1、6/24/202216/24/20222 模具壽命的上下是衡量模具質(zhì)量的重要模具壽命的上下是衡量模具質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。它影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和本錢(qián)。指標(biāo)之一。它影響產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)率和本錢(qián)。無(wú)論是模具的大型化、復(fù)雜化還是高精度、無(wú)論是模具的大型化、復(fù)雜化還是高精度、高效率，都依賴于模具壽命的提高。提高模高效率，都依賴于模具壽命的提高。提高模具壽命的宗旨就是延緩模具的失效。失效分具壽命的宗旨就是延緩模具的失效。失效分析是對(duì)事物認(rèn)識(shí)的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，通過(guò)多學(xué)析是對(duì)事物認(rèn)識(shí)的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，通過(guò)多學(xué)科交叉分析，找到模具失效的原因和解決的科交叉分析，找到模具失效的原因和解決的措施，從而到達(dá)提高模具壽命的最

2、終目的。措施，從而到達(dá)提高模具壽命的最終目的。6/24/2022301 失效與失效學(xué)失效與失效學(xué)1什么是失效？什么是失效？ 將將“產(chǎn)品喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象稱之產(chǎn)品喪失其規(guī)定功能的現(xiàn)象稱之為失效。為失效。2機(jī)械產(chǎn)品的失效大致可分為三種類型：機(jī)械產(chǎn)品的失效大致可分為三種類型： 完全喪失其規(guī)定的功能；完全喪失其規(guī)定的功能； 局部喪失其規(guī)定的功能，雖仍能工作，局部喪失其規(guī)定的功能，雖仍能工作，但已不能圓滿地完成規(guī)定的任務(wù)；但已不能圓滿地完成規(guī)定的任務(wù)； 嚴(yán)重?fù)p傷，再不能平安地繼續(xù)工作，嚴(yán)重?fù)p傷，再不能平安地繼續(xù)工作，此時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)換或修補(bǔ)。此時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)換或修補(bǔ)。 機(jī)械產(chǎn)品的失效形式主要有過(guò)量的變形、機(jī)械

3、產(chǎn)品的失效形式主要有過(guò)量的變形、斷裂和外表?yè)p傷等。斷裂和外表?yè)p傷等。6/24/202243間接經(jīng)濟(jì)損失間接經(jīng)濟(jì)損失 由于失效迫使企業(yè)停產(chǎn)或減產(chǎn)所造成的損失；由于失效迫使企業(yè)停產(chǎn)或減產(chǎn)所造成的損失； 引起其他企業(yè)停產(chǎn)或減產(chǎn)的損失；引起其他企業(yè)停產(chǎn)或減產(chǎn)的損失； 影響企業(yè)的信譽(yù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力所造成的損失。影響企業(yè)的信譽(yù)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力所造成的損失。4失效學(xué)失效學(xué) 失效學(xué)是研究機(jī)械裝備的失效診斷、失效預(yù)測(cè)和失效失效學(xué)是研究機(jī)械裝備的失效診斷、失效預(yù)測(cè)和失效預(yù)防的理論、技術(shù)和方法及其工程應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。預(yù)防的理論、技術(shù)和方法及其工程應(yīng)用的一門(mén)學(xué)科。 6/24/2022502 模具失效分析的意義模具失效分

4、析的意義1引起模具失效的因素引起模具失效的因素 材料方面的因素材料方面的因素內(nèi)因：內(nèi)因： 包括材料品質(zhì)及加工工藝方面的各種因包括材料品質(zhì)及加工工藝方面的各種因素；素； 環(huán)境方面的因素環(huán)境方面的因素外因：外因： 包括受載條件、時(shí)間、溫度及環(huán)境介質(zhì)包括受載條件、時(shí)間、溫度及環(huán)境介質(zhì)等因素。等因素。2失效分析的意義失效分析的意義 通過(guò)對(duì)失效殘骸的研究，可查明模具失通過(guò)對(duì)失效殘骸的研究，可查明模具失效的機(jī)理和過(guò)程，并對(duì)失效的原因做出判斷，效的機(jī)理和過(guò)程，并對(duì)失效的原因做出判斷，從而可有針對(duì)性地采取改進(jìn)和預(yù)防措施，防從而可有針對(duì)性地采取改進(jìn)和預(yù)防措施，防止同類失效的再發(fā)生，到達(dá)改進(jìn)模具質(zhì)量、止同類失效的

5、再發(fā)生，到達(dá)改進(jìn)模具質(zhì)量、延長(zhǎng)使用壽命、提高服役平安性和可靠性的延長(zhǎng)使用壽命、提高服役平安性和可靠性的目的。目的。6/24/20226模 具 設(shè) 計(jì)改進(jìn)措施設(shè) 計(jì) 失 誤失效分析模 具 服 役 、 維 護(hù) 保 養(yǎng)裝配、試模加 工 過(guò) 程材 料 選 擇選 材 失 誤材 料 缺 陷工 藝 缺 陷裝 配 不 當(dāng)受 力 過(guò) 大圖0-1 失效分析與模具設(shè)計(jì)和制造之間的關(guān)系6/24/2022703 本課程的性質(zhì)、任務(wù)、學(xué)習(xí)方法和最終目的本課程的性質(zhì)、任務(wù)、學(xué)習(xí)方法和最終目的 ?模具失效與壽命模具失效與壽命?是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的一是模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)的一門(mén)專業(yè)課稱。本課程的任務(wù)是使學(xué)生了解模具壽門(mén)專業(yè)課稱

6、。本課程的任務(wù)是使學(xué)生了解模具壽命與失效的關(guān)系及其與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系；了解模命與失效的關(guān)系及其與工業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系；了解模具結(jié)構(gòu)、模具工作條件、模具材料性能和模具制具結(jié)構(gòu)、模具工作條件、模具材料性能和模具制造等因素對(duì)模具壽命的影響；掌握分析模具失效造等因素對(duì)模具壽命的影響；掌握分析模具失效的方法，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力，為合理的模具設(shè)的方法，培養(yǎng)解決問(wèn)題的能力，為合理的模具設(shè)計(jì)與模具加工奠定必備的根本理論知識(shí)，從而即計(jì)與模具加工奠定必備的根本理論知識(shí)，從而即可以到達(dá)可以到達(dá)“防患于未然又可以做到防患于未然又可以做到“亡羊補(bǔ)牢，亡羊補(bǔ)牢，最終到達(dá)提高模具壽命的目的。最終到達(dá)提高模具壽命的目的。6/24/2

7、0228本課程學(xué)習(xí)的具體要求是：本課程學(xué)習(xí)的具體要求是： 熟悉模具失效與壽命中名詞術(shù)語(yǔ)的概念和定義。熟悉模具失效與壽命中名詞術(shù)語(yǔ)的概念和定義。 了解模具失效的形式，掌握對(duì)不同模具失效形式分了解模具失效的形式，掌握對(duì)不同模具失效形式分析與判斷的方法和模具材料抗失效性能指標(biāo)及應(yīng)用。析與判斷的方法和模具材料抗失效性能指標(biāo)及應(yīng)用。 認(rèn)識(shí)提高模具壽命的重要性，掌握有關(guān)因素對(duì)模具認(rèn)識(shí)提高模具壽命的重要性，掌握有關(guān)因素對(duì)模具壽命的影響和影響模具失效的根本因素，并能正確應(yīng)用這些壽命的影響和影響模具失效的根本因素，并能正確應(yīng)用這些規(guī)律指導(dǎo)模具的設(shè)計(jì)與制造。規(guī)律指導(dǎo)模具的設(shè)計(jì)與制造。 具有正確選擇模具材料和模具熱

8、處理工藝的能力和具有正確選擇模具材料和模具熱處理工藝的能力和將所學(xué)知識(shí)用于模具設(shè)計(jì)、模具加工、模具使用和管理的能將所學(xué)知識(shí)用于模具設(shè)計(jì)、模具加工、模具使用和管理的能力。力。6/24/20229本課程要求：本課程要求：1本課程為考查課。本課程為考查課。2考核方式為以平時(shí)每章的大作業(yè)小論考核方式為以平時(shí)每章的大作業(yè)小論文的累計(jì)得分并參照出勤和課堂綜合表文的累計(jì)得分并參照出勤和課堂綜合表現(xiàn)作為該課程成績(jī)。現(xiàn)作為該課程成績(jī)。3每次作業(yè)按規(guī)定時(shí)間發(fā)到：每次作業(yè)按規(guī)定時(shí)間發(fā)到：4答疑在系辦公室隨時(shí)進(jìn)行。答疑在系辦公室隨時(shí)進(jìn)行。5聯(lián)系聯(lián)系 ：6/24/202210第第1章章 模具失效的根底知識(shí)模具失效的根底

