yīng)力小于剪切屈服強(qiáng)度時(shí)，材料發(fā)生正斷，斷裂前無塑性變形，是脆性斷裂。② 當(dāng)載荷增大，先使最大切應(yīng)力大于剪切屈服強(qiáng)度，然后使最大切應(yīng)力大于切斷抗力，而自始至終最大正應(yīng)力小于正斷抗力時(shí)，材料先發(fā)生塑性變形，然后發(fā)生切斷，是韌性斷裂。③ 當(dāng)載荷增大，先使最大切應(yīng)力大于剪切屈服應(yīng)力，繼而使最大正應(yīng)力大于正斷抗力，然而最大切應(yīng)力小于切斷抗力指標(biāo)時(shí)，材料先發(fā)生塑性變形，然后發(fā)生正斷，是韌性斷裂。

什么是韌性斷裂：斷裂前產(chǎn)生明顯的宏觀塑性變形，斷裂過程中吸收較多的能量，一般是在高于材料屈服應(yīng)力條件的高能斷裂。

什么是脆性斷裂: 斷裂前的變形量很小，沒有明顯的塑形變現(xiàn)量。斷裂過程中材料吸收的能量很小，一般是在低于允許應(yīng)力條件下的低能斷裂。或者是在單調(diào)增加的載荷作用下，材料尚未發(fā)生宏觀的塑性變形就發(fā)生的正斷，這種現(xiàn)象就是脆性斷裂。4.3錘鍛模失效分析

錘鍛模是在模鍛錘上使用的熱成型模具。錘鍛模上模與錘頭固定，下模與工作臺的模座固定，工作時(shí)上模隨錘頭向下運(yùn)動(dòng)，與下模合模過程中成型模鍛件。其工作過程中的機(jī)械負(fù)荷主要是沖擊力和摩擦力，熱負(fù)荷主要是交替受加熱和冷卻。

受力分析：其工作過程中受力性質(zhì)復(fù)雜，主要包括，沖擊力，模鍛錘的噸位越大，產(chǎn)生的沖擊力越大；壓力，模具型腔受坯料變形的反作用，是型腔表面承受很大的壓力；內(nèi)應(yīng)力，受模具型腔結(jié)構(gòu)形狀的影響，模具的不同部位會(huì)產(chǎn)生不同狀態(tài)的內(nèi)應(yīng)力，模具結(jié)構(gòu)形狀越復(fù)雜的部位，其應(yīng)力狀態(tài)也比較復(fù)雜。

錘鍛模的主要失效形式：

模鍛有變形和成型雙重功能，只有在高溫下才能實(shí)現(xiàn)材料的變形和成型，坯料溫度較高，模具易軟化，產(chǎn)生塑性變形，同時(shí)易氧化，產(chǎn)生氧化磨損，也易發(fā)生熱疲勞。且下模與高溫坯料接觸時(shí)間長，使下模較上模易失效。

模鍛錘是沖擊施力設(shè)備，速度大，動(dòng)能大，鍛模所受的沖擊力很大，容易引起應(yīng)力集中，而造成塑性變形和斷裂。且，沖擊力大，模具中的裂紋擴(kuò)展快，易失效。

模鍛時(shí)坯料整體發(fā)生塑性變形，坯料與模具型腔表面發(fā)生相對運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦，針對其高溫高壓的工作換將，模具與坯料易發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦磨損，同時(shí)發(fā)生粘著磨損、熱疲勞磨損、氧化磨損，若鍛件的氧化皮沒有清除時(shí)，也會(huì)發(fā)生磨粒磨損。型腔中水平面和凸臺易發(fā)生塑性變形側(cè)面易出現(xiàn)磨損。

錘鍛是，型腔經(jīng)受高溫坯料的一次急熱，鍛件取出后，對型腔噴冷卻水，模具型腔經(jīng)受一次急冷，在急熱急冷的循環(huán)熱應(yīng)力作用下，模具會(huì)出現(xiàn)疲勞磨損與疲勞裂紋，并導(dǎo)致開裂。型腔深處以及燕尾的凹圓角半徑處易萌生裂紋，導(dǎo)致斷裂。

影響錘鍛模壽命的主要因素

1、鍛件

鍛件材料強(qiáng)度高，變形抗力大，模具受力大，壽命低；鍛件質(zhì)量增大，所需的打擊力和打擊功增大，機(jī)械負(fù)荷增大模具壽命低；鍛件形狀，圓餅類中的較復(fù)雜形狀鍛件的鍛模壽命低，長軸類中的直長軸鍛件的鍛模壽命高。

2、鍛模：鍛模硬度，型腔硬度、強(qiáng)度低，易產(chǎn)生磨損和塑性圓角半徑變形，硬度過高又易萌生裂紋，導(dǎo)致開裂。型腔深度：型腔越深，充填困難，模具壽命低；圓角半徑：過小的凸圓角很易引起應(yīng)力集中，萌生裂紋。承擊面積：承擊面積小，單位面積的沖擊力增加，模具易斷裂。

3、模鍛工藝：采用制坯、預(yù)段工序，可減少坯料在終鍛型腔中的變形量，減小變形力和摩擦，模具壽命高。

4、設(shè)備噸位：噸位過大，壽命低，噸位太小，壽命也低。

5、使用過程：預(yù)熱溫度高，模具在鍛造中溫度偏高，強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生塑性變形。預(yù)熱溫度低，模具始鍛造時(shí)，瞬間表面溫度變化大，熱應(yīng)力大，易萌生裂紋。

提高錘鍛模壽命的主要措施：

1、根據(jù)鍛模大小合理選取模具硬度；

2、根據(jù)模具的形狀的復(fù)雜程度，合理選取模具材料；

3、對模具型腔表面進(jìn)行表面強(qiáng)化，提高表面的強(qiáng)度、耐磨性，有效提高模具壽命；

4、正確使用與維護(hù)。要鍛前預(yù)熱，控制工作節(jié)奏，避免模具溫度升的過高，在鍛造過程中經(jīng)常將模具型腔涂冷卻劑和潤滑劑，休息時(shí)對模具保溫，使用結(jié)束后模具應(yīng)緩冷，模具使用一段時(shí)間后，應(yīng)卸下進(jìn)行去應(yīng)力退火，并提前修模。

第二篇：模具失效分析復(fù)習(xí)題文檔

1.模具的分類：

（一）按模具所加工材料的再結(jié)晶溫度分：冷變形模具，熱變形模具，溫變形模具；

（二）按模具加工坯料的工作溫度分：冷作模具，熱作模具，溫作模具；

（三）按模具成形的材料分：金屬成形用模具，非金屬成形用模具。

（四）按模具用途分：沖壓模具，鍛造模具，擠壓模具，壓鑄模具，拉拔模具，塑料模具，陶瓷模具，橡膠模具，玻璃模具等。2.模具服役：模具安裝調(diào)試好后，正常生產(chǎn)合格產(chǎn)品的過程。模具損傷：模具在使用過程中，出現(xiàn)尺寸變化或微裂紋，但沒有立即喪失服役能力的狀態(tài)。模具失效：模具受到損壞，不能通過修復(fù)而繼續(xù)服役。模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達(dá)到一定的工業(yè)水平下公認(rèn)的壽命時(shí)就不能服役。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴(yán)重磨損等。正常失效是指模具經(jīng)大批量生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役。

3.磨損分類：根據(jù)模具的成形坯料、使用狀況，其磨損機(jī)理可以分為：磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損、氣蝕和沖蝕磨損、腐蝕磨損。磨粒磨損: 在工件和模具接觸表面之間存在外來硬質(zhì)顆粒或者工件表面的硬突出物，刮擦模具表面，引起模具表面材料脫落的現(xiàn)象叫磨粒磨損。主要特征是模具表面有明顯的劃痕或犁溝，磨損物為條狀或切屑狀。

粘著磨損：工件與模具表面相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于表面凹凸不平，粘著的結(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂，使模具表面的材料轉(zhuǎn)移到工件上或脫落的現(xiàn)象。粘著磨損的分類：根據(jù)磨損程度，分為：輕微粘著磨損（氧化磨損）和嚴(yán)重粘著磨損（涂抹、擦傷、膠合）。輕微粘著磨損（氧化磨損）：粘結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度低于模具和工件的強(qiáng)度時(shí)發(fā)生。接點(diǎn)的剪切損壞基本上發(fā)生在粘著面上，表面材料的轉(zhuǎn)移十分輕微。

4.磨粒磨損的機(jī)理：磨料磨損時(shí)，作用在質(zhì)點(diǎn)上的力分為垂直分力和水平分力。垂直分力使硬質(zhì)點(diǎn)壓入材料表面；水平分力使硬質(zhì)點(diǎn)與表面之間產(chǎn)生相對位移，硬質(zhì)點(diǎn)與材料相互作用的結(jié)果，使被磨損表面產(chǎn)生犁皺或切屑，形成磨損或在表面留下溝槽。影響磨粒磨損的因素：磨粒大小與形狀；磨粒硬度和模具材料硬度；模具與工件表面壓力；磨粒尺寸與工件厚度的相對比值。提高耐磨粒磨損的措施：提高模具材料的硬度；進(jìn)行表面耐磨處理；采用防護(hù)措施。5.粘著磨損的機(jī)理：實(shí)際接觸面積是表觀面積的0.01~0.1%，表面壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤滑油膜、吸附膜或其他膜都將發(fā)生破裂，使接觸峰頂產(chǎn)生粘著，隨后，在滑動(dòng)中粘著點(diǎn)又被破壞，就形成粘著——破壞——再粘著的交替過程。

影響粘著磨損的因素：①表面壓力：T1（接觸壓應(yīng)力小于材料硬度的1/3），磨損主要是通過氧化碎屑的脫落而產(chǎn)生的，屬于輕微氧化磨損區(qū)；T1與T2之間為嚴(yán)重磨損區(qū)，磨屑尺寸增大，加厚，且多為金屬屑；當(dāng)載荷繼續(xù)增大超過T2后，表面內(nèi)摩擦增大而溫度很高，可能發(fā)生相變，并形成白層，形成不易破碎的氧化膜，因而耐磨。② 材料性質(zhì)：脆性材料比塑性材料粘著傾向小。塑性材料接點(diǎn)的斷裂常發(fā)生在離表面較深處，磨損下來的顆粒較大；而脆性材料接點(diǎn)破壞處離表面較淺，磨屑呈細(xì)片狀。③ 材料硬度：模具材料和工件材料的硬度相差越大，磨損越小；反之，磨損越大。提高耐粘著磨損性能的措施：① 合理選用模具材料：選與工件互溶性小的材料，減小親合力，降低粘結(jié)的可能性。② 合理選用潤滑劑和添加劑：潤滑油膜一方面可防止金屬表面直接接觸，另一方面可減小摩擦，成倍提高抗粘著磨損的能力。③ 采用表面處理：采用表面處理改變摩擦表面金屬組織結(jié)構(gòu)，避免同類金屬表面接觸。

