模具寿命与失效6-1
模具的失效及使用寿命
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模具的失效及使用寿命
• 模具失效形式及机理
•五、气蚀磨损和冲蚀磨损
•（三）提高抗气蚀磨损和冲蚀磨损的措施
• 气蚀磨损和冲蚀磨损都称为侵蚀磨损。它们都可以看 成疲劳磨损的派生形式。因为就本质上来说，都是由于机 械力造成的表面疲劳破坏，但液体的化学和电化学作用加 速了它们的破坏速度。在注塑模具和压铸模具中易出现。
• （二）粘着磨损的分类 •
•
根据磨损程度，分为：轻微粘着磨损（氧化磨
损）和严重粘着磨损（涂抹、擦伤、胶合）。图3-6。
•轻微粘着磨损（氧化磨损）：粘结点强度低于模具和 工件的强度时发生。接点的剪切损坏基本上发生在粘着 面上，表面材料的转移十分轻微。
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模具的失效及使用寿命
• 模具失效形式及机理源自区，磨屑尺寸增大，加厚，且多为金属屑；
•
当载荷继续增大超过T2
后，表面内摩擦增大而温度
很高，可能发生相变，并形
成白层，形成不易破碎的氧 化膜，因而耐磨。
•载荷对碳钢表面磨损量的影响
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模具的失效及使用寿命
• 模具失效形式及机理
• （三）影响粘着磨损的因素
•
② 材料性质
•
脆性材料比塑性材料粘着倾向小。塑性材料形成的粘
金属)所组成的摩擦副粘着倾向大；互溶性小的材料(异种
金属或晶格结构不相近的金属)组成的摩擦副粘着倾向小。
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模具的失效及使用寿命
• 模具失效形式及机理
• （三）影响粘着磨损的因素
• ③ 材料硬度
•
模具材料硬度越大，磨损越小；反之，磨损
越大。
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模具的失效及使用寿命
模具寿命及提高模具寿命
模具寿命及提高模具寿命【摘要】：目前，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。
而模具寿命对模具工业发展的意义及其重大，故了解模具寿命，研究、模具寿命极其关键。
【关键词】：模具、寿命、失效、提高1 引言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，而且还影响着生产率和成本。
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，模具的寿命逐渐引起世人的关注。
过去由于受模具制造水平和社会需求的限制，大部分模具只是用来生产零件的毛坯或是精度不高、结构形状简单的轻工产品及日常生活用品。
传统的模具材料和热处理工艺的配合基本能满足模具的性能要求。
在使用中模具出现了磨损、变形甚至微细的裂纹，由于不影响产品的精度要求，而没有得到重视。
再加上传统的观念认为模具本身就是成本昂贵的工具，由于生产制件的数量多，模具的成本平均在每一个制件上也只有几分钱。
所以模具成本高已被传统观念所接受，模具报废之后只需重做一套即可。
因此，没有意识从模具寿命的角度对经济效益经行分析，故有很大的潜力需要我们去挖掘。
2、模具寿命的基本概念2.1模具寿命的定义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。
模具的使用寿命并不期望无限长，只需要比模具成型制品的生产要求长。
因此在考虑模具的最佳使用寿命时，应将目标放在使单件制品获得最低成本的基础上。
这样的模具使用寿命对工业的生产才有实际意义。
2.2模具寿命与失效的术语定义1）.制件报废模具生产处的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用时称制件报废。
大多数模具的寿命是有制品可用性决定。
如果模具生产的制品报废，则该模具就没有使用价值了。
2）.模具服役模具安装调试后，正常生产合格产品的过程叫模具服役。
模具的服役条件与安装模具的机床类型、吨位、精度、成型次数、生产效率、被加工件大小、尺寸、材质、变形抗力以及工件加热条件、制件成型温度、冷却润滑条件等因素都有关系，因而模具的服役条件会有很大的不同。
