第四章模具壽命的影響因素

1、1/20:28:11斷裂失效斷裂失效復習復習斷斷裂裂斷裂性質斷裂性質斷裂路徑斷裂路徑斷裂機理斷裂機理塑性斷裂塑性斷裂脆性斷裂脆性斷裂沿晶斷裂沿晶斷裂穿晶斷裂穿晶斷裂混晶斷裂混晶斷裂一次性斷裂一次性斷裂疲勞斷裂疲勞斷裂u斷裂力學在模具失效分斷裂力學在模具失效分析中的作用析中的作用u影響斷裂失效的因素影響斷裂失效的因素u塑性變形失效的定義及塑性變形失效的定義及失效形式失效形式2/20:28:111.1.模具結構模具結構2.2.模具工作條件模具工作條件3.3.模具材料性能模具材料性能4.4.模具制造模具制造5.5.模具維護和管理模具維護和管理第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素3/20

2、:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素第一節(jié)第一節(jié) 模具結構模具結構 模具結構的幾個共性問題模具結構的幾個共性問題1.1.一、圓角半徑一、圓角半徑 外（凸）圓角半徑外（凸）圓角半徑內(nèi)（凹）圓角半徑內(nèi)（凹）圓角半徑4/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素外凸圓角半徑外凸圓角半徑內(nèi)凹圓角半徑內(nèi)凹圓角半徑影響工藝影響工藝影響模具壽命影響模具壽命非工作部位凹圓角半徑過小，也易在使用過程中造成應力非工作部位凹圓角半徑過小，也易在使用過程中造成應力集中，使抗偏載、抗沖擊的能力降低，影響模具壽命。集中，使抗偏載、抗沖擊的能力降低，影響模具壽命。5/20:

3、28:11二、幾何形狀二、幾何形狀第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素對同一工件，凹對同一工件，凹模角度一定時，模角度一定時，擠壓力俞小，模擠壓力俞小，模具壽命俞高具壽命俞高6/20:28:11二、幾何形狀二、幾何形狀第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素a a結構比結構擠壓結構比結構擠壓力降低力降低20%20%，模具，模具壽命也相應提高。壽命也相應提高。7/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素變薄拉深：變薄拉深：是拉深工序或冷擠成形工是拉深工序或冷擠成形工序后進行的一種旨在實現(xiàn)極薄壁杯形件序后進行的一種旨在實現(xiàn)極薄壁杯形件的成形工序。適

4、用的材料有銅、鋁、鋼的成形工序。適用的材料有銅、鋁、鋼等金屬。啤酒罐鋁、子彈殼銅等都是它等金屬。啤酒罐鋁、子彈殼銅等都是它的典型產(chǎn)品。的典型產(chǎn)品。凹模的錐角凹模的錐角對拉深力及模具壽命影響對拉深力及模具壽命影響較大。當變形比較大。當變形比t t0 0/t/t及摩擦系數(shù)及摩擦系數(shù)一定一定時，凹模的最佳取值為：時，凹模的最佳取值為：此時，模具承受的力最小，此時，模具承受的力最小，壽命最高。壽命最高。8/20:28:11三、模具結構形式三、模具結構形式（一）整體模具與組合模具（一）整體模具與組合模具 冷鐓模、冷擠壓模、鍛模的工作條件是受載重，沖冷鐓模、冷擠壓模、鍛模的工作條件是受載重，沖擊力大，如采

5、用整體式模腔易引起局部開裂或整體開擊力大，如采用整體式模腔易引起局部開裂或整體開裂，而采用組合式模腔可以避免開裂現(xiàn)象。裂，而采用組合式模腔可以避免開裂現(xiàn)象。 第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素9/20:28:11 冷鐓滾子凹模，采用組合式凹模后，減少了常冷鐓滾子凹模，采用組合式凹模后，減少了常發(fā)生縱向劈裂或環(huán)形斷裂等現(xiàn)象，避免了模具早期發(fā)生縱向劈裂或環(huán)形斷裂等現(xiàn)象，避免了模具早期斷裂失效，使模具壽命提高了斷裂失效，使模具壽命提高了4-54-5倍。倍。 第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素10/20:28:11預應力加強環(huán)預應力加強環(huán)第四章第四章 模具壽命的影響因素

6、模具壽命的影響因素11/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素模具的導向模具的導向具有一定精度的，引導動模和定模按設定方向平穩(wěn)具有一定精度的，引導動模和定模按設定方向平穩(wěn)開合并使之相互定位的系統(tǒng)。稱為導向定位系統(tǒng)。開合并使之相互定位的系統(tǒng)。稱為導向定位系統(tǒng)。12/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素模具的導向模具的導向13/20:28:11第二節(jié)第二節(jié) 模具工作條件模具工作條件一、成形件的材質、溫度一、成形件的材質、溫度（一）材質（一）材質 成形件的材質有金屬和非金屬、固體和液成形件的材質有金屬和非金屬、固體和液體之分。體之分。 成形件