6.疲勞磨損：工件與模具表面相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力（機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力）的作用下，使模具表層金屬材料疲勞脫落的現(xiàn)象。接觸疲勞磨損，主要特征為磨損表面有裂紋、小坑等，磨損產(chǎn)物為塊狀或餅狀。疲勞磨損的機(jī)理：在承受力和相對運(yùn)動(dòng)的情況下，模具表面及亞表面不僅有多變的接觸應(yīng)力而且還有切應(yīng)力，這些外力反復(fù)作用一定周次后，模具表面就會(huì)產(chǎn)生局部塑性變形和加工硬化。在某些組織不均勻處，由于應(yīng)力集中，形成裂紋源，并沿著切應(yīng)力方向或夾雜物走向發(fā)展。當(dāng)裂紋擴(kuò)展到表面時(shí)或與縱向裂紋相交時(shí)，形成磨損剝落。模具疲勞磨損有機(jī)械疲勞磨損、冷熱疲勞磨損。影響疲勞磨損的因素：材質(zhì)：鋼材的冶金質(zhì)量，如：夾雜物類型、大小、形貌、分布。特別是脆性、帶棱角的非金屬夾雜物。硬度：一般情況下，材料抗疲勞磨損能力隨表面硬度的增加而增強(qiáng)，而表面硬度一旦越過一定值，則情況相反。表面粗糙度：表面粗糙度低，接觸面積大，接觸應(yīng)力小，提高抗疲勞磨損能力。提高耐疲勞磨損的措施：合理選擇潤滑劑：潤滑劑可避免模具與工件表面直接接觸，并均化接觸應(yīng)力，緩沖沖擊。潤滑劑粘度越高越好，固體潤滑劑比液體潤滑劑好。進(jìn)行表面強(qiáng)化處理：采用噴丸、滾壓等強(qiáng)化方法，使模具工作表面金屬受壓縮產(chǎn)生塑性變形，并產(chǎn)生宏觀壓縮應(yīng)力，有利于提高抗疲勞磨損的能力。

7.斷裂分類：1）按斷裂性質(zhì)分：塑性斷裂、脆性斷裂；根據(jù)金屬材料斷裂前所產(chǎn)生的宏觀塑性變形的大小分。一般規(guī)定光滑拉伸試樣的斷面收縮率小于5％為脆性斷裂；大于5％為韌性斷裂。（2）按斷裂路徑分：沿晶斷裂、穿晶斷裂、混晶斷裂；（3）按斷裂機(jī)理分：一次性斷裂、疲勞斷裂；模具材料多為中、高強(qiáng)度鋼，斷裂性質(zhì)多為脆性斷裂。

影響斷裂失效的主要因素：

（一）模具表面形狀：增大圓角半徑，減少突變，避免尖角，減小應(yīng)力集中。

（二）模具材料：減少夾雜物，提高冶金質(zhì)量，提高材料強(qiáng)度。控制斷裂的三個(gè)主要因素： 1）裂紋尺寸和形狀；2)作用應(yīng)力；3)材料的斷裂韌性。裂紋尺寸越大，作用應(yīng)力越高，發(fā)生斷裂的可能性就越大；材料的斷裂韌性越高，抵抗斷裂破壞的能力越強(qiáng)，發(fā)生斷裂的可能性就越小。

8.鍛造工序一般可分為：基本工序、輔助工序和修整工序三類。(1)基本工序

指能夠較大幅度地改變坯料形狀和尺寸的工序，也是鍛造過程中主要變形工序。如鐓粗、撥長、沖孔、芯軸擴(kuò)孔、芯軸拔長、彎曲、剁切、錯(cuò)移、扭轉(zhuǎn)等。(2)輔助工序

指在坯料進(jìn)入基本工序前預(yù)先變形的工序。(3)修整工序

指用來精整鍛件尺寸和形狀使其完全達(dá)到鍛件圖要求的工序。如鼓形滾圓、端面平整等。一般是在某一基本工序完成后進(jìn)行。

9.模具表面的加工方法包括車削、銑削、磨削、拋光等。磨削的原理是把復(fù)雜的成型表面分解為若干段簡單的直平面或圓弧直曲面，然后按照一定的順序，沿著輪廓方向逐點(diǎn)或逐段磨削，使之達(dá)到規(guī)定的加工要求。

10.殘余應(yīng)力大小與以下幾個(gè)因素有關(guān):(1)磨削深度；(2)砂輪硬度、鋒利度；（3）回火工藝；（4）模塊材料的導(dǎo)熱性。

11.模具熱處理：1)氧化、脫碳；2)過熱、過燒；3）硬度不足；4）軟點(diǎn)；5）黑色斷口；6）脆性；7）麻點(diǎn)；8）裂紋；9）變形。

11.模具材料分類：按模具類別分：冷作模具、熱作模具、塑料模具。按材料類別分：鋼鐵材料、非鐵材料、塑料等。

模具材料的性能要求：

（一）使用性能：硬度和耐磨性、強(qiáng)度和韌性、抗熱性能（熱強(qiáng)性、熱硬性、熱穩(wěn)定性、熱疲勞性、抗粘著性）；

（二）工藝性能：熱加工工藝性能、冷加工工藝性能、熱處理工藝性能。模具選材的具體考慮因素：

（一）模具工作條件：承受載荷、速度（沖擊）、工作溫度、腐蝕；

（二）模具的失效因素：磨損、腐蝕、斷裂、塑性變形。

（三）模具所加工的產(chǎn)品：產(chǎn)品批量大小、產(chǎn)品質(zhì)量要求、產(chǎn)品材質(zhì)；

（四）模具結(jié)構(gòu)：模具大小、模具形狀、模具的不同組件（不同部位）、模具制造工藝、模具設(shè)計(jì)。

12.冷作模具的種類很多，包括沖裁模、冷擠壓模、冷鐓模、拉伸模等。各類冷作模具的特點(diǎn)：(一)沖裁模：沖裁模主要用于各種板料的沖切成形，按其功能不同可分為落料模、沖孔模、切邊模等。1.工作條件：沖裁模的工作部位是刃口。沖裁時(shí)，刃口部受到彎曲和剪切力的作用，還要受到?jīng)_擊。同時(shí)，板料與刃口部位產(chǎn)生強(qiáng)烈的摩擦。2.失效形式：沖裁模的正常失效形式主要是磨損，刃口由鋒利變圓鈍。有時(shí)會(huì)因熱處理不當(dāng)?shù)仍斐杀廊泻屯鼓Ｕ蹟嗟确钦ＪА?．性能要求：依據(jù)上述分析，沖裁模的主要性能要求是高的硬度和耐磨性，足夠的抗壓、抗彎強(qiáng)度和適當(dāng)?shù)捻g性。

(二)拉拔模及成形模：主要包括拉深模、脹形模、彎曲模和拔管模。利用這些模具可使板材或棒材延伸并壓制成一定形狀的產(chǎn)品。1．工作條件：模具工作時(shí)受載較輕，但模具表面受到強(qiáng)烈的摩擦。凹模主要受到徑向張力的作用，凸模主要承受軸向壓縮力和摩擦力的作用。2．失效形式：成形模具的主要失效形式是磨損，而拉拔模除了嚴(yán)重磨損外，在溫度和壓力作用下，還會(huì)產(chǎn)生“粘附”（咬合）。3．性能要求：對拉拔模的主要性能要求是高的耐磨性、硬度及良好的抗咬合性。對成形模的耐磨性、硬度要求稍低，但要求較高的韌性。

（三）、冷鐓模：冷鐓模是在沖擊作用下使金屬棒料在模具型腔內(nèi)冷變形成形的模具。主要用于緊固件、滾動(dòng)軸承、滾子鏈條、汽車零件的成形。1．工作條件：冷鐓模具工作條件差，受到強(qiáng)烈沖擊，室溫下，材料變形抗力大。凸模承受巨大沖擊壓應(yīng)力，且沖擊頻率很高。凹模的型腔表面和凸模的工作表面還受到劇烈的沖擊性摩擦。2．失效形式：冷鐓模的主要失效形式是：凸模鐓粗、局部變形或折斷；凹模開裂，模口脹大等。3．性能要求：凸模、凹模均要求有足夠的硬度、強(qiáng)度和韌性。一般凸模要求硬度為60-62HRC，凹模要求硬度為58-60HRC。

（四）、冷擠壓模：冷擠壓是使金屬在強(qiáng)大的近于靜擠壓力的產(chǎn)生塑性變形而形成制品或零件。1.工作條件：金屬的冷擠壓成形，受到強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力的作用，變形抗力大。模具不僅受到強(qiáng)大的擠壓力作用，而且還受到坯料塑變流動(dòng)的劇烈摩擦，冷擠壓時(shí)產(chǎn)生較大的溫升。2.失效形式：冷擠壓凸模的失效形式主要是斷裂、塑性變形及磨損；凹模的主要失效形式是脹裂及磨損。3．性能要求：冷擠壓模必須具有高的強(qiáng)韌性，良好的耐磨性。一般凸模要求硬度為60-64HRC，凹模要求硬度為58-62HRC。由于冷擠壓時(shí)產(chǎn)生較大的溫升，所以還應(yīng)具有一定的冷熱疲勞抗力和熱硬性。冷作模具鋼的性能要求 ：冷作模具正常的失效形式是磨損。常會(huì)因變形(包括彎曲、鐓粗、塌陷、模孔脹大等)、崩刃、開裂而出現(xiàn)早期失效。冷作模具用鋼應(yīng)該具有高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性和足夠的韌性。一般凸模要求硬度為50-60HRC。冷作模具鋼的成分特點(diǎn)：冷作模具鋼通常以高碳為主，以滿足高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性要求，為了提高淬透性和耐磨性，適當(dāng)添加一些碳化物形成元素Cr、Mo、W、V 等。