9、知識(shí) 研究模具的失效問(wèn)題就必須熟悉研究模具的失效問(wèn)題就必須熟悉各種模具的工作條件和失效形式，進(jìn)各種模具的工作條件和失效形式，進(jìn)而學(xué)習(xí)運(yùn)用失效分析的根本知識(shí)來(lái)判而學(xué)習(xí)運(yùn)用失效分析的根本知識(shí)來(lái)判斷模具失效的性質(zhì)，分析失效的原因，斷模具失效的性質(zhì)，分析失效的原因，最終從各個(gè)方面提出預(yù)防失效或推遲最終從各個(gè)方面提出預(yù)防失效或推遲失效的防護(hù)措施。失效的防護(hù)措施。 在防止模具失效的各種因素中，在防止模具失效的各種因素中，模具材料抵抗失效的性能指標(biāo)是最直模具材料抵抗失效的性能指標(biāo)是最直接、最重要的因素。根據(jù)模具的失效接、最重要的因素。根據(jù)模具的失效形式，對(duì)模具材料提出合理的性能指形式，對(duì)模具材料提出合理的性

10、能指標(biāo)，是模具設(shè)計(jì)和選材的依據(jù)，也為標(biāo)，是模具設(shè)計(jì)和選材的依據(jù)，也為正確制定模具制造工藝指明了方向。正確制定模具制造工藝指明了方向。6/24/20221111 模具失效和失效分析模具失效和失效分析111 模具失效與模具損傷模具失效與模具損傷1 什么是模具失效？什么是模具失效？ 當(dāng)模具零件在服役中產(chǎn)生了過(guò)量變形、當(dāng)模具零件在服役中產(chǎn)生了過(guò)量變形、斷裂破壞、外表?yè)p壞等現(xiàn)象后，將喪失其原斷裂破壞、外表?yè)p壞等現(xiàn)象后，將喪失其原有的功能，達(dá)不到預(yù)期的要求，或變得不平有的功能，達(dá)不到預(yù)期的要求，或變得不平安可靠，以致不能繼續(xù)正常地服役，這些現(xiàn)安可靠，以致不能繼續(xù)正常地服役，這些現(xiàn)象統(tǒng)稱為模具失效。廣義上講

11、，模具失效是象統(tǒng)稱為模具失效。廣義上講，模具失效是指一套模具完全不能再用，生產(chǎn)中一般指模指一套模具完全不能再用，生產(chǎn)中一般指模具的主要工作零件不能再用。如熱擠壓沖頭具的主要工作零件不能再用。如熱擠壓沖頭被鐓粗變形，冷沖裁模刃口崩刃或過(guò)度磨損，被鐓粗變形，冷沖裁模刃口崩刃或過(guò)度磨損，型腔損壞、變形等。型腔損壞、變形等。6/24/2022122模具失效的過(guò)程模具失效的過(guò)程 模具失效一般有一個(gè)開(kāi)展過(guò)程，以斷裂失效為例：模具失效一般有一個(gè)開(kāi)展過(guò)程，以斷裂失效為例：零件外表零件外表產(chǎn)生缺陷產(chǎn)生缺陷萌生微裂紋萌生微裂紋裂紋擴(kuò)展裂紋擴(kuò)展直至斷裂直至斷裂6/24/2022133模具的損傷模具的損傷 模具在制造

12、和使用中產(chǎn)生了某些缺陷，如外表輕度磨模具在制造和使用中產(chǎn)生了某些缺陷，如外表輕度磨損、微裂紋等，但還沒(méi)有喪失規(guī)定的功能而仍可繼續(xù)服役，損、微裂紋等，但還沒(méi)有喪失規(guī)定的功能而仍可繼續(xù)服役，那么，這些缺陷就稱為模具的損傷。顯然，損傷可成為破那么，這些缺陷就稱為模具的損傷。顯然，損傷可成為破斷的裂源，損傷的積累也可導(dǎo)致失效。斷的裂源，損傷的積累也可導(dǎo)致失效。損傷損傷損傷損傷損傷損傷失效失效6/24/202214耗損失效早期失效圖1-1壽命特性曲線隨機(jī)失效使用時(shí)間失效幾率 模具未到達(dá)一定工業(yè)技術(shù)水平公認(rèn)的使模具未到達(dá)一定工業(yè)技術(shù)水平公認(rèn)的使用壽命就不能服役時(shí)，稱為模具的早期失效，用壽命就不能服役時(shí)，稱

13、為模具的早期失效，也叫做非正常失效。早期失效發(fā)生在模具的也叫做非正常失效。早期失效發(fā)生在模具的使用初期，主要是由于模具設(shè)計(jì)和制造上的使用初期，主要是由于模具設(shè)計(jì)和制造上的缺陷一經(jīng)使用就顯露出來(lái)，進(jìn)而誘發(fā)失效。缺陷一經(jīng)使用就顯露出來(lái)，進(jìn)而誘發(fā)失效。這一階段的失效幾率甚高，但隨著使用時(shí)間這一階段的失效幾率甚高，但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而迅速減低的延長(zhǎng)而迅速減低 模具經(jīng)過(guò)使用初期的考驗(yàn)而未發(fā)生失效，就模具經(jīng)過(guò)使用初期的考驗(yàn)而未發(fā)生失效，就進(jìn)入了隨機(jī)失效階段。在理想的情況下，未到達(dá)進(jìn)入了隨機(jī)失效階段。在理想的情況下，未到達(dá)正常壽命的模具不應(yīng)該發(fā)生失效現(xiàn)象。但由于環(huán)正常壽命的模具不應(yīng)該發(fā)生失效現(xiàn)象。但由于環(huán)

14、境的偶然變化，操作者的人為過(guò)失，或者因管理境的偶然變化，操作者的人為過(guò)失，或者因管理不善而造成的某些損傷，仍可能導(dǎo)致失效。這種不善而造成的某些損傷，仍可能導(dǎo)致失效。這種失效的發(fā)生幾率很低，且隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)其失效的發(fā)生幾率很低，且隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)其增長(zhǎng)也很緩慢，呈隨機(jī)分布增長(zhǎng)也很緩慢，呈隨機(jī)分布 6/24/202215112 模具失效的分類模具失效的分類按照研究失效的目的不同，常用的失效分類方法有兩種；按照研究失效的目的不同，常用的失效分類方法有兩種；1是按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)分類，目的是明確失效造成損失的法律是按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)分類，目的是明確失效造成損失的法律責(zé)任和經(jīng)濟(jì)責(zé)任；責(zé)任和經(jīng)濟(jì)責(zé)任；2是按失效

15、形式及失效機(jī)理分類，目的是找出失效原因，是按失效形式及失效機(jī)理分類，目的是找出失效原因，并提出防護(hù)措施，以防止或推遲同一形式的失效現(xiàn)象重復(fù)并提出防護(hù)措施，以防止或推遲同一形式的失效現(xiàn)象重復(fù)發(fā)生的。發(fā)生的。6/24/2022161121 按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)對(duì)失效分類，可將失效分為四種按經(jīng)濟(jì)法觀點(diǎn)對(duì)失效分類，可將失效分為四種情況情況1正常耗損失效正常耗損失效 模具的使用時(shí)間已到壽命終止期，屬正模具的使用時(shí)間已到壽命終止期，屬正常失效，應(yīng)由產(chǎn)品使用者自己負(fù)責(zé)。但假設(shè)產(chǎn)品制造者提常失效，應(yīng)由產(chǎn)品使用者自己負(fù)責(zé)。但假設(shè)產(chǎn)品制造者提供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)使用壽命等做出明確規(guī)定，那么制供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)使用壽命等

