董斌-模具失效解析总结计划

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模具无效剖析

目录

前言模具无效

模具无效形式事例剖析及其改良2.1模具磨损无效

2.2模具断裂无效

2.3模具塑性变形无效

总结

参照文件

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前言模具无效

冲压模具是冲压生产中必不行少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是权衡一个国产业品制造水平高低的重要标记之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

生产中的冲压模具经过一准时间使用后，因为各种原由不可以再

冲出合格的产品，同时又不可以修复的现象称为冲压模具的无效。因为冲压模具种类、构造、模具资料、工作条件的不一样，所以冲压模无效的原由也各不同样。

一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲惫及腐化等等。

模具的无效也可分为：

正常无效和早期无效

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模具模具在工作中，与成形坯料接触，并遇到互相作使劲产生必定的相对运动造成磨损。当磨损使模具的尺寸、精度、表面质量等发生变化而不可以冲出合格的产品时，称为磨损无效，磨损无效是模具的主要无效形式，为冲模的正常无效形式，不行防止。

按磨损机理，模具磨损可分为磨粒磨损、黏着磨损、疲惫磨损、腐化磨损。

①磨粒磨损硬质颗粒存在于坯料与模具接触表面之间，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面惹起资料零落的现象称为磨粒磨损。

②黏着磨损坯料与模具表面相对运动，因为表面凹凸不平，黏着部散发生剪切断裂，使模具表面资料转移或零落的现象称为黏着磨损。

③疲惫磨损坯料与模具表面相对运动，在循环应力的作用下，使表面资料疲惫零落的现象称为疲惫磨损。

④腐化磨损在摩掠过程中，模具表面与四周介质发生化学或电化学反响，惹起表层资料零落的现象称为腐化磨损。

在模具与坯料相对运动过程中，实质磨损状况特别复杂。工作中可能出现多种磨损形式，它们互相促进，最后以一种磨损形式无效。

冲裁模的工作条件

冲裁模具主要用于各样板料的冲切。从冲裁工艺剖析中我们已经

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得悉，板料的冲裁过程能够分为三个阶段：

弹性变形阶段

塑性变形阶段

剪裂阶段

关于薄板冲裁模，因为模具遇到的冲击载荷不大，在正常的使用

过程中，模具因摩擦产生的刃口磨损是主要的无效形式

磨损过程可分为早期磨损，正常磨损和急剧磨损三个阶段

早期磨损阶段

模具刃口与板料相碰时接触面积很小，刃口的单位压力很大，造

成了刃口端面的塑性变形，一般称为塌陷磨损,其磨损速度较快.

正常磨损阶段

当早期磨损达到必定程度后，刃口部位的单位压力渐渐减少，

同时刃口表面因应力集中产生应变硬化。这时，刃口和被加工坯料之

间的摩擦磨损成为主要磨损形式。磨损进展较迟缓，进入长久稳固的

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正常磨损阶段，该阶段时间越长，说明其耐磨性能越好。

急剧磨损阶段

刃口经长久工作此后，经受了屡次冲压会产生疲惫磨损，表面

出现了破坏剥落。此时进入了急剧磨损阶段，磨损加剧，刃口体现疲

劳破坏，模具已没法正常工作。模具使用时，一定控制在正常磨损阶

段之内，出现急剧磨损时，要立刻刃磨修复。

造成模具磨损无效原由

1、模具空隙采纳不切合标准，模具空隙小，严格要求模具总

空隙为板材厚度的20%-25%之间。

2、凹凸模具的对中性不好，包含模座和模具导向组件及砖塔

镶套因为长久使用磨损或偏位而造成精度不足等原由造成模具对中

性不好，应按期采纳对芯棒对机床和安装座进行对中性检查调整。

3、凸模温度过高，主假如因为同一模具连续长时间冲压造成

冲头过热或模具刃磨方法不妥，造成模具退火而致使模具强度不够。

注：（全部模具应要有专人刃磨，免得刃磨不妥而造成模具破坏或减

短模具寿命）

4、局部的单边冲切，如步冲，冲角或剪切时侧向力会使冲头偏

向一边，该边的的空隙减小而造成模具磨损严重，假如机床模具安装

精度不高，严重的会使冲头偏过下模而造成凸模和凹模破坏。

预防模具的磨损无效举措

合理进行冲模设计

冲模设计能否合理是预防模具磨损提升冲模耐用度的基础。因

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此在设计冲模时应想法对产品成形中的不利条件采纳有效举措。关于易磨损的凸、凹模,要设计成交换性好的部件,以便凸、凹模磨损后能随时进行改换,使冲模一直保持优秀的工作状态。对曲折模和拉深模,凸、凹模的空隙最好设计成可调的,以便当冲模磨损后经表面磨光和