13.冷作模具用鋼按化學(xué)成分分類，可以分為碳素工具鋼、低合金工具鋼、高碳高鉻和高碳中鉻鋼及高速鋼。碳素工具鋼：常用鋼種有T7A、T8A、T10A、T12A等.主要優(yōu)點(diǎn)：（1）成本低：價(jià)格便宜，來源方便。（2）加工性能好：與其他冷作模具鋼相比，鍛造工藝性較好，易退火軟化，便于加工制成模具。（3）熱處理后有較高的硬度和一定的耐磨性。主要缺點(diǎn)：(1)淬透性低：模具截面尺寸大于15 mm，水冷也不能淬透。屬低淬透性冷作模具鋼。(2)熱硬性、耐磨性差，淬火變形大，易產(chǎn)生淬火裂紋，使用壽命低。用途：因此碳素工具鋼只適合制造一些尺寸小、形狀簡單、輕負(fù)荷的模具。

14.（1）9Mn2V鋼：主要性能特點(diǎn)：9Mn2V鋼的主要化學(xué)成分是：C：0.85-0.95%，Mn：1.70-2.00%。碳含量高是為了保證鋼經(jīng)熱處理后具有高硬度、高耐磨性；錳是為了提高鋼的淬透性。由于錳含量高易引起鋼的過熱，因而同時(shí)加入少量的釩，以細(xì)化晶粒，克服錳的過熱傾向。淬透性低，油淬時(shí)臨界淬透直徑為40mm。熱加工工藝：1.鍛造：始鍛溫度為1130-1160C，終鍛溫度為800-850C，空冷至650-700C轉(zhuǎn)入爐灰中冷卻。2.退火： 加熱溫度為750-770C，保溫3-5h；等溫溫度為650-700C，保溫4-6h。3.淬火： 淬火溫度為780-840C，為了獲得優(yōu)良的強(qiáng)韌性，宜采用800C淬火；若希望工件獲得最大的淬硬層深度時(shí)，則可選取820-840C淬火，淬火硬度為62-63HRC。采用油冷，形狀復(fù)雜的模具可用熱油冷卻或硝鹽浴分級淬火。4.回火：回火溫度在160-180c，空冷。回火硬度為60-62HRC。回火溫度為200-300C范圍產(chǎn)生回火脆性。應(yīng)用：用于制造冷沖模、彎曲模、落料模等。用它代替T10A鋼，不僅可以減小熱處理變形，還可大大提高模具壽命。對于中小模具，該鋼還可以代替CrWMn鋼。

（2）CrWMn鋼：主要性能特點(diǎn)：由于同時(shí)含有W和Mn，CrWMn鋼具有高的淬透性。生產(chǎn)中，模具尺寸在Φ40－５0mm以下時(shí)，在油中即可淬透。又由于含有W，在淬火及低溫回火狀態(tài)下含有較多的鎢的碳化物，硬度高，耐磨性良好。W還能細(xì)化晶粒，改善鋼的韌性并減小過熱敏感性。熱加工工藝：1.鍛造：加熱溫度為1100-1150C，始鍛溫度為1050-1100C，終鍛溫度為800-850C。鍛后應(yīng)采用空氣吹冷，以防止形成網(wǎng)狀碳化物，尤其是大規(guī)格的鋼材。2.退火和正火：加熱溫度為790-830C，等溫溫度為700-720C，退火后的組織比較均勻，退火后的硬度為207-255HBS。如果鍛造質(zhì)量不高，出現(xiàn)嚴(yán)重網(wǎng)狀碳化物或粗大晶粒時(shí)，必須在球化退火之前進(jìn)行一次正火，正火加熱溫度930-950C，然后空冷。3.淬火和回火：淬火溫度為820-840C，油冷，硬度為63-65HRC。模具要求韌性較高而硬度要求不低于55HRC時(shí)，可采用下貝氏體等溫淬火。回火溫度一般為160-200C，為了克服回火脆性，應(yīng)盡量避免在300C附近回火。應(yīng)用： CrWMn 鋼的淬透性、淬硬性、強(qiáng)韌性、耐磨性及熱處理變形傾向均優(yōu)于碳素工具鋼，主要用于制造要求變形小、形狀復(fù)雜的輕載沖裁模，輕載拉深、彎曲、翻邊模。Cr12型鋼模具的制造及熱加工工藝過程:鍛造---退火---粗加工---預(yù)調(diào)質(zhì)處理或去應(yīng)力處理---精加工----最終熱處理（淬火+回火）。1）鍛造：Cr12型鋼的導(dǎo)熱性差，塑性低，變形抗力大，鍛造溫度范圍窄，組織缺陷嚴(yán)重，所以鍛造性能差。合理的鍛造工藝是：預(yù)熱溫度為750—850C，加熱溫度為1100-1150C，始鍛溫1050-1150C，終鍛溫度為850-900C，鍛后緩冷。Cr12型鋼為萊氏體鋼,鑄態(tài)組織中有魚骨狀共晶碳化物。鍛造時(shí)，堅(jiān)持多向、多次鐓拔，才能保證擊碎碳化物。鍛后應(yīng)及時(shí)退火。2）退火：Cr12型鋼一般采用等溫球化退火工藝，加熱溫度為850-870C，保溫3-4h。等溫溫度為720-750C，保溫6-8h。退火后的硬度為207-255HBS。退火后組織為索氏體+粒狀合金碳化物，降低硬度，提高切削性能。3）預(yù)調(diào)質(zhì)處理：為了降低粗加工造成的應(yīng)力以及在淬火之前獲得比較均勻的碳化物分布，淬火前要進(jìn)行預(yù)調(diào)質(zhì)處理（淬火+高溫回火）。4）淬火及回火：兩種工藝：（1）低溫淬火+低溫回火（一次硬化處理）淬火溫度：Cr12MoV鋼：1020-1050℃；

Cr12鋼：970-990℃； 回火溫度： 160-180℃。可保持細(xì)的奧氏體晶粒，具有高硬度、耐磨性和高韌性.（2）高溫淬火+多次高溫回火（二次硬化處理），達(dá)到二次硬化目的。Cr12鋼因含合金元素量較低，只采用一次硬化處理。Cr12MoV的淬火溫度為1100-1150℃，回火溫度為500-540℃，多次回火。經(jīng)這種方法處理后可使其鋼獲得高耐磨性、熱硬性，但韌性較差。15.Cr12與Cr12MoV的性能比較：Cr12型鋼是應(yīng)用最廣、數(shù)量最大的冷作模具鋼。Cr12型鋼中的主要碳化物是M7C3型。因Cr12鋼碳含量高達(dá)1.3～2.3％，碳化物不均勻性嚴(yán)重，脆性大，用于制造模具易產(chǎn)生崩刃和脆斷。只適用于制造沖擊負(fù)荷小、耐磨性要求高的模具；Cr12MoV的含碳量比Cr12少，并加入了Mo、V，改善了碳化物不均勻性，提高了韌性。鉬和釩還能細(xì)化晶粒，改善韌性。所以，Cr12MoV鋼的脆斷傾向較小，廣泛用于制造大截面、形狀復(fù)雜的重載冷作模具，如切邊模、落料模、滾邊模、拉絲模等。

16.模具材料的選材依據(jù)：1.按模具大小考慮選材；2.按模具形狀和受力考慮選材；3.按模具性能要求考慮選材；4.按模具壓制產(chǎn)品的批量考慮選材；5.按模具用途考慮選材.17.熱作模具的分類:根據(jù)加工形式，熱作模具可分為熱沖切模（切邊模、熱切料模）、熱變形模（錘鍛模、高速錘鍛模、壓力機(jī)鍛模、熱擠壓模）和壓鑄模（鋁合金壓鑄模、銅合金壓鑄模、黑色金屬壓鑄模等）。根據(jù)加工材料，熱作模具可分為加工黑色金屬的模具、加工有色金屬的模具、塑料模具等。

18.熱擠壓模：（1）工作條件：熱擠壓模主要承受壓縮力和彎曲應(yīng)力，脫模時(shí)還承受一定的拉應(yīng)力，但沖擊力不大。模具與熾熱金屬接觸時(shí)間比錘鍛模長，使其受熱溫度比錘鍛模溫度更高，尤其是擠壓鋼件和難熔金屬時(shí)，工作溫度高達(dá)600-800C。擠壓過程中模具表面與坯料之間的摩擦較大。2）失效形式：熱擠壓模的主要失效形式是模腔過量塑性變形、開裂、冷熱疲勞、熱磨損及表面氧化腐蝕。（3）性能要求：熱擠壓模的尺寸一般比錘鍛模小。因此，對熱擠壓模的性能要求主要有：a.高的熱穩(wěn)定性；b.良好的冷熱疲勞抗力和高耐磨性；c.較高的高溫強(qiáng)度和足夠的韌性。

19.熱沖切模：熱沖切模由切邊凹模和凸模組成。在切邊時(shí)凸模無刃口，只起傳力作用，由凹模切除飛邊、連皮。

（1）工作條件：由于是切邊凹模完成剪切過程，因而凹模刃口與毛坯相摩擦，同時(shí)受到一定的沖擊載荷。此外，刃口還受熱而升溫。（2）主要失效形式：刃口磨損、崩刃、卷邊等。（3）性能要求：a.具有高的耐磨性，高的硬度及熱硬性；b.為避免崩刃，應(yīng)具有一定的強(qiáng)韌性；c.具有良好的工藝性。

20.壓鑄模:是在高壓下使液態(tài)金屬壓鑄成型的一種模具。（1）工作條件:壓鑄模工作時(shí)與高溫的液態(tài)金屬接觸，不僅受熱時(shí)間長，而且受熱溫度比熱鍛模高（壓鑄有色金屬時(shí)的溫度達(dá)400-800C以上，壓鑄黑色金屬時(shí)的溫度可達(dá)1000C），同時(shí)承受很高的壓力，此外還受到反復(fù)加熱和冷卻的作用以及金屬液流的高速?zèng)_刷。（2）失效形式：疲勞開裂（龜裂）、氣蝕、沖蝕磨損。低溫合金的壓鑄以磨損失效為主。（3）性能要求:a.較高的耐熱性和良好的高溫力學(xué)性能；b.優(yōu)良的耐冷熱疲勞性和高的導(dǎo)熱性；c.良好的抗氧化性和耐蝕性；d.具有較高的淬透性。21.熱作模具鋼的分類:按照模具鋼的工作溫度及性能分：低耐熱高韌性鋼、中耐熱韌性鋼、高耐熱性鋼、特殊用途模具鋼。

