模具失效與壽命

論文模具壽命與失效專業(yè):2012級(jí)材料成型及控制工程學(xué)號(hào)：12320374030姓名：李國偉【摘要】：目前，模具是用來成型各種工業(yè)產(chǎn)品的一種重要工藝裝備，是機(jī)械制造工業(yè)成型毛坯或零件的一種手段。而模具壽命對(duì)模具工業(yè)發(fā)展的意義及其重大，故了解模具壽命，研究、模具壽命極其關(guān)鍵?！娟P(guān)鍵詞】：模具、壽命、失效、提高1引言模具壽命的高低是衡量模具質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。它不僅影響產(chǎn)品的質(zhì)量，而且還影響著生產(chǎn)率和成本。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，高質(zhì)量、高性能、高效率模具的大量應(yīng)用，模具的壽命逐漸引起世人的關(guān)注。過去由于受模具制造水平和社會(huì)需求的限制，大部分模具只是用來生產(chǎn)零件的毛坯或是精度不高、結(jié)構(gòu)形狀簡單的輕工產(chǎn)品及日常生活用品。傳統(tǒng)的模具材料和熱處理工藝的配合基本能滿足模具的性能要求。在使用中模具出現(xiàn)了磨損、變形甚至微細(xì)的裂紋，由于不影響產(chǎn)品的精度要求，而沒有得到重視。再加上傳統(tǒng)的觀念認(rèn)為模具本身就是成本昂貴的工具，由于生產(chǎn)制件的數(shù)量多，模具的成本平均在每一個(gè)制件上也只有幾分錢。所以模具成本高已被傳統(tǒng)觀念所接受，模具報(bào)廢之后只需重做一套即可。因此，沒有意識(shí)從模具壽命的角度對(duì)經(jīng)濟(jì)效益經(jīng)行分析，故有很大的潛力需要我們?nèi)ネ诰颉?、模具壽命的基本概念2.1模具壽命的定義模具因?yàn)槟p或其他形式失效、終至不可修復(fù)而報(bào)廢之前所加工的產(chǎn)品的件數(shù)，稱為模具的使用壽命，簡稱模具壽命。模具的使用壽命并不期望無限長，只需要比模具成型制品的生產(chǎn)要求長。因此在考慮模具的最佳使用壽命時(shí)，應(yīng)將目標(biāo)放在使單件制品獲得最低成本的基礎(chǔ)上。這樣的模具使用壽命對(duì)工業(yè)的生產(chǎn)才有實(shí)際意義。2.2模具壽命與失效的術(shù)語定義1）.制件報(bào)廢模具生產(chǎn)處的制品出現(xiàn)形狀、尺寸及表面質(zhì)量不符合其技術(shù)要求的現(xiàn)象而不能使用時(shí)稱制件報(bào)廢。大多數(shù)模具的壽命是有制品可用性決定。如果模具生產(chǎn)的制品報(bào)廢，則該模具就沒有使用價(jià)值了。.模具服役模具安裝調(diào)試后，正常生產(chǎn)合格產(chǎn)品的過程叫模具服役。模具的服役條件與安裝模具的機(jī)床類型、噸位、精度、成型次數(shù)、生產(chǎn)效率、被加工件大小、尺寸、材質(zhì)、變形抗力以及工件加熱條件、制件成型溫度、冷卻潤滑條件等因素都有關(guān)系，因而模具的服役條件會(huì)有很大的不同。.模具損傷模具在使用過程中，出現(xiàn)尺寸變化或微裂紋、腐蝕等現(xiàn)象，但沒有立即喪失服役能力的狀態(tài)稱為模具損傷。模具在工作時(shí)，不同部位承受不同的作用力和不同溫度變化，可能同時(shí)出現(xiàn)多種不同的損傷形式，各種損傷形式之間又會(huì)相互滲透、相互促進(jìn)、不斷積累。損傷是模具破壞的起源。損傷的積累可導(dǎo)致失效。.模具失效模具首到損壞，不能通過修復(fù)而繼續(xù)服役時(shí)稱為模具失效。其實(shí)，模具失效是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。.早期失效模具未達(dá)到一定工業(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，也就是非正常失效。主要由模具設(shè)計(jì)和制造過程中的缺陷引起的，失效的概率很高，且隨著模具使用期限的延長而迅速降低。如果在交付使用前，能對(duì)模具進(jìn)行可靠性試驗(yàn)或短時(shí)間的試用，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，進(jìn)行補(bǔ)救，就能避免在正常服役時(shí)造成損失。.正常失效模具經(jīng)大量的生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)服役時(shí)，稱為模具的正常失效。模具發(fā)現(xiàn)正常失效時(shí)，已達(dá)到或超過模具預(yù)訂的壽命。由于工作條件的變化、操作者的使用水平、管理者的失誤等原因造成某些損傷，模具經(jīng)過長期的使用后，由于使用損傷大量積累，致使模具發(fā)生失效。.模具正常壽命模具正常失效前生產(chǎn)處的合格產(chǎn)品的數(shù)目稱為模具正常壽命。模具首次修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目稱為首次壽命。模具一次修復(fù)后到下次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目稱為修模壽命。模具壽命是首次壽命與各次修模壽命的總和。隨著工業(yè)的發(fā)展，在機(jī)械、儀表、電子、輕工和國防工業(yè)中，國內(nèi)、外不斷涌現(xiàn)出高速、高效及高精度的塑性加工工藝，因而對(duì)模具壽命提出了更高的要求。