16、做出明確規(guī)定，那么制造者也要承擔(dān)一定責(zé)任。造者也要承擔(dān)一定責(zé)任。2產(chǎn)品缺陷失效產(chǎn)品缺陷失效 屬于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)由產(chǎn)品制造者承屬于產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，應(yīng)由產(chǎn)品制造者承擔(dān)責(zé)任。擔(dān)責(zé)任。3誤用失效誤用失效 屬于使用不當(dāng)造成的失效，應(yīng)由產(chǎn)品使用者屬于使用不當(dāng)造成的失效，應(yīng)由產(chǎn)品使用者承擔(dān)責(zé)任。但假設(shè)產(chǎn)品制造者提供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)有承擔(dān)責(zé)任。但假設(shè)產(chǎn)品制造者提供的使用說(shuō)明書(shū)沒(méi)有對(duì)有關(guān)操作做出明確規(guī)定，那么制造者也要承擔(dān)責(zé)任。關(guān)操作做出明確規(guī)定，那么制造者也要承擔(dān)責(zé)任。4受累性失效受累性失效 屬于其他原因或自然災(zāi)害等不可抗拒的因?qū)儆谄渌蚧蜃匀粸?zāi)害等不可抗拒的因素所導(dǎo)致的失效。素所導(dǎo)致的失效。6/24/2

17、022171122 按失效形式及失效機(jī)理分類，大致可分為以下按失效形式及失效機(jī)理分類，大致可分為以下幾類：幾類： 過(guò)量彈性變形過(guò)量彈性變形 1過(guò)量變形過(guò)量變形 韌性斷裂韌性斷裂 脆性斷裂脆性斷裂 疲勞斷裂疲勞斷裂 2斷斷 裂裂 蠕變斷裂蠕變斷裂 應(yīng)力腐蝕斷裂應(yīng)力腐蝕斷裂 磨損磨損 3外表?yè)p傷外表?yè)p傷 接觸疲勞接觸疲勞 腐蝕腐蝕6/24/202218113 模具失效分析模具失效分析 1什么是失效分析？什么是失效分析？ 判斷失效性質(zhì)，分析失效原因，研究預(yù)防失判斷失效性質(zhì)，分析失效原因，研究預(yù)防失效的措施等一系列的技術(shù)活動(dòng)，稱為失效分析。效的措施等一系列的技術(shù)活動(dòng)，稱為失效分析。2失效分析的目的？失

18、效分析的目的？ 主要目的是防止或減少同類失效現(xiàn)象的重復(fù)主要目的是防止或減少同類失效現(xiàn)象的重復(fù)發(fā)生，延長(zhǎng)模具的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益和社發(fā)生，延長(zhǎng)模具的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。會(huì)效益。6/24/2022191131 失效分析的任務(wù)失效分析的任務(wù) 失效分析的任務(wù)：失效分析的任務(wù)： 判斷失效性質(zhì)判斷失效性質(zhì) 分析失效原因分析失效原因 提出防護(hù)措施提出防護(hù)措施失效的形貌特征失效的形貌特征 失效件的應(yīng)力狀態(tài)失效件的應(yīng)力狀態(tài) 失效材料的實(shí)際強(qiáng)度失效材料的實(shí)際強(qiáng)度 失效的環(huán)境因素等失效的環(huán)境因素等 6/24/202220 模具失效原因的分析和防護(hù)措施的提出，可以從以下模具失效原因的分析和防護(hù)措施的

19、提出，可以從以下幾個(gè)方面入手：幾個(gè)方面入手：1合理選材合理選材 根據(jù)模具的工作條件和失效形式，提根據(jù)模具的工作條件和失效形式，提出相應(yīng)的評(píng)價(jià)材料性能的指標(biāo)，并由此選出相應(yīng)的評(píng)價(jià)材料性能的指標(biāo)，并由此選用適宜的模具材料及熱處理工藝，以滿足用適宜的模具材料及熱處理工藝，以滿足使用要求。使用要求。 2合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量使各模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)盡量使各局部均勻受載，使應(yīng)力流線均勻分局部均勻受載，使應(yīng)力流線均勻分布并平滑過(guò)渡，減小應(yīng)力集中，強(qiáng)布并平滑過(guò)渡，減小應(yīng)力集中，強(qiáng)化薄弱環(huán)節(jié)?；∪醐h(huán)節(jié)。 3合理加工與裝配合理加工與裝配 模具的加工與裝配應(yīng)選擇合理模具的加工與裝配應(yīng)

20、選擇合理的工藝方案，正確按照技術(shù)要求和的工藝方案，正確按照技術(shù)要求和工藝規(guī)程實(shí)施，注意加工外表質(zhì)量，工藝規(guī)程實(shí)施，注意加工外表質(zhì)量，減少可能造成的應(yīng)力集中。減少可能造成的應(yīng)力集中。 4合理使用與保養(yǎng)合理使用與保養(yǎng) 按照操作規(guī)程對(duì)模具正確安按照操作規(guī)程對(duì)模具正確安裝、合理使用并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，裝、合理使用并加強(qiáng)維護(hù)保養(yǎng)，減少環(huán)境損傷失效和隨機(jī)失效。減少環(huán)境損傷失效和隨機(jī)失效。 5嚴(yán)格質(zhì)量控制嚴(yán)格質(zhì)量控制 控制模具材料的冶金質(zhì)量及鍛造、冷控制模具材料的冶金質(zhì)量及鍛造、冷加工和熱處理質(zhì)量，防止或減少制造中加工和熱處理質(zhì)量，防止或減少制造中的內(nèi)外缺陷，從而防止或減少早期失效。的內(nèi)外缺陷，從而防止或減少早

21、期失效。 6外表強(qiáng)化外表強(qiáng)化 在對(duì)模具整體進(jìn)行強(qiáng)韌化的同時(shí)，采取各種方法對(duì)模具工作外表進(jìn)行強(qiáng)化和改性，是很有效的防護(hù)措施，能明顯提高模具的服役壽命。 6/24/2022211132 失效分析的方法和步驟失效分析的方法和步驟 模具失效的形式不同，失效分析的方法和步驟也不盡模具失效的形式不同，失效分析的方法和步驟也不盡相同?，F(xiàn)以較典型的失效形式相同。現(xiàn)以較典型的失效形式斷裂為例簡(jiǎn)要說(shuō)明。斷裂為例簡(jiǎn)要說(shuō)明。1現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和模具斷裂件的處理現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和模具斷裂件的處理 主要包括保護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)、觀察斷裂的形式和部位、主要包括保護(hù)事故現(xiàn)場(chǎng)、觀察斷裂的形式和部位、詢問(wèn)操作情況和失效過(guò)程等工作。在調(diào)查過(guò)程中，應(yīng)注詢問(wèn)

22、操作情況和失效過(guò)程等工作。在調(diào)查過(guò)程中，應(yīng)注意收集齊全所有的斷裂碎塊，以便確定主斷口和進(jìn)行斷意收集齊全所有的斷裂碎塊，以便確定主斷口和進(jìn)行斷口分析。口分析。 在收集斷裂碎塊時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)斷口的潔凈和新鮮。在收集斷裂碎塊時(shí)，應(yīng)注意保護(hù)斷口的潔凈和新鮮。對(duì)于潔凈的斷口，應(yīng)立即放入枯燥器內(nèi)進(jìn)行保護(hù)；對(duì)有對(duì)于潔凈的斷口，應(yīng)立即放入枯燥器內(nèi)進(jìn)行保護(hù)；對(duì)有油泥污染的斷口，應(yīng)依次用汽油、丙酮或三氯甲烷、油泥污染的斷口，應(yīng)依次用汽油、丙酮或三氯甲烷、苯等、無(wú)水乙醇清洗斷口，并用熱風(fēng)吹干后放入枯燥苯等、無(wú)水乙醇清洗斷口，并用熱風(fēng)吹干后放入枯燥器內(nèi)；對(duì)于附有腐蝕產(chǎn)物的斷口，可暫不去除腐蝕產(chǎn)物器內(nèi)；對(duì)于附有腐蝕產(chǎn)物

