第五章 影响模具寿命的因素 模具寿命和 与失效 .pptVIP

模具失效与寿命;第五章 影响模具寿命的因素;第一节 模具结构;一、模具的几何形状;（一）圆角半径;凸圆角半径对工艺影响大;凹的圆角半径对模具寿命影响大;从图中可以看出，在采用同一模具条件下，过渡半径R由2.3增大到3.2，模具寿命就从1.5万件提高到2万件。;（二）几何角度 ;模具几何形状;1.凹模的锥角和截面变化;从图中看，挤压力的大小不仅与入口角α大小有关，还与锥形进口正挤压凹模的截面变化量lnA0/A1有关。 ;1.凹模的锥角和截面变化;2.凸模的端面形状 ;当变形程度εF不是很大时，以平底凸模所受的单位挤压力最大，半球面凸模的挤压力最小，平底带锥台凸模居中。;变形程度过大时，球面凸模的单位挤压力会急剧上升。 平底凸模刃口处增加圆角半径，可降低挤压力； 凸模端部设计成平底带锥台形，对减轻挤压力也有明显效果。;中心锥角α为120°～130°的凸模结构比较合理。锥角过大，对降低挤压力的作用并不明显，锥角过小易造成侧向分力不平衡，引起凸模偏斜、弯曲或折断。 ;凹模锥角的最佳取值计算公式;对于锤锻模、压铸模、塑料模等型腔模，型腔结构常需要考虑脱模斜度以便制件脱模。 型腔脱模斜度对模具型腔侧壁及底部的应力状态也有直接的影响。;二、模具结构形式 ;组合式模具;1.组合凸模结构 ;2.组合凹模结构 ;(a)、(e)整体式 (b)、(c)、(f)、(g) 纵向分割式 (d)、(h)横向分割式;3.预应力镶套凹模 ;可采用预应力镶套结构，即用高强、韧材料制造凹模体，工作部分采用淬硬的高速钢或硬质合金等高硬度、高耐磨性材料，通过压力将工作部分镶入凹模体成为组合式模具，以满足型腔表面高耐磨性和整体高强、韧性的要求。 ;模具结构形式 ;（二）模具的工作间隙 ;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。;当间隙过大（＞15﹪）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，使刃口塑变钝化。 刃口变钝又导致冲裁力增大，使模具的刃磨寿命降低。 ;注 意!! ;（三）模具的结构刚度;导向结构对冲裁模具寿命的影响;导向结构对塑料模具寿命的影响 ;导向精度对模具寿命的影响;2．凸模刚度设计要点;3）加大凸模垫板厚度或采用多层淬硬垫板，避免由于垫板面积大、厚度薄或硬度不足而出现变形、凹坑等损伤，以导致凸模产生附加弯曲应力。; 4）对细长凸模可增加导向板等辅助支承。导向板位置应尽量减小凸模悬臂部分的长度，且使凸模始终不脱离导向板，并保证导向精度。;3．塑料模的刚度结构;小型模具可通过增加垫板厚度来提高刚度， 大型模具可以采用加支撑的方法，如图5-19所示。 ;在定模板和动模板四周作出斜面配合，利用定模板和动模板的刚性来加强对凹模;为了避免细长杆变形，常采用阶梯形顶杆，来提高顶杆的刚度。 为了防止应力集中源的产生;（四）减轻工作载荷;由图可知，随着变形量εF和冲头单位压力的减小，冲头的寿命明显提高。 1500 MPa减小至1000MPa时，冲头寿命可提高1倍以上。;为了使模具的工作载荷尽可能减轻，模具设计中，应根据合理的成型工艺确定模具的结构，因为不同的压力加工工艺直接影响模具的工作载荷。;例如，利用反挤压模成型图a示工件，模具的工作载荷较大。在情况允许时，将工件改为图b示的形状，则可以采用复合挤压工艺。;根据挤压量随变形量的变化规律，合理采用变形量及相应的预成型工艺，可减轻每套模具的工作载荷，如图a示的工件，;若先挤压成如图b示的形状，再最后挤压成型，则不仅能满足工件设计要求，而且使模具载荷大为减轻。;为了减轻载荷，还应注意其他工艺环节。 例如选用被挤压材料的变形抗力应尽可能低，所含杂质尽可能少； 坯料的切割加工应保证端面的平整、不带斜度，以免造成凸模偏载； 坯料直径应比凹模孔径小0.15～0.20㎜，以防止挤压力急剧上升时使凹模胀裂；但间隙也不能过大（如反挤压时不应大于0.20㎜），以保证同轴度，避免凸模偏载。;针对特殊结构的模具应防止模具过载，例如： 1）定行程锻压设备使用封闭式挤压模，必须设计足够的飞边空间，以免余料过载引起模具损坏。 2）在封闭的冷镦模或冷挤压模的适当部位开设排气孔，以使被挤压在模具和坯料之间的空气顺利排出。否则，挤压的高压气体不仅影响坯料充型，还易使模具过载失效。;图a是用冷挤压成型的梭芯零件，在冷挤压凹模的相应部位应设计排气孔（图b）。;3）对于承受较大冲击载荷的模具应设计足够大的承击面，以利吸收多余的冲击能，减少模具单位面积的冲击力，防止发生早期断裂。 4）对塑料压制模要设置足够大的承压环，以防止型腔、型芯过早变形或开裂。;5）图示的细型芯侧进料注射模，将细型芯由悬臂结构改为两端支撑结构，可有效的防止侧向弯曲过载。;第二节 模具工作条件;3）固态金属件强度越