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模具無效剖析

目錄

前言模具無效

模具無效形式事例剖析及其改良2.1模具磨損無效

2.2模具斷裂無效

2.3模具塑性變形無效

總結

參照文件

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前言模具無效

沖壓模具是沖壓生產(chǎn)中必不行少的工藝裝備，是技術密集型產(chǎn)品。沖壓件的質量、生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)成本等，與模具設計和制造有直接關系。模具設計與制造技術水平的高低，是權衡一個國產(chǎn)業(yè)品制造水平高低的重要標記之一，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。

生產(chǎn)中的沖壓模具經(jīng)過一準時間使用后，因為各種原由不可以再

沖出合格的產(chǎn)品，同時又不可以修復的現(xiàn)象稱為沖壓模具的無效。因為沖壓模具種類、構造、模具資料、工作條件的不一樣，所以沖壓模無效的原由也各不同樣。

一般為塑性變形、磨損、斷裂或開裂、金屬疲憊及腐化等等。

模具的無效也可分為：

正常無效和早期無效

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模具模具在工作中，與成形坯料接觸，并遇到互相作使勁產(chǎn)生必定的相對運動造成磨損。當磨損使模具的尺寸、精度、表面質量等發(fā)生變化而不可以沖出合格的產(chǎn)品時，稱為磨損無效，磨損無效是模具的主要無效形式，為沖模的正常無效形式，不行防止。

按磨損機理，模具磨損可分為磨粒磨損、黏著磨損、疲憊磨損、腐化磨損。

①磨粒磨損硬質顆粒存在于坯料與模具接觸表面之間，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面惹起資料零落的現(xiàn)象稱為磨粒磨損。

②黏著磨損坯料與模具表面相對運動，因為表面凹凸不平，黏著部散發(fā)生剪切斷裂，使模具表面資料轉移或零落的現(xiàn)象稱為黏著磨損。

③疲憊磨損坯料與模具表面相對運動，在循環(huán)應力的作用下，使表面資料疲憊零落的現(xiàn)象稱為疲憊磨損。

④腐化磨損在摩掠過程中，模具表面與四周介質發(fā)生化學或電化學反響，惹起表層資料零落的現(xiàn)象稱為腐化磨損。

在模具與坯料相對運動過程中，實質磨損狀況特別復雜。工作中可能出現(xiàn)多種磨損形式，它們互相促進，最后以一種磨損形式無效。

沖裁模的工作條件

沖裁模具主要用于各樣板料的沖切。從沖裁工藝剖析中我們已經(jīng)

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得悉，板料的沖裁過程能夠分為三個階段：

彈性變形階段

塑性變形階段

剪裂階段

關于薄板沖裁模，因為模具遇到的沖擊載荷不大，在正常的使用

過程中，模具因摩擦產(chǎn)生的刃口磨損是主要的無效形式

磨損過程可分為早期磨損，正常磨損和急劇磨損三個階段

早期磨損階段

模具刃口與板料相碰時接觸面積很小，刃口的單位壓力很大，造

成了刃口端面的塑性變形，一般稱為塌陷磨損,其磨損速度較快.

正常磨損階段

當早期磨損達到必定程度后，刃口部位的單位壓力漸漸減少，

同時刃口表面因應力集中產(chǎn)生應變硬化。這時，刃口和被加工坯料之

間的摩擦磨損成為主要磨損形式。磨損進展較遲緩，進入長久穩(wěn)固的

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正常磨損階段，該階段時間越長，說明其耐磨性能越好。

急劇磨損階段

刃口經(jīng)長久工作此后，經(jīng)受了屢次沖壓會產(chǎn)生疲憊磨損，表面

出現(xiàn)了破壞剝落。此時進入了急劇磨損階段，磨損加劇，刃口體現(xiàn)疲

勞破壞，模具已沒法正常工作。模具使用時，一定控制在正常磨損階

段之內(nèi)，出現(xiàn)急劇磨損時，要立刻刃磨修復。

造成模具磨損無效原由

1、模具空隙采納不切合標準，模具空隙小，嚴格要求模具總

空隙為板材厚度的20%-25%之間。

2、凹凸模具的對中性不好，包含模座和模具導向組件及磚塔

鑲套因為長久使用磨損或偏位而造成精度不足等原由造成模具對中

性不好，應按期采納對芯棒對機床和安裝座進行對中性檢查調(diào)整。

3、凸模溫度過高，主假如因為同一模具連續(xù)長時間沖壓造成

沖頭過熱或模具刃磨方法不妥，造成模具退火而致使模具強度不夠。

注：（全部模具應要有專人刃磨，免得刃磨不妥而造成模具破壞或減

短模具壽命）

4、局部的單邊沖切，如步?jīng)_，沖角或剪切時側向力會使沖頭偏

向一邊，該邊的的空隙減小而造成模具磨損嚴重，假如機床模具安裝

精度不高，嚴重的會使沖頭偏過下模而造成凸模和凹模破壞。

預防模具的磨損無效舉措

合理進行沖模設計

沖模設計能否合理是預防模具磨損提升沖模耐用度的基礎。因

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此在設計沖模時應想法對產(chǎn)品成形中的不利條件采納有效舉措。關于易磨損的凸、凹模,要設計成交換性好的部件,以便凸、凹模磨損后能隨時進行改換,使沖模一直保持優(yōu)秀的工作狀態(tài)。對曲折模和拉深模,凸、凹模的空隙最好設計成可調(diào)的,以便當沖模磨損后經(jīng)表面磨光和