23、的斷口，可暫不去除腐蝕產(chǎn)物而直接放入枯燥器內(nèi)。而直接放入枯燥器內(nèi)。2模具制造工藝和服役歷史的調(diào)查及質(zhì)量檢驗(yàn)?zāi)＞咧圃旃に嚭头蹥v史的調(diào)查及質(zhì)量檢驗(yàn) 對(duì)模具制造工藝歷史的調(diào)查，主要通過(guò)翻閱有關(guān)技對(duì)模具制造工藝歷史的調(diào)查，主要通過(guò)翻閱有關(guān)技術(shù)資料、檢測(cè)報(bào)告，取樣檢查同批原材料，詢問(wèn)制造者術(shù)資料、檢測(cè)報(bào)告，取樣檢查同批原材料，詢問(wèn)制造者等方式進(jìn)行，要核實(shí)制造中的各個(gè)環(huán)節(jié)是否符合有關(guān)標(biāo)等方式進(jìn)行，要核實(shí)制造中的各個(gè)環(huán)節(jié)是否符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計(jì)、工藝的技術(shù)要求。調(diào)查的內(nèi)容一般為：準(zhǔn)規(guī)定和設(shè)計(jì)、工藝的技術(shù)要求。調(diào)查的內(nèi)容一般為：材質(zhì)狀況、鍛造質(zhì)量、切削加工和磨削加工質(zhì)量、電火材質(zhì)狀況、鍛造質(zhì)量、切削加工和

24、磨削加工質(zhì)量、電火花成形加工和線切割加工質(zhì)量、熱處理和外表處理質(zhì)量、花成形加工和線切割加工質(zhì)量、熱處理和外表處理質(zhì)量、裝配質(zhì)量等。裝配質(zhì)量等。 為了進(jìn)一步了解模具的內(nèi)在質(zhì)量，一般可進(jìn)行無(wú)損探傷、為了進(jìn)一步了解模具的內(nèi)在質(zhì)量，一般可進(jìn)行無(wú)損探傷、化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測(cè)定及組織鑒定等?；瘜W(xué)成分分析、力學(xué)性能測(cè)定及組織鑒定等。 對(duì)模具服役歷史的調(diào)查，主要是查閱模具運(yùn)行記錄、調(diào)對(duì)模具服役歷史的調(diào)查，主要是查閱模具運(yùn)行記錄、調(diào)整及維修記錄，了解鍛壓設(shè)備及被加工坯料的狀況，詢問(wèn)操整及維修記錄，了解鍛壓設(shè)備及被加工坯料的狀況，詢問(wèn)操作者有關(guān)模具的使用條件和使用狀況，是否按規(guī)程操作及有作者有關(guān)模具的使用條件

25、和使用狀況，是否按規(guī)程操作及有無(wú)異常現(xiàn)象等。無(wú)異?，F(xiàn)象等。3模具工作條件和斷裂狀況分析模具工作條件和斷裂狀況分析 模具的工作條件主要包括受力狀況和溫度、介質(zhì)等工模具的工作條件主要包括受力狀況和溫度、介質(zhì)等工作環(huán)境狀況。作環(huán)境狀況。 受力狀況主要包括：載荷性質(zhì)，如靜載荷、沖擊載荷、循受力狀況主要包括：載荷性質(zhì)，如靜載荷、沖擊載荷、循環(huán)載荷等；載荷類型，如拉深、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲等；應(yīng)環(huán)載荷等；載荷類型，如拉深、壓縮、扭轉(zhuǎn)、彎曲等；應(yīng)力情況，如應(yīng)力的分布、最大應(yīng)力的大小及部位，應(yīng)力集力情況，如應(yīng)力的分布、最大應(yīng)力的大小及部位，應(yīng)力集中狀況、斷裂部位的應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力大小等。中狀況、斷裂部位的應(yīng)力狀態(tài)和

26、應(yīng)力大小等。 工作環(huán)境狀況主要包括工作溫度的上下，工作溫度的變化幅度工作環(huán)境狀況主要包括工作溫度的上下，工作溫度的變化幅度及其所引起的熱應(yīng)力大小，介質(zhì)種類、含量及腐蝕性等。及其所引起的熱應(yīng)力大小，介質(zhì)種類、含量及腐蝕性等。 模具的斷裂狀況主要包括斷裂處的塑性變形程度，斷口的模具的斷裂狀況主要包括斷裂處的塑性變形程度，斷口的取向、位置、外表狀況，以及斷口和模具結(jié)構(gòu)的關(guān)系等。取向、位置、外表狀況，以及斷口和模具結(jié)構(gòu)的關(guān)系等。通過(guò)斷口狀況分析，可初步確定斷裂的性質(zhì)和類型。通過(guò)斷口狀況分析，可初步確定斷裂的性質(zhì)和類型。當(dāng)模具斷裂為多個(gè)碎塊時(shí)，應(yīng)找出最早斷裂的主斷口。其當(dāng)模具斷裂為多個(gè)碎塊時(shí)，應(yīng)找出最早

27、斷裂的主斷口。其方法是：將各碎塊按照模具原來(lái)的形狀拼合在一起，并觀方法是：將各碎塊按照模具原來(lái)的形狀拼合在一起，并觀察其密合程度，密合最差、裂隙最大的斷口為最早斷裂的察其密合程度，密合最差、裂隙最大的斷口為最早斷裂的主斷口。通過(guò)肉眼觀察或用量具測(cè)量斷口處的塑性變形量，主斷口。通過(guò)肉眼觀察或用量具測(cè)量斷口處的塑性變形量，就可初步確定是韌性斷裂還是脆性斷裂。就可初步確定是韌性斷裂還是脆性斷裂。根據(jù)主斷口的取向，可以分析模具斷裂的載荷類型和實(shí)際應(yīng)力根據(jù)主斷口的取向，可以分析模具斷裂的載荷類型和實(shí)際應(yīng)力狀態(tài)。例如，脆性斷口總是與最大正應(yīng)力作用的方向垂直，齊狀態(tài)。例如，脆性斷口總是與最大正應(yīng)力作用的方向

28、垂直，齊平的韌性斷口總是與最大切應(yīng)力作用的方向平行等。而當(dāng)斷裂平的韌性斷口總是與最大切應(yīng)力作用的方向平行等。而當(dāng)斷裂起源于模具外形結(jié)構(gòu)的缺口或應(yīng)力集中處時(shí)，那么說(shuō)明缺口效起源于模具外形結(jié)構(gòu)的缺口或應(yīng)力集中處時(shí)，那么說(shuō)明缺口效應(yīng)和應(yīng)力集中對(duì)斷裂的影響作用很大。應(yīng)和應(yīng)力集中對(duì)斷裂的影響作用很大。另外，根據(jù)斷口氧化色的不同，可大致分析模具工作溫度的上另外，根據(jù)斷口氧化色的不同，可大致分析模具工作溫度的上下；根據(jù)斷口有無(wú)腐蝕產(chǎn)物，可確定模具的工作介質(zhì)有無(wú)腐蝕下；根據(jù)斷口有無(wú)腐蝕產(chǎn)物，可確定模具的工作介質(zhì)有無(wú)腐蝕性。性。6/24/2022224斷口分析斷口分析 斷口的宏觀分析是用肉眼、放大鏡或低倍立體顯

29、微鏡斷口的宏觀分析是用肉眼、放大鏡或低倍立體顯微鏡分析斷口的形貌。它用來(lái)判定：斷裂的性質(zhì)，即快速分析斷口的形貌。它用來(lái)判定：斷裂的性質(zhì)，即快速斷裂、疲勞斷裂或應(yīng)力腐蝕斷裂；斷裂的類型，如快斷裂、疲勞斷裂或應(yīng)力腐蝕斷裂；斷裂的類型，如快速斷裂是韌斷還是脆斷，裂源的位置和斷裂的走向如速斷裂是韌斷還是脆斷，裂源的位置和斷裂的走向如何；疲勞斷裂時(shí)的應(yīng)力大小，應(yīng)力集中程度和疲勞壽何；疲勞斷裂時(shí)的應(yīng)力大小，應(yīng)力集中程度和疲勞壽命。命。斷口的微觀分析是用高倍掃描電子顯微鏡或透射電子顯斷口的微觀分析是用高倍掃描電子顯微鏡或透射電子顯微鏡分析斷口的微觀形貌。它是宏觀斷口分析的深化和微鏡分析斷口的微觀形貌。它是宏

