影响模具失效的基本因素.pptVIP

* * 第三章 影响模具失效的基本因素 模具承受机械载荷、热负荷和环境介质等作用而不失效的能力，通称为模具的承载能力。影响模具失效的因素实际上就是影响模具承载能力的因素，除了模具的工作条件以外，其它方面的基本因素有：模具结构设计、模具材料、模具的热加工和冷加工、模具的使用状况等。对模具早期失效原因的分析统计表明（表2-1），绝大多数模具的失效也不外这几方面的原因。只有了解这些因素对模具失效的影响，才能从各方面人手采取防护措施来提高模具的工作寿命。 第一节 模具结构设计对失效的影响 ? 在保证模具使用要求的前提下，采用适当措施，合理设计模具结构，以减轻模具危险部位的实际工作应力或受热程度，可显著地提高模具的承载能力和使用寿命。反之，则易造成模具的早期失效。 一、冷作模具结构设计防护措施 冷作模具中的冷冲裁模载荷较轻、精度较高，防止早期失效的结构设计防护措施主要是优选工作间隙、保证结构刚度。冷挤压模和冷镦锻模等承受较重的静载荷或冲击载荷，它们的结构设计除了保证结构刚度外，应特别注意采取减轻工作载荷和减少应力集中的防护措施，使模具各部分受力尽量均匀，避免局部应力过大而发生早期失效。 （一）优选工作间隙 冷冲裁模的工作间隙（即冲裁间隙或刃口间隙）不仅影响冲裁过程和冲裁质量，也影响模具的寿命。工作间隙过小时，冲裁过程中的挤压作用增强，模具承受的压力和摩擦力加大，从而使凸模、凹模的端面及侧面磨损加剧。而且小间隙模具要求制造和装配精度高，稍有误差便导致模具的工作状况恶化，对模具的寿命极为不利。适当增加间隙，可以减轻上述不利影响。如图2-l所示， 当刃口间隙由板料厚度的5%加大到15％时，模具的一次刃磨寿命显著增加。但当间隙过大时，板料的弯曲变形增大，凸、凹模端面与板料的接触面积减小，冲裁力集中作用于刃口处，易使刃口塑变钝化。刃口变钝又导致冲裁力增大，如此相互影响，同样降低模具的刃磨寿命。 一般说来，为获得高质量冲裁断面的最佳间隙值与为保证模具较高寿命的最佳间隙值往往并不一致，设计时应全面考虑具体要求作出最优选择。 （二）保证结构刚度 模具结构必须具有足够的刚度和可靠的导向，才能保证凸、凹模间的动态间隙和工作精度，避免凸、凹模相互卡死和啃伤，从而保证其正常工作并延长使用寿命。这对于无间隙、小间隙的冲裁模和大中型多型孔冲裁模尤为重要。 凸模在工作时承受较大的压力，尤其是细长凸模对偏斜载荷或附加弯曲载荷的承受能力差，一旦走偏或遇到在条料末端冲半孔的情况，便会产生弯曲变形，造成与凹模相卡、相啃或折断。因而尤应注意提高凸模刚度和动态精度的结构设计。 1）合理设计凸模的截面形状和尺寸，尽量减小其长径比，使之具有足够的强度、刚度和抗压稳定性。 2）适当加大凸模柄部的承载面积和固定长度，比如使固定长度由占总长度的1／5~1 ／4增加到1／3～1／2，以提高其刚度。 3）加大凸模垫板厚度或采用多层淬硬垫板，避免由于垫板面积小、厚度薄或硬度不足而出现变形、凹坑等损伤，以致使凸模产生附加弯曲应力。 4）对细长凸模可设置导向板等辅助支承。导向板的位置应尽量减少凸模悬臂部分的长度，且使凸模始终不脱离导向板，同时应保证导向精度。 塑料注射模也要求精确的导向。如图2-2所示的注射模，如果导向精度不高，则其推出系统的推杆就受力不均衡，轻者造成塑料表面划伤、推杆磨损加剧，重者造成推杆卡死或折断。因此，具有细小推杆推出系统的注射模，均应采用可靠的四导柱导向机构。 （三）减轻工作载荷 模具的工作载荷对模具的寿命有着决定性影响。图2-3表示出在正挤压35钢工件时，冲头上单位面积的压力与冲头寿命的关系。 由图可知，随着变形量和冲头压力的减小，冲头的寿命明显增高。如冲头单位压力由1500MPa减小至1000MPa时，冲头寿命可提高1倍以上。可见，设法减轻模具的工作载荷具有重要意义。 为了减轻模具的工作载荷，从设计上应注意以下几方面： 1．合理制定压力加工工艺 不同的压力加工工艺直接影响模具的工作载荷，现以不同的冷挤压工艺说明之。例如，采用反挤压工艺加工图2-4a所示的工件，模具的工作载荷很大。 在情况允许时，将工件改为图2-4b所示的形状，则可采用复合挤压工艺进行加工，以便减轻模具的工作载荷。 根据挤压力随变形量的变化规律，合理选择变形量及采用相应的预成形工艺，可减轻每套模具的工作载荷。 如图2-5a所示的工件，若采用一次挤压成形，不仅模具的载荷很大，而且也难以满足工件形状和尺寸的要求。如果先挤压成图2-5b所示形状的预成形毛坯，再最后挤压成形，则