冲压模具使用寿命标准
冲压模具使用寿命标准一、模具材料质量模具材料的质量是影响冲压模具使用寿命的重要因素。
优质的材料具有更高的强度、耐磨性和耐腐蚀性，能够保证模具在长时间使用过程中保持稳定的性能。
因此，在选择模具材料时，应选用符合标准的高品质材料，并进行相应的检验和测试。
二、模具结构设计模具结构设计对冲压模具的使用寿命也有很大影响。
合理的结构设计能够提高模具的刚度和稳定性，减少变形和磨损。
因此，在模具设计过程中，应充分考虑模具的工作原理、加工工艺和材料特性等因素，确保设计的合理性和可行性。
三、制造工艺水平制造工艺水平的高低直接影响到冲压模具的质量和使用寿命。
高水平的制造工艺能够保证模具的精度和表面质量，减少在使用过程中出现的问题。
因此，在制造过程中，应采用先进的制造设备和工艺技术，确保制造出的模具符合设计要求。
四、使用环境与条件使用环境与条件也是影响冲压模具使用寿命的重要因素。
例如，温度、湿度、振动等因素都会对模具的使用寿命产生影响。
因此，在使用过程中，应保持适宜的工作环境，避免对模具造成不必要的损害。
五、操作规范与维护保养操作规范与维护保养是延长冲压模具使用寿命的关键措施。
正确的操作方法和定期的维护保养能够减少模具的磨损和故障，延长其使用寿命。
因此，在使用过程中，应严格遵守操作规范，定期进行维护保养，确保模具的正常运行。
六、模具配件质量与寿命模具配件的质量和寿命也会影响冲压模具的使用寿命。
优质的配件能够提高模具的整体性能和使用寿命。
因此，在选择配件时，应选用符合标准的高品质产品，并进行相应的检验和测试。
同时，在维修过程中，应注意配件的更换周期和质量要求，确保更换后的配件能够与原模具相匹配。
七、模具修复与更换频率在冲压模具使用过程中，不可避免地会出现一些故障和磨损。
及时的修复和更换能够保证模具的正常运行和使用寿命。
因此，在发现故障或磨损时，应及时进行修复或更换相应的部件。
同时，在修复过程中应注意工艺流程和技术要求，确保修复后的部件能够满足使用要求。
模具寿命与失效复习资料
《模具寿命与失效》复习资料2010年4月14日第一章1.简述失效分析的意义？P4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。
2.简述模具的分类？P5-6⑴按模具所加工材料的在结晶温度分①冷变形模具②热变形模具③温变形模具⑵按模具加工坯料的工作温度分①热作模具②冷作模具③温作模具第二章名词：1.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起技术要求的现象而不能使用时称为制件报废。
模具服役：模具安装调试后，正常生产合格产品的过程叫模具服役。
模具损伤：模具在使用过程中，出现尺寸变化或微裂纹，腐蚀等现象，但没有立即丧失服役能力的状态称为模具损伤。
模具失效：模具受到损伤，不能通过修复而继续服役时称为模具失效。
早期失效：模具未达到一定工业水平公认的使用寿命就不能服役时，称为模具早期失效。
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时，称为模具的正常生效。
2.用模具生产的产品成本中与模具寿命有关的项目有哪些？P14主要分为两类：①与模具寿命无关的项目，包括生产产品用原材料费，工资，设备折旧费，及管理费等。
②与模具寿命有关的项目，如模具费，模具工费等第三章1.模具失效的分类P16⑴按经济法观点分类①正常耗损失效②模具缺陷失效③误用失效④受累性失效⑵按失效形式及失效机理分类①表面损伤②过量变形③断裂2.简述磨粒磨损的主要特征？P17摩擦表面上有擦伤，划痕或形成犁皱的沟痕。
