模具寿命与失效1 第一章 绪 论.ppt

第一章 绪 论 模具工业生产发展的总趋势 1.发展精密、高效、长寿命模具； 2.发展高效、精密、数控自动化加工设备； 3.发展各种简易模具技术； 4.完善改进现有模具钢性能，开发新型模具钢种； 5.发展专业化生产。 发展精密、高效、长寿命模具 精密或超精密制件不同时期的概念： 20世纪60年代，尺寸公差为0.01～0.02的制件为精密件 20世纪70～80年代精密件的精度为0.001～0.0001 当代有些领域制件的精度已达0.2μm，粗糙度达0.01～0.02μm，这就要求模具有比产品更高的精度和更小的粗糙度。 高效模具发展的趋势表现为： 大量发展多工位模具和多型腔模具 目的：提高成型机床一次行程生产的数量； 满足市场竞争，产品不断更新换代的需要。 高精密、高效率生产需要长寿命模具 发展高效、精密、数控自动化加工设备 目的：提高模具制造水平。 满足精密、高效、长寿命模具发展的需要。 模具制造水平发展现状： 模具精度的保证从主要依靠钳工技巧，发展到更多依靠精密加工机床、各种数控机床和加工中心及各种特种加工技术的应用。 模具制造采用高效、精密、数控自动化加工设备的条件： 模具制造实行标准化、专业化、商品化。 模具成为一种高技术密集型产品。 发展各种简易模具技术 目的：可降低成本，缩短制造周期，实现快速更换。适应于新产品试制和多品种小批量生产。 完善改进现有模具钢性能，开发新型模具钢种 目的：提高模具寿命 发展专业化生产 可提高高效、精密、数控自动化加工设备的利用率 研究模具寿命与失效的意义 模具寿命的高低是衡量模具质量的重要指标之一。 模具寿命的高低不仅影响产品质量，还影响生产率和成本。 一、模具发展对模具寿命的影响 过去受模具制造水平和社会需求的限制，模具成型主要用来生产零件毛坯或精度不高、结构形状简单的轻工产品及生活日常用品。 传统的模具材料和热处理工艺的配合基本能满足模具的性能要求。 模具出现磨损、变形、甚至微细裂纹，不影响产品的精度要求。 传统的观念认为模具本身就是成本昂贵的工具，生产制件的数量多，模具的成本平均在每一个制件上也只有几分钱。模具成本高已被接受，模具报废之后只需重做一套即可。 因此缺乏从模具寿命的角度进行经济效益分析的意识。 从模具发展趋势中的高精度要求来看： 例如：通过现代的加工技术可以获得模具型腔或型孔的高精度，但由于模具表面的磨损，很小的磨损量都可能超过制件的使用精度，使模具的寿命终结。 从模具发展趋势中大型化、复杂化要求来看 大型、高效模具，受力大易使模架、模板、复杂型腔及顶出杆等结构产生过量的变形，造成模具无法正常工作而报废，因此需要提高这些模具零件的受力性能。 这些事实说明提高模具寿命的研究对模具工业发展意义重大。 二、失效分析的意义 提高模具的寿命其实就是延缓模具的失效。 失效分析也称为失效学。 失效学是研究机械装备的失效诊断、失效预测和失效预防的理论、技术和方法及其工程应用的一门新兴的学科。 借助工程力学、材料科学及交叉学科的发展和电子光学仪器测试技术的进步，实现对大量工程失效现象的行为规律与机理的研究。 失效学的理论基础： 近代材料科学与工程、工程力学和疲劳学科等对断裂、腐蚀和磨损的深入研究，积累了相当丰富的具有创新意义的观点、见解和物理模型； 失效学的技术基础： 现代检测仪器、仪表科学的迅猛发展，检测技术的不断提高，特别是断口、裂纹和痕迹分析等技术体系的建立、发展和完善； 失效学的方法基础： 数理统计学科的完善，模糊数学的突起，可靠性工程的发展与应用，以及电子计算机的广泛普及。 因此失效学的发展依赖于上述三者的融会贯通，得以逐步建立、发展和完善。 将失效学的理论、技术和方法用于对模具失效的科学分析，可以达到防止类似失效在模具设计寿命范围内再发生的目的。 任何模具的失效都是在材料的强度、韧性与应力因素和环境条件不相适应的条件下发生的； 失效总是从模具对服役条件最不适应的环节开始； 失效模具的残骸上必然会保留失效过程的信息。 通过对模具失效残骸的研究，可查明失效的机理和过程，并对失效的原因做出判断 从而可有针对性地采取改进和预防措施，避免同类失效的再发生。 本课程的性质与任务 性质：材料成型及控制专业的专业课。 任务： 1）了解模具寿命与失效的关系及和工业生产的关系； 2）了解模具结构、模具工作条件、模具材料性能和模具制造等因素对模具寿命的影响； 3）掌握分析模具失效的方法，培养解决问题的能力，为合理的模具设计与模具加工奠定必备的基本理论知识，从而达到提高模具寿命的目的。 课程学习要求： 1）熟悉模具寿命与失效中名词术语的概念和定义。 2）了解模具失效的形式，掌握对不同模具失效形式分析与判断的方法和模具材料抗失效性能指标及应用。 3）认识提高模具寿命的重要性，掌握有关因素对模具寿命