抛光后,对空隙值进行微调,即可使用。对冲裁模,冲模的空隙值要选

择合理,其空隙值不行太小,不然会直接影响冲模的使用寿命及耐用

度,若过大,又会使工件形成拉长的毛刺。

正确选择冲模资料

不一样的冲模资料拥有不一样的强度、韧性和耐磨性,应依据被加

工工件的种类、形状、数目和大小及硬度高低来选用冲模资料。关于

生产批量大,磨损较严重的冲模,可采纳耐磨的硬质合金来制造模具。

在必定的条件下使用较高级资料会使冲模耐用度提升好几倍。

合理进行冲模部件的铸造及热办理

在选择优良冲模钢材的同时,对不一样的资料要进行合理的铸造

和热办理,这是预防磨损、提升冲模耐用度的主要门路之一。比如在

淬火时,若在加热时产生过热不只会使此工件造成过大的脆性,并且

在冷却时简单惹起变形和开裂。此外还可采纳一些表面增强工艺(真

空热办理、离子氮化办理、气体软氮化工艺、渗硼办理等)来提升表

面硬度、耐磨性及抗腐化性等。

保证被冲压板材和坯件的质量严格检查被冲压板材和坯件

的质量,使其材质必定要平均,厚薄一致,表面平坦,不该有显然的突出或凹坑,资料表面光洁,无毛刺和其余杂物等。

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保持凸、凹模刃口的尖利及适合的润滑对冲裁模应常常刃磨凸、凹模刃口,使其一直保持刃口尖利性,而对曲折、拉深等成形模具

应常常将凸、凹模表面磨光保持较低的表面粗拙度值。在冲压时,还应常常在模具工作部位和毛坯件表面涂以适合的润滑油,使其在模具或坯件表面形成润滑膜,减少凸、凹之间的直接磨损。

采纳适合的设施及增强模具保护

在冲压加工中应采纳较高精度和较高刚性的压力机进行冲压,

以减少因为压力机的精度而造成的凸、凹模单面磨损。同时,操作者

一定合理地使用及保护冲模,对冲模应常常进行检修;随时除去凸、凹模工作部位的废渣或杂物,保持工作台面的整齐,安全文明生产。

模具出现较大裂纹或分别为数部分而丧失工作能力，称为断裂效。不

同模具断裂的驱动力有

所不一样。冷作模具所受的

主要外力为机械作使劲

（如冲压力）。热作模具

除承受机械力外，还有

热应力和组织应力作用，有些热作模具的工作温度较高，又采纳必定的强迫冷却方式，形成较大的内应力，且其内应力又远远大于机械应力，所以，许多热作模具部件断裂无效的主要原由与内应力过大相关。模具断裂无效因果图见图１

依据断裂无效机理剖析，按断裂原由可分为：过载断裂、疲惫断裂等

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当模具部件外加载荷超出其危险截面所能承受的极限应力时，部件将发生断裂，这类断裂称为过载断裂。过载断裂的断口宏观特点与资料拉伸断口容貌同样。当资料塑性较好时，宏观断口显示出较大的塑性变形，而资料较脆时，部件断口呈脆性。

模具部件经过必定次数的循环载荷或交变应力作用

后引起的断裂现象称为疲惫断裂。疲惫断裂过程一般经历三个阶段：

疲惫裂纹的萌发，疲惫裂纹的扩展，最后断裂或瞬中断裂。典型的疲

劳断口主要特点为：依据断裂过程形成三个容貌不一样的地区。①疲惫

核心区，它是疲惫断裂的源区，断口呈圆滑、细洁的狭窄地区。②疲

劳裂纹扩展区，常有贝纹状或近似于海滩涟漪状纹线以疲惫核心区为

中心向四周扩散。③瞬断区，是疲惫裂纹扩展来临界尺寸后、剩余断

面发生快速断裂而形成的地区，体现过载断裂的，特征，即拥有放射区与剪切区。使模具发生疲惫损害的根来源因是由循环载荷所惹起的，凡是可促进表面拉应力增大的要素均能加快疲惫裂纹的萌发。往常，疲惫裂纹萌发于应力较

