模具的概念

1.模具的概念，以及模具在现代工业中的作用。

概念：模具是用来成型各种工业产品的一中重要工艺装备，是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段。

作用：①用模具成型产品的工艺应用非常广泛；
②模具成型制件可实现少、无切削的加工；
③模具成型具有优质、高产、低消耗和低成本等特点。

2.模具工业发展趋势
①发展精密、高效、长寿命模具；
②发展高效、精密、数控自动化加工设备，提高模具制造水平；
③发展各种简易模具技术；
④完善、改进现有模具钢性能，开发新型模具钢种；
⑤发展专业化生产。

3.我国模具制造与国外相比的落后之处主要表现为以下几个方面：
①标准化程度较低；②模具品种少、效率低；③模具制造精度低、周期长；
④模具寿命短、材料利用率低；⑤技术力量落后，管理水平较差
4.模具成型工艺有哪些?
①普通模锻；②挤压；③拉拔；
④冲压；⑤压铸；⑥塑料成型
5.模具寿命的定义是什么？
定义：模具因为磨损或其他形式的失效、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。

6.模具寿命与失效的术语及其定义
①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；
②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；
③模具失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为模具失效；
④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，称为模具的正常失效；
⑤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为模具正常寿命。

7.简述我国模具技术的发展趋势。

针对当前模具寿命的现状，我国提出了中长期模具技术发展要点。

为提高模具寿命综合技术，近期的目标是：
①对精密、复杂、大型、长寿命模具进行失效分析；
②研究综合性能优良的模具钢，形成系列，淘汰老钢种；
③研制高耐磨冷作模具钢，硬化精密热作模具钢，复合系易切削镜面塑料模具钢，
新型硬质合金，钢结硬质合金模具材料；
④研究真空热处理及表面热处理技术；
⑤研制新型模具润滑剂和涂料、黏结剂；
⑥研制新型喷镀、刷镀等新强化堆焊技术，提高模具维修技术，提供综合性措施，大幅度提高模具使用寿命。

到2020年的目标是：①研制高性能优质模具钢；②开发新型超硬合金钢、金属陶瓷、合成纤维等新型模具材料；③研究应用激光等新型热处理强化技术。

1、解释模具失效的意义是什么？P16
答：提高模具的寿命其实就是延缓模具的失效。

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留有失效过程的信息，总体而言，失效分析是对事物认识的一个复杂过程。

2、在什么条件下会失效？
答：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；外因及环境方面，包括受截条件、时间、温度及环境介质多个因素。

任何模具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。

3、影响失效的因素有哪些？
答：内因和外因。

模具失效的影响因素包括：模具的结构、模具工作条件、模具材料、模具制造。

其中模具结构、材料和制造属于内因，即材料方面，包括材料品质及加工工艺方面的各种因素；模具工作条件属于外因，即环境方面，包括受载荷条件、温度及环境介质镀铬因素。

4、按失效形式和机理课分为哪几类？
答：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、其他形式磨损。

P17磨粒的概念：工作表面的硬突出物或外来硬质颗粒存在共工作与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具材料脱落的现象称为磨粒磨损。

P9粘着磨损的概念：工作于模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些接触点局部压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开，使得模具表面材料转移到工作上或脱落的现象称为粘着磨损。

P21疲劳磨损的概念：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。

P23解释模具材料过量变形失效主要有哪些？是含义是什么？
答：过量变形失效主要有：过量弹性变形失效；材料受外力作用是产生变形，去掉外力是即消失变形消失后材料的变形的形式和尺寸完全全恢复原样，这样的变形为弹性变形。

塑性变形失效；模具在使用过程中，由于发生苏习惯变形改变了几何形状或尺寸，
而不能通过修复继续服役的现象称为塑性变形失效。

P24断裂时效的分类及其特征：
韧性断裂特征：断裂是没有明显的塑性变形，断口形貌是光亮的结晶体。

脆性断裂特征：断裂是没有塑性变形，断口形貌是暗色纤维状
沿晶断裂特征：裂纹沿晶界发展
穿晶断裂特征：裂纹穿过晶粒内部
混晶断裂特征：在准解理小平面内向四周放射的河流花样，小平面间存在大
量短而弯曲的撕裂棱
一次性断裂特征：断口呈结晶状
疲劳断裂特征：疲劳扩展区是裂纹自裂纹源向纵深逐渐发展形成的，具有光
亮的“贝纹”状的痕迹
正断和切断特征：断层的宏观表面垂直、平行于方向
1 冷冲裁模工作过程，分析变形受力情况，失效形式及对模具寿命的影响。

P28 答：①工作过程：冷冲裁模用于冷冲压加工的分离工序，主要是使各种板料冲切成型。

冲裁模的主要工作部位是凸模（或冲头）刃口和凹模刃口，在冲压力作用下，凸模引入凹模时，对板料施加一定压力，通过锋利的刃口使板料产生弹性变形、塑性变形，直至被剪裂。

②变形受力情况：在板料弹性变形阶段，冲头端面的中央部位与板料脱离接触，压力集中于刃口附近的狭小范围内，使刃口上的单位面积压力增大。

在板料塑性
变形和剪裂阶段，凸模切入板料，板料挤入凹模内孔，使模具刃口的端面和侧面产生挤压和摩擦。

因此，模具在工作过程中刃口受到的力主要有正压力、侧压力、摩擦力和弯曲力等。

③失效形式：其失效的主要形式是磨损，除此之外，还能发生崩刃或局部断裂。

当比值d/t较小时，还会引起冲头的宏观塑性变形或折断。

④对模具寿命的影响：模具刃口受力的大小与板料的厚度和硬度有关。

冲头的压力通常大于凹模，尤其是在厚板上冲制小孔时，冲头的单位压力很大。

冲头受力越大，其寿命就越低。

2 弹性变形的抗力指标和塑性变形的抗力指标分别有哪些？P44-45
答：弹性变形的抗力指标：用弹性模量E和切变模量G作为材料的刚度指标，衡量材料抵抗弹性变形的能力。

