模具寿命与失效7

第一章绪论1、模具的分类：a、模具所加工材料的再结晶温度：冷变形模具、温变形模具、热变形模具；b、模具加工坯料的工作温度：热、温、冷作模具；c、模具成型的材料：金属成型用模具“非金属成型用模具；d、模具的用途：锻造模具、冲压模具、挤压模具、拉拔模具、压铸模具、塑料模具、橡胶模具、陶瓷模具、玻璃模具、其他模具等。

第二章模具寿命与工业生产的关系1、模具正常寿命：模具正常失效前生产出的合格产品数目，简称模具寿命S。

第三章模具失效的基础知识1、模具失效的分类：磨损失效、塑性变形失效、断裂失效。

2、磨损：由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象。

可分为磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损等。

磨损失效：当磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态，使不能继续服役。

3、磨粒磨损a、形成和特征：工件（模具）表面有硬质点存在，变形材料在模腔内流动，造成对磨具表面的磨损。

b、机理：磨粒与工件、模具接触，在成形力作用下，磨粒压入工件和模具，工件在模具内运动带动磨粒在模具表面产生划痕。

c、影响因素：1）磨粒尺寸和几何形状：磨粒尺寸越大，金属表面的体积磨损量越大。

2）磨粒硬度；3）模具与工件表面压力；4）工件厚度。

d、提高模具耐磨粒磨损措施：1）选用耐磨性能好的材料：T7、T8、T10；2）合理的热处理工艺；3）进行表面强化；4）使用润滑清理。

4、粘着磨损a、形成过程：模具与工件实际接触面积小，在外力作用下，局部接触部位材料产生屈服，进一步粘着到模具或工件上。

b、特征：有材料的转移。

c、理论分析：1）模具表面凸凹不平，实际接触面积有0.01~0.1％，接触应力大；2）金属流动时产生大量的热，局部出现熔化；3）高温下，金属与模具间的润滑层破坏；4）新材料暴露，加剧与模具材料分子间吸附；5）变形结束后，表层温度急剧下降，出现淬火裂纹。

d、影响因素：1）压力；2）材料性质：模具材料（按强度理论可分为脆性断裂和韧性断裂）、工件材料；3）润滑剂；4）表面处理。

模具寿命及如何提高模具寿命成都大学工业制造学院陈涛一、模具寿命模具是压力压力加工或其他成形工艺当中，是材料（金属或非金属）变形成产品（成品或半成品）的成形工艺装备。

作为工艺装备，就有一定的使用时限，这个时限就是模具的寿命，通常意义上讲：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数，称为模具的使用寿命，简称模具寿命。

模具的寿命有以下几个方面的影响：1．高质量、寿命长的模具可以提高压制品的生产率及质量，同时模具是比较昂贵的声场工具，目前模具加工费占产品成本的10%~30%，其寿命长短不但影响到模具本身的制造综合成本。

而且也影响难道压制品的成本和工艺部门的工作量等。

2．模具的寿命关系到少、无切削工艺的推广应用。

3．模具的寿命影响到一些先进的高效率、多工位压力加工设备正常效能的发挥。

4．模具寿命也影响到模具钢的消耗，特别是合金模具钢的消耗。

二、如何提高模具寿命随着工业自动化程度的不断提高，模具的应用越来越广泛。

但目前在我国的许多企业中，模具的使用寿命还比较低，仅相当于国外的1/3～1/5。

模具寿命低、工作部分精度保持性差，不仅会影响产品质量，而且会造成模具材料、加工工时等成本的巨大浪费，大大增加产品的成本并降低生产效率，严重影响产品的竞争力。

研究表明：模具的使用寿命与热处理不当、选材不合适、模具结构不合理、机械加工工艺不合理、模具润滑不好、设备水平差等诸多因素有关。

根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%；润滑问题、设备问题等因素约占20%。

因此，在模具设计和制造过程中，选用恰当的材料，合理设计模具结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺路线，改善模具的工作条件，都有利于提高模具的质量和使用寿命。

1．要想提高模具的使用寿命，则在设计时需要考虑到很多因素。

包括模具材料的选用，模具结构的可使用性及安全性，模具零件的可加工性及模具维修的方便性，这些在设计之处应尽量的考虑周全。

1.1模具的相关定义、模具寿命的基本概念模具：其是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备，是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段。

模具寿命：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前加工的产品的件数。

制件报废：模具生产出的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用。

模具服役：模具安装调试后，正常生产合格产品的过程。

模具损伤：模具在使用过程中，出席那尺寸变化或微裂纹、腐蚀等现象，但没有立即丧失服役能力的状态。

模具失效：模具收到损坏，不能通过修复而继续服役。

早期失效：模具未达到一定工业技术水平公认的使用寿命就不能服役时。

正常失效：模具经大量的生产使用，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。

模具正常寿命：模具正常失效前生产出的合格产品的数目。

1.2模具失效形式基本概念模具失效：在特定负荷作用下，具有特定形状的模具材料的失效磨粒磨损:工件表面的硬突出物或外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落。