1).低耐熱高韌性鋼:常用鋼種有：5CrNiMo、5CrMnMo、4CrMnSiMoV、5Cr2NiMoVSi等。2).中耐熱韌性鋼:鋼種有：4Cr5MoSiV(H11),4Cr5W2SiV（H12）, 4Cr5MoSiV1（H13）,4Cr4MoWSiV等。3).高耐熱韌性鋼:典型鋼種主要有：3Cr2W8V、4Cr3Mo3W2V，5Cr4Mo2W2VSi，5Cr4W5Mo2V。3Cr2W8V的性能特點(diǎn)：3Cr2W8V用于熱作模具已有70年歷史，至今仍廣泛使用，是我國產(chǎn)量最大的模具鋼之一。用于壓鑄模、熱擠壓模、精鍛模、有色金屬成型模等。鋼中的碳和合金元素Cr、W、V的含量正好是高速鋼W18Cr4V的一半，故稱“半高速鋼”。高的W、V提高鋼的熱穩(wěn)定性和耐磨性；較低的含碳量可保證一定的熱疲勞抗力及塑性和韌性； Cr增加了鋼的淬透性，80mm以下可以淬透。因大量合金元素的作用，合金的共析點(diǎn)左移，屬過共析鋼，組織為萊氏體，韌性較差。因?yàn)榈吞迹?Cr2W8V鋼鍛造性能較好。鍛后進(jìn)行球化退火。一般3Cr2W8V模具的淬火加熱溫度應(yīng)在1050-1100℃范圍內(nèi)選取，以保證回火后塑性、韌性無明顯降低。3Cr2W8V鋼模具的回火溫度可依照具體情況在560-630℃之間選擇。因?yàn)榇罅挎u和釩的作用，3Cr2W8V在回火時(shí)有明顯的二次硬化效應(yīng)，回火硬度的峰值在550℃左右出現(xiàn)。回火溫度升至600℃以后，硬度很快下降。3Cr2W8V鋼在使用溫度不超過650℃時(shí)。在650℃以上使用時(shí)，鋼的強(qiáng)度硬度迅速下降，導(dǎo)致模具軟化變形。此外，3Cr2W8V鋼高溫時(shí)的塑性、沖擊韌度和熱疲勞抗力也比較低。

22.塑料模具的類型:可分為：滲碳鋼、調(diào)質(zhì)鋼（預(yù)硬型鋼）、冷作模具鋼、耐蝕鋼、馬氏體時(shí)效鋼。1)、滲碳鋼:鋼號：

10、20鋼、20Cr、12CrNi2、12CrNi3、12CrNi4、20Cr2Ni4等。特點(diǎn)：碳含量低，為0.1-0.2%。退火態(tài)硬度低，成形性好、切削性好。滲碳+淬火回火，表面硬度高、耐磨性好；心部韌性好。應(yīng)用：主要用于冷擠壓成形的塑料模。2)、調(diào)質(zhì)鋼（預(yù)硬型塑料模具用鋼）:鋼號：碳素調(diào)質(zhì)鋼（如45、50、55）、合金調(diào)質(zhì)鋼（如40Cr、4Cr3MoSiV）等。應(yīng)用：調(diào)質(zhì)處理后硬度30-40HRC。主要用于制造型腔復(fù)雜、精密的大、中型模具。3)、冷作模具鋼（淬硬型塑料模具用鋼）:鋼號：碳素工具鋼（如T7A、T10A）、低合金冷作模具鋼（如9SiCr、9Mn2V、CrWMn鋼等）、Cr12型鋼、高速鋼、基體鋼和某些熱作模具鋼等。應(yīng)用：最終熱處理一般是淬火和低溫回火，熱處理后的硬度通常在以上45-50HRC以上。主要用于負(fù)荷較大的熱固性塑料模和注射模。4)、耐蝕鋼:鋼號：9Cr18、Cr18MoV、4Cr13，屬高碳高鉻耐蝕鋼。主要由于抗腐蝕介質(zhì)下使用。5)、馬氏體時(shí)效鋼:鋼號：18Ni、25CrNi3MoAl。應(yīng)用：該類型鋼具有高強(qiáng)度、高韌性、淬火變形小等特點(diǎn)。主要用于制造高耐磨、高精度、型腔復(fù)雜的模具。

23.塑料模具的工作條件:分為熱固性塑料模具;熱塑性塑料模具.使用性能要求: 1)較高的硬度，好的耐磨性。型面硬度要求30-60HRC。2）一定的抗熱性，可在150-250C長期工作。3）有一定耐蝕性。工藝性能要求: 1）熱處理變形小，足夠的淬透性。2）有優(yōu)良的拋光、耐磨性，可鏡面拋光。3）對切削成型模具，要求切削加工性能好。4）對冷成型塑料模，要求好的塑性加工性能，退火硬度低，塑性好，變形抗力低、冷作硬化弱。5）良好的焊接性、鍛造性等。塑料模具的類型:

按生產(chǎn)方式可分為：注射成型、擠出成型、壓延成型、壓制成型。按模具的加工方法分：切削加工成型模具鋼；冷壓成型模具鋼。

★★粘著磨損的機(jī)理：實(shí)際接觸面積是表觀面積的0.01~0.1%，表面壓力大，瞬時(shí)溫度高，潤滑油膜、吸附膜或其他膜都將發(fā)生破裂，使接觸峰頂產(chǎn)生粘著，隨后，在滑動(dòng)中粘著點(diǎn)又被破壞，就形成粘著——破壞——再粘著的交替過程。

影響粘著磨損的因素：①表面壓力：T1（接觸壓應(yīng)力小于材料硬度的1/3），磨損主要是通過氧化碎屑的脫落而產(chǎn)生的，屬于輕微氧化磨損區(qū)；T1與T2之間為嚴(yán)重磨損區(qū)，磨屑尺寸增大，加厚，且多為金屬屑；當(dāng)載荷繼續(xù)增大超過T2后，表面內(nèi)摩擦增大而溫度很高，可能發(fā)生相變，并形成白層，形成不易破碎的氧化膜，因而耐磨。② 材料性質(zhì)：脆性材料比塑性材料粘著傾向小。塑性材料接點(diǎn)的斷裂常發(fā)生在離表面較深處，磨損下來的顆粒較大；而脆性材料接點(diǎn)破壞處離表面較淺，磨屑呈細(xì)片狀。③ 材料硬度：模具材料和工件材料的硬度相差越大，磨損越小；反之，磨損越大。提高耐粘著磨損性能的措施：① 合理選用模具材料：選與工件互溶性小的材料，減小親合力，降低粘結(jié)的可能性。② 合理選用潤滑劑和添加劑：潤滑油膜一方面可防止金屬表面直接接觸，另一方面可減小摩擦，成倍提高抗粘著磨損的能力。③ 采用表面處理：采用表面處理改變摩擦表面金屬組織結(jié)構(gòu)，避免同類金屬表面接觸。

★★★冷擠壓模：冷擠壓是使金屬在強(qiáng)大的近于靜擠壓力的產(chǎn)生塑性變形而形成制品或零件。1.工作條件：金屬的冷擠壓成形，受到強(qiáng)烈的三向壓應(yīng)力的作用，變形抗力大。模具不僅受到強(qiáng)大的擠壓力作用，而且還受到坯料塑變流動(dòng)的劇烈摩擦，冷擠壓時(shí)產(chǎn)生較大的溫升。2.失效形式：冷擠壓凸模的失效形式主要是斷裂、塑性變形及磨損；凹模的主要失效形式是脹裂及磨損。3．性能要求：冷擠壓模必須具有高的強(qiáng)韌性，良好的耐磨性。一般凸模要求硬度為60-64HRC，凹模要求硬度為58-62HRC。由于冷擠壓時(shí)產(chǎn)生較大的溫升，所以還應(yīng)具有一定的冷熱疲勞抗力和熱硬性。

★★★冷擠壓模具工作零件對材料有何特殊要求？

答：在冷擠壓過程中，需要承受外套的預(yù)壓應(yīng)力和擠壓過程中的拉應(yīng)力，凸模則承受巨大的壓應(yīng)力。工件在變形過程中所產(chǎn)生的熱量也部分地被模具吸收，所以模具材料還需要具有一定地高溫硬度和熱穩(wěn)定性。另外，模具表面往往回產(chǎn)生磨損和擠傷，從而造成模具零件尺寸和形狀的變化，并且使模具零件表面粗糙度增大，使模具失效。★★★熱擠壓模：（1）工作條件：熱擠壓模主要承受壓縮力和彎曲應(yīng)力，脫模時(shí)還承受一定的拉應(yīng)力，但沖擊力不大。模具與熾熱金屬接觸時(shí)間比錘鍛模長，使其受熱溫度比錘鍛模溫度更高，尤其是擠壓鋼件和難熔金屬時(shí)，工作溫度高達(dá)600-800C。擠壓過程中模具表面與坯料之間的摩擦較大。2）失效形式：熱擠壓模的主要失效形式是模腔過量塑性變形、開裂、冷熱疲勞、熱磨損及表面氧化腐蝕。（3）性能要求：熱擠壓模的尺寸一般比錘鍛模小。因此，對熱擠壓模的性能要求主要有：a.高的熱穩(wěn)定性；b.良好的冷熱疲勞抗力和高耐磨性；c.較高的高溫強(qiáng)度和足夠的韌性。

★★★熱沖切模：熱沖切模由切邊凹模和凸模組成。在切邊時(shí)凸模無刃口，只起傳力作用，由凹模切除飛邊、連皮。

（1）工作條件：由于是切邊凹模完成剪切過程，因而凹模刃口與毛坯相摩擦，同時(shí)受到一定的沖擊載荷。此外，刃口還受熱而升溫。（2）主要失效形式：刃口磨損、崩刃、卷邊等。（3）性能要求：a.具有高的耐磨性，高的硬度及熱硬性；b.為避免崩刃，應(yīng)具有一定的強(qiáng)韌性；c.具有良好的工藝性。

★★★壓鑄模:是在高壓下使液態(tài)金屬壓鑄成型的一種模具。（1）工作條件:壓鑄模工作時(shí)與高溫的液態(tài)金屬接觸，不僅受熱時(shí)間長，而且受熱溫度比熱鍛模高（壓鑄有色金屬時(shí)的溫度達(dá)400-800C以上，壓鑄黑色金屬時(shí)的溫度可達(dá)1000C），同時(shí)承受很高的壓力，此外還受到反復(fù)加熱和冷卻的作用以及金屬液流的高速?zèng)_刷。（2）失效形式：疲勞開裂（龜裂）、氣蝕、沖蝕磨損。低溫合金的壓鑄以磨損失效為主。（3）性能要求:a.較高的耐熱性和良好的高溫力學(xué)性能；b.優(yōu)良的耐冷熱疲勞性和高的導(dǎo)熱性；c.良好的抗氧化性和耐蝕性；d.具有較高的淬透性。★★★簡述冷沖模材料選用的一般原則。