7、材質的強度越低，所需成形力越小，成形件材質的強度越低，所需成形力越小，模具受力越小，壽命越長。模具受力越小，壽命越長。 成形件材質與模具的親合力越大，易產(chǎn)生成形件材質與模具的親合力越大，易產(chǎn)生粘著磨損，模具壽命低。粘著磨損，模具壽命低。 坯料的表面狀態(tài)：表面光潔度越高，模具坯料的表面狀態(tài)：表面光潔度越高，模具壽命越長。壽命越長。 第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素14/20:28:11（二）溫度（二）溫度 溫度的影響主要有以下四點（以高溫成型為溫度的影響主要有以下四點（以高溫成型為例）：例）：（1 1）溫度上升，模具強度下降，易產(chǎn)生塑性變形。）溫度上升，模具強度下降，易產(chǎn)生塑性

8、變形。圖圖4-104-10（2 2）模具與工件的接觸溫度高，模具非接觸面與）模具與工件的接觸溫度高，模具非接觸面與接觸面之間產(chǎn)生溫度應力；接觸面之間產(chǎn)生溫度應力；（3 3）模具受熱沖擊，易萌生裂紋，發(fā)生疲勞斷裂；）模具受熱沖擊，易萌生裂紋，發(fā)生疲勞斷裂；（4 4）模具與工件之間易發(fā)生粘結，產(chǎn)生粘著磨損。）模具與工件之間易發(fā)生粘結，產(chǎn)生粘著磨損。第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素15/20:28:11二、設備特性二、設備特性1 1、設備的精度與剛度、設備的精度與剛度 設備精度與剛度的影響主要表現(xiàn)在以下三點：設備精度與剛度的影響主要表現(xiàn)在以下三點：（1 1） 設備運動部位的導向精度

9、。設備運動部位的導向精度。（2 2） 設備剛度。設備剛度。（3 3） 設備彈性變形。設備彈性變形。 2 2、速度、速度設備速度影響設備給模具及工件的施力過程。設備速度影響設備給模具及工件的施力過程。 第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素16/20:28:11設備特性設備特性例如：例如：復雜硅鋼片沖模材料為復雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoVCrl2MoV，在普通開式壓力機，在普通開式壓力機上使用，平均復磨壽命為上使用，平均復磨壽命為1-31-3萬次，而新式精密壓力機萬次，而新式精密壓力機上使用，沖模的復磨壽命可達上使用，沖模的復磨壽命可達612612萬次。萬次。第四章第四章 模具壽

10、命的影響因素模具壽命的影響因素17/20:28:11三、潤滑與冷卻三、潤滑與冷卻（一）潤滑（一）潤滑 潤滑的作用：潤滑的作用：（1 1） 減少模具與工件表面的直接接觸，減少磨損，減少模具與工件表面的直接接觸，減少磨損，降低成形力；降低成形力；（2 2） 潤滑可一定程度阻礙坯料向模具傳熱，降低潤滑可一定程度阻礙坯料向模具傳熱，降低模具溫度。模具溫度。第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素18/20:28:11潤滑潤滑 拉伸時潤滑劑應涂抹在拉伸時潤滑劑應涂抹在凹模與毛坯的接觸表面。凹模與毛坯的接觸表面。切忌在凸模與毛坯接觸面切忌在凸模與毛坯接觸面涂潤滑油，以防材料沿凸涂潤滑油，以防材料

11、沿凸?；瑒樱⑹共牧献儽?。?；瑒樱⑹共牧献儽?。第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素19/20:28:11潤滑潤滑 模鍛時潤滑劑應涂模鍛時潤滑劑應涂抹在模膛內(nèi)抹在模膛內(nèi), ,而不是毛而不是毛邊槽部。邊槽部。第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素20/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素內(nèi)冷：內(nèi)冷：冷卻方式緩和，模具溫差小，冷卻效果好，模具冷卻方式緩和，模具溫差小，冷卻效果好，模具壽命高，但模具結構復雜。壽命高，但模具結構復雜。外冷：外冷：冷卻效果顯著，但模具內(nèi)外溫差大，且模具表面經(jīng)受較冷卻效果顯著，但模具內(nèi)外溫差大，且模具表面經(jīng)受較大的急

12、熱急冷，易產(chǎn)生疲勞磨損或疲勞斷裂，模具壽命低。大的急熱急冷，易產(chǎn)生疲勞磨損或疲勞斷裂，模具壽命低。冷卻：冷卻：成形熱工件的模具，因接受工件的熱量而升溫，模具溫成形熱工件的模具，因接受工件的熱量而升溫，模具溫度升高，模具強度下降。為減少熱量，避免模具穩(wěn)定過高、強度升高，模具強度下降。為減少熱量，避免模具穩(wěn)定過高、強度太低而產(chǎn)生塑性變形，在使用過程中應及時冷卻。度太低而產(chǎn)生塑性變形，在使用過程中應及時冷卻。21/20:28:11第三節(jié)第三節(jié) 模具材料性能模具材料性能模具材料的基本性能模具材料的基本性能第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素使用性能使用性能工藝性能：材料對鍛造工藝的適應性

