在实际生产中如何提高模具的使用寿命
在实际生产中如何提高模具的使用寿命[20200123184620]
日期： 2012年10月20日 【摘要】
本文从生产实际出发，综述了影响模具寿命的几点因素，介绍了提高模具质量和
使用寿命的几种方法，包括：合理选用模具材料、模具的热处理工艺、模具的机械加
工艺等并介绍了在模具制造过程中需要注意的问题和事项。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】寿命；材料；热处理；模具机械加工
引言 1
一、模具的失效分析 4
（一）失效分析的意义 4
（二）失效分析的步骤和内容 4
（三）引起模具失效的主要原因 4
二、合理的选用模具材料 5
（一）模具材料的选用 5
（二）合理的模具结构 5
（三）合理的设计锻压工艺 5
三、模具的热处理工艺 6
（一）模具的整体强韧化工艺 6
（二）模具的表面强化热处理 7
四、模具的机械加工工艺 8
五、对模具制件废料控制 9
（一）防止废料的回升 9
（二）防止废料的堵塞 11
（三）模具的安全监测装置 14
六、对模具磨损的控制方法 18
（一）模具的工作条件 18
（二）设备的特性 18
（三）润滑与冷却 19
七、模具的维护和管理. 19
（一）模具的维护 19
（二）模具的管理 20
总结 21
参考文献 22
谢辞 23
引言
随着工业自动化程度的不断提高，模具的应用越来越广泛。但目前在我国的许多企业中，模具的使用寿命还比较低，仅相当于国外的1/3～1/5。模具寿命低、工作部分精度保持性差，不仅会影响产品质量，而且会造成模具材料、加工工时等成本的巨大浪费，大大增加产品的成本并降低生产效率，严重影响产品的竞争力。
研究表明：模具的使用寿命与热处理不当、选材不合适、模具结构不合理、机械加工工艺、模具的磨损和维护等诸多因素有关。根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%；润滑问题、设备问题等因素约占20%。因此，在模具统计和制造过程中，选用恰当的材料，合理设计模具结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺路线，改善模具的工作条件，都有利于提高模具的质量和使用寿命。
在现当代工业的发展中，对模具技术的要求越来越高。最大限度的降低模具成本，提高模具的使用寿命已成为当代工业重要的课题。综观现代模具技术，正向如下方面发展：
1、高精度 现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级。
2、长寿命 现代模具的寿命比传统模具的寿命要高出5～10倍。如现代模具一般均可达到500万次以上，最高可达6亿次之多。
3、高生产率 由于采用多工位的级进模、多能模等先进模具，可以极大地提高生产率，从而带来显著的经济效益。
4、结构复杂 着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用，对现代模具的结构形式要求也日益复杂。
一、模具的失效分析
（一）失效分析的意义
失效分析是对已经失效的模具进行失效过程分析，探索并解释模具的失效原因。
作用：分析结果可以为正确选择模具材料、合理制定模具制造工艺、优化模具结构设计以及为模具新材料的研制和新工艺的开发等提供指导意义的数据。可预测模具在特定使用条件下的使用寿命。
（二）失效分析的一般步骤和内容：
步骤：生产现场→模具用材和制造工艺调查→模具使用失效分析
内容：外观分析；断口分析（宏观、微观）；金相分析
（三）引起模具失效的主要原因
1.模具结构设计不合理
2.模具材料选材不合理及质量差
3.机械加工及热加工不当
4.热处理和表面处理不当
5.模具使用和操作方法不当
各类失效比例：
热处理： 52.2%
原材料： 17%
使用： 10%
机械加工： 8.9%
锻造： 7.8%
设计： 3.3%
二、合理的选用模具材料
（一）模具材料的选用