30、觀斷口分析的深化和必要補(bǔ)充。它用于分析：微觀斷裂的性質(zhì)，即微觀韌斷必要補(bǔ)充。它用于分析：微觀斷裂的性質(zhì)，即微觀韌斷或微觀脆斷；微觀斷裂的機(jī)理，顯微組織對(duì)斷裂的影響或微觀脆斷；微觀斷裂的機(jī)理，顯微組織對(duì)斷裂的影響等。此外，它還可用于估算疲勞裂紋宏觀擴(kuò)展速率和疲等。此外，它還可用于估算疲勞裂紋宏觀擴(kuò)展速率和疲勞壽命。勞壽命。對(duì)于應(yīng)力腐蝕斷裂，其斷口往往附著有腐蝕產(chǎn)物。為對(duì)于應(yīng)力腐蝕斷裂，其斷口往往附著有腐蝕產(chǎn)物。為防止腐蝕產(chǎn)物對(duì)斷口分析的干擾，應(yīng)先對(duì)斷口上的腐防止腐蝕產(chǎn)物對(duì)斷口分析的干擾，應(yīng)先對(duì)斷口上的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行成分和相結(jié)構(gòu)分析，然后用化學(xué)或電化學(xué)蝕產(chǎn)物進(jìn)行成分和相結(jié)構(gòu)分析，然后用化學(xué)或電化學(xué)方

31、法去除之，之后再進(jìn)行斷口分析。方法去除之，之后再進(jìn)行斷口分析。當(dāng)模具中存在材料缺陷和加工缺陷時(shí)，往往在缺陷處產(chǎn)當(dāng)模具中存在材料缺陷和加工缺陷時(shí)，往往在缺陷處產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展。故應(yīng)分析裂源和斷裂路徑與各類缺陷的生裂紋并擴(kuò)展。故應(yīng)分析裂源和斷裂路徑與各類缺陷的關(guān)系，以確定缺陷對(duì)斷裂的影響。常見(jiàn)的缺陷有非金屬關(guān)系，以確定缺陷對(duì)斷裂的影響。常見(jiàn)的缺陷有非金屬夾雜物、碳化物編聚、外表微裂紋、過(guò)熱、過(guò)燒、回火夾雜物、碳化物編聚、外表微裂紋、過(guò)熱、過(guò)燒、回火不充分等?？蛇x取斷裂碎塊，在裂源和斷裂擴(kuò)展區(qū)處，不充分等?？蛇x取斷裂碎塊，在裂源和斷裂擴(kuò)展區(qū)處，分別以垂直于斷口的截面制備金相試樣，用光學(xué)或電子分別以垂直

32、于斷口的截面制備金相試樣，用光學(xué)或電子顯微鏡觀察斷口處的缺陷和顯微組織。顯微鏡觀察斷口處的缺陷和顯微組織。5斷裂原因的判定斷裂原因的判定 首先，根據(jù)模具斷裂狀況的分析和斷口分析的結(jié)果，綜合首先，根據(jù)模具斷裂狀況的分析和斷口分析的結(jié)果，綜合判定模具斷裂的性質(zhì)和類型，并由此列出所有可能的斷裂判定模具斷裂的性質(zhì)和類型，并由此列出所有可能的斷裂原因?？赡艿臄嗔言蛞话惆ㄔO(shè)計(jì)不合理，選材不當(dāng)，原因?？赡艿臄嗔言蛞话惆ㄔO(shè)計(jì)不合理，選材不當(dāng)，材質(zhì)不良，各種加工和熱處理缺陷，操作使用不當(dāng)和安裝、材質(zhì)不良，各種加工和熱處理缺陷，操作使用不當(dāng)和安裝、維護(hù)不良等方面。維護(hù)不良等方面。然后，再根據(jù)模具的工作條件

33、、制造工藝及服役歷史、質(zhì)然后，再根據(jù)模具的工作條件、制造工藝及服役歷史、質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)論和現(xiàn)場(chǎng)使用狀況等，進(jìn)行邏輯推理、綜合分析、量檢驗(yàn)結(jié)論和現(xiàn)場(chǎng)使用狀況等，進(jìn)行邏輯推理、綜合分析、相互印證，在可能的斷裂原因中，逐一排除被證明不可能相互印證，在可能的斷裂原因中，逐一排除被證明不可能的原因，最終判定引起斷裂失效的主要原因。必要時(shí)，還的原因，最終判定引起斷裂失效的主要原因。必要時(shí)，還可以進(jìn)行失效重現(xiàn)性試驗(yàn)或模擬試驗(yàn)，以證明所判定的斷可以進(jìn)行失效重現(xiàn)性試驗(yàn)或模擬試驗(yàn)，以證明所判定的斷裂原因正確與否。裂原因正確與否。6提出防護(hù)措施提出防護(hù)措施 應(yīng)該注意的是，同一模具可能有幾種損傷形式出現(xiàn)，而應(yīng)該注意的是，

34、同一模具可能有幾種損傷形式出現(xiàn)，而最終先導(dǎo)致模具失效的形式可能是其中的一種如脆性最終先導(dǎo)致模具失效的形式可能是其中的一種如脆性斷裂。當(dāng)我們采取相應(yīng)的措施如提高材料的強(qiáng)韌性斷裂。當(dāng)我們采取相應(yīng)的措施如提高材料的強(qiáng)韌性防止了這種形式的失效以后，那么另一種失效形式如防止了這種形式的失效以后，那么另一種失效形式如磨損又可能成為主要矛盾，又需要我們采取另外的措磨損又可能成為主要矛盾，又需要我們采取另外的措施去解決第二、第三種形式失效的問(wèn)題。施去解決第二、第三種形式失效的問(wèn)題。6/24/20222312 模具的工作條件及失效形式模具的工作條件及失效形式 模具的種類很多，按照用途的不同，大致可分為六模具的種

35、類很多，按照用途的不同，大致可分為六大類：大類：冷沖壓模、熱鍛壓模、壓力鑄造模、塑料模、玻冷沖壓模、熱鍛壓模、壓力鑄造模、塑料模、玻璃壓模和粉料壓制模等璃壓模和粉料壓制模等。在機(jī)械、電機(jī)、電子、儀表等。在機(jī)械、電機(jī)、電子、儀表等工業(yè)部門(mén)中，使用最廣的是各種冷沖壓模、熱鍛壓模、工業(yè)部門(mén)中，使用最廣的是各種冷沖壓模、熱鍛壓模、壓力鑄造模和塑料模。壓力鑄造模和塑料模。 每套模具都有許多零件組成，其中對(duì)模具的質(zhì)量和壽每套模具都有許多零件組成，其中對(duì)模具的質(zhì)量和壽命起決定作用的是工作零件。因而通常主要研究模具工作命起決定作用的是工作零件。因而通常主要研究模具工作零件的工作條件和失效形式等問(wèn)題。模具本書(shū)中

36、通常專零件的工作條件和失效形式等問(wèn)題。模具本書(shū)中通常專指模具工作零件的損傷和失效形式，主要有塑性變形、指模具工作零件的損傷和失效形式，主要有塑性變形、磨損、斷裂和冷熱疲勞等。除了冷熱疲勞主要出現(xiàn)于熱作磨損、斷裂和冷熱疲勞等。除了冷熱疲勞主要出現(xiàn)于熱作模具外，其余幾種失效形式在各種模具上均可能出現(xiàn)。模具外，其余幾種失效形式在各種模具上均可能出現(xiàn)。6/24/202224121 冷作模具的工作條件及失效形式冷作模具的工作條件及失效形式 典型的冷作模具有冷沖裁模、冷拉深模、冷典型的冷作模具有冷沖裁模、冷拉深模、冷擠壓模和冷鐓鍛模。各種冷作模具的工作都是在擠壓模和冷鐓鍛模。各種冷作模具的工作都是在常溫下

37、對(duì)被加工材料施加壓力，使其產(chǎn)生別離或常溫下對(duì)被加工材料施加壓力，使其產(chǎn)生別離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的零件。不同種類的冷作模具，其具體工作條件不同，它不同種類的冷作模具，其具體工作條件不同，它們的失效形式又各有不同的特點(diǎn)。們的失效形式又各有不同的特點(diǎn)。6/24/202225沖頭凸模凹模條料圖12冷沖裁工作示意圖1211 冷沖裁模冷沖裁模1冷沖裁模的工作條件冷沖裁模的工作條件 冷沖裁模用于冷沖冷沖裁模用于冷沖壓加工的別離工序，主壓加工的別離工序，主要是使各種板料沖切成要是使各種板料沖切成形。圖形。圖1-2是簡(jiǎn)單沖裁模是簡(jiǎn)單沖裁模工作示意圖。沖