塑性变形的抗力指标：
①冷作模具钢的碳含量一般较高，且在淬火和低温回火状态使用，其塑性较低、脆性较大，适宜用压缩试验测定其压缩屈服点。

②脆性较大的材料常用试验测定其抗弯屈服点。

③热作模具的工作温度较高，模具材料的塑变抗力不仅取决于材料室温下的屈服强度，还取决于材料的回火抗力及高温下的屈服强度。

3 疲劳断裂的定义是什么？快速断裂的类型有哪些？如何判断脆性断裂、韧性断裂、正断、切断？影响脆性断裂的因素有哪些？P46
答：疲劳断裂：模具在循环应力的作用下经过一定周次所发生的断裂失效。

快速断裂的类型：韧性断裂和脆性断裂。

判断方法：脆性断裂特征：断裂时没有明显的塑性变形，断口形貌是光亮的结晶体；
韧性断裂特征：断裂时有塑性变形，断口形貌是暗灰色纤维状；
正断特征：断层的宏观表面垂直于方向；
切断特征：断层的宏观表面平行于方向。

影响因素：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。

模具疲劳断裂的特点有哪些？
1、失效抗力低；
2、脆性断裂；
3、对材料表面及内部的缺陷高度敏感；
4、塑性变形的高度局部性和不均匀性；
5、试验数据分散；
6、疲劳断口有明显特征
低周疲劳的特点是什么？
最大循环应力接近或高于材料的屈服强度，它足以使材料的应力集中处等薄弱部位发生塑性变形，因而材料在每一周次的循环应力作用下，均产生一定幅度的塑性变形。

低周疲劳寿命较短，一般在10的二次方到10的五次方次的范围内。

影响疲劳强度的因素有哪些？
1、应力集中的影响；
2、表面状态的影响；
3、尺寸因素的影响；
4、材料本身的影响
影响模具寿命的因素是什么？哪些是内因？哪些是外因？
影响模具寿命的因素是：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、模具使用状况内因：主要指模具的结构、模具的材料和模具的加工工艺。

外因：包括模具的工作条件和使用维护、制品的材质和形状大小等。

模具圆角半径对模具工艺、受力情况及寿命的影响是什么？
采用圆角结构可以获得良好的工艺效果，同时，也可避免拐角处产生应力集中。

不同拐角形式产生的应力集中源不同，圆角半径越大应力分布越均匀，越不容易产生应力集中，拐角为尖角结构时应力集中最严重。

模具的圆角半径可分为外（凸）圆角半径和内（凹）圆角半径，凸圆角半径主要影响模具的工艺，过小的凸圆角半径在板料拉深中增加成型力；在模锻中，易造成锻件折叠等缺陷。

凹圆角半径主要影响模具的寿命。

小的凹圆角半径会使局部受力恶化，在四角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂纹，导致断裂。

大的凹圆角半径使模具受力均匀，不易产生裂纹。

P82判断下列哪个模具寿命高
①凹圆角半径主要影响模具寿命。

小的圆角半径会使局部受力恶化，在四角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂纹，导致断裂。

大的圆角半径使模具受力均匀，不易产生裂纹。

从图中可以看出，在采用同一模具条件下，过渡半径R由 2.3增大到3.2，模具寿命就从1.5万件提高到2万件；
②模具工作角度对成型过程中坯料的流动、成型力及模具寿命有很大的影响。

从图中可以看出，圆角过渡处加了过渡角、半径R增大到5，模具寿命就可以从1.5万件提高到30万件。

所以以上四个图最后一个图的模具寿命最高。

27.P83 5-5哪个图的寿命高及其原因？
28.P86模具的工作间隙？
1.冲裁模具凸、凹模的刃口间隙是工作间隙也叫冲裁间隙，不仅影响冲裁过程
和冲裁质量，也影响模具的寿命。

2.当刃口间隙由板料厚度的5%加大到15%时，模具的一次刃磨寿命显著增加。

3.当间隙过大（>15%）时，料板的弯曲变形增大，凸、凹模端面与板料的接触面积减少，冲裁力集中于刃口处，使刃口处，使刃口塑变钝化。

4.刃口变钝又导致冲裁力增大，使模具的刃磨寿命降低。

5.实际中，获得高质量冲裁断面的最佳间隙值和保证模具较高寿命的最佳间隙值不是完全一致的，设计时应综合考虑作出最优的选择。

29.P110模具热处理一般缺陷有哪些？
1.过热和过烧
2.氧化和脱碳
3.热处理裂纹
4.硬度不足和软点
5.黑色断裂
6.脆性
7.表面腐蚀（麻点）
8.热处理变形
30.p112产生表面腐蚀的原因有哪些？
1.在箱式炉中防护剂使用不良，引起氧化、脱碳。

2.在盐浴炉中加热，盐浴校正剂选用不当，或校正剂中带有腐蚀性杂质，或脱氧后未捞渣。

3.模具进行空冷淬火，或在空气中预冷时间过长。

4.硝盐浴中存在大量氯离子，使模具产生电化学腐蚀
5.模具淬火后没有及时清洗，使得残余盐腐蚀模具或模具淬火后虽及时清洗，但放置时间过长，没有采取防锈措施时，也将产生麻点。

防止表面腐蚀的措施是什么？：
1.装箱保护(使用保护剂前烘干)
2.盐浴及时脱氧、捞渣；尽量不进行空冷淬火。

3.硝盐使用温度不应超过500°c；淬火与回火后及时清洗并采取防锈措施。