选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢（如YG15、YG20);对小批量或新产品试制可采用锌合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（如T10A）；热锻模则要选用具有良好的韧性、强度、耐磨性和抗冷热疲劳性能的材料（如5CrMnMo)；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如3Cr2W8V)；塑料模具则应该选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸模和凹模时，宜选用不同硬度或不同材料的模具相匹配，如：凸模用工具钢(如T10A），凹模用高碳高铬钢（如Cr12、Cr12MoV）模具的使用寿命可提高5~6倍。
( 二）合理的模具结构
模具设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性合理的冲裁间隙，并减少应力集中，以保证由模具生产出来的零件符合设计要求，因此对模具的主要工作零件（如冲模的凸、凹模，注塑模的动、定模，模锻模的上、下模等）要求其导向精度高、同心度和对中性好以及冲裁的间隙合理。
在进行模具设计时，应着重考虑的是：
1.设计凸模时必须注意导向支撑和对中保护，特别是设计冲小孔凸模时采用自身导向结构，可延长模具寿命。
2.对夹角、窄槽等薄弱部位，为了较少应力集中，要以圆弧过渡，圆弧半径R可取3～5mm。
3.对于结构复杂的凹模采用镶拼结构，也可减少应力集中。
4.合理增大间隙，改善凸模工作部分的手受力状态，使冲裁力、卸件力和推件力下降，凸、傲模刃口磨损减小。
( 三 ）合理的设计锻压工艺
目前，一般企业无健全的工艺试验室，缺乏工艺试验条件，客观上要求工艺方案必须正确，一次成功。尤其步入市场经济以后，企业负责人要求锻造技术人员只能成功，不许失败，这就给工艺设计人员带来了较大的困难，要求工艺人员要具有较高的水平，但即使具有丰富实践经验的工艺人员也难免会感到棘手，一旦失误就会造成较大损失。
对于切边时存在容易撕裂部分的锻件可在设计飞边槽时有意减薄薄弱部分飞边桥部的高度，以降低切飞边时此处的切割厚度。如S195连杆，材料为45钢，锻后冷切边，大头搭子部位由于截面形状小、料薄，在切边时经常出现搭子及附近筋部撕裂，废品率高。若改为锻后余热切边则可提高切边质量，但由于切边受模锻生产节拍的限制，效率低。而在设计锻模时减薄此处飞边桥的高度，减少此处飞边冲裁力，可以大大减少切边撕裂。
日期： 2012年10月20日 【摘要】
本文从生产实际出发，综述了影响模具寿命的几点因素，介绍了提高模具质量和
使用寿命的几种方法，包括：合理选用模具材料、模具的热处理工艺、模具的机械加
工艺等并介绍了在模具制造过程中需要注意的问题和事项。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】寿命；材料；热处理；模具机械加工
引言 1
一、模具的失效分析 4
（一）失效分析的意义 4
（二）失效分析的步骤和内容 4
（三）引起模具失效的主要原因 4
二、合理的选用模具材料 5
（一）模具材料的选用 5
（二）合理的模具结构 5
（三）合理的设计锻压工艺 5
三、模具的热处理工艺 6
（一）模具的整体强韧化工艺 6
（二）模具的表面强化热处理 7
四、模具的机械加工工艺 8
五、对模具制件废料控制 9
（一）防止废料的回升 9
（二）防止废料的堵塞 11
（三）模具的安全监测装置 14
六、对模具磨损的控制方法 18
（一）模具的工作条件 18
（二）设备的特性 18
（三）润滑与冷却 19
七、模具的维护和管理. 19
（一）模具的维护 19
（二）模具的管理 20
总结 21
参考文献 22
谢辞 23
引言
随着工业自动化程度的不断提高，模具的应用越来越广泛。但目前在我国的许多企业中，模具的使用寿命还比较低，仅相当于国外的1/3～1/5。模具寿命低、工作部分精度保持性差，不仅会影响产品质量，而且会造成模具材料、加工工时等成本的巨大浪费，大大增加产品的成本并降低生产效率，严重影响产品的竞争力。
研究表明：模具的使用寿命与热处理不当、选材不合适、模具结构不合理、机械加工工艺、模具的磨损和维护等诸多因素有关。根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%；润滑问题、设备问题等因素约占20%。因此，在模具统计和制造过程中，选用恰当的材料，合理设计模具结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺路线，改善模具的工作条件，都有利于提高模具的质量和使用寿命。
