董斌—模具失效分析

模具失效分析

目录

1引言模具失效

2模具失效形式案例分析及其改进模具磨损失效

模具断裂失效

模具塑性变形失效

3总结

4参考文献

1引言模具失效

冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

生产中的冲压模具经过一定时间使用后，由于种种原因不能再冲出合格的产品，同时又不能修复的现象称为冲压模具的失效。由于冲压模具类型、结构、模具材料、工作条件的不同，所以冲压模失效的原因也各不相同。

一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲劳及腐蚀等等。

模具的失效也可分为：

正常失效和早期失效

模具模具在工作中，与成形坯料接触，并受到相互作用力产生一定的相对运动造成磨损。当磨损使模具的尺寸、精度、表面质量等发生变化而不能冲出合格的产品时，称为磨损失效，磨损失效是模具的主要失效形式，为冲模的正常失效形式，不可避免。

按磨损机理，模具磨损可分为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。

①磨粒磨损硬质颗粒存在于坯料与模具接触表面之间，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面引起材料脱落的现象称为磨粒磨损。

②黏着磨损坯料与模具表面相对运动，由于表面凹凸不平，黏着部分发生剪切断裂，使模具表面材料转移或脱落的现象称为黏着磨损。

③疲劳磨损坯料与模具表面相对运动，在循环应力的作用下，使表面材料疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。

④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，引起表层材料脱落的现象称为腐蚀磨损。

在模具与坯料相对运动过程中，实际磨损情况非常复杂。工作中可能出现多种磨损形式，它们相互促进，最后以一种磨损形式失效。

冲裁模的工作条件

冲裁模具主要用于各种板料的冲切。从冲裁工艺分析中我们已经

得知，板料的冲裁过程可以分为三个阶段：

弹性变形阶段

塑性变形阶段

剪裂阶段

对于薄板冲裁模，由于模具受到的冲击载荷不大，在正常的使用过程中，模具因摩擦产生的刃口磨损是主要的失效形式

磨损过程可分为初期磨损，正常磨损和急剧磨损三个阶段

初期磨损阶段

模具刃口与板料相碰时接触面积很小，刃口的单位压力很大，造成了刃口端面的塑性变形，一般称为塌陷磨损, 其磨损速度较快.

正常磨损阶段

当初期磨损达到一定程度后，刃口部位的单位压力逐渐减轻，同时刃口表面因应力集中产生应变硬化。这时，刃口和被加工坯料之间的摩擦磨损成为主要磨损形式。磨损进展较缓慢，进入长期稳定的正常磨损阶段，该阶段时间越长，说明其耐磨性能越好。

急剧磨损阶段

刃口经长期工作以后，经受了频繁冲压会产生疲劳磨损，表面出现了损坏剥落。此时进入了急剧磨损阶段，磨损加剧，刃口呈现疲劳破坏，模具已无法正常工作。模具使用时，必须控制在正常磨损阶段以内，出现急剧磨损时，要立即刃磨修复。

2.1.2造成模具磨损失效原因

1、模具间隙选用不符合标准，模具间隙小，严格要求模具总间隙为板材厚度的20%-25%之间。

2、凹凸模具的对中性不好，包括模座和模具导向组件及砖塔镶套由于长期使用磨损或偏位而造成精度不足等原因造成模具对中性不好，应定期采用对芯棒对机床和安装座进行对中性检查调整。

3、凸模温度过高，主要是由于同一模具连续长时间冲压造成冲头过热或模具刃磨方法不当，造成模具退火而导致模具强度不够。注：（所有模具应要有专人刃磨，以免刃磨不当而造成模具损坏或减短模具寿命）

4、局部的单边冲切，如步冲，冲角或剪切时侧向力会使冲头偏向一边，该边的的间隙减小而造成模具磨损严重，如果机床模具安装精度不高，严重的会使冲头偏过下模而造成凸模和凹模损坏。

2.1.3预防模具的磨损失效措施

1.合理进行冲模设计

冲模设计是否合理是预防模具磨损提高冲模耐用度的基础。因此在设计冲模时应设法对产品成形中的不利条件采取有效措施。对于易磨损的凸、凹模,要设计成互换性好的零件,以便凸、凹模磨损后能随时进行更换,使冲模始终保持良好的工作状态。对弯曲模和拉深模,凸、凹模的间隙最好设计成可调的,以便当冲模磨损后经表面磨光和抛光后,对间隙值进行微调,即可使用。对冲裁模,冲模的间隙值要选择合理,其间隙值不可太小,否则会直接影响冲模的使用寿命及耐用度,若过大,又会使工件形成拉长的毛刺。

2.正确选择冲模材料

不同的冲模材料具有不同的强度、韧性和耐磨性,应根据被加工工件的种类、形状、数量和大小及硬度高低来选取冲模材料。对于生产批量大,磨损较严重的冲模,可采用耐磨的硬质合金来制造模具。在一定的条件下使用较高级材料会使冲模耐用度提高好几倍。

3.合理进行冲模零件的锻造及热处理

在选择优质冲模钢材的同时,对不同的材料要进行合理的锻造和热处理,这是预防磨损、提高冲模耐用度的主要途径之一。例如在淬火时,若在加热时产生过热不但会使此工件造成过大的脆性,而且在冷却时容易引起变形和开裂。另外还可采用一些表面强化工艺(真空热处理、离子氮化处理、气体软氮化工艺、渗硼处理等)来提高表面硬度、耐磨性及抗腐蚀性等。

4.保证被冲压板材和坯件的质量严格检查被冲压板材和坯件的质量,使其材质一定要均匀,厚薄一致,表面平整,不应有明显的凸起或凹坑,材料表面光洁,无毛刺和其它杂物等。

5.保持凸、凹模刃口的锋利及适当的润滑对冲裁模应经常刃磨凸、凹模刃口,使其始终保持刃口锋利性,而对弯曲、拉深等成形模具应经常将凸、凹模表面磨光保持较低的表面粗糙度值。在冲压时,还应经常在模具工作部位和毛坯件表面涂以适当的润滑油,使其在模具或坯件表面形成润滑膜,减少凸、凹之间的直接磨损。

6.选用合适的设备及加强模具维护

在冲压加工中应选用较高精度和较高刚性的压力机进行冲压,