模具失效与寿命.docx

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1、一．模具寿命的概念与意义模具寿命指在保证制件品质的前提下，所能成形出的制件数。它包括反复刃磨和更换易损件，直至模具的主要部分更换所成形的合格制件总数。模具的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能服役。早期失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具经大批量生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役。模具正常失效前，生产出的合格产品的数目，叫模具正常寿命，简称模具寿命，模具首次修复前生产出的合格产品的数目，

2、叫首次寿命；模具一次修复后到下一次修复前所生产出的合格产品的数目，叫修模寿命。模具寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。模具寿命的高低是衡量模具质量的重要指标之一。它不仅影响产品的质量，而且还影响生产率和成本。随着模具工业的发展，高质量、高性能、高效率模具的大量应用，模具的寿命已引起人们的关注。在工业产品飞速发展的今天，从模具发展的总趋势可以看出，无论是模具的大型化、复杂化还是高精度、高效率，都依赖于模具寿命的提高。二．模具失效2．1模具失效形式及机理模具种类很多，按照用途的不同，大致可以分为六大类:冷

3、冲压模、热锻压模、压力铸造模、塑料模、玻璃压模和粉料压制模等。模具种类繁多，工作状态差别很大，损坏部位也各异，但失效形式归纳起来大致有三种，即磨损、断裂、塑性变形。(1)磨损失效模具在服役时，与成形坯料接触，产生相对运动。由于表面的相对运动，接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分为以下几种：1)疲劳磨损两接触表面相对运动时，在循环应力(机械应力与热应力)的作用下，使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。2)气蚀磨损和冲蚀磨损气蚀磨损金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点

4、和凹坑的现象叫气蚀磨损。冲蚀磨损液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹坑的现象叫冲蚀磨损。3)磨蚀磨损在摩擦过程中，模具表面和周围介质发生化学或电化学反应，再加上摩擦力的机械作用，引起表面材料脱落的现象叫磨蚀磨损。4)磨损的交互作用摩擦磨损情况很复杂，在一定的工况下模具与工件(或坯料)相对运动中，磨损一般不只是以一种形式存在，往往是以多种形式并存，并相互影响。具有磨损失效形式的主要有冷作模具，主要材料是冷作模具钢，冷作模具钢用于制造冷冲模、冷镦模、冷挤压模、冷拉丝

5、模、滚丝模、冷剪切刀等。冷作模具在室温下成形，对模具材料的高温性质没有特殊要求，但要求在室温下有高硬度、高耐磨性和足够的韧度。(2)断裂失效模具出现大裂纹或分离为两部分和数部分丧失服役能力时，成为断裂失效。断裂可分为塑性断裂和脆性断裂。模具材料多为中、高强度钢，断裂的形式多为脆性断裂。脆性断裂又可分为一次性断裂和疲劳断裂。具有断裂失效的主要有热作模具，主要材料为热作钢，热作模具钢主要用于制造热锻模、热挤压模和压铸模等。(3)塑性变形失效塑料模具在服役时承受很大的应力，而且不均匀。当模具的某个部位的应力

6、超过了当时温度下模具材料的屈服极限时，就会以晶格滑移、孪晶、晶界滑移等方式产生塑性变形，改变了几何形状或尺寸，而且不能修复再服役时，叫塑性变形失效。塑性变形的失效形式表现为镦粗、弯曲、形腔胀大、塌陷等。模具的塑性变形是模具金属材料的屈服过程。是否产生塑性变形，起主导作用的是机械负荷以及模具的室温强度。在高温下服役的模具，是否产生塑性变形，主要取决于模具的工作温度和模具材料的高温强度。具有塑性变形失效的有塑料模具，主要模具材料是塑料模具钢，塑料模具是塑料成形加工不可缺少的工具，钢材耗用量大，品种、规格多

7、。对塑料模具钢的使用性能<包括强度、硬度、耐磨性、韧度、热稳定性等)的要求并不高，但是必须具备优良的加工性能，包括热处理变形小，机加工性能、焊接性能、图案花纹刻蚀性能、研磨和抛光性能好，粗糙度低2.2影响模具失效的因素(1)模具结构的影响模具结构对模具受力状态的影响很大，合理的模具结构能使模具工作时受力均匀，不易偏载，应力集中小。模具种类繁多，形式差别很大，工作环境也不尽相同，下面从几个具有共性的方面加以讨论。1)圆角半径圆角半径分为外(凸)圆角半径和内(凹)圆角半径。工作部位圆角半径的大小，不仅对成

8、形过程及成形件品质有影响，也对模具的失效形式及寿命产生影响。2)模具结构形式①整体模具与镶拼模具整体模具的凹圆角半径很易造成应力集中，并由此引起开裂。②模具的导向采用导向装置的模具，能保证在模具中各相关零件相互位置的精度，增加模具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀磨损。(2)模具工作条件的影响1)成形件的材料、温度①材质成形件的材料有金属和非金属。一般来讲，非金属材料的强度低，所需的成形力小，模具受力小，模具寿命高。因此，金属件成形模比非金属成形模的寿