3.影响磨粒磨损的因素有哪些？P18①磨粒尺寸与几何形状②磨粒硬度③模具与工件表面压力④工件厚度4.根据破坏现象不同，粘着磨损有哪几种类型？P19①涂抹②擦伤③撕脱④咬死5.影响粘着磨损的因素有哪些？P20①材料性质②材料硬度③模具与工件表面压力④滑动摩擦速度6.影响疲劳磨损的因素有哪些？P21①材料的冶金质量②材料的硬度③表面粗糙度7.多种失效形式如何产生交互作用？P28①磨损对断裂的促进作用②磨损对塑性变形的促进作用③塑性变形对磨损和断裂的促进作用8.说出冷冲裁模具最常见的失效形式？P29模具刃口在压力和摩擦力的作用下，最常见的失效形式是磨损9.冷拉伸模的主要失效形式？P30主要失效形式是粘着磨损和磨粒磨损10.冷墩模具的主要失效形式有哪些？P31主要是磨损失效和疲劳断裂失效11.冷挤压分为哪些类型？P31①正挤压②反挤压③复合挤压④径向挤压12.锤锻模的基本失效形式？p33其基本失效形式有：型腔部分的模壁断裂、型腔表面热疲劳、塑性变形、磨损及锤锻模燕尾的开裂13.影响压铸模具的寿命的因素是？P36-37压铸模的寿命主要受压铸件材料融化温度的影响，融化温度越高的材料，压铸时模具的寿命越低14.塑料模具失效的特点？P38①型腔表面的磨损和腐蚀②塑性变形③断裂④疲劳和热疲劳15.模具失效分析的主要任务是什么？P38主要目的是为了避免或减少同类失效现象的重复发生，延长模具的使用寿命，以利提高经济效益16.名词：磨粒磨损粘着磨损疲劳磨损气蚀磨损冲蚀磨损韧性断裂脆性断裂穿晶断裂疲劳断裂沿晶断裂第四章1.影响脆性断裂的基本因素有哪些？P47主要取决于材料本身的性质和健全度以及模具的工作条件，如应力状态、工作温度、加载速度、环境介质等外界因素2.何为断裂韧度？P50断裂韧度K1c是材料抵抗裂纹失稳扩散的抗力指标。
模具寿命[3}
《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。
模具失效的原因分析
第一节模具失效的原因分析塑料模具的失效形式主要体现在以下几个方面：选材、钢料品质、模具设计、模具加工质量、热处理、模具表面处理、模具使用等。
1)表面磨损、局部崩裂、变形及断裂；模具的耐磨性，随着模具硬度的提高而增加，但在硬度相同的情况下，韧性愈好耐磨性愈高，所以，模具硬度越高，冲击性能会下降，会促使磨损裂纹的形成和扩展，从而加速磨损的进程。
要提高耐磨性，必须注意硬度和韧性的良好配合。
2)由于塑料制品的表面粗糙度及精度要求较高，再加上不少塑料中含有氯氟元素，其产生的腐蚀性气体的腐蚀，会加剧模具的磨损失效，所以，因表面磨损造成的模具失效比例大；3)因未调整好低压保护，胶件的压模造成模具表面凹陷的情况也时有发生；4)小型模具在大吨位机台上超载使用时，容易产生表面凹陷、皱纹、堆塌等，特别是在棱角处易产生塑性变形；5)由于塑料制品成型模具形状复杂，存在许多棱角、薄壁等部位，在这些部位会产生应力集中，而发生断裂。
6)模具材质选择不当。
具体见《模具选材原则》。
7)模具工件热处理工艺不良。
从模具失效分析得知，70％的模具失效是由于热处理不当与选材不当造成的。
二、模具失效改善途经：采用正确的钢料热处理工艺与钢料表面处理工艺为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
热处理加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢和炉内气氛等工艺参数的选择不当，都会造成淬火开裂或早期失效。
众所周知，磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此，对模具表面的加工质量要求非常高。
但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳也在所难免。
因此，模具的表面性能反而比基体差。
采用热处理新技术是提高模具性能的经济而有效的重要措施。
模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。
基体的强韧化在于提高基体的强度和韧度，减少断裂和变形。
表面强化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
影响模具寿命的相关因素及改进措施探讨
检查模具的精度。在检查时采用高精度的测量仪器 ，对成形表面 为复杂空间曲面的零件 ，应使用三坐标测量仪等精密测量设备， 确保测量数据准确可靠。
２ ． ３ 模 具材 料及 热 处理
在 影响模 具寿命的诸 多因素 中 ，模具材料的选择和热处理 工艺的制订对模具寿命的影响应该是最大的 ，合理的选材与实施
学 术 研 讨
缸科 技 ２ ０ １ ３ 年第６ 期
影 响模具 寿命 的相关 因素 及改进措施探 讨
张 艳 琴
南 充 职 业 技 术 学 院机 电 工程 系
摘
一
６ ３ ７ ０ ０ ０ 四川 Ｉ南充