答：①模具承受沖擊負(fù)荷大時(shí)，應(yīng)以韌性為主。②模具迫使金屬沿型腔塑性流動(dòng)的作用力大（即坯料變形抗力大）時(shí)，應(yīng)以硬度和耐磨性為主；作用力小時(shí)，應(yīng)以強(qiáng)度為主，并適當(dāng)考慮韌性和耐磨性。③模具型腔復(fù)雜時(shí)，應(yīng)以韌性和尺寸精度為主。④模具尺寸大時(shí)，應(yīng)以整體強(qiáng)度、剛度和尺寸精度為主。⑤模具加工批量大時(shí)，應(yīng)以硬度和耐磨性為主。

★★★擬定壓鑄模模的制造工藝路線：壓鑄模的制造工藝路線為：一般壓鑄模： 鍛造 → 退火→

機(jī)械粗加工→穩(wěn)定化處理→ 精加工成形→淬、回火 →鉗修 →發(fā)藍(lán)。形狀復(fù)雜。精度要求高的壓鑄模：鍛造 → 退火→

機(jī)械粗加工→調(diào)質(zhì)→ 精加工成形→鉗修→滲氮（或軟氮化）→研磨拋光。

★★★模具的主要失效形式包括哪幾種？模具失效分析的意義是什么？

模具的主要失效形式包括斷裂、過量變形、表面損傷和冷熱疲勞。失效分析的意義在于其結(jié)果能幫助：①正確選擇模具材料；②合理制定模具制造工藝；③優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；④為模具新材料的研制和新工藝的開發(fā)等提供有指導(dǎo)意義的數(shù)據(jù)；⑤可預(yù)測模具在特定使用條件下的壽命。

★★★影響模具壽命的主要因素有哪些？

①模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；②模具制造質(zhì)量；③模具材料；④模具的熱處理質(zhì)量與表面強(qiáng)化；⑤模具的使用。

★★★塑料模具材料的工藝性能要求有哪些？

①鍛造性能；②機(jī)械加工性能；③焊接性能；④熱處理工藝性能；⑤鏡面拋光性能；⑥電加工性能；⑦飾紋加工性能。

★★★塑料模具鋼——一：1塑料模具的失效分析：（1）磨損失效（2）塑性變形失效（3）斷裂失效

2塑料模具鋼性能要求：（1）較高的硬度好的耐磨性（2）一定的抗熱性（3）對有腐蝕介質(zhì)析出時(shí)要有一定耐蝕性

3塑料模具鋼的分類及特點(diǎn)：按生產(chǎn)方式分：注射成型模、擠出成型模、壓延成型模、壓制成型模（前三類屬于熱塑性塑料模。最后一類屬于熱固定性塑料模）按加工方法分：切削加工成型模、冷壓成型塑料模

4切削成型料模用鋼的要求：：（1）經(jīng)淬火及250度以上回火后且有足夠的強(qiáng)度韌性、耐熱、耐磨、抗蝕（2）切削加工性：模塊退火后硬度一般不超過227HBS為宜，且基體組織細(xì)密、均勻、夾雜物少，在硬化狀態(tài)下易于拋光成鏡面。（3）鍛造工藝性能：可鍛溫度范圍寬，塑性好對鍛后冷卻速度不敏感，冷裂傾向及析出網(wǎng)狀及帶狀碳化物的傾向輕微。（4）熱處理工藝性能要求：有足夠的淬透性（5）大，中型復(fù)雜型模具用鋼應(yīng)具備高的強(qiáng)韌性、淬火操作完全可靠，可以預(yù)硬化后加工成形，可以表面強(qiáng)化。5冷壓成型塑料模用剛的要求：（1）退火狀態(tài)塑性高，變形抗力低。（2）淬火后變形抗力高（3）含碳量不宜過多、以低碳鋼（滲碳鋼）為主。

第三篇：沖壓模具的失效形式分析與思考

摘 要：本文簡單介紹了沖壓模具失效的幾種形式，并針對每種失效形式產(chǎn)生 的原因進(jìn)行了具體分析，提出了相應(yīng)的預(yù)防及解決措施。

關(guān)鍵詞：沖壓模具；失效形式；分析；措施

前言

隨著我國現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，沖壓模具在工業(yè)生產(chǎn)中起到了越來越廣泛的應(yīng)用。沖壓模具質(zhì)量的好壞直接決定了所沖產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣。然而，沖壓模具在使用過程中，常常出現(xiàn)各種形式的失效情況，應(yīng)對這些失效，往往需要耗費(fèi)一定的時(shí)間、人力、物力以及財(cái)力資源，嚴(yán)重影響到了工業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)度，不利于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高。因此，如何有效地預(yù)防沖壓模具的失效，最大限度的提高其使用壽命，是很多企業(yè)共同面臨的一個(gè)技術(shù)難題。只有對沖壓模具的失效形式做出正確分析，歸屬其失效類型，才能精準(zhǔn)地找出其失效的原因，采取相應(yīng)的技術(shù)措施對其修復(fù)或預(yù)防，延長其使用壽命。

沖壓模具失效形式概述

2.1 沖壓模具失效的涵義

沖壓模具在使用過程中，因各種原因如結(jié)構(gòu)形狀、尺寸的變化以及零部件組織與性能的變化等，使得沖壓模具沖不出合格的沖壓件，同時(shí)也無法再修復(fù)的情形就叫做沖壓模具的失效。鑒定模具是否失效的判據(jù)有三種：一是模具已經(jīng)完全喪失工作能力；二是模具雖然可以工作，但無法完成設(shè)定的功能；三是模具因結(jié)構(gòu)受到嚴(yán)重?fù)p害，使用時(shí)存在安全隱患。

2.2 沖壓模具失效的形式

沖壓模具在使用過程中，因模具本身類型、結(jié)構(gòu)、材料的不同以及實(shí)際工作條件的不同，會(huì)表現(xiàn)出不同的失效形式，主要可分為以下四種。

（1）磨損失效。沖壓模具在正常工作過程中，往往會(huì)與加工的成形坯料直接接觸，二者之間因相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生摩擦，造成沖壓模具表面磨損。當(dāng)磨損程度達(dá)到一定限度時(shí)，模具表面失去原來的狀態(tài)，使之無法沖出合格的沖壓件，這就是磨損失效。磨損在任何機(jī)械的使用過程中是不可避免的，因此是一種正常的失效形式，也是沖壓模具失效形式中最為主要的一種。根據(jù)磨損機(jī)理，可將磨損失效細(xì)分為四種：①磨粒磨損失效。當(dāng)坯料與模具接觸的表面間存在硬質(zhì)顆粒，亦或坯料加工前未打磨完全，其表面存在堅(jiān)硬的突出物時(shí)，會(huì)摩擦并刮劃模具的表面，嚴(yán)重時(shí)就會(huì)使模具表面材料脫落，造成磨粒磨損失效。②黏著磨損失效。沖壓模具作用于坯料時(shí)，彼此之間存在相互作用力，有時(shí)黏著部分會(huì)因受力不均而發(fā)生斷裂，造成模具表面物質(zhì)脫落或轉(zhuǎn)移，這種失效形式就是黏著磨損失效。③疲勞磨損失效。模具的有些部位經(jīng)過長時(shí)間的使用，在與坯料摩擦力的循環(huán)作用下，難免會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的裂紋，隨著使用時(shí)間的推移，細(xì)紋逐漸加深，加深到一定尺度時(shí)，造成模具表面物質(zhì)發(fā)生脫落，甚至模具因承載力不足而斷裂。④腐蝕磨損失效。沖壓模具在使用過程中，模具表面物質(zhì)很容易與周圍介質(zhì)（如空氣、水等）發(fā)生化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕，加上摩擦力的作用，時(shí)間久了，就會(huì)造成模具表面物質(zhì)侵蝕變質(zhì)，發(fā)生脫落。

實(shí)際上，磨具與坯料作用時(shí)，磨具表面受到的磨損是極其復(fù)雜并且難以預(yù)測的，不可能僅僅只受某種磨損方式的影響，因此，實(shí)際生產(chǎn)加工中反映出來的磨損失效形式可能是多種形式相互作用的結(jié)果。

（2）斷裂失效。所謂的斷裂失效是指沖壓模具因產(chǎn)生較大裂紋或者斷裂為兩部分（數(shù)部分）。斷裂可分為兩種：早期斷裂（一次性斷裂）以及疲勞斷裂。早期斷裂指的是沖壓模具表面受到?jīng)_擊載荷的壓力過大，超出其負(fù)荷能力，造成迅速斷裂。相反，造成疲勞斷裂的應(yīng)力通常較低，在模具的承受范圍之內(nèi)，但由于這種應(yīng)力的頻繁作用，細(xì)小裂紋開始逐漸擴(kuò)展，最后引發(fā)斷裂。

（3）變形失效。沖壓模具在工作過程當(dāng)中，若是零件所受到的應(yīng)力超出其彎曲極限，就會(huì)發(fā)生塑性變形。當(dāng)塑性形變形達(dá)到一定程度時(shí)，會(huì)造成模具內(nèi)零件的尺寸和形狀發(fā)生顯著變化，模具無法再正常使用，也就是變形失效。變形失效的外表現(xiàn)為彎曲、塌陷、鐓粗等。

（4）啃傷失效。沖壓模具因一些客觀原因致使其凸、凹模互相啃刃，造成沖壓模具崩裂。

3失效原因及措施

沖壓模具失效后，應(yīng)及時(shí)對其進(jìn)行檢查分析，找準(zhǔn)失效的原因，并對癥下藥，采取相應(yīng)的解決措施，延長沖壓模具的使用壽命，提高其經(jīng)濟(jì)效益。以下分析了造成以上幾種失效形式的主要原因，并針對每種失效形式提出了相應(yīng)的改善措施。

3.1 磨損失效的原因及措施

造成沖壓模具因過度磨損而失效的原因很多，歸結(jié)起來可以從三方面來考慮：一是沖壓模具本身的原因，如模具自身的耐磨性能不好；其工作零件的硬度太低；模架的精度偏低等。二是被沖材料的原因，包括坯料硬度太大，對模具表面產(chǎn)生過的摩擦力；被沖材料表面發(fā)生氧化作用，造成摩擦力增大等。三是其他因素的影響。如所添加潤滑劑潤滑效果不好等。

針對以上原因造成的磨損失效，可以從以下幾個(gè)方面加以改善：

（1）選擇合適的模具材料。模具材料的選擇會(huì)因模具用途的不同、生產(chǎn)沖壓件的數(shù)量不同而有所差異。表1給出的是不同用途的模具對材料的選擇。