13、工藝性能：材料對鍛造工藝的適應性22/20:28:11使用性能使用性能強度：強度：材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強度。強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能為強度。強度是衡量零件本身承載能力（即抵抗失效能力）的重要指標。強度是機械零部件首先應滿足的基本力）的重要指標。強度是機械零部件首先應滿足的基本要求。要求。剛度：剛度：剛度是指材料在受力時抵抗彈性變形的能力。是剛度是指材料在受力時抵抗彈性變形的能力。是材料彈性變形難易程度的一個象征。材料的剛度通常用材料彈性變形難易程度的一個象征。材料的剛度通常用彈性模量彈性模量E E來衡量來衡量 。

14、在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與。在彈性范圍內(nèi)，剛度是零件荷載與位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它位移成正比的比例系數(shù)，即引起單位位移所需的力。它的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。的倒數(shù)稱為柔度，即單位力引起的位移。第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素23/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素屈服強度（屈服強度（s s）：）：是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應力。對于無明顯屈極限，亦即抵抗微量塑性變形的應力。對于無明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%0.2

15、%殘余變形的應力值為殘余變形的應力值為其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此其屈服極限，稱為條件屈服極限或屈服強度。大于此極限的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。極限的外力作用，將會使零件永久失效，無法恢復。24/20:28:11斷裂強度（斷裂強度（ b ）：）：是指材料發(fā)生斷裂時的最大應是指材料發(fā)生斷裂時的最大應力與斷裂橫截面積的比值。表征材料抗斷裂破力與斷裂橫截面積的比值。表征材料抗斷裂破壞的能力。壞的能力。 裂紋臨界應力強度因子（裂紋臨界應力強度因子（ K1C ）：）：材料抗裂紋擴材料抗裂紋擴展的能力。展的能力。第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素25/20:

16、28:112 2、沖擊韌度、沖擊韌度（ k）：）：材料承受沖擊載荷或沖擊材料承受沖擊載荷或沖擊能量的能力。能量的能力。3 3、耐磨性：耐磨性：指材料抵抗磨損的性能，它以規(guī)定摩指材料抵抗磨損的性能，它以規(guī)定摩擦條件下的磨損率或磨損度的倒數(shù)來表示，即擦條件下的磨損率或磨損度的倒數(shù)來表示，即耐磨性耐磨性=dt/dV=dt/dV或或dL/dVdL/dV。 4 4、耐蝕性：、耐蝕性：材料抗周圍介質腐蝕的能力。材料抗周圍介質腐蝕的能力。4 4、硬度：硬度：材料抗外部物體壓入的能力。常用的硬材料抗外部物體壓入的能力。常用的硬度包括洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度、里氏度包括洛氏硬度、布氏硬度、維氏硬度、里氏硬度

17、、肖氏硬度、巴氏硬度、努氏硬度、韋氏硬度、肖氏硬度、巴氏硬度、努氏硬度、韋氏硬度。硬度。第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素26/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性：材料在高溫下，保持其組織、性材料在高溫下，保持其組織、性能穩(wěn)定的能力。能穩(wěn)定的能力。耐熱疲勞性：耐熱疲勞性：高溫下，材料承受應力頻繁變高溫下，材料承受應力頻繁變化的能力?；哪芰?。27/20:28:11第四章第四章 模具壽命的影響因素模具壽命的影響因素工藝性能工藝性能1 1、鍛造工藝性能：材料對鍛造工藝的適應性。、鍛造工藝性能：材料對鍛造工藝的適應性。2 2、切削工藝

18、性能：材料切削加工的難易程度。、切削工藝性能：材料切削加工的難易程度。3 3、熱處理工藝性能：材料在熱處理時，獲得所、熱處理工藝性能：材料在熱處理時，獲得所需組織、性能和形狀尺寸的難易程度。需組織、性能和形狀尺寸的難易程度。4 4、淬透性：材料在一定條件下進行淬火，獲得、淬透性：材料在一定條件下進行淬火，獲得淬透層深度的能力。淬透層深度的能力。28/20:28:11第三節(jié)第三節(jié) 模具材料性能模具材料性能模具的工作條件模具的工作條件: :u室溫沖擊力較小工況：要求高強度、高硬度、高耐磨室溫沖擊力較小工況：要求高強度、高硬度、高耐磨性；如沖裁模、拉伸模。性；如沖裁模、拉伸模。u室溫沖擊力較大工況：要求高強度、高硬度、高耐磨室溫沖擊力較大工