要 本 文介 绍 了与模 具 寿命 相 关 的术 语 和概 念 ，对影 响模 具使 用寿命 的诸 多因素进 行 了分 析 。提 出模 具 的 寿命 是在
正 确的 热处 理技 术 是保 证 模具 寿 命 的基础 。
浪费大量的人力 、物力，影响了生产进度。模具是提高材料利用 率 、保证成形产品质 量、体现成形产品技术经济性的有效手段 。 要获得满意的产品 ，对成形模具而言 ，以下４ 个方面决定了它的及热处理方法 、良好的模具服役条件。实际上只要其 中一个环
机 械 方法 去 除 异常 层 中的再 凝 固层 ，尤其 是微 观 裂纹 或 者在 电加 工 后 进行 一 次 低温 回火 ，使 异 常层 稳 定化 ，以防 微裂 纹扩 展 。
（ １ ）模具寿命 。模具经过安装试模后 ，正常生产出合格模 具产品的过程 ，称为模具服役 。模具正常失效前生产出的合格产 品的数 目叫模具寿命 。模具首次修复前生产出的合格产品的数 目 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。一般模具的寿命是由产品可用性决定的 ，如果模具生产的产 品报废 ，就意味着该模具没有使用价值 。 （ ２ ）模具 失效 。如 果模具在使 用过 程 中因结 构形状 、尺 寸 、精度 、表面粗糙度 、材料组织与性能发生变化而达不到原有 设计的功能 ，就认为是模具失效。生产实践中一般表现为模具受 到损坏而导致产品质量不合格或报废，模具即使经过修复也不能
模具寿命与失效复习提纲
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。
什么是模具寿命,如何提高模具寿命
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。
模具寿命与失效
④工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工件的深度越深，对模具的磨损量减小。
7、影响粘着磨损的因素：①材料性质，相同金属或互溶性大的材料组成的摩擦副，粘着效应较强，易产生粘着磨损。性质不同的金属或互溶性较小的材料组成的摩擦副，不易产生粘着磨损。②材料硬度，，模具材料的工件材料硬度相差越大，则磨损越小。两者硬度越接近则磨损越严重。③模具与工件表面压力。④滑动摩擦速度
6、影响磨粒磨损的因素：①磨粒的几何形状对磨损率也有较大的影响。当默默里的棱角尖锐且凸出较高时，金属表面磨损率较大。当磨粒棱角不尖锐且凸出较小时，磨损率较小。
②要减小磨粒磨损量，金属的硬度Hm应比磨粒的硬度Ha高。（要求满足Hm≈1.3Ha）
③模具与工件之间的表面压力越大，磨粒压入金属表面的深度越深，则磨损量越大。但当压力达到一定值后，磨粒棱角变钝，使磨损量的增加减缓。
44、耐磨性与哪些因素有关
答：耐磨性不仅与材料的强度、韧性及硬度有关，还与钢中碳化物的数量、大小及分布有关。一般来说，强度或硬度及韧性越高，碳化物越细小、分布越均匀，材料的耐磨性越好。
45、论述减轻粘着磨损的主要措施
答：1.尽量选择互溶性少、粘着倾向小的材料配对；选择强度高、不易塑性变形的材料。
29、模具表面的应力集中部位，加工和使用过程中所造成的表面损伤，材料本身的冶金缺陷等，都易成为疲劳断裂的裂纹源。尤其表面存在较大拉应力时，疲劳裂纹多萌生于表面应力集中处。
模具寿命的概念
、模具寿命的概念原理模具寿命是指在保证制件品质的前提下, 模具所能达到的生产次数（冲压次数、成型次数）。
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。
模具使用寿命：模具已经生产的次数。
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工作。
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工作。
1.模具正常寿命模具正常失效前，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，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。
