模具失效與維護(hù)教學(xué)配套課件作者陳志剛2.2

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1、2.2模具工作條件對(duì)失效的影響模具的工作條件包括被加工坯料的狀況，鍛壓設(shè)備的特性及工作條件，模具工作中的潤(rùn)滑、冷卻及使用維護(hù)狀況等。這些因素對(duì)模具的壽命和失效都會(huì)造成影響。2?2.1成形件的材質(zhì)和成形溫度2?2.1.1成形件的材質(zhì)成形件的材質(zhì)可以分為金屬材料和非金屬材料，根據(jù)材料的狀態(tài)又可以分為固體材料和液體材料。不同性質(zhì)、不同狀態(tài)的材料對(duì)模具壽命的影響程度不同。1.成形非金屬、液體材料這類材料強(qiáng)度低，所需的成形力小，模具受力小，使用的壽命長(zhǎng)。因此金屬件的成形模比非金屬件的成形模壽命低。固體材料的成形模比液體材料的成形模壽命低。2?成形固體金屬材料金屬件強(qiáng)度越高，需要的變形力越大，則模

2、具所承受的力也越大，模具的使用壽命越短。因此鋁、銅等有色金屬件的成形模具比黑色金屬件的成形模具壽命高。3?成形件材料與模具材料的親和力在成形過程中成形件材料與模具材料的親和力愈大，越容易與模具產(chǎn)生粘著磨損，則模具的壽命越低。4?坯料的表面狀態(tài)坯料的表面狀態(tài)對(duì)模具受力、磨損也有較大的影響。沖制表面光亮、性能均勻的鋼板時(shí)，沖頭受力均勻，模具壽命較高；而沖制表面粗糙的相同厚度熱軋鋼板時(shí)，模具壽命較低。如采用冷軋鋼板沖制一沖壓件時(shí)，模具壽命為3萬件，若采用熱軋鋼板時(shí)，模具壽命只有1.7萬件。當(dāng)成形件表面存在較薄的氧化層或磷化膜時(shí)，對(duì)模具的工作最為有利。2.2.1.2成形溫度成形溫度對(duì)材料強(qiáng)度有

3、影響，同時(shí)也影響模具與成形件接觸面的情況。在成形高溫工件時(shí)，模具因受熱而升溫，隨著溫度的升高，模具的屈服強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生塑性變形。圖2?30所示為5CrNiMo鋼力學(xué)性能與溫度的關(guān)系。同時(shí)，模具和成形件接觸的表面與非接觸表面溫差很大，在模具中造成溫度應(yīng)力。另外，在成形過程中，成形件與模具間斷的接觸，造成連續(xù)不斷的熱沖擊，易萌生裂紋，造成疲勞磨損及斷裂。10!丿、s/oo<=>CTs?—*oo<=><=>t^-3-4^<=>CZX，<=>斷而收編率?(%)硬度/HBW/A/J/'L7/<=><=>O-s-4i-OO(Eooc將汁55「cIHIk)在高溫下，模具與工件表面原子的活性增

4、加,易相互粘結(jié)，發(fā)生粘著磨損的可能性增加，也加速氧化磨損的過程。因此，坯料溫度愈高，模具材料強(qiáng)度下降越厲害，溫度應(yīng)力及熱沖擊愈大，模具壽命愈低。2?2.2設(shè)備特性2.2.2.1設(shè)備的精度與剛度模具的成形力是由設(shè)備提供的，在成形過程中，設(shè)備滑塊部位相對(duì)導(dǎo)軌作運(yùn)動(dòng)，同時(shí)，設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形?；瑝K運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向精度越高，模具上、下?；騽?dòng)、定模定位精度越高，越不易產(chǎn)生附加的橫向載荷和力矩，使模具磨損均勻，則模具的壽命越高。一般來講，注塑機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、模鍛錘的導(dǎo)向精度逐次下降，其相應(yīng)的模具壽命也逐次下降。設(shè)備的剛度越大，在成形過程中產(chǎn)生的彈性變形越小，模具上、下?；騽?dòng)、定?？奢^好地保證正確的

5、配合狀7^o在曲柄壓力機(jī)設(shè)備中，開式壓力機(jī)由于是C形框架，在成形力的作用下易產(chǎn)生變形，容易造成上、下模的中心線不重合，發(fā)生傾斜，使模具的工作間隙發(fā)生變化，加速模具的不均勻磨損，模具壽命低。閉式壓力機(jī)結(jié)構(gòu)是封閉框架，設(shè)備的彈性變形是對(duì)稱的，模具的合模精度高，因此模具壽命比開式的高。成形過程中，設(shè)備產(chǎn)生的彈性變形在成形結(jié)束的瞬時(shí)會(huì)釋放，從而造成上、下模瞬時(shí)抖動(dòng)。設(shè)備剛度愈差，彈性變形愈大，這種抖動(dòng)愈大，愈將加速模具不均勻的磨損。為了克服設(shè)備彈性變形對(duì)模具工作精度的影響，精密沖裁時(shí)，沖裁力應(yīng)小于設(shè)備噸位的普通沖裁時(shí)，沖裁力不應(yīng)超過設(shè)備噸位的80%。當(dāng)沖裁力較大或進(jìn)行精密沖裁或使用硬質(zhì)合金模具

6、時(shí)，最好選用高剛度、高精度的閉式壓力機(jī)。如果要在開式壓力機(jī)上加工，則壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)比實(shí)際需要的沖裁力大1倍以上。為了提高開式壓力機(jī)機(jī)架的剛性,可以在其開口處安裝兩根大拉桿加固（見圖2?31）o圖2-31加強(qiáng)b）安裝拉桿加固2?2.2.2設(shè)備速度設(shè)備對(duì)模具及工件施加的力是在一段時(shí)間內(nèi)逐漸增加的，設(shè)備速度影響施力過程。設(shè)備速度越高，模具在單位時(shí)間內(nèi)受到的沖擊力越大，設(shè)備施力時(shí)間越短，沖擊能量來不及傳遞和釋放，易集中在局部，造成局部應(yīng)力超過模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強(qiáng)度，因此，設(shè)備速度越高，模具越易發(fā)生斷裂或塑性變形失效。在模具所采用的設(shè)備中有液壓機(jī)、曲柄壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)、錘、高速錘，它

7、們的速度依次變高，在其他工藝條件相同的情況下，這些設(shè)備上所用的模具壽命也依次下降。對(duì)于熱作模具，其失效形式受熱鍛壓設(shè)備的加載速度、沖壓頻率和沖壓能量的影響。如模鍛錘、高速錘的加載速度高，使模具承受較大的沖擊力，而與熱坯料接觸時(shí)間短，熱負(fù)荷較低，在機(jī)械載荷的作用下容易使模具薄弱處或應(yīng)力集中處產(chǎn)生開裂；曲柄壓力機(jī)、水壓機(jī)加載速度較低，模具承受沖擊力小而熱負(fù)荷較大，容易產(chǎn)生表面軟化、塑變、冷熱疲勞和熱應(yīng)力開裂。當(dāng)壓力機(jī)的能量不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致模具與熱坯料