38、裁模的工作示意圖。沖裁模的主要工作部位是凸模主要工作部位是凸模沖頭、凹模的刃口，沖頭、凹模的刃口，它們對(duì)板料施加壓力，它們對(duì)板料施加壓力，使板料彈性變形、塑性使板料彈性變形、塑性變形，直至被剪裂。變形，直至被剪裂。6/24/202226c）圖1-3冷沖裁過(guò)程示意圖b）a） 在板料彈性變形階段，沖在板料彈性變形階段，沖頭端面的中央部位與板料脫離頭端面的中央部位與板料脫離接觸，壓力集中于刃口附近的接觸，壓力集中于刃口附近的狹小范圍內(nèi)，使刃口上的單位狹小范圍內(nèi)，使刃口上的單位面積壓力增大。面積壓力增大。 在板料塑性在板料塑性變形和剪裂階段，變形和剪裂階段，沖頭切入板料，沖頭切入板料，板料擠入凹模洞板

39、料擠入凹模洞口，使模具刃口口，使模具刃口的端面和側(cè)面產(chǎn)的端面和側(cè)面產(chǎn)生擠壓和摩擦生擠壓和摩擦。 6/24/2022272模具壽命與受力大小、板料厚度的關(guān)系模具壽命與受力大小、板料厚度的關(guān)系 模具刃口受力的大小與板料的厚度和硬度有關(guān)。沖頭的模具刃口受力的大小與板料的厚度和硬度有關(guān)。沖頭的壓力通常大于凹模，尤其是在厚板上沖制小孔時(shí)，沖頭的單壓力通常大于凹模，尤其是在厚板上沖制小孔時(shí)，沖頭的單位壓力很大。設(shè)沖頭工作局部的直徑為位壓力很大。設(shè)沖頭工作局部的直徑為d，板料厚度為，板料厚度為t，那，那么比值么比值dt 越小，沖頭受力越大，其壽命就越低。圖越小，沖頭受力越大，其壽命就越低。圖1-4表示表示出

40、比值出比值dt 與模具壽命的關(guān)系。與模具壽命的關(guān)系。圖1-4 沖頭壽命與其直徑及板厚的關(guān)系300200100123456789（d/t）%沖裁件數(shù)（ 104）6/24/2022283冷沖裁模的失效形式冷沖裁模的失效形式 模具刃口在壓力和摩擦力的作用下，最常見(jiàn)的失效形模具刃口在壓力和摩擦力的作用下，最常見(jiàn)的失效形式是磨損。其中，沖頭的受力較大，且在一次沖裁過(guò)程中式是磨損。其中，沖頭的受力較大，且在一次沖裁過(guò)程中經(jīng)受兩次摩擦沖入和退出各一次，因而沖頭的磨損較經(jīng)受兩次摩擦沖入和退出各一次，因而沖頭的磨損較快。磨損使刃口變鈍，棱角變圓，甚至產(chǎn)生外表剝落，從快。磨損使刃口變鈍，棱角變圓，甚至產(chǎn)生外表剝落

41、，從而使沖裁件毛刺增大，尺寸超差。這時(shí)，必須對(duì)模具刃口而使沖裁件毛刺增大，尺寸超差。這時(shí)，必須對(duì)模具刃口進(jìn)行修磨才能繼續(xù)使用。進(jìn)行修磨才能繼續(xù)使用。 兩次刃磨之間模具服役的時(shí)間或沖裁次數(shù)，稱為一次兩次刃磨之間模具服役的時(shí)間或沖裁次數(shù)，稱為一次刃磨壽命。刃磨壽命。 模具經(jīng)屢次刃磨后終因尺寸超差而最終失效，其服役模具經(jīng)屢次刃磨后終因尺寸超差而最終失效，其服役總時(shí)間或沖裁總次數(shù)，稱為最終壽命?？倳r(shí)間或沖裁總次數(shù)，稱為最終壽命。6/24/202229根據(jù)被沖板料的厚度通常把沖裁模分為：根據(jù)被沖板料的厚度通常把沖裁模分為： 薄板沖裁模受力較小，其失效的主要形式是磨損。薄板沖裁模受力較小，其失效的主要形式

42、是磨損。 厚板沖裁模受力較大，其失效形式除了磨損外，還可厚板沖裁模受力較大，其失效形式除了磨損外，還可能發(fā)生局部斷裂崩刃，而當(dāng)比值能發(fā)生局部斷裂崩刃，而當(dāng)比值dt 較小時(shí)，還會(huì)較小時(shí)，還會(huì)引起沖頭的宏觀塑性變形或折斷。如圖引起沖頭的宏觀塑性變形或折斷。如圖1-5所示。所示。 厚板沖裁模厚板沖裁模t 15mm 薄板沖裁模薄板沖裁模t 15mm6/24/202230圖1-5冷沖裁崩刃、局部斷裂示意圖6/24/2022314模具刃口的損傷過(guò)程模具刃口的損傷過(guò)程 模具在服役中的磨損過(guò)程，可分為模具在服役中的磨損過(guò)程，可分為初期磨損初期磨損、穩(wěn)定磨穩(wěn)定磨損損和和急劇磨損急劇磨損三個(gè)階段，如圖三個(gè)階段，如

43、圖1-6所示。所示。 穩(wěn)定磨損急劇磨損初始磨損圖1-6冷沖裁模磨損過(guò)程的三個(gè)階段沖裁件數(shù)磨損量6/24/202232c）b）a）p100m圖1-7冷沖裁模刃口損傷過(guò)程示意圖 在模具服役初期，刃口在模具服役初期，刃口鋒利，與板料接觸面積小，鋒利，與板料接觸面積小，單位面積壓力大，易造成刃單位面積壓力大，易造成刃口局部塑變，故初期磨損階口局部塑變，故初期磨損階段的磨損速度較大。段的磨損速度較大。 刃口磨損至一定刃口磨損至一定程度，單位面積程度，單位面積壓力減輕，且刃壓力減輕，且刃口外表塑變強(qiáng)化，口外表塑變強(qiáng)化，不再繼續(xù)塑變，不再繼續(xù)塑變，這時(shí)刃口的磨損這時(shí)刃口的磨損主要由坯料的摩主要由坯料的摩擦引

44、起，磨損速擦引起，磨損速度變緩，即進(jìn)入度變緩，即進(jìn)入穩(wěn)定磨損階段。穩(wěn)定磨損階段。 模具服役相當(dāng)長(zhǎng)模具服役相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間后，刃口因經(jīng)的時(shí)間后，刃口因經(jīng)受屢次沖裁而趨于疲受屢次沖裁而趨于疲勞，局部外表開(kāi)始剝勞，局部外表開(kāi)始剝落，即進(jìn)入急劇磨損落，即進(jìn)入急劇磨損階段。這時(shí)，會(huì)因沖階段。這時(shí)，會(huì)因沖裁件不合格而導(dǎo)致模裁件不合格而導(dǎo)致模具失效。具失效。 6/24/202233影響模具磨損的主要因素有：影響模具磨損的主要因素有：1 模具材料和被加工材料的成分、組織及性能；模具材料和被加工材料的成分、組織及性能；2模具和坯料的外表狀態(tài)及粗糙度；模具和坯料的外表狀態(tài)及粗糙度；3模具的工作條件如沖裁力、沖裁速度、

45、工作溫模具的工作條件如沖裁力、沖裁速度、工作溫度及潤(rùn)滑條件等。度及潤(rùn)滑條件等。6/24/2022341212 冷擠壓模和冷鐓模冷擠壓模和冷鐓模 冷擠壓模和冷鐓模都是使金屬坯料一般非板料在冷擠壓模和冷鐓模都是使金屬坯料一般非板料在模具型腔內(nèi)冷變形成形的模具。金屬坯料的冷變形成形需模具型腔內(nèi)冷變形成形的模具。金屬坯料的冷變形成形需要強(qiáng)大的壓力或沖擊力，使冷固態(tài)金屬在型腔內(nèi)塑變流動(dòng)要強(qiáng)大的壓力或沖擊力，使冷固態(tài)金屬在型腔內(nèi)塑變流動(dòng)并充滿型腔。因而，這類模具要承受很大的機(jī)械載荷和摩并充滿型腔。因而，這類模具要承受很大的機(jī)械載荷和摩擦作用。擦作用。6/24/2022351冷擠壓模冷擠壓模 按照被擠壓金屬