2.模具失效形式及原理模具种类繁多，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. 磨损失效模具在工作时，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。
磨损失效可分以下几种：a. 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。
b. 气蚀磨损和冲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叫气蚀磨损。
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。
c. 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。
在模具与工件（或坯料）相对运动中，磨损往往是以多种形式并存，并相互影响。
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工作能力时，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。
模具寿命
1模具寿命：模具因为磨损或其它形式失效、终止不可修复而报废之前所加工产品的件数。
2模具服役：模具安装调试后，正常生产合格产品的过程。
3模具损伤：模具在使用过程中，出现尺寸变化微裂纹腐蚀等现象，没有散失服役能力状态4模具失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时。
5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，称早期失效。
6正常失效：模具大量生产使用，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7修模寿命：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。
8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。
9磨损失效：当模具的尺寸发生变化或改变了模具的表面状态，使其不能继续服役。
10 按照磨损机理分为：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损。
11 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，刮擦模具表面材料脱落的现象。
12 采用模具成形工件时，模具的硬度要比工件高。
13 工件厚度:工件厚度越大，磨粒越易嵌入工件，嵌入工件深度越深，对模具的磨损量越小。
14粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凸凹不平，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的现象。
15 影响粘着磨损的因素：材料性质、材料硬度、模具与工件表面压力、滑动摩擦速度。
16 影响疲劳磨损的因素：材料的冶金质量、材料的硬度、表面粗糙度。
17 断裂失效：模具在工作中出现较大裂纹或部分分离而散失正常服役能力的现象。
18 冷拉伸膜失效形式主要是粘着磨损和磨粒磨损。
19 影响模具寿命的因素主要包括：模具结构设计、模具工作条件、模具材料、模具的热加工和冷加工、模具使用状况等因素。
20 采用组合式模具可避免应力集中和裂纹的产生。
21 模具的工作间隙：凸凹模工作间隙的大小决定了模具的生产质量和使用寿命。
冲裁模凸凹模的刃口间隙是工作间隙，也叫冲裁间隙。
模寿
第一章1模具在现代工业生产中得作用，1）模具是制品成型的一种重要工艺装备，应用广泛它对锻造，塑料，压铸等行业的生产有较大的影响。
2)少无切屑是机械制造发展的一个方向，而模具是利用压力加工实现少无切屑工艺的关键。
3）磨具质量影响到压力加工技术水平的高低，是产品的精度，余量，生产率的决定性因素。
4）模具的制造水平还是影响成型工艺所采用的自动化等先进设备能否发挥优越性的重要因素。
2国内外模具制造的现状和趋势，1）市场竞争剧烈，加速了产品的更新换代，加快了模具制造的发展。
2）对模具的要求提高了。
3）国外工业发达国家，模具制造发展很快，成为专门的生产行业，逐渐实行标准化，专业化，商品化。