粘着磨损:工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合，粘合的结点发生剪切断裂而拽开，使模具表面材料转移到工件上或脱落。

疲劳磨损:两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落。

气蚀磨损:当模具表面与液体接触作相对运动时，接触处形成气泡，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和凹坑。

冲蚀磨损:液体和固体微小颗粒高速落下，反复冲击到模具表面，局部材料流失，在金属表面形成麻点和凹坑。

腐蚀磨损:在摩擦过程中，模具表面与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，引起表层材料脱落。

断裂失效：模具在工作过程中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象。

韧性断裂：断裂前产生明显的宏观塑性变形，端口截面尺寸减少，有颈缩现象。

脆性断裂：断裂前变形量很小，没有明显的塑性变形量，端口尺寸无明显变化，不产生颈缩。

《模具寿命》名词解释1.模具:是压力加工或其他成形工艺中，使材料变形成产品的成形工艺装备。

2.模具寿命:模具因为磨损或其他形式失效，终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数。

3.模具正常寿命：模具正常失效前，生产出的合格产品的数目。

4.模具损伤：模具在使用过程中，出现尺寸变化或微裂纹，但没有立即丧失服役能力的状态。

5.模具失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役。

6.模具的早期失效：是指模具未达到一定的工业技术水平下公认的寿命就不能服役。

7.模具的正常失效：是指模具经大量的生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀的磨损或疲劳断裂而不能继续服役。

8.塑性变形失效：模具在使用过程中，发生了塑性变形，改变了几何形状或尺寸，而不能修复再服役时，称塑性变形失效。

9.磨粒磨损:外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。

10.粘着磨损:工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。

11.疲劳磨损：两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象。

12.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和凹坑的现象。

13.冲蚀磨损：液体和固体微小颗粒高速落到模具表面，反复冲级模具表面，使模具表面局部材料损失，形成麻点和坑点的现象。

14.腐蚀磨损:在磨擦的过程中，模具表面与周围介质发生化学或电化学反应，再加上摩擦力机械作用，引起表层材料脱落的现象。

15.磨损失效:磨损使模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态使之不能继续服役时。

16.沿晶断裂：裂纹沿晶界面扩展而造成金属材料的脆断。

17.疲劳断裂：模具在循环载荷的作用下服役一段时间后所引起的断裂。

18.脆性断裂：是指断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂。

19.一次性断裂：是指在承受很大变形力或在冲击载荷的作用下，裂纹产生并迅速扩展造成的裂纹。

一、术语模具的失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。

P10模具的寿命：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品件数，称为模具的使用寿命，简称模具寿命。

P9磨损失效：由于表面的相对运动，从接触表面逐渐失去物质的现象称为磨损。

P17粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合，粘结的结点发生剪切断裂而拽开，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象称为粘着磨损。

P19疲劳磨损：两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损或麻点磨损。

P21 断裂失效：模具在工作中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象称为断裂失效。

P23二、基本概念1、寿命与失效的关系是什么寿命由失效界定2、什么是模具正常寿命？P11模具正常失效前生产的合格产品的数目称为模具正常寿命，简称模具寿命S 。

3、什么是正常失效，非正常失效？P11模具经大量的生产使用，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时，称为模具的正常失效。

由于工作条件的变化、操作者的使用水平、管理者的失误等原因造成的某些损伤，也会导致模具的失效，称为模具的非正常失效。

4、影响粘着磨损的主要因素有哪些？P20材料性质、材料硬度、模具与工件表面压力、滑动摩擦速度。

5、影响疲劳磨损的主要因素有哪些？P21材料的冶金质量、材料的硬度、表面粗糙度。

6、什么是腐蚀磨损？腐蚀磨损主要有哪两类？P22在摩擦过程中，模具表面与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，引起表层材料脱落的现象叫腐蚀磨损。

腐蚀磨损主要有氧化磨损、特殊介质磨损。

7、？8、什么是变形失效？变形失效主要有哪两类？P23材料受外力的作用就会产生变形。

当变形量超过了模具的精度要求，成型的工件成为次品或废品时会造成模具失效。

变形失效主要有过量弹性失效和塑性变形失效。

一、模具的定义及其意义1、模具的定义模具是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备，是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段，用以限定生产对象的形状和尺寸。

