模具寿命与失效7
河南科技大学模具寿命与失效
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。
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。
模具的失效及使用寿命
工艺上，降低流体对模具表面的冲击速度，避免涡流，消 除产生气蚀的条件，可有效减少气蚀和冲蚀磨损。
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模具(mú jù )失效形式及机理
一、磨损分类(fēn lèi) 根据模具的成形坯料、使用状况，其磨损机理可以分
为：磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、 腐蚀磨损。
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第三章 模具失效形式(xíngshì)及机理
二、磨粒磨损
磨粒磨损的定义: 在工件和 模具接触表面之间存在外来 硬质颗粒或者(huòzhě)工件 表面的硬突出物，刮擦模具 表面，引起模具表面材料脱 落的现象叫磨粒磨损。
由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面的材 料转移到工件上或脱落的现象。
要特征是磨损(mó sǔn)产物多为片状或 小颗粒。
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模具失效(shī xiào)形式及机理
(一)粘着磨损的机理 模具与工件表面的实际接触面积只有名义上的
0.01-0.1%，只有少数微观凸起处接触，压力很大，引 起塑性变形，加上表面因摩擦而温度升高，局部金属软 化或熔化，使表层的氧化膜破裂，使新鲜材料(cáiliào) 暴露，造成工件与模具材料(cáiliào)纯金属接触，分 子间互相吸引、渗透、粘着，使这些突起处联接起来。 随着相对运动的进行和接触部分的温度急剧下降，突起 处相当于进行了一次局部淬火，使粘着部分材料 (cáiliào)强度增加，形成淬火裂纹，最后造成撕裂和 剥落。图3-5为粘着磨损过程。
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模具的结构刚度
为了避免细长 杆变形，常采 用阶梯形顶杆， 来提高顶杆的 刚度。
为了防止应力 集中源的产生 台阶顶杆的拐角部位可采用圆角过渡截面 等结构，或采用组合式结构。
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（四）减轻工作载荷
模具的工作载荷对 模具寿命有决定性 的影响。以正挤压 35钢工件为例：
模具几何形状
t0／t—变形比、μ—摩擦系数
在此值下，模具承受的力最小， 寿命最高。
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变薄拉深
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模具几何形状
对于锤锻模、压铸模、塑料模等型腔 模，型腔结构常需要考虑脱模斜度以 便制件脱模。
型腔脱模斜度对模具型腔侧壁及底部 的应力状态也有直接的影响。
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若采用一次挤压成型，不仅模具的载荷很大，而 且也难以满足工件形状和尺寸的要求。
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减轻工作载荷
若先挤压成如图b示的形状，再最后挤压成型， 则不仅能满足工件设计要求，而且使模具载荷 大为减轻。
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减轻工作载荷
为了减轻载荷，还应注意其他工艺环节。 ➢ 例如选用被挤压材料的变形抗力应尽可能低，
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中心锥角α为120°～ 130°的凸模结构比较 合理。锥角过大，对降 低挤压力的作用并不明 显，锥角过小易造成侧 向分力不平衡，引起凸 模偏斜、弯曲或折断。
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模具几何形状
1-平底凸模 2-平底带锥台凸模 3-锥角凸模a=120º 4-半球面凸模
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凹模锥角的最佳取值计算公式
非工作部位凹圆角半径过小，在使用过程 中也易造成应力集中，使抗偏载、抗冲击 的能力降低。
模具失效总结
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[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。
模具寿命与失效复习资料
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
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。
模具寿命与失效
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疲劳断裂的特征
断裂失效
疲劳断口特征分为： 疲劳扩展区(光亮区)：
是裂纹自裂纹源向纵深 逐渐发展形成的，具有 光亮的“贝纹”状痕迹。
最后断裂区(粗糙区)：是裂纹发展到一定程度失 稳快速扩展的结果。
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五、多种失效形式的交互作用
1）磨损对断裂的促进作用 磨损沟痕可成为裂纹的发源地。当由磨
*冷冲裁模的受力过程
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。
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冷冲裁模
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冷冲裁模的受力过程
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。
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疲劳磨损的形成过程
疲劳磨损
在某些组织不均匀处，由于应力集中， 形成裂纹源，并沿着切应力方向或夹杂 物走向发展。
当裂纹扩展到表面或与纵向裂纹相交时， 形成磨损剥落。
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疲劳磨损的种 类
模具疲劳磨损的外载有机械载荷 和热载荷。因此疲劳磨损可分为：
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其他形式磨损