4）我国的模具生产发展也很快，在一定程度上满足对模具的需要，逐渐发展成为国民经济的基础工业，最近国家把模具制造列为机电工业发展系列而第二位，这对振兴模具工业创造了极好的条件。
与国外模具比主要表现为3 1）标准化程度低2）模具品种少效率低3）模具制造精度低周期长4）磨具寿命短材料利用率低5）技术力量落后管理水平较差压力加工的基本方法简单分为锻，轧，冲，镦，挤，弯，旋，拉，拨受力状况，加载速度，变性材料，的流动情况等等方便有所不同与模具有关的工艺主要分以下几类，普通模锻，挤压，拉拨，冲压，压铸，塑料成型。
普通模锻；是将金属加热或不加热，在冲击力或压力作用下，是金属的几何形状发生发生变化得到一定要求的锻件。
它包括镦锻和热锻镦锻；是使材料局部锻粗成一定的形状的加工工艺。
可分为冷镦，温镦和热镦热锻；是利用锻锤或螺旋压力机或热模锻压力机是金属变形的加工方法。
可分为模锻和胎模锻，模锻；是金属材料在锻模的模膛中受力变形，获得和模膛形状相符的锻件。
胎模锻；是介于自由锻与模锻之间，一般用自由锻方法制坯，在胎模中最后成型。
挤压；是将金属材料放在挤压模型腔内，一端施加强大压力，材料处于三向受力状态下变形，而从一端的模孔中流出，获得不同形状与管材或零件。
模具失效与寿命
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;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..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命低..②温度在成形高温工件时;模具因接受热量而升温;随着温度的上升;模具的强度下降;易产生塑性变形..同时;模具同工件接触的表面与非接触表面温度差别很大;在模具中造成温度应力..2设备特性①设备的精度与刚度模具成形工件的力是由设备提供的;在成形过程中;设备因受力将产生弹性变形..②速度设备对模具及工件的作用力是在一段时间内逐渐增加的;设备速度影响施力过程..设备速度愈高;模具在单位时间内受的冲击力愈大冲量大；时间愈短;冲击能量来不及传递和释放;易集中在局部;造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度..因此;设备速度越高;模具越易断裂或塑性变形失效..3润滑润滑模具与坯料的相对运动表面;可减少模具与坯料的直接接触;减少磨损;降低成形力..同时;润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热;降低模具温度;对提高模具寿命都是有利的..3模具材料性能的影响模具材料的性能对模具的寿命影响较大;其中使用性能：强度、冲击韧度、耐磨性、耐蚀性、硬度、热稳定性和耐热疲劳性..工艺性能：锻造工艺性能、切削加工工艺性能、热处理工艺性能、淬透性..模具使用性能性能的选择1室温载荷较小的工况这类模具的强度越高;硬度越高;耐磨性越好;寿命越高..2室温载荷较大的工况主要考虑具有较高的强度、耐磨性;并有较好的韧性..3高温载荷较大的工况这类模具还应具有耐冷热疲劳性、热硬度及热疲劳性;同时还应具有适当的冲击韧度..4高温载荷较小的工况这类模具还应具有合适的高温强度、热硬度及热疲劳性..4模具制造过程的影响1在模块锻造时;模块加热和冷却所带来的内外温差会产生温差应力；镦粗、冲孔和扩孔等过程如技术参数选择不当易使锻坯开裂..此外;当锻比超过一定值后;由于形成纤维组织;横向力学性能急剧下降;导致各向异性..2在模具的电加工中;会出现不同程度的变质层;此外由于局部骤热和骤冷;还容易形成残余应力和龟裂..3模具的热处理模具热处理安排在模块锻造、粗加工之后;几乎是模具加工的最终工序..模具材料的选用及热处理工序的确定对模具性能的影响极大..三．模具失效分析实例3.1冲裁模冲裁模的主要失效形式为磨损;从磨损机理看主要为粘着磨损..主要影响因素：1冲裁间隙：间隙小减小磨损;间隙大增大磨损2压边状态提高冲裁模寿命的措施：1尽量采用大间隙2采用弹性卸料板3采用导向装置4增加凸模刚度5采取耐磨性好的模具材料6采用表面强化技术7超前维修3.2拉伸模拉伸模的主要失效形式为冲头头部镦粗变形..提高拉伸模寿命的措施：1)将实心冲头改为空心内冷结构冲头;并将壁厚减至14mm以下2)空心冲头口部采用内螺纹连接是;螺纹末端不应留空刀槽;以免造成应力集中;导致断裂失效3)冲头尾部表面拐角处有较大应力集中;易萌生疲劳裂纹;应进一步改进..3.3塑料压注模塑料压注模的主要失效形式为型腔拉毛和凌边堆塌..提高塑料压注模寿命的措施：1）适当提高模具回火的温度;增加回火保温时间..2）实际采用两段回火工艺;是模具回火充分;保持较高硬度的同时改善韧性..。