在工業(yè)產(chǎn)品飛速發(fā)展帶動(dòng)模具工業(yè)快速發(fā)展的新時(shí)代，從模具發(fā)展的總趨勢(shì)可以看出，無論是模具的大型化、復(fù)雜化還是高精度、高效率，都依賴于模具壽命的提高。例如：通過現(xiàn)代的加工技術(shù)可以獲得高精度的模具型腔或型孔，但由于模具表面出現(xiàn)磨損，磨損量超過了制件的使用精度，使模具的壽命終結(jié)。還有大型和高效模具，由于受力大，易使模架、模板、復(fù)雜型腔及頂出桿等結(jié)構(gòu)產(chǎn)生過量的變形，造成模具無法正常工作而報(bào)廢，因此需要提高這些模具零件的受力性能。這些事實(shí)說明提高模具壽命的研究對(duì)模具工業(yè)發(fā)展意義重大。3、提高模具壽命3.1模具壽命的影響因素1）.模具結(jié)構(gòu)模具結(jié)構(gòu)對(duì)模具受力狀態(tài)的影響很大，合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時(shí)受力均勻，不易偏載，應(yīng)力集中小。模具種類繁多，形式差別很大，工作環(huán)境也不盡相同，下面從幾個(gè)具有共性的方面加以討論。①圓角半徑圓角半徑分為外(凸)圓角半徑和內(nèi)(凹)圓角半徑。工作部位圓角半徑的大小，不僅對(duì)成形過程及成形件品質(zhì)有影響，也對(duì)模具的失效形式及壽命產(chǎn)生影響。更好地提高模具壽命。對(duì)于表面強(qiáng)化，要根據(jù)不同用途的模具，選用不同的強(qiáng)化方法。例如：沖裁?？刹捎秒娀鸹◤?qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊等，以提高模具零件表層的耐磨性和抗壓強(qiáng)度；壓鑄模、塑料模等熱加工模具鋼零件可采用滲氮(硬氮化)處理，以提高零件的耐磨性、耐熱疲勞性和耐磨蝕性；拉深模、彎曲模可采用滲硫處理，以減少摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性；碳氮共滲(軟氮化)可應(yīng)用于各類模具的表面強(qiáng)化處理。另外，近幾年發(fā)展起來的一種稱為FcVA真空鍍金剛石膜技術(shù)，能在零件表層形成一層與基體結(jié)合異常牢固又十分光滑均勻密實(shí)的保護(hù)膜，這種技術(shù)特別適合于模具表面保護(hù)性處理，也是提高模具質(zhì)量的一種效果顯著的方法。當(dāng)然，如果制件屬試制產(chǎn)品或生產(chǎn)批量相當(dāng)小的話，就不一定非要進(jìn)行模具零件的表面強(qiáng)化處理。5).模具的正確使用與維護(hù)，也是提高模具質(zhì)量的一大因素。例如：模具的安裝調(diào)試方式應(yīng)恰當(dāng)，在有熱流道的情況下，電源接線要正確，冷卻水路要滿足設(shè)計(jì)要求，模具在生產(chǎn)中注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、壓力機(jī)的參數(shù)需與設(shè)計(jì)要求相符合等等。在正確使用模具時(shí)，還需對(duì)模具進(jìn)行定期維護(hù)保養(yǎng)，模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套及其他有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位應(yīng)經(jīng)常加注潤滑油，對(duì)于鍛模、塑料模、壓鑄模之類模具在每模成形前都應(yīng)將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。對(duì)模具進(jìn)行有計(jì)劃的防護(hù)性維護(hù)，并通過維護(hù)過程中的數(shù)據(jù)處理，則可預(yù)防模具在生產(chǎn)中可能出現(xiàn)的問題，還可提高維修工作效率?？傊?，要想提高模具的壽命，首先必須每個(gè)環(huán)節(jié)都要考慮到對(duì)模具壽命的影響，其次還須通過各部門的通力合作。模具的質(zhì)量是模具企業(yè)自身實(shí)力的真實(shí)體現(xiàn)。4、結(jié)論模具的質(zhì)量，無論是模具的設(shè)計(jì)者和制造者、制件的設(shè)計(jì)者，還是模具的使用者都應(yīng)積極關(guān)心的問題，隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新、新材料的廣泛采用、加工工藝的不斷變革，使用與維護(hù)條件的差異等等都不同程度的影響模具的壽命。“模具壽命”的涉及面很廣泛，相當(dāng)復(fù)雜，提高模具壽命的方法有多種，途徑也很多，本文僅進(jìn)行了略作闡述，對(duì)模具壽命有了更廣泛、更深刻的認(rèn)識(shí)。致謝在這里，要感謝可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意！老師們高尚的品德、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、淵博的知識(shí)和平易近人的待人態(tài)度對(duì)我的學(xué)習(xí)、做人都有很大的啟示和幫助，他們的教誨將使我終身受益。真心致謝！參考文獻(xiàn)[1]程培源模具壽命與材料機(jī)械工業(yè)出版社2010.[2]張正修.模具產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].五金科技.2005[3]鐘佩思,沈友徽,馬靜敏等.模具先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)綜述[J].模具制造.2005，[4]李德群，肖祥芷