表1 不同用途的模具對材料的選擇

模具用途 生產(chǎn)量 使用模具材料

生產(chǎn)低薄板以及有色金屬 小批量 t10a或t8a等較為低廉的碳素工具鋼

生產(chǎn)厚度≤2nm的鋼材 小批量 9gcr15、9mn2v、9sicr等合金工具鋼

生產(chǎn)厚度≥2nm的鋼材 大批量 gr12mov、gr12工具鋼以及集體鋼、高速鋼、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等

（2）對沖壓模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。可以在加熱淬火以前，向模具表面進(jìn)行滲雜處理，包括滲硼、滲碳、滲硫、滲氮或碳氮共滲，或在淬火后采用離子滲氮或者氣體軟氮化的技術(shù)對磨具表面進(jìn)行改性處理，以此來提高沖壓模具刃口的各種性能，比如耐熱性、耐磨性、抗腐蝕性等。通過對沖壓模具表面進(jìn)行化學(xué)或物理氣相沉淀、電火花強(qiáng)化以及激光強(qiáng)化等工藝技術(shù)處理，可以大大提高模具表面的硬度，獲得更好的耐磨性質(zhì)及抗腐蝕、抗粘黏性質(zhì)，從而很大程度地改善磨具的整體性能，極大地提高模具的使用壽命。

除以上措施外，還應(yīng)該對模具表面適時(shí)進(jìn)行潤滑處理，減小模具與被沖器件的摩擦；時(shí)刻關(guān)注生產(chǎn)中容易發(fā)熱的部位，并采取必要的冷卻措施；生產(chǎn)加工前，應(yīng)認(rèn)真檢查坯料的狀態(tài)，對表面不良的坯料應(yīng)進(jìn)行及時(shí)清理或其他預(yù)先處理；調(diào)整模具凸凹模的合理間隙。

3.2 斷裂失效的原因及措施

造成斷裂失效的原因主要有兩種：一種是過載斷裂，另一種是擴(kuò)展斷裂。

當(dāng)凸凹模同軸度相差較大，間隙分布不均勻，模架精度偏低時(shí)，會(huì)造成凸模在沖壓過程中因受到過大的側(cè)向力而發(fā)生斷裂；凸模表面各個(gè)截面的過渡部位圓角過于尖銳，產(chǎn)生高于平均應(yīng)力十倍之上的集中應(yīng)力，造成模具承載后發(fā)生斷裂。對于這種因過載而產(chǎn)生的斷裂失效，可采取以下措施加以解決：

（1）改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。對于沖孔直徑在2.5mm以下，斷面積在52mm2，長度在12.5mm以上的異型孔凸模，應(yīng)對桿部進(jìn)行適當(dāng)加粗處理，可用導(dǎo)向圈等工具進(jìn)行加固，加大圓角半徑，確保凸模各部位的過渡平滑，同時(shí)可采用其他結(jié)構(gòu)如鑲拼或預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)來減少模具應(yīng)力集中的情況。

（2）在沖壓模具設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)對模具強(qiáng)度進(jìn)行校核，然后選擇高一級強(qiáng)度的模具材料，確保模具具有足夠的承載力；對熱處理件要進(jìn)行抽樣檢查，確保其強(qiáng)度，韌性符合標(biāo)準(zhǔn)。

沖壓模具在生產(chǎn)工作中，造成模具擴(kuò)展斷裂的裂紋有很多種，包括淬火裂紋、回火裂紋、磨削裂紋、自發(fā)裂紋、脫碳裂紋、電加工裂紋等。針對不同的裂紋有不同的預(yù)防措施。

對于淬火裂紋的預(yù)防，主要是要對零件的形狀進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。要將壁厚設(shè)計(jì)得盡可能相等，壁厚相差較遠(yuǎn)的兩部分不能設(shè)計(jì)成一體，采用鑲拼結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)確保各模塊強(qiáng)度盡量一致；轉(zhuǎn)角部分圓角應(yīng)該有較大的半徑，杜絕尖角的情況；對于熱處理工藝，應(yīng)根據(jù)制件的實(shí)際情況包括其形狀、大小以及材質(zhì)等，選擇適宜的工藝。

對于回火裂紋的預(yù)防，應(yīng)做到零件在加熱至300℃以前，采取緩慢加熱的方式進(jìn)行，不能加熱過急，否則會(huì)因熱應(yīng)力過大而造成開裂；回火時(shí)也不能急劇冷卻，應(yīng)進(jìn)行空冷處理，因?yàn)榧崩鋾?huì)產(chǎn)生馬氏體相變應(yīng)力，造成開裂。

對于自發(fā)裂紋的預(yù)防，采用的措施是：淬火后馬上進(jìn)行回火，若是在常溫下放置時(shí)間過長，零件會(huì)因受到相變應(yīng)力而造成開裂。通常淬火到回火的間隔時(shí)間不能超過3小時(shí)，如果因某些原因不能馬上回火，可以先置于100℃介質(zhì)中進(jìn)行保溫處理，以此來延長間隔時(shí)間。

對于磨削裂紋的預(yù)防，若是淬火零件較多，磨削量較大，可以先進(jìn)行低溫回火（150℃）或中溫回火（300℃）；砂輪整修時(shí)，應(yīng)確保砂輪足夠鋒利并且粒度合適，以此來降低磨削熱，減小磨削燒傷。

對于脫碳開裂的預(yù)防，可采取的措施是用真空加熱或保護(hù)氣加熱的方法控制加熱溫度，防止工件因受熱溫度過高而發(fā)生開裂。

對于電火花加工裂紋的預(yù)防，應(yīng)在加工過程中，盡量采用較小的電規(guī)準(zhǔn)，防止電火花產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫在淬火件表面產(chǎn)生裂紋；加工后應(yīng)對變質(zhì)表面層進(jìn)行拋光操作。

3.3 變形失效的原因及措施

造成模具變形失效的原因主要是模具表面的負(fù)荷過大。對于這種失效形式，可以從材料選擇或強(qiáng)化處理等方面提高受力部位的強(qiáng)度。

3.4 啃傷失效的原因及措施

造成啃傷失效的原因主要有裝配質(zhì)量不過關(guān)、安裝不當(dāng)、壓力機(jī)的導(dǎo)向精度不高、送料出現(xiàn)誤差等。對啃傷失效可用高導(dǎo)向精度裝置的模具進(jìn)行生產(chǎn)加工，確保零件位置的精度，減小側(cè)向力，避免凹凸模相互啃傷。

4結(jié)語

沖壓模具失效與其結(jié)構(gòu)、使用材料、工作條件等都有關(guān)系。實(shí)際生產(chǎn)中，模具失效是一個(gè)普遍又復(fù)雜的綜合性問題，受到很多因素的共同影響。因此，必須根據(jù)具體實(shí)際情況，進(jìn)行具體分析，找出造成模具失效的原因，并采取相應(yīng)行之有效的措施來加以預(yù)防或解決。只有這樣，才能使沖壓模具的使用壽命得到最大限度地延長，經(jīng)濟(jì)效益得到顯著增加。

第四篇：壓鑄模具失效形式以及如何提高壽命（共）

壓鑄鋁合金零件失效分析

摘要：本文結(jié)合工廠的壓鑄模具的實(shí)際失效情況，總結(jié)分析了壓鑄模的主要失效形式,系統(tǒng)地提出了分析壓鑄模具失效的方法和手段。從工程實(shí)用的角度提出了避免早期失效、提高模具壽命的方法。

壓鑄是一種節(jié)能、低價(jià)、高效的金屬成形方式。壓鑄件具有尺寸精度高，表面光潔，強(qiáng)度和硬度高的特點(diǎn)，一般不需要機(jī)械加工或稍經(jīng)加工便可使用，適合批量生產(chǎn)。但是在使用過程中，由于各種原因壓鑄模容易失效。

關(guān)鍵字:壓鑄模具 失效 提高壽命 1 壓鑄模具常見失效形式

下面結(jié)合工廠實(shí)際情況分析了壓鑄模具的失效形式和失效機(jī)理。

1.1熱裂

熱裂是模具最常見的失效形式，如圖1所示。熱裂紋通常形成于模具型腔表面或內(nèi)部熱應(yīng)力集中處，當(dāng)裂紋形成后，應(yīng)力重新分布，裂紋發(fā)展到一定長度時(shí)，由于塑性應(yīng)變而產(chǎn)生應(yīng)力松弛使裂紋停止擴(kuò)展。隨著循環(huán)次數(shù)的增加，裂紋尖端附近出現(xiàn)一些小孔洞并逐漸形成微裂紋，與開始形成的主裂紋合并，裂紋繼續(xù)擴(kuò)展，最后裂紋間相互連接而導(dǎo)致模具失效。

1.2整體脆斷

整體脆斷是由于偶然的機(jī)械過載或熱過載導(dǎo)致模具災(zāi)難性斷裂。材料的塑韌性是與此現(xiàn)象相對應(yīng)的最重要的力學(xué)性能。材料中有嚴(yán)重缺陷或操作不當(dāng),會(huì)引起整體脆斷，如圖2所示。

1.3侵蝕或沖刷

這是由于機(jī)械和化學(xué)腐蝕綜合作用的結(jié)果,熔融鋁合金高速射入型腔,造成型腔表面的機(jī)械磨蝕。同時(shí),金屬鋁與模具材料生成脆性的鐵鋁化合物,成為熱裂紋新的萌生源。此外,鋁充填到裂紋之中與裂紋壁產(chǎn)生機(jī)械作用,并與熱應(yīng)力疊加,加劇裂紋尖端的拉應(yīng)力,從而加快了裂紋的擴(kuò)展。提高材料的高溫強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性有利于增強(qiáng)材料的抗腐蝕能力。壓鑄模具常見失效分析方法

為了延長模具的使用壽命,節(jié)約成本,提高生產(chǎn)效率,就必須研究模具的失效形式和導(dǎo)致模具失效的原因以及模具失效的內(nèi)部機(jī)理。由于壓鑄模具失效的原因比較復(fù)雜,要從模具的設(shè)計(jì)、材料選擇、工作狀態(tài)等很多方面來進(jìn)行分析。圖3為壓鑄模具常見失效分析圖。