拋光后,對空隙值進行微調(diào),即可使用。對沖裁模,沖模的空隙值要選

擇合理,其空隙值不行太小,不然會直接影響沖模的使用壽命及耐用

度,若過大,又會使工件形成拉長的毛刺。

正確選擇沖模資料

不一樣的沖模資料擁有不一樣的強度、韌性和耐磨性,應依據(jù)被加

工工件的種類、形狀、數(shù)目和大小及硬度高低來選用沖模資料。關于

生產(chǎn)批量大,磨損較嚴重的沖模,可采納耐磨的硬質合金來制造模具。

在必定的條件下使用較高級資料會使沖模耐用度提升好幾倍。

合理進行沖模部件的鑄造及熱辦理

在選擇優(yōu)良沖模鋼材的同時,對不一樣的資料要進行合理的鑄造

和熱辦理,這是預防磨損、提升沖模耐用度的主要門路之一。比如在

淬火時,若在加熱時產(chǎn)生過熱不只會使此工件造成過大的脆性,并且

在冷卻時簡單惹起變形和開裂。此外還可采納一些表面增強工藝(真

空熱辦理、離子氮化辦理、氣體軟氮化工藝、滲硼辦理等)來提升表

面硬度、耐磨性及抗腐化性等。

保證被沖壓板材和坯件的質量嚴格檢查被沖壓板材和坯件

的質量,使其材質必定要平均,厚薄一致,表面平坦,不該有顯然的突出或凹坑,資料表面光潔,無毛刺和其余雜物等。

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保持凸、凹模刃口的尖利及適合的潤滑對沖裁模應常常刃磨凸、凹模刃口,使其一直保持刃口尖利性,而對曲折、拉深等成形模具

應常常將凸、凹模表面磨光保持較低的表面粗拙度值。在沖壓時,還應常常在模具工作部位和毛坯件表面涂以適合的潤滑油,使其在模具或坯件表面形成潤滑膜,減少凸、凹之間的直接磨損。

采納適合的設施及增強模具保護

在沖壓加工中應采納較高精度和較高剛性的壓力機進行沖壓,

以減少因為壓力機的精度而造成的凸、凹模單面磨損。同時,操作者

一定合理地使用及保護沖模,對沖模應常常進行檢修;隨時除去凸、凹模工作部位的廢渣或雜物,保持工作臺面的整齊,安全文明生產(chǎn)。

模具出現(xiàn)較大裂紋或分別為數(shù)部分而喪失工作能力，稱為斷裂效。不

同模具斷裂的驅動力有

所不一樣。冷作模具所受的

主要外力為機械作使勁

（如沖壓力）。熱作模具

除承受機械力外，還有

熱應力和組織應力作用，有些熱作模具的工作溫度較高，又采納必定的強迫冷卻方式，形成較大的內(nèi)應力，且其內(nèi)應力又遠遠大于機械應力，所以，許多熱作模具部件斷裂無效的主要原由與內(nèi)應力過大相關。模具斷裂無效因果圖見圖１

依據(jù)斷裂無效機理剖析，按斷裂原由可分為：過載斷裂、疲憊斷裂等

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當模具部件外加載荷超出其危險截面所能承受的極限應力時，部件將發(fā)生斷裂，這類斷裂稱為過載斷裂。過載斷裂的斷口宏觀特點與資料拉伸斷口容貌同樣。當資料塑性較好時，宏觀斷口顯示出較大的塑性變形，而資料較脆時，部件斷口呈脆性。

模具部件經(jīng)過必定次數(shù)的循環(huán)載荷或交變應力作用

后引起的斷裂現(xiàn)象稱為疲憊斷裂。疲憊斷裂過程一般經(jīng)歷三個階段：

疲憊裂紋的萌發(fā)，疲憊裂紋的擴展，最后斷裂或瞬中斷裂。典型的疲

勞斷口主要特點為：依據(jù)斷裂過程形成三個容貌不一樣的地區(qū)。①疲憊

核心區(qū)，它是疲憊斷裂的源區(qū)，斷口呈圓滑、細潔的狹窄地區(qū)。②疲

勞裂紋擴展區(qū)，常有貝紋狀或近似于海灘漣漪狀紋線以疲憊核心區(qū)為

中心向四周擴散。③瞬斷區(qū)，是疲憊裂紋擴展來臨界尺寸后、剩余斷

面發(fā)生快速斷裂而形成的地區(qū)，體現(xiàn)過載斷裂的，特征，即擁有放射區(qū)與剪切區(qū)。使模具發(fā)生疲憊損害的根來源因是由循環(huán)載荷所惹起的，凡是可促進表面拉應力增大的要素均能加快疲憊裂紋的萌發(fā)。往常，疲憊裂紋萌發(fā)于應力較