46、流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)按照被擠壓金屬流動(dòng)方向與凸模運(yùn)動(dòng)方向之間的關(guān)系，冷擠壓可分為系，冷擠壓可分為正擠壓正擠壓反擠壓反擠壓復(fù)合擠壓復(fù)合擠壓圖1-8冷擠壓工藝分類示意圖b）c）a）工工作作零零件件6/24/202236圖1-9冷擠壓活塞銷示意圖坯料上沖頭凹模下沖頭 在工作時(shí)，由于沖頭要承受擠壓件對(duì)其產(chǎn)生的在工作時(shí)，由于沖頭要承受擠壓件對(duì)其產(chǎn)生的多種應(yīng)力，以及由于坯料端面不平整、沖頭與凹模多種應(yīng)力，以及由于坯料端面不平整、沖頭與凹模間隙不均勻和中心線不一致等因素，還會(huì)使沖頭在間隙不均勻和中心線不一致等因素，還會(huì)使沖頭在擠壓時(shí)承受很大的擠壓時(shí)承受很大的偏載偏載或或橫向彎曲橫向彎曲載荷。在這些

47、應(yīng)載荷。在這些應(yīng)力作用下，沖頭的失效形式可能有力作用下，沖頭的失效形式可能有塑性變形、折斷、塑性變形、折斷、疲勞斷裂和縱向開(kāi)裂疲勞斷裂和縱向開(kāi)裂等，等， 6/24/202237圖1-10沖頭的塑性變形和整體斷裂d）c）b）a）6/24/202238 如果凹模型腔結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，存在有截面尺寸變化、溝如果凹模型腔結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，存在有截面尺寸變化、溝槽或臺(tái)階時(shí)，那么由于應(yīng)力集中和應(yīng)力狀態(tài)的變化，或更增槽或臺(tái)階時(shí)，那么由于應(yīng)力集中和應(yīng)力狀態(tài)的變化，或更增大脆性開(kāi)裂傾向，或更易引起棱角倒塌等塑性變形失效。大脆性開(kāi)裂傾向，或更易引起棱角倒塌等塑性變形失效。 另外，整體凹模和未經(jīng)縱向分割的凹模模芯，均可因循

48、另外，整體凹模和未經(jīng)縱向分割的凹模模芯，均可因循環(huán)應(yīng)力的屢次作用而發(fā)生疲勞開(kāi)裂。當(dāng)模具負(fù)荷較重時(shí)，坯環(huán)應(yīng)力的屢次作用而發(fā)生疲勞開(kāi)裂。當(dāng)模具負(fù)荷較重時(shí)，坯料變形、摩擦生熱可使型腔外表的瞬時(shí)溫度到達(dá)料變形、摩擦生熱可使型腔外表的瞬時(shí)溫度到達(dá)200300，由此造成的循環(huán)熱應(yīng)力將加速疲勞裂紋的萌生。由此造成的循環(huán)熱應(yīng)力將加速疲勞裂紋的萌生。 冷擠壓凸模和凹模，都要經(jīng)受坯料塑變流動(dòng)的劇烈摩擦，冷擠壓凸模和凹模，都要經(jīng)受坯料塑變流動(dòng)的劇烈摩擦，從而產(chǎn)生磨粒磨損和粘著磨損。模具工作外表的磨損損傷將從而產(chǎn)生磨粒磨損和粘著磨損。模具工作外表的磨損損傷將導(dǎo)致應(yīng)力集中，在拉應(yīng)力作用下有可能成為裂紋源。模具外導(dǎo)致應(yīng)力

49、集中，在拉應(yīng)力作用下有可能成為裂紋源。模具外表溫度升高可導(dǎo)致材料表層軟化或屈服強(qiáng)度降低，從而加速表溫度升高可導(dǎo)致材料表層軟化或屈服強(qiáng)度降低，從而加速磨損失效過(guò)程。磨損失效過(guò)程。6/24/2022392冷鐓模冷鐓模 冷鐓模是在沖擊力的作用下，凸模使金屬棒料在凹冷鐓模是在沖擊力的作用下，凸模使金屬棒料在凹模型腔內(nèi)模型腔內(nèi)鐓粗鐓粗成形的冷作模具。主要用來(lái)加工各種形狀成形的冷作模具。主要用來(lái)加工各種形狀的螺釘、鉚釘、螺栓和螺母等的毛坯。圖的螺釘、鉚釘、螺栓和螺母等的毛坯。圖1-11是冷鐓模的是冷鐓模的工作示意圖。工作示意圖。圖1-11 冷鐓 模工作示意圖123456786/24/202240 冷鐓模最

50、常見(jiàn)的失效形式是磨損失效和疲勞斷裂失冷鐓模最常見(jiàn)的失效形式是磨損失效和疲勞斷裂失效。其中，磨損失效可能有磨粒磨損、外表?yè)p傷、沖擊效。其中，磨損失效可能有磨粒磨損、外表?yè)p傷、沖擊磨損等多種失效形式，特別是凸模在沖擊力的作用下，磨損等多種失效形式，特別是凸模在沖擊力的作用下，外表會(huì)產(chǎn)生剝落而出現(xiàn)麻坑，而由磨損所造成的外表?yè)p外表會(huì)產(chǎn)生剝落而出現(xiàn)麻坑，而由磨損所造成的外表?yè)p傷、麻坑、擦傷痕等，均可能成為疲勞裂紋源，導(dǎo)致模傷、麻坑、擦傷痕等，均可能成為疲勞裂紋源，導(dǎo)致模具的疲勞斷裂。除此之外，還可能產(chǎn)生凸模的塑性變形具的疲勞斷裂。除此之外，還可能產(chǎn)生凸模的塑性變形和折斷，引起凹模的模口脹大、棱角堆塌、腔

51、壁脹裂等和折斷，引起凹模的?？诿洿?、棱角堆塌、腔壁脹裂等損傷，而出現(xiàn)模具的失效。損傷，而出現(xiàn)模具的失效。 應(yīng)該注意的是，由于冷擠壓模和冷鐓模受力較大，應(yīng)該注意的是，由于冷擠壓模和冷鐓模受力較大，因而因而模具的結(jié)構(gòu)模具的結(jié)構(gòu)、加工質(zhì)量加工質(zhì)量、潤(rùn)滑條件潤(rùn)滑條件、維護(hù)保養(yǎng)維護(hù)保養(yǎng)以及以及冷擠壓工藝設(shè)計(jì)冷擠壓工藝設(shè)計(jì)等因素對(duì)模具的失效和壽命影響很大。等因素對(duì)模具的失效和壽命影響很大。在進(jìn)行這類模具的失效分析時(shí)，應(yīng)特別注意這些因素所在進(jìn)行這類模具的失效分析時(shí)，應(yīng)特別注意這些因素所起的作用。起的作用。6/24/2022411213 冷拉深模冷拉深模 冷拉深模主要用于板材的冷拉深成形。模具在工作時(shí)，冷拉深

52、模主要用于板材的冷拉深成形。模具在工作時(shí)，沖擊力很小，單位面積的壓力也不大，主要是模具型腔外沖擊力很小，單位面積的壓力也不大，主要是模具型腔外表承受板材變形的劇烈摩擦。因而這種模具的失效形式主表承受板材變形的劇烈摩擦。因而這種模具的失效形式主要是磨粒磨損和粘著磨損。要是磨粒磨損和粘著磨損。 在冷拉深過(guò)程中，模具工作外表的某些局部負(fù)荷較重，在冷拉深過(guò)程中，模具工作外表的某些局部負(fù)荷較重，摩擦熱積累較多，承受擠壓力較大。在溫度和壓力的共同摩擦熱積累較多，承受擠壓力較大。在溫度和壓力的共同作用下，模腔局部外表可與坯料發(fā)生焊合，使小塊坯料粘作用下，模腔局部外表可與坯料發(fā)生焊合，使小塊坯料粘附在模腔外表