圖 3 壓鑄模具常見失效分析方法

2.1裂紋的表面形狀及裂紋擴(kuò)展形貌分析

失效模具型腔表面主要是沖蝕坑，大小比較均勻，冒口所對部位有明顯的沖蝕坑外，表面明顯具有一定方向的劃痕，劃痕上分布有大小不等的鋁合金塊狀物。由于正對澆口部位直接受金屬液的沖刷，該部位具有明顯的沖刷犁溝，同時(shí)可觀察到劃痕間有裂紋。裂紋從裂紋源出發(fā)，并向西周擴(kuò)展。裂紋內(nèi)有大量的夾雜物，裂紋邊緣有二次裂紋。由于模具使用時(shí)間短，一般部位表面主要是沖蝕坑和焊合，而澆口所對部位主要為液態(tài)金屬?zèng)_刷形成的犁溝和熱疲勞裂紋。

由于高溫液態(tài)金屬的沖刷，模具型腔表面首先沖擊坑及犁溝，模具的表面變得凸凹不平，造成局部應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于名義應(yīng)力，產(chǎn)生應(yīng)力集中的現(xiàn)象，這些部位是裂紋產(chǎn)生的危險(xiǎn)部位。另外，分布在模具型腔表面的夾雜物，如氧化物、硫化物等，在熱循環(huán)過程中與基體脫離，直接成為熱疲勞裂紋。一方面夾雜物同集體的彈性模量不同，當(dāng)熱應(yīng)力及機(jī)械力作用時(shí)，在其周圍形成應(yīng)力集中;另一方面在冷卻時(shí)夾雜物與基體有不同的熱收縮，造成鑲嵌應(yīng)力，兩者疊加的結(jié)果，在夾雜

物周圍產(chǎn)生很大的應(yīng)力場。應(yīng)力集中的結(jié)果使沖擊坑、犁溝及夾雜物成為疲勞裂紋的誘發(fā)核心和擴(kuò)展優(yōu)取向。

2.2殘余應(yīng)力分析

壓鑄模具的殘余應(yīng)力較為復(fù)雜,主要是在機(jī)械加工、電火花加工、熱處理及生產(chǎn)過程中熱沖擊產(chǎn)生的熱應(yīng)力等原因產(chǎn)生。模具使用一定時(shí)間后,模具的表面的殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力,裂紋前端無論是平行于裂紋擴(kuò)展方向還是垂直于裂紋的擴(kuò)展方向,都受壓應(yīng)力。型腔表面裂紋前端的殘余應(yīng)力大于裂紋沿深度方向裂紋前端的殘余應(yīng)力,模具的型腔表面溫度變化大,產(chǎn)生的熱應(yīng)力的殘余應(yīng)力要大,而且模具投入使用之前的機(jī)械加工和熱處理過程中模具表面產(chǎn)生的殘余應(yīng)力要大于模具內(nèi)部。由于液態(tài)金屬的沖刷,澆口所對部位的溫度要高于一般部位,加上沖擊力的作用,澆口所對部位的殘余應(yīng)力大于一般部位.殘余應(yīng)力范圍90MPa-420MPa。

模具型腔表面殘余應(yīng)力的存在對裂紋的擴(kuò)展有一定的影響,殘余應(yīng)力場中的裂紋擴(kuò)展研究表明,殘余應(yīng)力可以增加裂紋的閉合程度,減緩裂紋的擴(kuò)展速率.模具型腔表面形成的殘余應(yīng)力的大小及壓應(yīng)力存在的深度對減弱模具熱疲勞裂紋的萌生和擴(kuò)展有一定益處。

模具經(jīng)過一定時(shí)間使用后,模具表面的殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力,裂紋前端無論是平行于裂紋擴(kuò)展方向還是垂直與裂紋擴(kuò)展方向都受壓應(yīng)力。所以在模具的使用過程中隔一段時(shí)間要進(jìn)行清洗和維修。

提高模具壽命的方法

對壓鑄模具失效及提高壓鑄模壽命的研究，無論是從實(shí)驗(yàn)方法還是對模具壽命的估算，都沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使壓鑄模具的使用壽命遇到了一個(gè)瓶頸，因此提高模具壽命是工程界一個(gè)十分艱巨的任務(wù)。

3.1精心設(shè)計(jì)壓鑄件和壓鑄模具

模具的局部開裂、型腔表面磨損以及型壁面交界處的裂紋等失效，往往是由于壓鑄件的工藝設(shè)計(jì)不合理所造成的。因此，設(shè)計(jì)壓鑄件必須注意以下幾點(diǎn)：

(1)在滿足壓鑄件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的條件下，宜采用薄壁結(jié)構(gòu)，這不僅減輕了壓鑄件的質(zhì)量，而且也減少了模具的熱載荷。

(2)壓鑄件壁厚應(yīng)均勻，避免熱節(jié)，以減少局部熱量集中引起模具過早的熱疲勞失效。

(3)壓鑄件所有轉(zhuǎn)角處，應(yīng)有適當(dāng)?shù)蔫T造圓角，以避免在模具相應(yīng)部位形成棱角，產(chǎn)生裂紋和塌陷。

(4)壓鑄件上應(yīng)盡量避免深而窄的凹穴，以避免模具相應(yīng)部位出現(xiàn)尖劈，使散熱條件惡化而產(chǎn)生斷裂。

(5)壓鑄件應(yīng)該有合理的脫模斜度，以避免開模抽芯取件時(shí)擦傷模具型壁。

3.2保證模具的加工質(zhì)量

模具的加工制造、安裝、裝配的實(shí)際精度對模具的壽命有影響，需要引起重視，其中的磨削加工對模具壽命的影響很大，至少會(huì)從三個(gè)方面對損壞模具壽命：

(1)砂輪不鋒利引起的摩擦使模具表面出現(xiàn)磨銷裂紋。(2)摩擦熱使模具表面軟化，降低了模具抗熱疲勞能力和內(nèi)腐蝕能力。

(3)表面存在磨銷應(yīng)力，降低了模具的抗熱疲勞能力和機(jī)械疲勞能力。

3.3選用優(yōu)質(zhì)鋼材

壓鑄模具材料質(zhì)量的提高于改進(jìn)對其熱疲勞壽命的提高影響極大。其中，氣體中雜質(zhì)的含量高、成分偏析及碳化物的不均勻程度嚴(yán)重，都會(huì)降低模具的熱疲勞壽命。鋼中的夾雜物往往是萌生裂紋的核心，夾雜物的尺寸大于某一臨界尺寸后，疲勞強(qiáng)度隨夾雜物顆粒尺寸的加大而下降。疲勞強(qiáng)度的下降與顆粒尺寸的立方成正比 [1][2]。

(1)采用先進(jìn)的毛坯鍛造工藝

采用先進(jìn)的毛坯鍛造工藝有兩個(gè)目的，一是使碳化物分布均勻，二是形成合理的流線分布，以提高鋼材的耐磨性和各項(xiàng)同性以及抗咬合能力 [1]。

(2)采用合理的熱處理規(guī)范

作為壓鑄模具材料必須具有較高的熱強(qiáng)度和回火穩(wěn)定性，這樣才有可能獲得高的熱疲勞抗力和耐磨性。從壓鑄工作條件和提高抗熱疲勞性能出發(fā)，回火溫度應(yīng)盡量提高一些，但必須低于二次硬化溫度。此外，為了使一次回火生成的馬氏體充分回火，以及使殘余奧氏體馬氏體化，還應(yīng)采取二次回火。

(3)采用表面強(qiáng)化處理

采用表面強(qiáng)化工藝提高模具表面的強(qiáng)度、耐磨性及耐蝕性，可以延長熱裂紋萌生的孕育期，防止熱裂紋的擴(kuò)展，由此提高模具的使用壽命。常見的表面強(qiáng)化處理有：噴丸強(qiáng)化法、壓應(yīng)力冷作撞擊法、蒸汽處理法、電火花放電強(qiáng)化法、高頻淬火、軟氮化、鎢鎳合金沉積法等 [1][2][3]。

(4)采用良好的操作規(guī)程

在操作前預(yù)熱模具是十分重要的。不僅可以提高鋼的韌性。同時(shí)也可以減少模具斷面的溫度梯度，以降低模具的熱應(yīng)力。但預(yù)熱模具溫度不能太高，過高的預(yù)熱溫度則會(huì)降低表層的屈服強(qiáng)度，反而會(huì)降低模具的使用壽命。合金的冶煉和保溫也都應(yīng)該嚴(yán)格按操作規(guī)范執(zhí)行，特別是重視精練排氣，減少材料內(nèi)部的裂紋源 [3]。

要進(jìn)一步提高模具的使用壽命，最重要的就是開發(fā)新的鋼種并運(yùn)用;建立全面的質(zhì)量管理制度，提高職工的綜合素質(zhì)。

小結(jié)

模具的多種失效方式是影響壓鑄模具使用壽命的因素,本文結(jié)合工廠實(shí)際情況，通過對壓鑄模具失效及原因分析,系統(tǒng)地提出了若干改進(jìn)方法,進(jìn)而提高模具使用壽命。本文研究的內(nèi)容對提高壓鑄模具的壽命有一定指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊欲國.壓鑄工藝及設(shè)備[D].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.[2 ] 賴華清.壓鑄工藝及模具[D].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.[3] 李蘊(yùn)林.壓鑄工藝分析及改進(jìn)[D].武漢：華中理工大學(xué)，1993.