气蚀磨损的形成过程
在这种气泡的形成和破裂的反复作用下， 模具浅表面将萌生疲劳裂纹，最后扩展 至表面，局部金属脱离表面或气化，形 成泡沫海绵状空穴。
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冲蚀磨损
• 液体和固体微小
颗粒高速落到模 具表面，反复冲 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。
模具的失效及使用寿命
模具的失效及使用寿命引言模具是工业生产中常见的重要工具，用于制造各种零件和产品。
然而，由于长时间的使用和外界环境的影响，模具会发生失效，并且其使用寿命也会受到一定的限制。
本文将探讨模具的失效原因和如何延长其使用寿命。
模具失效原因模具失效是指模具无法正常工作或无法满足生产需求的状态。
模具的失效原因可以分为以下几种：模具常常需要与材料接触，在长时间使用过程中，模具表面不可避免地会发生磨损。
磨损会导致模具尺寸偏差增大，使得制造的产品不符合要求。
疲劳疲劳是指模具在循环工作中受到反复加载引起的损伤。
长时间的循环工作会导致模具材料发生变形、龟裂甚至断裂，使得模具无法正常工作。
锈蚀模具在储存或使用过程中会与空气中的氧气与湿度接触，导致模具表面产生氧化反应，形成锈蚀。
锈蚀会导致模具表面粗糙，增加摩擦力并降低模具寿命。
模具在使用过程中，可能会遇到工件材料的结疤、套筒材料的残留物等堵塞问题。
堵塞会导致模具无法正常排出产品，影响生产效率。
温度模具在工作时会受到温度的影响。
温度过高会导致模具热胀冷缩不均匀，引起变形；温度过低会导致模具变脆，容易破裂。
延长模具使用寿命的方法虽然模具的失效是不可避免的，但可以采取一些措施来延长模具的使用寿命。
以下是几种常见的方法：定期保养定期保养是延长模具使用寿命的重要措施之一。
保养包括清洁模具、润滑模具以及进行各种维护工作。
定期保养可以有效减少磨损和锈蚀，延缓模具的失效。
控制模具工作环境模具的使用寿命与工作环境密切相关。
控制模具工作环境的温度、湿度和清洁度可以减少模具的疲劳和锈蚀，延长使用寿命。
使用合适材料选择合适的模具材料可以提高模具的抗磨损性能和抗疲劳性能。
同时，合适的材料还可以降低模具的摩擦力，减少磨损和温度影响。
加强培训和操作规范加强员工的培训和操作规范可以减少误操作，降低模具遭受损坏的风险。
培训员工正确使用模具和注意模具的保养，可以延长模具的使用寿命。
定期更换模具部件模具的部件往往是容易受损的部分，定期更换易损部件可以减少磨损的影响，并延长模具的使用寿命。
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
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。
模具失效与寿命(20210110223051)
LOGO模具失效与寿命：•、・集团文件发布号：（9816-uATww-M W UB-W UNN-I NNUL-D QQT Y-模具寿命与失效专业:2012级材料成型及控制工程学号：姓名：李国伟【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口常生活用品。
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、变形其至微细的裂纹，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儿分钱。
所以模具成本高己被传统观念所接受，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。
模具使用寿命标准表
模具使用寿命标准表因各种因素而异，例如模具材料、模具结构、产品形状和尺寸、生产环境等。
以下是一些常见的模具使用寿命标准表，供您参考：
1.塑料模具使用寿命标准表：
●热流道系统：100万次以上
●大型注塑模具：30万次以上
●中小型注塑模具：10万次以上
●透明制品注塑模具：5万次以上
2.铝合金压铸模具使用寿命标准表：
●短周期模具：50万次以上
●中长周期模具：100万次以上
●长周期模具：200万次以上
3.冲压模具使用寿命标准表：
●钣金冲压模具：5-20万次
●塑性成形模具：20-50万次
●气动模具：100万次以上
需要注意的是，以上标准表只是一个大致的参考值，实际的模具使用寿命还需要根据具体情况进行评估。
在使用模具时，应定期检查和保养模具，及时发现和解决问题，以延长模具的使用寿命。
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模具几何形状
1-平底凸模 2-平底带锥台凸模 3-锥角凸模a=120º 4-半球面凸模
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凹模锥角的最佳取值计算公式
模具几何形状
t0／t—变形比、μ—摩擦系数
在此值下，模具承受的力最小， 寿命最高。
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变薄拉深
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模具几何形状
对于锤锻模、压铸模、塑料模等型腔 模，型腔结构常需要考虑脱模斜度以 便制件脱模。
采用整体结构很难同时满足这两方面 的性能要求。
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模具结构形式
可采用预应力镶套结构，即用高强、韧材料制造 凹模体，工作部分采用淬硬的高速钢或硬质合金 等高硬度、高耐磨性材料，通过压力将工作部分 镶入凹模体成为组合式模具，以满足型腔表面高 耐磨性和整体高强、韧性的要求。
图（b）是一组合冷镦模
第五章 影响模具寿命的因素
模具结构设计 模具材料 模具的热加工和冷加工 模具的使用状况等。
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影响模具寿命的因素
第一节 模具结构
合理的模具结构，使模具在工作时受力均 匀，应力集中小，也不易受偏载。
模具种类多，形式和工作环境差别很大。 各有特性，但在结构方面也有共性的问题，
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模具几何形状
当变形程度εF不
是很大时，以平底
凸模所受的单位挤
压力最大，半球面
凸模的挤压力最小，
平底带锥台凸模居
中。
1-平底凸模
2-平底带锥台凸模
3-锥角凸模a=120º 4-半球面凸模
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变形程度过大时，球面凸 模的单位挤压力会急剧上 升。
平底凸模刃口处增加圆角 半径，可降低挤压力；
流动、成形力及模具寿命有很大的影 响。
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模具几何形状
