模具的失效分析

模具的失效分析

一，目的

1,模具设计人员必须熟知如何保证模具设计正确，合理,提高模具寿命，降低成本.

2,生产中模具失效时，能分析原因，提出改进措施，也是工艺员应掌握的技能•二,模具的工作条件

1,工装模具组成

「凹模- 冷镦,正挤，反挤，冲孔，锥形凸模，切边凹模，切边凸模，孔类' 螺母用凹模等•

套- 推出销套，衬套

-垫- 带孔垫块

轴类厂冲头-正挤，反挤，六方冲头，（螺母冲头）,推出销，凸模销，光凸模（无孔）—销，轴，杆.

板,块类型- 垫块,切断刀，送料滚，刀体,钳片,夹子,弹簧板,弹簧片

哪旋弹簧-拉，压

弹簧碟簧

—板簧

2,易损件（服役期短，经常更换的件）

冲头，凹模

重点分析易损件-冲头，凹模•

3,模具工作条件

①挤压冲头工作条件-以活塞销为例

上冲头-向下运动，下冲头-固定不动•

挤压中，上冲头受力大于下冲头•上冲头受力情况如下：

A）向下运动-反挤坯料,冲头受压应力• B）向上运动-脱离坯料，因摩擦力冲头受拉应力• C）可能因冲头偏心，产生弯曲应力•

结论：上冲头受力复杂，易导致失效•上冲头最大名义压力可达2500 MPa.

在尺寸过渡处，由于应力集中，有时应力更大于此值•

(T r

b tRi

b rRi

P 1R 2

R 2

-R 2

P i

R[ R 2

-R 1

R 21

R R

- 2 O

R

P i R

2 R 2

R 2

( R 2

-R 2

)

当R=R i 时,分别代入公式③

R

2

R i 2

,④得

P i R ?

R 2

-R 2

)=P i

P i R i 2

R

2 -R 2

(i-

R 2

R 2

)

=-P i

= — i+4 ③

R o -R i R 2

+R 2

R 2 -R 2

R 2

② 冷挤压凹模的工作条件 血2 冷挤压过程中，凹模型腔表面受很大的压力，该压力使凹模产生巨大的切向拉 应力•

（以下插图）

拉应力

t

=

PiRi - Po R

+

Ri R0 ( Pi -Po

)

R O

-R 2

R 2( R 2-R 2 )

压应力

P i R i 2 - P o R 2

R 2

-R i 2

R 2

R 2( P i -P o ) R 2

( R 2

-R i 2

)

当采用整体模时，如下图

P 0 =0代入①，②式

结论：

1, (T t 切向应力不是均匀分布，靠近内表面处最大，靠近外表面处最小.

2,

凹模承载能力并非随壁厚的增加而按比例增加.

3, 整体模孔与外径的尺寸关系 当R 0 = 4 R 〔时，由公式⑦得

2R 2

tR0

= p 1

2 2

=2 /15 P 1 =0.133 P 1

(4R i ) -R 1

当R o = 6 R 1时，由公式⑦得

2R 2

tRo

= p 1

=2 /35 =0.0571 P 1

(6R 1)2

-R 2

所以实际应用中，整体式凹模 d 外/ d 内比值取4-6符合上面计算结果.

4,当计算挤圧力过大时、则选用SL 合式凹模，二层*三层.

三,模具失效的基本形式及原因

模具失效形式-模具丧失服务能力的某种损伤形式

.

大多数模具出现损伤后，不会立即丧失服务能力，仅在其中一种损伤发展到足以妨碍模 具正常工作或生

P 1R 2

(1 +

R 2

2R ?

b tR0 =-

2 2

R 2

-R ： R 2

」=

P1

^TR7

P 1R 2

R 0 -R 2

)=0

如已知一整体模及

P 1 ,R ° ,R 1 ,则可求出模中某点应力状态 ，见下图

右

-3RD

P 1

b rR0

R 2

⑧

P

产出废品时，此模具才停止服役.

一模具失效的基本形式血

（二）模具塑性变形失效原因

（三）模具磨损失效原因

凸凹模磨损失效是一种正常失效,但有时发生早期磨损失效值得研究

1,模具磨损过程

磨损量

①初期磨损阶段 A

新模具

刃口锋利（切边模,冲切模）,模孔形状误

差（不圆度等）,与坯料接触面积小，局

部压力大以及产生塑性变形，导致磨损

速度加快•

②正常磨损阶段 B

初期磨损阶段达到一定程度，刃口与工件接触单位压力减轻，不再产生塑性变形，进入摩

擦磨损阶段•在此过程中，由于反复冲击，而模具渐渐趋于疲劳•

③过激磨损阶段 C

刃口，模孔呈现疲劳，模具急剧磨损，不能正常工作，甚至因冲击出现表面剥落剥落硬粒

子成为磨粒，加快了磨损速度•