它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

2、模具的生产意义：⑴用模具成型产品的工艺应用非常广泛。

⑵模具成型制件可实现少、无切削加工。

⑶模具成型具有优质、高产、低能耗和低成本等特点。

⑷模具成型可以缩短产品的生产周期以及提高产品的生产率及利润。

二、模具生产的发展趋势⑴发展精密、高效、长寿命模具。

⑵发展精密、高效、数控自动化加工设备，提高模具制造水平。

⑶发展各种简易模具加工技术。

⑷完善、改进现有模具钢性能，开发新型模具钢种。

⑸发展专业化生产。

⑹模具标准件的使用，缩短制造周期，提高质量及降低成本。

三、模具失效分析(一) 模具失效分析的定义及其意义1.失效分析是对事物认识的一个复杂过程，通过多学科交叉分析，找到失效的原因和解决的措施，达到提高模具寿命的目的。

提高模具的寿命其实就是延缓模具的失效。

2.失效学是研究机械设备的失效诊断、失效预测和失效预防的理论、技术和方法及其工程应用的一门学科。

防止类似失效在模具设计寿命范围内再发生的目的3.失效总是从模具对服役条件最不适应的环节开始，而且失效模具的残骸上必然会保留有失效过程的信息。

（二）模具失效分析的发生条件引起模具失效的因素有内因和外因，内因即材料方面，包括材料品质及加工工艺方面的各种因素；外因即环境方面，包括受载条件、时间、温度及环境介质等多个因素。

任何模具的失效都是在材料的强度、韧性与应力因素和环境条件不相适应的条件下发生的；四、模具的分类及模具成型工艺的分类1.成型工艺分类：普通模锻挤压拉拔冲压压铸塑料成型2.模具分类：1、按模具所加工的材料的在结晶温度分：⑴冷变形模具⑵热变形模具⑶温变形模具2、按模具加料的工作温度分：(1) 冷作模具: 冷（冲、镦、挤）模拉深模、弯曲模、拉丝模、滚丝模(2) 热作模具: 热锻模、压铸模、非金属成型模(3) 温作模具: 温（锻、镦、挤）模、温热旋压模3、按模具成型的材料分：⑴金属成型用模具⑵非金属成型用模具4、按模具的用途分：锻造模具冲压模具拉拔模具压铸模具塑料模具橡胶模具陶瓷模具玻璃模具其他模具五、模具失效的影响因素模具失效的影响因素包括：模具结构、模具工作条件、模具材料、模具制造。

关于模具使用寿命及失效问题分析摘要：在现代工业社会中，冷冲压模具生产方式是一种倍受青睐的现代工业品的加工方式，它的使用寿命直接影响着现代工业生产的效能与效率，它已是现代工业生产中的关键一环，因而它的使用寿命的提高也成为众多企业和专家学者研究课题。

关键词：模具使用寿命；失效问题；措施模具被人们称为工业之父，由于现代工业的自动化程度越来越高，模具的使用范围也越广泛，可在我国的较多中小企业中，其寿命还很低，仅相当于国外同行业的1/3到1/5。

模具的寿命低，不但会降低产品质量，更会产生浪费模具材料、增加加工工时等严重的后果，使产品的成本居高不下并严重影响生产效率。

1模具结构丧失功能的原因分析模具制品主要应用于工业生产，但时常会出现各类异常操作，进而导致模具结构定型功能的丧失，由此白白消耗大批的劳动工时，制约了生产效率的提升。

在此重点阐释模具制品失效的常见原因及常见的失效类型。

模具制品有多种失效模式，其中冷热型模具在使用过程造成功能丧失的几种主要表现是：在实际使用过程中模具结构产生塑性形变；模具工件内腔的摩擦损耗；模具材质疲劳；模具结构开裂。

1.1模具结构产生塑性形变模具结构所产生的塑性形变就是指其所承受的负载大小超出了依照其本身结构特点所设定的屈服强度指标并由此引发的模具结构形态改变，比如模具发生胎腔内陷、孔眼增大、棱角边缘坍落以及凸型模转变成镦粗型结构、竖向发生弯曲情况等。

特别是热加工型模具制品，它的有效工作表观层和高温型材料相接触产生摩擦及挤压过程，导致胎腔表观层温度一般都远远超出热加工模具钢材质的回火状态温度，胎腔内表面因为受热变软而被挤陷或挤成堆状。

冷镦型模具主要采用具有弱淬透性能的钢材，模具工件经过淬火预热之后，通过里孔实施喷水降温作业从而形成硬型保护层。

在模具工件使用过程中，倘若其受到的冷镦应力太强，其硬型表层下部的内壁耐压屈服性能不强，此时模具体内腔即被压坍。

模具工质的本身屈服能力通常随着碳元素的组分浓度随着某类合金成分的增大而上升，在硬度性能一样的状态下，不同组分含量的钢材质具备的抗压能力不一样，当钢体硬度指标为64HRC时，下面4类钢质的耐屈服能力从小到大的排列顺序是：5CrNiW＜Cr6WV＜Cr12＜W18Cr4V。