第五篇：模具總結(jié)

第一章

沖壓：利用壓力機(jī)通過模具對板料加壓，使其產(chǎn)生塑性變形或者分離，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。

沖壓加工的特點(diǎn)：

（1）在壓力機(jī)的簡單沖擊下，能獲得壁薄、重量輕、剛性好、形狀復(fù)雜的零件，這些零件用其他方法難以加工甚至無法加工；

（2）所加工的零件精度較高、尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性；

（3）沖壓加工是無屑加工，材料利用率高；

（4）生產(chǎn)率高，生產(chǎn)過程容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化；

（5）操作簡單，便于組織生產(chǎn)；

沖壓加工方法:分離工序、成型工序

分離工序：將沖壓件或毛料沿一定輪廓互相分離，其特點(diǎn)是板料在沖壓力作用下使板料發(fā)生剪切而分離

成型工序：在不造成破壞的條件下使板料產(chǎn)生塑性變形，形成所需形狀及尺寸的零件，其特點(diǎn)是板料在沖壓力作用下，變形區(qū)應(yīng)力滿足屈服條件，因而板料只發(fā)生塑性變形而不破壞。應(yīng)力狀態(tài)對金屬塑性的影響：在主應(yīng)力狀態(tài)中，壓應(yīng)力個(gè)數(shù)愈多，數(shù)值愈大（即靜水壓力14頁愈大），則金屬的塑性愈高；反之，拉應(yīng)力個(gè)數(shù)愈多，數(shù)值愈大，則金屬的塑性愈低。對沖壓所用材料的要求：沖壓所用的材料不僅要滿足工件的技術(shù)要求，同時(shí)也必須滿足沖壓工藝要求。（1）應(yīng)具有良好的塑性；（2）應(yīng)具有光潔平整且無缺陷損傷的表面狀態(tài)。（3）材料的厚度公差應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

沖壓生產(chǎn)中常用的材料是金屬板料，有時(shí)也用非金屬板料。

金屬板料分為黑色金屬和有色金屬兩種。

曲柄壓力機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

1公稱壓力；2滑塊行程；3閉合高度；4滑塊行程次數(shù)

曲柄壓力機(jī)的選用原則

（1）壓力機(jī)的公稱壓力不小于沖壓工序所需的壓力。

（2）壓力機(jī)滑塊行程應(yīng)滿足工件在高度上能獲得所需尺寸，并在沖壓后能順利地從模具上取出工件。

（3）壓力機(jī)的閉合高度、工作臺尺寸和滑塊尺寸等應(yīng)能滿足模具的正確安裝。1

（4）壓力機(jī)的滑塊行程次數(shù)應(yīng)符合生產(chǎn)率和材料變形速度的要求。

第二章

從板料上沖下所需形狀的零件（或毛料）叫落料；在工件上沖出所需形狀的孔（沖去部分為廢料）叫沖孔。

沖壓變形過程：1彈性變形階段；2塑性變形階段；3斷裂分離階段

沖裁件的斷面特征：圓角帶、光亮帶、斷裂帶、毛刺

沖裁間隙：沖裁模凸、凹模之間的間隙。

模具的損壞形式主要是磨鈍和崩刃。

間隙的選用應(yīng)主要考慮沖裁件斷面質(zhì)量和模具壽命兩個(gè)主要因素。

P27凸凹模尺寸計(jì)算

沖裁力：沖裁時(shí)，材料dui9凸模的最大抵抗力，它是選擇沖壓設(shè)備和校核模具強(qiáng)度的重要依據(jù)

F=KLtrp31

必須將箍在凸模上的板料卸下，將卡在凹模洞口的板料推出，從凸模上卸下緊箍著的板料，所需的力叫卸料力；順著沖裁方向?qū)⒖ㄔ诎寄６纯趦?nèi)的板料推出叫推件，所需的力叫推件力；有時(shí)需將卡在凹模洞口內(nèi)的板料逆著沖裁力方向頂出，這就叫頂件，頂件所需的力叫頂件力。

排樣：沖裁件在條料或板料上的布置方法。（有廢料排樣、少廢料排樣、無廢料排樣）搭邊：排樣時(shí)工件之間以及工件與條料側(cè)邊之間留下的余料。

沖裁件精度一般可達(dá)IT10--IT12級，高精度可達(dá)IT8--IT10級，沖孔比落料精度高一級。整修：利用整修模沿沖裁件外沿或內(nèi)孔壁刮去一層切屑，以除去普通沖裁時(shí)在斷面上留下的圓角帶、斜度、毛刺和斷裂帶，從而得到光滑而垂直的斷面和準(zhǔn)確尺寸的零件。沖裁模分類：

按工序組合分：

簡單模：壓力機(jī)一次沖程中只完成一種沖裁工序的模具。

級進(jìn)模：壓力機(jī)一次沖程中，在模具的不同位置上同時(shí)完成兩道或多道工序的模具。

復(fù)合膜：壓力機(jī)一次沖程中，在模具的同一位置上完成幾個(gè)不同工序的模具，復(fù)合模中具有能完成兩種工序的凸凹模。

定距側(cè)刃常見的三種形式：長方形側(cè)刃、成形側(cè)刃、尖角形側(cè)刃

條料的送進(jìn)導(dǎo)向：導(dǎo)銷式、導(dǎo)尺式

卸料裝置：剛性卸料裝置、彈性卸料裝置

P56彈簧預(yù)壓力和總壓縮量預(yù)選彈簧滿足兩個(gè)條件

模架：模柄及上下模板中間以導(dǎo)向裝置的總體。

模具的類型：簡單模、級進(jìn)模、復(fù)合模

沖裁力合力的作用點(diǎn)成為沖模壓力中心。

模具閉合高度指壓力機(jī)滑塊處于下死點(diǎn)位置時(shí)，上模板上平面與下模板下平面之間的距離。模具閉合高度必須與壓力機(jī)的閉合高度相適應(yīng)。模具閉合高度H應(yīng)介于壓力機(jī)的最大閉合高度Hmax和最小閉合高度Hmin之間。

第七章

塑料：合成樹脂和添加劑組成按合成樹脂受熱時(shí)的行為分類，分為熱塑性塑料盒熱固性塑料

按塑料的應(yīng)用范圍分類，可分為通用塑料、工程塑料和特種塑料

P170幾種溫度

塑料成型的工藝性：塑料在成型過程中表現(xiàn)出的特有性能，影響著成型方法及工藝參數(shù)的選擇和塑件的質(zhì)量，并對模具設(shè)計(jì)的要求及質(zhì)量影響很大。

流動(dòng)性：塑料熔體在一定溫度與壓力作用下充填模腔的能力。

收縮性：一定量的塑料在熔融狀態(tài)下的體積總比其固態(tài)的體積大，說明塑料在成型及冷卻過程中發(fā)生了體積收縮。

金屬嵌件是模塑在塑件中的金屬零件，簡稱嵌件。

金屬嵌件的作用：提高塑件的力學(xué)強(qiáng)度和使用壽命，構(gòu)成導(dǎo)電、導(dǎo)磁通路，滿足其他特殊技術(shù)要求塑件的尺寸精度：所得塑件的尺寸和圖紙尺寸的符合程度

第八章

注射機(jī)的分類：臥式注射機(jī)、立式注射機(jī)、角式注射機(jī)

鎖模力是在成型時(shí)鎖緊模具的最大力。

注射壓力：成型時(shí)柱塞或螺桿施加于料筒內(nèi)熔融塑料上的壓力

注射速率：注射過程中每秒種通過噴嘴的塑料容量

分型面的設(shè)計(jì)

（1）不應(yīng)該影響塑件的尺寸精度和外觀；

（2）盡量簡單，避免復(fù)雜形狀，使模具制造容易；

（3）不妨礙塑件脫模和抽芯；

（4）有利于澆注系統(tǒng)的合力設(shè)置；

（5）盡可能與料流的末端重合，有利于排氣。

P206

塑件上的內(nèi)螺紋是用螺紋型芯來成型，而外螺紋則用螺紋型環(huán)成型。在經(jīng)常裝拆和受力較大之處，常用金屬螺紋嵌件。

模具上的螺紋型芯尺寸是由塑件上的內(nèi)螺紋尺寸決定；而螺紋型環(huán)尺寸是由塑件上的外螺紋所決定確定型腔壁厚的方法有計(jì)算法和經(jīng)驗(yàn)法。計(jì)算法又有按強(qiáng)度、按剛度計(jì)算兩種。經(jīng)驗(yàn)法有查表法和查圖法

對于大尺寸型腔來說，剛度是主要矛盾，應(yīng)按剛度計(jì)算；對于小尺寸型腔而言，因?yàn)樵诎l(fā)生大的彈性變性前，其內(nèi)應(yīng)力往往超過許用應(yīng)力，所以強(qiáng)度時(shí)主要矛盾，應(yīng)按強(qiáng)度計(jì)算。澆注系統(tǒng)的作用：使熔融塑料平穩(wěn)、有序地填充到型腔中去，且把壓力充分地傳遞到型腔的各個(gè)部位，以獲得組織致密、外形清晰、美觀的塑件。

澆注系統(tǒng)的組成澆注系統(tǒng)通常分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道凝料澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)按工藝用途分為冷流道澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)。普通流道澆注系統(tǒng)屬于冷流道澆注系統(tǒng)，應(yīng)用廣泛。無流道凝料澆注系統(tǒng)屬于熱流道澆注系統(tǒng)，應(yīng)用日益擴(kuò)大。

P222主流道、分流道、澆口、冷料穴。

分流道是主流道和澆口之間的過渡段，能使熔融塑料的流向得到平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換

適用于無流道凝料澆注系統(tǒng)的塑料應(yīng)具有的性能：

（1）成型溫度范圍寬、粘度變化小，即使在較低溫度下也易成型；

（2）對壓力敏感。不加注射壓力不流動(dòng)，一旦加壓力熔體就流動(dòng)；

（3）導(dǎo)熱性能良好，能把塑料所帶的熱量快速傳給模具，以加快凝固；

（4）比熱小，有利于塑料的熔化和凝固；

（5）熱變形溫度高，在高溫具有充分凝固的性能。

絕熱流道是采用絕熱措施，使流道內(nèi)熔體的熱量不散失。熱流道是采用加熱措施，使流道內(nèi)塑料不斷受熱而保持熔融狀態(tài)。絕熱流道是將流道設(shè)計(jì)的特別粗大，利用塑料導(dǎo)熱性差的特點(diǎn)，使流道中的熔體向模具散熱少，以致流道內(nèi)熔體保持近熔融狀態(tài)，能不斷地通過流道進(jìn)入型腔

熱流道按結(jié)構(gòu)形式分為兩類：單型腔熱流道稱為延伸式噴嘴；多型腔熱流道稱為熱分流道或熱流值

熱流道板的材料應(yīng)選用比熱小、熱傳導(dǎo)率高的材料，常用50鋼、鉻鎳鋼等

P241噴嘴材料

脫模機(jī)構(gòu)的分類

驅(qū)動(dòng)方式分：手動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)、機(jī)動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)、液壓脫模機(jī)構(gòu)和啟動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)

模具結(jié)構(gòu)分：簡單脫模機(jī)構(gòu)、二次脫模機(jī)構(gòu)、雙脫模機(jī)構(gòu)、帶螺紋塑件的脫模機(jī)構(gòu)和澆注系統(tǒng)自動(dòng)切斷

脫模機(jī)構(gòu)

二次脫模機(jī)構(gòu)：二次脫模機(jī)構(gòu)又稱頂出機(jī)構(gòu)，或稱二級脫模機(jī)構(gòu)。它是由于塑件的特殊形狀或生產(chǎn)自動(dòng)化的需要而產(chǎn)生。在一次脫模動(dòng)作之后，塑件還難于從型腔中取出或不能自動(dòng)脫落，這時(shí)，必須增加一次脫模動(dòng)作，塑件才能從模具中自動(dòng)脫落。

雙脫模機(jī)構(gòu)P248

P266

P268固化標(biāo)準(zhǔn)