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1、模具寿命与材料-全书笔记 模具寿命与材料,全书笔记 第一章 1、模具是压力加工和其他成形工艺中，使材料（金属或非金属）便形成产 品（成品或半成品）的成形工艺装备。 2、我国模具制造与国外有哪些差距？ 标准化程度低模具品种少， 效率低模具制造精度低， 周期长模具寿 命短、材料利用率低技术力量落后，管理水品较差 3、压力加工方法简单分为锻、轧、冲、镦、挤、弯、旋、拉、拔等多种形 式。 4、普通模锻是将金属加热或不加热，在冲击力或压力作用下，使金属的几 何形状发生变化，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
2、旋压力机或热模锻压力机使金属变形的加工方 法。可分为模锻和胎模锻。 5、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， 获得不同形状的型材与管材料或 按凸模与材料的相对运动方向分为正挤压和反挤压。按坯料温度 零件。 分为冷、热、温挤压。 6、挤压零件的形状可以很复杂，精度好，而且表面粗糙度值低，力学性能 ，并且有很高的生产率。 好，材料的利用率高（达 70%） 7、在拉拔时，材料两向受压，一向受拉，通过模具的模孔或型腔而成形， 获得所需形状尺寸的型材、毛坯或零件。 分为拉丝和拔管。 8、冲压是利用冲模使材料发生分离或变形，从而获得零件的
3、加工方法。包 括分离和成型工序。 分离是指使坯料的一部分与另一部分相互分离的工 序，可分为冲孔，落料，切边，修整等。成形是使坯料发生塑性变形而不分 离的工序，包括拉深，弯曲，胀形，翻边和校平等。 9、压铸是压力加工和铸造相结合的工艺，熔融金属以高速压射充填到金属 型压铸模型腔内，在压力下凝固而形成铸件。 10、塑料成型是在压力的作用下，将粉末状或粘流状的塑料在模具中成型， 获得所需形状尺寸的塑料制品。 分为：模压成型、挤压成型和注射成型。 模压成形：指将塑料放在模具的型腔中，在液压机上加热，加压，使软化的 塑料弃满型腔，并保持一定的温度压力和时间，塑料即硬化成制件。 挤压成型： 塑料放入模具的
4、专用加料腔内， 在液压机上加热加压使软化的塑 料经过浇注系统，挤入模具型腔内而制成塑料制件。 注射成型：塑料放入注射机的加料斗中，注射活塞向左移动，推动塑料进入 料筒，有电热装置加热成黏流状态，并以很高的压力和速度，经喷嘴和浇注 系统注射到模具的型腔内而成型。 11、模具的分类：按模具所加工材料的再结晶温度分：冷变形模具热变 形模具温变形模具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 按模具的成型材料分：金属成型模具非金属成型模具 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 12、 的件数，称模具的使用寿命，简称模具寿命。 13.提高模具寿命：为了提高模具寿
5、命，可分析其内在因素（模具结构，材 料及加工工艺）和外在因素（模具的工作条件和使用维护，制品材质和形状 大小） 解决方法：合理设计模具，正确选材，开发模具新材料，改善原材料质量； 采用先进的热处理工艺，提高模具热处理质量，保证加工质量，采用新的加 工方法；改进压力加工设备和工艺，合理使用，维护模具。 第二章 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，但没有立即散 失服役能力的状态叫模具损伤 3、 模具失效： 模具受到损坏， 不能通过修复而继续服役时叫模具失效。 分 为：正常失效和非正常失效 4、模具正常失效前，生产出
6、合格产品的数目，称模具正常寿命，简称正常 寿命 S。 模具首次修复前生产出合格产品的数目，称首次寿命 S1。 模具一次修复后到下一次修复前所生产出合格产品的数目， 称修模寿命 S2。 模具寿命是首次寿命与各次修模寿命的总和。 5、模具的设计时间(T1） ：从模具设计到模具所有工艺文件、图样完成所用 的时间。 模具的制造时间(T2)：模具从制造开始到初次使用时所用的时间。 模具的安装、调试时间(T3)：模具制造出来后，装在相应生产设备上，调试 生产第一件合格产品所用的时间。 模具修复及维护时间(T4)：模具服役一段时间后，暂时性地失去功能或为了 维护所用的时间。 模具的工作时间(T5)：模具在设