模具的失效及使用寿命
• ③ 材料硬度
•
模具材料硬度越大，磨损越小；反之，磨损
越大。
•
• 模具失效形式及机理
• (四) 提高耐粘着磨损性能的措施
• ① 合理选用模具材料
•
选与工件互溶性小的材料，减小亲合力，降低
粘结的可能性。
• ② 合理选用润滑剂和添加剂
•
润滑油膜一方面可防止金属表面直接接触，另一方
面可减小摩擦，成倍提高抗粘着磨损的能力。
于提高抗疲劳磨损的能力。
•
• 模具失效形式及机理
•五、气蚀磨损和冲蚀磨损 •（一）气蚀磨损 • 定义：模具表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高 温，使模具表面形成微小的麻点和凹坑的现象叫气蚀磨 损。 •
•
• 模具失效形式及机理
•五、气蚀磨损和冲蚀磨损
•（一）气蚀磨损 • 产生机理：模具与液体表面接触作相对运动时，在 液体与模具接触处的局部压力比液体蒸发压力低的情况 下，形成气泡，同时溶解在液体中的气体也可能析出形 成气泡，如果这些气泡流到高压区，当承受压力超过气 泡内压力时，气泡就会破裂，在瞬间产生极大的冲击力 和高温，作用于模具表面上。气泡的形成和压溃的反复 作用，使零件表面疲劳破坏，产生麻点，随后扩展成海 绵状空穴，这种磨损称为气蚀磨损。
模具的失效及使用寿命
2020年7月18日星期六
• 第二章 模具寿命及其对工业生产的影响
•模具失效的基本概念
• • 模具服役：模具安装调试好后，正常生产合格产品 的过程。 • 模具损伤：模具在使用过程中，出现尺寸变化或微 裂纹，但没有立即丧失服役能力的状态。 •
•
• 模具寿命及其对工业生产的影响
•模具失效的基本概念
，形成淬火裂纹，最后造成撕裂和剥落。图3-5为粘
模具寿命复习资料教材
第一章绪论一、1、模具成型工艺包括：普通模锻，挤压，拉拔，冲压，压铸，塑料成型。
2、模具的分类：（1）按模具加工材料的再结晶温度分,分为冷变形模具，热作模具，温变形模具。
（2）按模具加工坯料的工作温度分，热作模具，冷作模具，温作模具。
（3）按模具成形的材料分，金属成形模具，非金属成形模具。
（4）按模具的用途分，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。
3、模具寿命的基本概念：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。
4、模具失效：模具受到损坏, 不能通过修复而继续服役。
广义上讲，模具失效是指一套模具完全不能再用。
生产中一般指模具的主要工作零件不能再用。
5、模具失效形式：非正常失效（早期失效），正常失效。
非正常失效：模具末达到一定的工业技术水平下公认的寿命, 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。
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时，称模具的正常失效。
6、模具正常寿命：模具正常失效前, 生产出的合格产品的数目 , 称模具正常寿命，简称模具寿命S。
7、模具失效形式主义有三种：磨损，断裂，塑性变形。
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。
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之不能继续服役。
8、模具成形坯料不同，使用状况不同，其磨损情况不同，但按磨损机理可分为：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀磨损、冲蚀磨损、腐蚀磨损。
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。
工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。