大的部位，特别是应力集中部位（如尺寸过渡处、缺口、刀痕、表面划伤、夹层等）。跟着模具服役期的延伸，细微的裂纹渐渐向纵深发展，扩展到极限尺寸时，严重削弱模具的承载能力而惹起断裂无效。

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防备材质不良惹起裂纹

模具资料内部缺点，如松散、缩孔、夹杂物、成分偏析、碳化物散布不均，及资料的表面缺点，如氧化、脱碳、折叠、疤痕等均会影响钢材性能，并造成铸造或热办理产生裂纹，惹起断裂无效。

针对上述状况，常采纳以下预防举措：①增强原资料的质量查验，严格控制钢材中碳化物不平均度级别要求。②钢材在锻轧时，模具坯料应频频多方向铸造，进而使钢中共晶碳化物击碎得更加渺小、平均。③采纳淬透性优秀的资料，使其淬火后能获取平均的应力状态，以防止开裂或变形。比如冲裁模，往常凹模应选淬透性好的资料，而凸模则要求相应低些。

防备铸造裂纹

选择合理的铸造工艺参数，是保证模具锻件质量的重要条件。

坯料加热过程中应防止发生过热或过烧现象。因加热温度过高会惹起

晶粒快速长大，使坯料塑性降落，影响锻件力学性能。过烧则会使金

属晶粒界限出现氧化及形成易溶氧化物。过烧的坯料，塑性很差，强

度严重降低，一经锻打即破裂成废料。所以，铸造过程中应严格控制

加热温度，防备发生过烧现象，并防备加热过程中坯料氧化。预防措

施为：锻件加热时，装炉温度不宜过高及加热速度不行过快，不然锻

件心部与表层温差过大而造成内应力过大，致使内部产生裂纹。特别

是大型模具锻件加热时，坯料应采纳预热举措，防止温差过大。锻件

的冷却方式也将影响锻件的质量。终锻后应将锻件搁置在５００到

７００℃加热炉中，随炉迟缓冷却。一般状况下，锻件中含碳量、合

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金元素含量越高，体积越大，形状越复杂，冷却速度应越迟缓［４］。模具锻后应实时退火。一般可采纳球化退火，如ＣｒＷＭｎ钢采纳等温球化退火工艺，将锻件加热至７８０℃左右，保温２到３ｈ，随炉

冷至６８０到７２０℃保温４到５ｈ，再随炉冷却（冷却速度小于２５℃／ｈ）至５００℃出炉空冷，以获取平均的球化退火组织，硬度≤２２９ＨＢＳ

防备淬火裂纹

除去内应力退火，防备过热或过烧，防备氧化和脱碳，防备淬火变

形与裂纹，防备回火裂纹等。

塑料模具在服役时承受很大的应力，并且不平均。当模具的某个

部位的应力超出了当时温度下模具资料的折服极限时，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，

并且不可以修复再服役时，叫塑性变形无效。塑性变形的无效形式表现

为镦粗、曲折、形腔胀大、塌陷等。

模具的塑性变形是模具金属资料的折服过程。能否产生塑性变形，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，能否产生塑性变形，主要取决于模具的工作温度和模具资料的高温强度。

出现塑性变形无效的主要原由有：

1．模具资料的强度水平不高；

2．模具资料虽选择正确，但热办理工艺不正确，未能发挥模具钢的

强韧性

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3．冲压操作不妥，发买卖外的超载。

预防举措：

产生塑性变形无效的主要原由是模具资料强度不足，表面硬化层

太薄以及工作温度高于回火温度而致使回火融化等。这类无效属于非

正常无效，一般可经过采纳较好的模具资料或适合的热办理增强方法

予以防止。生产中，不论采纳何种模具钢，为保证型腔表面拥有足够

的强度和硬度，一般都要对它们进行淬火办理（针对碳素构造钢），

渗碳层厚度往常大于0.8mm。

常有模具无效形式有磨损、断裂、塑性变形。模具无效是个综合性问题，与模具构造、工作条件、模具资料、加工方法、保护与管理等多方面要素相关，一定针对详细问题详细剖析，针对不一样的影响要素，采纳