53、形成很硬的附在模腔外表形成很硬的“小瘤，即發(fā)生了粘模。這些小瘤，即發(fā)生了粘模。這些堅(jiān)硬的堅(jiān)硬的“小瘤將使拉深件外表產(chǎn)生劃痕或擦傷，降低其小瘤將使拉深件外表產(chǎn)生劃痕或擦傷，降低其外表質(zhì)量。這時(shí)，必須對(duì)模具進(jìn)行修磨和拋光才能繼續(xù)使外表質(zhì)量。這時(shí)，必須對(duì)模具進(jìn)行修磨和拋光才能繼續(xù)使用，以便加工出合格產(chǎn)品。用，以便加工出合格產(chǎn)品。6/24/202242影響冷拉深模磨損失效和使用壽命的因素：影響冷拉深模磨損失效和使用壽命的因素： 被拉深板材的強(qiáng)度、厚度、外表狀況、材被拉深板材的強(qiáng)度、厚度、外表狀況、材料的成分和組織，均影響模具載荷的輕重和粘著料的成分和組織，均影響模具載荷的輕重和粘著咬合傾向的大?。灰Ш?/p>

54、傾向的大??； 在冷拉深作業(yè)中，潤(rùn)滑條件必不可少，潤(rùn)在冷拉深作業(yè)中，潤(rùn)滑條件必不可少，潤(rùn)滑不良或潤(rùn)滑劑的種類不適宜那么不能有效地防滑不良或潤(rùn)滑劑的種類不適宜那么不能有效地防止粘模；止粘模； 模具本身的硬度、耐磨性，型腔的結(jié)構(gòu)、模具本身的硬度、耐磨性，型腔的結(jié)構(gòu)、圓角半徑和外表粗糙度對(duì)其咬合傾向和使用壽命圓角半徑和外表粗糙度對(duì)其咬合傾向和使用壽命影響也很大。影響也很大。6/24/202243122 熱作模具的工作條件及失效形式熱作模具的工作條件及失效形式 典型的熱作模具有典型的熱作模具有錘鍛模錘鍛模、機(jī)鍛模機(jī)鍛模、熱擠壓熱擠壓模、模、熱沖裁模熱沖裁模和和壓力鑄造模壓力鑄造模等。各種熱作模具既承等。

55、各種熱作模具既承受機(jī)械負(fù)荷，又承受熱負(fù)荷，其失效形式和影響因受機(jī)械負(fù)荷，又承受熱負(fù)荷，其失效形式和影響因素更為復(fù)雜。不同熱作模具的工作條件有所不同，素更為復(fù)雜。不同熱作模具的工作條件有所不同，其失效形式也有各自的特點(diǎn)。其失效形式也有各自的特點(diǎn)。 6/24/202244圖112錘鍛模工作示意圖1234567891錘頭錘頭 2上模上模 3飛邊槽飛邊槽 4下模下模 5模座模座 6，8，9緊固楔鐵緊固楔鐵 7模膛模膛6/24/2022451模具的受力模具的受力 錘鍛模工作時(shí)承受屢次沖擊載荷，沖擊力較大，且與錘鍛模工作時(shí)承受屢次沖擊載荷，沖擊力較大，且與鍛錘的噸位有關(guān)。模具型腔受坯料變形的反作用，使型腔

56、鍛錘的噸位有關(guān)。模具型腔受坯料變形的反作用，使型腔外表承受很大的壓力。受模具型腔結(jié)構(gòu)形狀的影響，不同外表承受很大的壓力。受模具型腔結(jié)構(gòu)形狀的影響，不同部位將會(huì)有不同的應(yīng)力狀態(tài)，如某些部位可承受彎曲或多部位將會(huì)有不同的應(yīng)力狀態(tài)，如某些部位可承受彎曲或多向拉應(yīng)力的作用。結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜部位的應(yīng)力狀態(tài)一般也比向拉應(yīng)力的作用。結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜部位的應(yīng)力狀態(tài)一般也比較復(fù)雜。較復(fù)雜。2模具的受熱模具的受熱 錘鍛模在使用前先要進(jìn)行預(yù)熱，在使用中與熾熱坯料錘鍛模在使用前先要進(jìn)行預(yù)熱，在使用中與熾熱坯料接觸又進(jìn)一步被加熱。另外與型腔外表摩擦所產(chǎn)生的熱量接觸又進(jìn)一步被加熱。另外與型腔外表摩擦所產(chǎn)生的熱量也有一局部被模具吸

57、收。模具受熱后的溫升，主要取決于也有一局部被模具吸收。模具受熱后的溫升，主要取決于坯料溫度的上下和坯料與模具接觸時(shí)間的長(zhǎng)短。同時(shí)還與坯料溫度的上下和坯料與模具接觸時(shí)間的長(zhǎng)短。同時(shí)還與模具間的導(dǎo)熱能力、模具的冷卻或潤(rùn)滑條件、模具工作的模具間的導(dǎo)熱能力、模具的冷卻或潤(rùn)滑條件、模具工作的頻率等有關(guān)。頻率等有關(guān)。例如：在鍛造鋼件時(shí)，坯料溫度通常在例如：在鍛造鋼件時(shí)，坯料溫度通常在1000以上，模具以上，模具型腔外表的溫度一般可到達(dá)型腔外表的溫度一般可到達(dá)500600，其中凸起部位等，其中凸起部位等吸熱較多，溫度可高達(dá)吸熱較多，溫度可高達(dá)750。隨著模具溫度的升高，模具。隨著模具溫度的升高，模具材料的力

58、學(xué)性能將發(fā)生變化；當(dāng)模具局部溫度超過(guò)模具的材料的力學(xué)性能將發(fā)生變化；當(dāng)模具局部溫度超過(guò)模具的回火溫度時(shí)，這些部位將繼續(xù)回火過(guò)程，從而產(chǎn)生組織和回火溫度時(shí)，這些部位將繼續(xù)回火過(guò)程，從而產(chǎn)生組織和性能的變化；模具中溫度分布的不均勻性，將會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)性能的變化；模具中溫度分布的不均勻性，將會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)熱應(yīng)力。所有這些，均影響錘鍛模的失效過(guò)程和失效形式。熱應(yīng)力。所有這些，均影響錘鍛模的失效過(guò)程和失效形式。3模具的冷卻模具的冷卻 為減輕錘鍛模的熱負(fù)荷，控制其溫升，通常在模具為減輕錘鍛模的熱負(fù)荷，控制其溫升，通常在模具工作的間歇，對(duì)之進(jìn)行冷卻。如每鍛壓完一個(gè)毛坯后，工作的間歇，對(duì)之進(jìn)行冷卻。如每鍛壓完一個(gè)毛坯

59、后，用冷空氣、水、油等介質(zhì)冷卻模具型腔；或在型腔外表用冷空氣、水、油等介質(zhì)冷卻模具型腔；或在型腔外表涂抹潤(rùn)滑劑，既能減摩，又起到冷卻作用。涂抹潤(rùn)滑劑，既能減摩，又起到冷卻作用。 錘鍛模在模具工作過(guò)程中，型腔不斷受到加熱和冷錘鍛模在模具工作過(guò)程中，型腔不斷受到加熱和冷卻的反復(fù)作用，即承受交變熱負(fù)荷，其結(jié)果將會(huì)引起模卻的反復(fù)作用，即承受交變熱負(fù)荷，其結(jié)果將會(huì)引起模具產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象。具產(chǎn)生熱疲勞現(xiàn)象。4型腔外表摩擦型腔外表摩擦 被鍛金屬坯料在模具型腔中熱塑變流動(dòng)，將對(duì)型腔被鍛金屬坯料在模具型腔中熱塑變流動(dòng)，將對(duì)型腔外表產(chǎn)生摩擦作用。摩擦力的大小與正壓力和摩擦外表外表產(chǎn)生摩擦作用。摩擦力的大小與正壓力

60、和摩擦外表的狀況有關(guān)。在坯料能進(jìn)行熱塑變流動(dòng)的情況下，正壓的狀況有關(guān)。在坯料能進(jìn)行熱塑變流動(dòng)的情況下，正壓力主要取決于熱坯料的塑變強(qiáng)度，模腔外表受熱氧化也力主要取決于熱坯料的塑變強(qiáng)度，模腔外表受熱氧化也將影響摩擦和磨損過(guò)程。將影響摩擦和磨損過(guò)程。 6/24/2022462錘鍛模的根本失效形式錘鍛模的根本失效形式 錘鍛模在上述復(fù)雜的工作條件下服役；其失效形式錘鍛模在上述復(fù)雜的工作條件下服役；其失效形式也復(fù)雜多樣。錘鍛模承受機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷較重的局部是也復(fù)雜多樣。錘鍛模承受機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷較重的局部是型腔，其根本失效形式有型腔局部的模壁斷裂，型腔外表型腔，其根本失效形式有型腔局部的模壁斷裂，型腔外