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、粘着磨损按照磨损严重程度分为：轻微粘着磨损，严重粘着磨损（涂抹，擦伤，胶合）。
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第六章 新型模具材料
如教材所述：模具材料有“新型模具材料” 及 “传统模具材料”（相对而言）之况，究竟选 择 哪一类？ 新型模具材料与传统模具材料的主要区别在 于： 1. 更好解决了硬度与韧性在材料及其热处理 方面的矛盾。 2. 更好解决了硬度与可加工性在材料及其热 处理方面的矛盾。 3. 更能适应模具需要镜面级加工的要求
第六章 新型模具材料
第六章 新型模具材料 概述 如教材所述：模具材料及其热处理对模具寿 命具有至关重要的影响，因此，须依据本课程 对模具寿命及失效的相关理论，结合具体实践 选择好模具材料及其热处理。 下述为材料及其热处理选择的一般方法及原 则： 1. 材料及其热处理选择的一般方法：
第六章 新型模具材料
第六章 新型模具材料
（1）按生产批量 （2）按塑件种类和质量要求 （3）按塑件尺寸及精度要求 （4）按塑件复杂程度 查有关资料选用。
第六章 新型模具材料
2.材料和热处理选择原则： （1）材料选择品种要尽量少，尽量采用常规 材料和本企业现有材料；如要选用先进材料， 要选择经实践证明切实可靠的材料。 （2）热处理和表面处理要尽量采用常规工艺 若采用先进工艺，须进行工艺实验。 （3）慎用稀、缺、贵材料。
第六章 新型模具材料
6.4 新型塑料模具钢（P128、P154） 6.4.1 模具寿命及失效对塑料模具钢的性能要 求 1.性能要求 1）足够的硬度（磨损）韧性及强度（热疲劳。 2）良好的耐磨性和耐腐蚀性 4）良好的机械加工性（合金材料：易切削预 硬钢）（加：S、Pb铅、Ca钙、Se硒） 5）镜面抛光性：材料的纯洁度、细晶粒、组 织的均匀性—熔炼方法。
第六章 新型模具材料
3）调质型：40Cr （渗氮—淬硬） 4）预硬型：3Cr2Mo Y55CrNiMnMoVS（SM1）（易切型） 8Cr2S（精密易切型） 5）时效硬化型：06Ni（06NiCrMoVTiAI） PMS （1Ni3Mn2CuAIMo）（镜面加工） 6）耐蚀型：2Cr13 PCR（0Cr16Ni4Cu3Nb）
第六章 新型模具材料
4. 新型模具材料的类型（教材P154~161） 1）预硬调质型（预硬型）：P20（ P155表 6-37） ： 中国牌号3Cr2Mo ：见前述。 2）预硬易切削型（预硬型）：5NiSCa 3）时效硬化型：25CrNi3MoAI 从上述模具材料种类所述可知： 我国改革开放后，塑料模具钢新型与传统钢 种已无太大区别。如果以改革开放为界，所谓 “新型”是指预硬型、时效硬化型、耐蚀型。
第六章 新问题。 自然：应用新型模具材料的不利因素是： 1. 价格因素 2. 材料可能的短缺问题 3. 工艺因素：热处理、刀具、工艺参数、工 艺过程等的经验短缺。 因此：对于量大、精密、复杂、大中型模具 优先选用“新型模具材料”。 模具材料主要应用于模具特有零件，如型腔 零件、型芯零件、模仁、浇口套等。
第六章 新型模具材料
模具还有大量其他机械零件，同样也要依 据模具寿命的要求做出正确选择。 如教材所述：要真正理解模具使用性能选择 材料的原则，而不要完全依赖于材料的分类进 行选择。 本教案只能讲授典型模具材料的选择及选择 原理，学生在应用时可参考教材及设计手册进 行较广泛选择。 本教案以塑料模具材料选择为典型案例。
1）阅读装配图。分析设计对象在结构中的 工作条件，即功能及地位、运动状态和性质、 温度情况。热处理的工艺性、结构工艺性、可 能出现的失效形式、正常寿命估算值。作出该 零件的材料、热处理和表面处理的初步设计。 2）调研相似零件的材料、热处理及表面处 理的设计。 3）运用反求设计法分析初步设计，并最终 确定设计。由此： 塑料模具材料选用可在掌握理论基础上：
第六章 新型模具材料
2. 热处理及表面处理要求： 1）零件可不要求整体淬硬 2）常采用研磨、抛光工艺 3）热处理工艺常为：SxxCxx（S0.9—C59） 渗碳+淬火+回火。 4）热处理后变形小，有较好渗透性。 3.塑料模具钢的种类及典型牌号： 1）渗碳型：20Cr 2）淬硬型： Cr12MoV、T10A 、CrWMn 38CrMoAIA（渗氮钢）