模具失效与维护 教学课件 作者陈志刚第二章课件2.1.ppt

《模具失效与维护 教学课件 作者陈志刚第二章课件2.1.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章影响模具失效的基本因素模具承受机械载荷、热负荷和环境介质等作用而不失效的能力，通称为模具的承载能力。影响模具失效的因素实际上就是影响模具承载能力的因素，除了模具的工作条件以外，其他方面的基本因素有：模具结构设计、模具材料、模具的热加工和冷加工、模具的使用状况等。对模具早期失效原因的分析统计表明（见表2-1），2．1模具结构设计对失效的影响模具结构对模具受力状态影响很大。合理的模具结构能使模具在工作时受力均匀，应力集中小，也不易受偏载。由于模具种类繁多，结构形式和工作环境都有很大差别，每一类模具都有各自的特性，但也有许多共性的问题，如模具

2、的几何形状、模具的刚度等。2．1．1模具的几何形状影响模具寿命的几何形状因素主要包括模具的圆角半径、凸模端面形状、凹模锥角和凹模截面变化的大小等。2．1．1．1圆角半径模具零件两个面的拐角处，都会用过渡圆角相连（见图2-1）。采用圆角结构可以获得良好的工艺效果，同时，也可避免拐角处产生应力集中。从图2-2应力图可以看出，不同拐角形式产生的应力集中源不同，圆角半径越大应力分布越均匀，越不容易产生应力集中，拐角为尖角结构时应力集中最严重。因此模具结构中的圆角半径是模具零件的一个重要参数。通常，凸圆角半径主要影响模具的工艺；凹圆角半径主要影响模具的

3、寿命。图2-3所示为冷挤压凹模截面处圆角的大小对其寿命的影响。在采用同一模具条件下，过渡半径R由2.3mm增大到3.2mm模具寿命就从1.5万件提高到2万件。2．1．1．2几何角度1．凹模的锥角和截面变化模具的工作角度对成形过程中坯料的流动、成形力及模具寿命有很大的影响。图2-3所示实例也表示了凹模工作角度对模具寿命的影响，从图中可以看出，圆角过渡处加了过渡圆角、半径R增大到5mm，模具寿命就可以从1.5万件提高到30万件。以挤压为例：正挤压时，主要是凹模对挤压力产生影响，为了便于金属塑性流动和减小模具负荷，一般都将凹模出口部分设计成锥形，如

4、图2-4a所示。图2-4b所示为正挤压15钢时，挤压力、挤压角度和凹模截面变化量的关系曲线。从图中可以看出，挤压力的大小不仅与入口角α大小有关，还与锥形进口正挤压凹模的截面变化量In(A0／A1）有关。2．凸模的端面形状模具凸模的端面形状对成形力和模具寿命也会产生很大影响。图2-5所示为各种不同端部形状的反向挤压凸模。采用具有一定工作角度的平底带锥台的凸模结构（见图2-5a），凸模端部受力面积较大，因此单位面积承受的挤压力比平底凸模结构（见图2-5b）可降低20％，模具寿命也相应提高。图2-6为反挤压黑色金属的凸模形状对单位挤压力的影响曲线。

5、1－平底凸模2－锥台端凸模3－锥角凸模（α＝120°）4－半球面凸模由图可知，当变形程度εF不是很大时，以平底凸模所受的单位挤压力为最大，半球面凸模〔见图2-5c）〕的挤压力最小，平底带锥台凸模居中。但变形程度过大时，球面凸模的单位挤压力会急剧上升。在平底凸模刃口处增加圆角半径，可降低挤压力；若将凸模端部设计成平底带锥角形〔见图2-5d），对减轻挤压力也有明显效果。中心锥角α=120°～130°的凸模结构比较合理。锥角过大，对降低挤压力的作用并不明显；锥角过小，易造成侧向分力不平衡，引起凸模偏斜、弯曲或折断。图2-7是冷冲压变薄拉深过程示意图

6、。拉深凹模的锥角α对拉深力及模具寿命也会产生较大的影响，当变形比to/t及摩擦因数μ一定时，凹模锥角可按式（2-1）选取最佳值，在此值下，模具承受的力最小，寿命最高。2．1．2模具的结构形式2．1．2．1整体式模具与组合式模具整体式模具主要指凹模或凸模是由一块整金属加工成的模具。整体式模具不可避免地存在凹圆角半径，易造成应力集中，并引起开裂。组合式模具是把模具在应力集中处分割为两部分或几部分，再组合起来使用的模具。采用组合式模具可避免应力集中和裂纹的产生。模具结构的组合方法有多种形式，分别介绍如下。1．组合凸模结构图2-9a所示为一正挤压空心

7、零件的整体模具。工作时，凸模前端小直径心轴部分先插人毛坯孔内，以控制挤压件孔径的位置。但心轴根部应力集中严重，受力时容易折断。若将凸模设计成图2-9b及图2-9c所示的组合形式，则可避免应力集中，显著提高寿命。a）固定凸模套b）可动凸模套c）多层凸模套d）带芯杆的凸模套2．组合凹模结构图2-11所示为一中厚板弯曲模具。在设计成整体结构时，其V形槽底部常因应力集中而断裂。若设计成对开组合结构，将镶块嵌入强、韧性高的模块内，可防止早期胀裂失效。3．预应力镶套凹模为了防止模具胀裂，冷镦、冷挤压凹模通常要求具有高的硬度和耐磨性，同时还要求具有高的强度

8、和韧性。采用整体结构很难同时满足这两方面的性能要求。若采用预应力镶套结构，即用高强、韧材料制造凹模体，工作部分采用淬硬的高速钢或硬质合金等高硬度、高耐磨性材料，通过