大的部位，特別是應力集中部位（如尺寸過渡處、缺口、刀痕、表面劃傷、夾層等）。跟著模具服役期的延伸，細微的裂紋漸漸向縱深發(fā)展，擴展到極限尺寸時，嚴重削弱模具的承載能力而惹起斷裂無效。

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防備材質不良惹起裂紋

模具資料內(nèi)部缺點，如松散、縮孔、夾雜物、成分偏析、碳化物散布不均，及資料的表面缺點，如氧化、脫碳、折疊、疤痕等均會影響鋼材性能，并造成鑄造或熱辦理產(chǎn)生裂紋，惹起斷裂無效。

針對上述狀況，常采納以下預防舉措：①增強原資料的質量查驗，嚴格控制鋼材中碳化物不平均度級別要求。②鋼材在鍛軋時，模具坯料應頻頻多方向鑄造，進而使鋼中共晶碳化物擊碎得更加渺小、平均。③采納淬透性優(yōu)秀的資料，使其淬火后能獲取平均的應力狀態(tài)，以防止開裂或變形。比如沖裁模，往常凹模應選淬透性好的資料，而凸模則要求相應低些。

防備鑄造裂紋

選擇合理的鑄造工藝參數(shù)，是保證模具鍛件質量的重要條件。

坯料加熱過程中應防止發(fā)生過熱或過燒現(xiàn)象。因加熱溫度過高會惹起

晶粒快速長大，使坯料塑性降落，影響鍛件力學性能。過燒則會使金

屬晶粒界限出現(xiàn)氧化及形成易溶氧化物。過燒的坯料，塑性很差，強

度嚴重降低，一經(jīng)鍛打即破裂成廢料。所以，鑄造過程中應嚴格控制

加熱溫度，防備發(fā)生過燒現(xiàn)象，并防備加熱過程中坯料氧化。預防措

施為：鍛件加熱時，裝爐溫度不宜過高及加熱速度不行過快，不然鍛

件心部與表層溫差過大而造成內(nèi)應力過大，致使內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。特別

是大型模具鍛件加熱時，坯料應采納預熱舉措，防止溫差過大。鍛件

的冷卻方式也將影響鍛件的質量。終鍛后應將鍛件擱置在５００到

７００℃加熱爐中，隨爐遲緩冷卻。一般狀況下，鍛件中含碳量、合

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金元素含量越高，體積越大，形狀越復雜，冷卻速度應越遲緩［４］。模具鍛后應實時退火。一般可采納球化退火，如ＣｒＷＭｎ鋼采納等溫球化退火工藝，將鍛件加熱至７８０℃左右，保溫２到３ｈ，隨爐

冷至６８０到７２０℃保溫４到５ｈ，再隨爐冷卻（冷卻速度小于２５℃／ｈ）至５００℃出爐空冷，以獲取平均的球化退火組織，硬度≤２２９ＨＢＳ

防備淬火裂紋

除去內(nèi)應力退火，防備過熱或過燒，防備氧化和脫碳，防備淬火變

形與裂紋，防備回火裂紋等。

塑料模具在服役時承受很大的應力，并且不平均。當模具的某個

部位的應力超出了當時溫度下模具資料的折服極限時，就會以晶格滑

移、孿晶、晶界滑移等方式產(chǎn)生塑性變形，改變了幾何形狀或尺寸，

并且不可以修復再服役時，叫塑性變形無效。塑性變形的無效形式表現(xiàn)

為鐓粗、曲折、形腔脹大、塌陷等。

模具的塑性變形是模具金屬資料的折服過程。能否產(chǎn)生塑性變形，起主導作用的是機械負荷以及模具的室溫強度。在高溫下服役的模

具，能否產(chǎn)生塑性變形，主要取決于模具的工作溫度和模具資料的高溫強度。

出現(xiàn)塑性變形無效的主要原由有：

1．模具資料的強度水平不高；

2．模具資料雖選擇正確，但熱辦理工藝不正確，未能發(fā)揮模具鋼的

強韌性

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3．沖壓操作不妥，發(fā)買賣外的超載。

預防舉措：

產(chǎn)生塑性變形無效的主要原由是模具資料強度不足，表面硬化層

太薄以及工作溫度高于回火溫度而致使回火融化等。這類無效屬于非

正常無效，一般可經(jīng)過采納較好的模具資料或適合的熱辦理增強方法

予以防止。生產(chǎn)中，不論采納何種模具鋼，為保證型腔表面擁有足夠

的強度和硬度，一般都要對它們進行淬火辦理（針對碳素構造鋼），

滲碳層厚度往常大于0.8mm。

常有模具無效形式有磨損、斷裂、塑性變形。模具無效是個綜合性問題，與模具構造、工作條件、模具資料、加工方法、保護與管理等多方面要素相關，一定針對詳細問題詳細剖析，針對不一樣的影響要素，采納