模具失效与维护教学配套课件作者陈志刚2.2

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1、2.2模具工作条件对失效的影响模具的工作条件包括被加工坯料的状况，锻压设备的特性及工作条件，模具工作中的润滑、冷却及使用维护状况等。这些因素对模具的寿命和失效都会造成影响。2・2.1成形件的材质和成形温度2・2.1.1成形件的材质成形件的材质可以分为金属材料和非金属材料，根据材料的状态又可以分为固体材料和液体材料。不同性质、不同状态的材料对模具寿命的影响程度不同。1.成形非金属、液体材料这类材料强度低，所需的成形力小，模具受力小，使用的寿命长。因此金属件的成形模比非金属件的成形模寿命低。固体材料的成形模比液体材料的成形模寿命低。2・成形固体金属材料金属件强度越高，需要的变形力越大，则模

2、具所承受的力也越大，模具的使用寿命越短。因此铝、铜等有色金属件的成形模具比黑色金属件的成形模具寿命高。3・成形件材料与模具材料的亲和力在成形过程中成形件材料与模具材料的亲和力愈大，越容易与模具产生粘着磨损，则模具的寿命越低。4・坯料的表面状态坯料的表面状态对模具受力、磨损也有较大的影响。冲制表面光亮、性能均匀的钢板时，冲头受力均匀，模具寿命较高；而冲制表面粗糙的相同厚度热轧钢板时，模具寿命较低。如采用冷轧钢板冲制一冲压件时，模具寿命为3万件，若采用热轧钢板时，模具寿命只有1.7万件。当成形件表面存在较薄的氧化层或磷化膜时，对模具的工作最为有利。2.2.1.2成形温度成形温度对材料强度有

3、影响，同时也影响模具与成形件接触面的情况。在成形高温工件时，模具因受热而升温，随着温度的升高，模具的屈服强度下降，易产生塑性变形。图2・30所示为5CrNiMo钢力学性能与温度的关系。同时，模具和成形件接触的表面与非接触表面温差很大，在模具中造成温度应力。另外，在成形过程中，成形件与模具间断的接触，造成连续不断的热冲击，易萌生裂纹，造成疲劳磨损及断裂。10!丿、s/oo<=>CTs►—*oo<=><=>t^-3-4^<=>CZX，<=>断而收编率©(%)硬度/HBW/A/J/'L7/<=><=>O-s-4i-OO(Eooc將汁55「cIHIk)在高温下，模具与工件表面原子的活性增

4、加,易相互粘结，发生粘着磨损的可能性增加，也加速氧化磨损的过程。因此，坯料温度愈高，模具材料强度下降越厉害，温度应力及热冲击愈大，模具寿命愈低。2・2.2设备特性2.2.2.1设备的精度与刚度模具的成形力是由设备提供的，在成形过程中，设备滑块部位相对导轨作运动，同时，设备因受力将产生弹性变形。滑块运动的导向精度越高，模具上、下模或动、定模定位精度越高，越不易产生附加的横向载荷和力矩，使模具磨损均匀，则模具的寿命越高。一般来讲，注塑机、机械压力机、模锻锤的导向精度逐次下降，其相应的模具寿命也逐次下降。设备的刚度越大，在成形过程中产生的弹性变形越小，模具上、下模或动、定模可较好地保证正确的

5、配合状7^o在曲柄压力机设备中，开式压力机由于是C形框架，在成形力的作用下易产生变形，容易造成上、下模的中心线不重合，发生倾斜，使模具的工作间隙发生变化，加速模具的不均匀磨损，模具寿命低。闭式压力机结构是封闭框架，设备的弹性变形是对称的，模具的合模精度高，因此模具寿命比开式的高。成形过程中，设备产生的弹性变形在成形结束的瞬时会释放，从而造成上、下模瞬时抖动。设备刚度愈差，弹性变形愈大，这种抖动愈大，愈将加速模具不均匀的磨损。为了克服设备弹性变形对模具工作精度的影响，精密冲裁时，冲裁力应小于设备吨位的普通冲裁时，冲裁力不应超过设备吨位的80%。当冲裁力较大或进行精密冲裁或使用硬质合金模具

6、时，最好选用高刚度、高精度的闭式压力机。如果要在开式压力机上加工，则压力机的公称压力应比实际需要的冲裁力大1倍以上。为了提高开式压力机机架的刚性,可以在其开口处安装两根大拉杆加固（见图2・31）o图2-31加强b）安装拉杆加固2・2.2.2设备速度设备对模具及工件施加的力是在一段时间内逐渐增加的，设备速度影响施力过程。设备速度越高，模具在单位时间内受到的冲击力越大，设备施力时间越短，冲击能量来不及传递和释放，易集中在局部，造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度，因此，设备速度越高，模具越易发生断裂或塑性变形失效。在模具所采用的设备中有液压机、曲柄压力机、螺旋压力机、锤、高速锤，它

7、们的速度依次变高，在其他工艺条件相同的情况下，这些设备上所用的模具寿命也依次下降。对于热作模具，其失效形式受热锻压设备的加载速度、冲压频率和冲压能量的影响。如模锻锤、高速锤的加载速度高，使模具承受较大的冲击力，而与热坯料接触时间短，热负荷较低，在机械载荷的作用下容易使模具薄弱处或应力集中处产生开裂；曲柄压力机、水压机加载速度较低，模具承受冲击力小而热负荷较大，容易产生表面软化、塑变、冷热疲劳和热应力开裂。当压力机的能量不足时，会导致模具与热坯料