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1.凹模的锥角和截面变化
以挤压为例：正挤 压时，主要是凹模 对挤压力产生影响， 为了便于金属塑性 流动和减小模具负 荷，一般都将凹模 出口部分设计成锥 形，如图示。
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模具几何形状
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从图中看，挤压 力的大小不仅与 入口角α大小有 关，还与锥形进 口正挤压凹模的 截面变化量 lnA0/A1有关。
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模具几何形状
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模具几何形状
从应力图可以看出，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。
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圆角半径分为: 外(凸)圆角半径 内(凹)圆角半径
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模具几何形状
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模具几何形状
非工作部位凹圆角半径过小，在使用过程 中也易造成应力集中，使抗偏载、抗冲击 的能力降低。
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模具几何形状
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。
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（二）几何角度
模具几何形状
1.凹模的锥角和截面变化 模具的工作角度对成形过程中坯料的
❖凸圆角半径对工艺影响大 过小的凸圆角半径 ➢ 在板料拉深中增加成型力； ➢ 在模锻中，易造成锻件折叠缺陷。
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模具几何形状
❖凹的圆角半径对模具寿命影响大
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。
大的圆角半径使模具受力均匀，不易产生 裂纹。
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2.组合凹模结构
模具结构形式
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模具结构形式
(a)、(e)整体式 (b)、(c)、(f)、(g) 纵向分割式 (d)、(h)横向分割式
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模具结构形式
3.预应力镶套凹模
为了防止模具胀裂，冷镦、冷挤压凹 模通常要求具有高的硬度和耐磨性， 同时还要求具有高的强度和韧性。
凸模端部设计成平底带锥 台形，对减轻挤压力也有 明显效果。
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模具几何形状
1-平底凸模 2-平底带锥台凸模 3-锥角凸模a=120º 4-半球面凸模
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中心锥角α为120°～ 130°的凸模结构比较 合理。锥角过大，对降 低挤压力的作用并不明 显，锥角过小易造成侧 向分力不平衡，引起凸 模偏斜、弯曲或折断。
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模具结构形式
（二）模具的工作间隙
冲裁模凸、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。
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模具结构Байду номын сангаас式
图示组合冷镦模，原采用高速钢整体式，常 发生早期胀裂失效，寿命不到碳素工具钢凹 模的1/4。
改为预应力镶套结构，模体采用结构钢，工 作部分为高速钢，二者过盈配合使工作部分 预先产生切向压应力，以抵消一部分工作时 产生的切向拉应力，使模具寿命提高，高出 碳素工具钢凹模的8～10倍。
型腔脱模斜度对模具型腔侧壁及底部 的应力状态也有直接的影响。
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二、模具结构形式
（一）整体模具与组合模具 整体模具不可避免的存在
凹圆角半径，易造成应力 集中，并引起开裂。
模具结构
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❖组合式模具
把模具在应力集中处分 割为两部分或几部分， 再组合起来使用。
如：几何形状和刚度。
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一、模具的几何形状
影响模具寿命的几何形状因素： ➢ 模具的圆角半径、 ➢ 凸模端面形状、 ➢ 凹模锥角的大小、 ➢ 凹模截面变化的大小等。
模具结构
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（一）圆角半径
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。
采用组合式模具 可避 免应力集中和裂纹的产 生。
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模具结构形式
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模具结构形式
1.组合凸模结构
工作时，凸模前端 小直径心轴部分先 插入毛坯孔内，以 控制挤压件孔径的 位置。但心轴根部 应力集中严重，受 力时容易折断。
若将凸模设计成图b及图c所示的组合形式，则可 避免应力集中，显著提高寿命。
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模具几何形状
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1.凹模的锥角和截面变化
冷挤压凹模的型腔截 面变化越小，尺寸过 渡越平缓，则挤压力 越小，模具寿命越高。
模具几何形状
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2.凸模的端面形状
模具几何形状
平底带锥台的凸模（图a），端部受力面积较大， 因此单位面积承受的挤压力比平底凸模（图b）可 降低20%，模具寿命也相应提高