7、备上生产出合格产品所用的时间。6、生产率与设备工作节奏有关，也与产品批量及模具寿命有关。 减少模具的装配和修模次数与时间， 提高模具的首次寿命与修复寿命， 都能 提高生产率；设备工作节奏越快，模具寿命对生产率的影响就越大。大批量 生产时，缩短制模时间，减少修复次数，将增加工作时间在整个时间的相对 比例，会有效的提高生产率。 7、采用模具生产的产品，其成本由原材料费、工资、设备折旧费、模具费 可分为： 与模具寿命无关的项目和与模具寿命有 及管理费等项目组成。 关的项目。 8、同一批量产品，当采用不同的模具材料、不同的制模工艺时，其模具费 用不同，也会影响产品成本。因此降低产品成本，除了提高模具寿
8、命之外， 还要考虑产品批量与模具寿命的匹配关系。 对于同一产品同一模具材料， 应根据产品批量选取最合理的模具结构。 第三章 一磨损分类：按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。 1.磨粒磨损：外来硬质颗粒存在工具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 2.影响磨粒磨损的因素：1）磨粒的大小和形状，2）磨粒的硬度 Hm 与模具 材料的硬度 H0，3）模具与工件表面压力 4）磨粒尺寸与工件厚度的相对比 值 3.提高耐磨粒磨损的措施： 提高模具材料的硬度 2） 1） 进行表面耐磨处理 3） 采取防护措施 4.粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，
9、由于表面凹凸不平，粘着的节点 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 5.粘着磨损，分为轻微粘着和严重粘着，其中严重粘着有分为涂抹，擦伤， 胶合。 6.影响粘着磨损的因素 1）表面压力 2）材料性质 3）材料硬度 7.提高耐粘着磨损性能的措施 1）合理选用模具材料 2）合理选用润滑剂的 添加剂 3）采用表面处理 8.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 9.疲劳磨损，分为机械疲劳磨损和冷热疲劳磨损 10. 影响疲劳磨损的因素 1）材质 2）硬度 3）表面粗糙度；提高耐疲劳磨 损的措施：合理选择润滑剂，进行表面强化处理 11 气蚀磨损：金属
10、表面的旗袍破裂，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； 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。 12. 提高抗气蚀冲蚀措施：材料要具有较好的抗疲劳性和抗腐蚀性，还具 有较高的强度和韧性， 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 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 13. 应，再加上摩擦力机械作用，引起表层材料脱落。 14. 磨损的交互作用：模具与工件相对运动中，磨擦磨损情况复杂，一般 不只以一种形式存在。 模具与工件表面产生粘着磨损后，
11、 不分材料脱落会形 成磨粒，进而伴生磨粒磨损。磨粒磨损出现后，使得模具表面变得更粗糙， 又造成进一步的粘着磨损；模具出现疲劳磨损后，同样出现磨损后的磨粒， 造成磨粒磨损，磨粒磨损使得模具表面出现沟痕，粗化，这又加重了进一步 的粘着磨损和疲劳磨损；模具出现腐蚀磨损后，随之而来的是磨粒磨损，进 而伴生粘着磨损和疲劳磨损。 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 15. 时，称为断裂失效。 16. 分类：按断裂性质分为塑性断裂和脆性断裂。按断裂路径分为沿晶断 裂，穿晶断裂和混晶断裂。按断裂机理分为一次性断裂和疲劳断裂 17. 形式：模具断裂表现为局部掉块和整个模具断裂成几大块。