在现当代工业的发展中，对模具技术的要求越来越高。最大限度的降低模具成本，提高模具的使用寿命已成为当代工业重要的课题。综观现代模具技术，正向如下方面发展：
1、高精度 现代模具的精度要求比传统的模具精度至少要高一个数量级。
2、长寿命 现代模具的寿命比传统模具的寿命要高出5～10倍。如现代模具一般均可达到500万次以上，最高可达6亿次之多。
3、高生产率 由于采用多工位的级进模、多能模等先进模具，可以极大地提高生产率，从而带来显著的经济效益。
4、结构复杂 着社会需求的多样化和个性化以及许多新材料、新工艺的广泛应用，对现代模具的结构形式要求也日益复杂。
一、模具的失效分析
（一）失效分析的意义
失效分析是对已经失效的模具进行失效过程分析，探索并解释模具的失效原因。
作用：分析结果可以为正确选择模具材料、合理制定模具制造工艺、优化模具结构设计以及为模具新材料的研制和新工艺的开发等提供指导意义的数据。可预测模具在特定使用条件下的使用寿命。
（二）失效分析的一般步骤和内容：
步骤：生产现场→模具用材和制造工艺调查→模具使用失效分析
内容：外观分析；断口分析（宏观、微观）；金相分析
（三）引起模具失效的主要原因
1.模具结构设计不合理
2.模具材料选材不合理及质量差
3.机械加工及热加工不当
4.热处理和表面处理不当
5.模具使用和操作方法不当
各类失效比例：
热处理： 52.2%
原材料： 17%
使用： 10%
机械加工： 8.9%
锻造： 7.8%
设计： 3.3%
二、合理的选用模具材料
（一）模具材料的选用
选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢（如YG15、YG20);对小批量或新产品试制可采用锌合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（如T10A）；热锻模则要选用具有良好的韧性、强度、耐磨性和抗冷热疲劳性能的材料（如5CrMnMo)；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如3Cr2W8V)；塑料模具则应该选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸模和凹模时，宜选用不同硬度或不同材料的模具相匹配，如：凸模用工具钢(如T10A），凹模用高碳高铬钢（如Cr12、Cr12MoV）模具的使用寿命可提高5~6倍。
( 二）合理的模具结构
模具设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性合理的冲裁间隙，并减少应力集中，以保证由模具生产出来的零件符合设计要求，因此对模具的主要工作零件（如冲模的凸、凹模，注塑模的动、定模，模锻模的上、下模等）要求其导向精度高、同心度和对中性好以及冲裁的间隙合理。
在进行模具设计时，应着重考虑的是：
1.设计凸模时必须注意导向支撑和对中保护，特别是设计冲小孔凸模时采用自身导向结构，可延长模具寿命。
2.对夹角、窄槽等薄弱部位，为了较少应力集中，要以圆弧过渡，圆弧半径R可取3～5mm。
3.对于结构复杂的凹模采用镶拼结构，也可减少应力集中。
4.合理增大间隙，改善凸模工作部分的手受力状态，使冲裁力、卸件力和推件力下降，凸、傲模刃口磨损减小。
( 三 ）合理的设计锻压工艺
目前，一般企业无健全的工艺试验室，缺乏工艺试验条件，客观上要求工艺方案必须正确，一次成功。尤其步入市场经济以后，企业负责人要求锻造技术人员只能成功，不许失败，这就给工艺设计人员带来了较大的困难，要求工艺人员要具有较高的水平，但即使具有丰富实践经验的工艺人员也难免会感到棘手，一旦失误就会造成较大损失。
对于切边时存在容易撕裂部分的锻件可在设计飞边槽时有意减薄薄弱部分飞边桥部的高度，以降低切飞边时此处的切割厚度。如S195连杆，材料为45钢，锻后冷切边，大头搭子部位由于截面形状小、料薄，在切边时经常出现搭子及附近筋部撕裂，废品率高。若改为锻后余热切边则可提高切边质量，但由于切边受模锻生产节拍的限制，效率低。而在设计锻模时减薄此处飞边桥的高度，减少此处飞边冲裁力，可以大大减少切边撕裂。
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