12、 18. 断裂力学在模具失效分析中的作用表现为：1 估计模具承载能力，2 估计模具剩余寿命，3 指导修模工艺 19. 影响断裂时效的主要因素：1 模具表面形状 2 模具材料，具体反映在 材料的断裂韧性上 塑性变形失效：模具在使用过程中，发生了塑性变形，改变了集合形 20. 状或尺寸，而不能修复在服役时，称为塑性变形失效。表现为塌陷，弯曲， 镦粗 21. 塑性变形的失效机理：模具在服役时，承受很大的应力，而且一般不 是均匀的。 当模具的某个部位所受的应力超过了当时温度下模具材料的屈服 强度时， 就会以滑移， 孪晶， 晶界滑移等方式产生属性变形， 造成模具失效。 22. 多种失效形式的交互作用：磨
13、损对断裂及塑性变形的促进作用，磨损 沟痕克称为裂纹的发源地， 当由磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应 力作用下，就会造成断裂。模具局部磨损后，会带来承载能力的下降及易受 偏载，造成另一部分承受过大的应力儿产生塑性变形； 塑性变形对磨损及断 裂的促进作用， 局部的塑性变形该不安了零件模具间的配合关系。 模具间隙 不均匀，间隙变小必然造成不均匀磨损，磨损速度加快，间隙不均匀，承力 面变小带来附加偏心载荷以及局部应力过大， 造成应力集中， 由此产生裂纹， 促进断裂失效。 第四章 （一） 模具结构模具寿命的影响因素 圆角半径 模具寿命的影响因素 圆角半径：是模具零件上的一个重 要参数，分为外（凸）
14、和内（凹）圆角半径。工作部位的圆角半径的大小不 仅对工艺及成型件质量有影响， 也对模具的失效形式及寿命产生影响。 凸的 圆角半径对工艺影响大；凹的对模具寿命影响大。 几何形状： 从而影响模 几何形状 对成型过程中坯料的流动性及成型力产生很大影响， 具寿命。对于同一工件，凹模角度一定时，挤压力愈小，模具寿命愈高。 模具的结构形式1 整体模具：不可避免的存在凹的圆角半径，很容易造 模具的结构形式 成应力集中，并由此引起开裂。2 组合模具：采用它避免了裂纹的产生，寿 命提高。可根据工作状况，不同模块选用不同材料，便于加工和更换，提高 模具的整体寿命。3 模具的导向：采用导向装置的模具，能保证在模具工
15、作 中模具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； 可靠的导向结构对于避免冲头与凹模间互相啃伤极为有效， 对于 小间隙或无间隙的大中型行腔模，冲裁模，精冲模更为重要。除了工作条件 1 不同之外，导向精度的差异也是影响模具寿命的重要因素。 （二） 模具工作条件 成形件的材质 成形件的材质：有金属，非金属，固体，液体之分。 非金属材料，液态材料的强度低，所需的成形力小，模具受力小，模具寿 命高， 金属件成形模比非金属的寿命低； 对固态金属而言， 金属件强度越高， 所需变形力越大，模具所承受的力则越大，模具寿命低。坯料的表面状态对 模具受力，磨损也有较大影响。表面光滑
16、，性能均匀好于表面粗糙。 成形件温度： 成形件温度：对材料强度有影响，同时也影响模具与工件的接触面的情况。 坯料温度越高，模具材料强度下降越厉害，温度应力及热冲击愈大，模具寿 命愈低。 设备的精度：模具成形工件的力是由设备提供的，在成形过程中，设备运动 设备的精度 部位（滑块）相对导轨做运动，同时，设备因受力将产生弹性变形。设备运 动部分的导向精度高，上下模不易错位，不易出现附加的横向载荷和转矩， 模具磨损均匀，模具寿命高。注塑机机械压力机模锻锤（导向精度和寿 命） 设备的刚度大， 在成形过程中的弹性变形小， 模具上下模可较好的保证正确 设备的刚度 的配合状态。开式压力机曲柄压力机 螺旋压力机 锤 高速锤 (模具寿命) 润滑:润滑模具与工件的相对运动表面，可减少模具与工件的直接接触，减 润滑 少磨损，降低成形力，润滑剂还可以在一定程度上阻碍坯料向模具传热，降 低模具温度， 这对提高模具寿命都是有利的。 润滑剂及润滑方式只有根据工 艺特点及模具结构特点合理选定， 才能提高模具寿命。 不适当部位的润滑对
