模具失效分析论文

模具失效分析作业

1．什么是模具寿命？如何提高模具寿命？

模具因为磨损或者其他形式失效、种植不可修复而报废之前所加工的产品的件数，称模具的使用寿命，简称模具寿命。指在保证制件品质的前提下，所能成形出的制件数。

模具的失效分为非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能服役。早期失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。正常失效是指模具经大批量生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续服役。

1模具正常寿命

模具正常失效前，生产出的合格产品的数目，叫模具正常寿命，简称模具寿命，模具首次修复前生产出的合格产品的数目，叫首次寿命；模具一次修复后到下一次修复前所生产出的合格产品的数目，叫修模寿命。模具寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。

模具寿命与模具类形和结构有关，它是一定时期内的模具材料性能、模具设计与制造水平.模具热处理水平以及使用及维护水平的综合反映。模具寿命的高低在一定程度上反映一个地区、一个国家的冶金工业、机械制造工业水平。

2模具失效形式及机理

模具种类繁多，工作状态差别很大，损坏部位也各异，但失效形式归纳起来大致有三种，即磨损、断裂、塑性变形。

(1)磨损失效

模具在服役时，与成形坯料接触，产生相对运动。由于表面的相对运动，接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。磨损失效可分为以下几种：

1)疲劳磨损两接触表面相对运动时，在循环应力(机械应力与热应力的作用下，使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。

2)气蚀磨损和冲蚀磨损气蚀磨损金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象叫气蚀磨损。

冲蚀磨损液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹坑的现象叫冲蚀磨损。

3)磨蚀磨损在摩擦过程中，模具表面和周围介质发生化学或电化学反应，再加上摩擦力的机械作用，引起表面材料脱落的现象叫磨蚀磨损。

4)磨损的交互作用摩擦磨损情况很复杂，在一定的工况下模具与工件(或坯料)相对运动中，磨损一般不只是以一种形式存在，往往是以多种形式并存，并相互影响。

(2)断裂失效

模具出现大裂纹或分离为两部分和数部分丧失服役能力时，成为断裂失效。断裂可分为塑性断裂和脆性断裂。模具材料多为中、高强度钢，断裂的形式多为脆性断裂。

脆性断裂又可分为一次性断裂和疲劳断裂。

(3)塑性变形失效

塑料模具在服役时承受很大的应力，而且不均匀。当模具的某个部位的应力超过了当时温度下模具材料的屈服极限时，就会以晶格滑移、孪晶、晶界滑移等方式产生塑性变形，改变了几何形状或尺寸，而且不能修复再服役时，叫塑性变形失效。塑性变形的失效形式表现为镦粗、弯曲、形腔胀大、塌陷等。

模具的塑性变形是模具金属材料的屈服过程。是否产生塑性变形，起主导作用的是机械

负荷以及模具的室温强度。在高温下服役的模具，是否产生塑性变形，主要取决于模具的工作温度和模具材料的高温强度。

3模具寿命的影响因素

(1)模具结构的影响

模具结构对模具受力状态的影响很大，合理的模具结构能使模具工作时受力均匀，不易偏载，应力集中小。模具种类繁多，形式差别很大，工作环境也不尽相同，下面从几个具有共性的方面加以讨论。

1)圆角半径圆角半径分为外(凸)圆角半径和内(凹)圆角半径。工作部位圆角半径的大小，不仅对成形过程及成形件品质有影响，也对模具的失效形式及寿命产生影响。

2)模具结构形式

①整体模具与镶拼模具整体模具的凹圆角半径很易造成应力集中，并由此引起开裂。

②模具的导向采用导向装臵的模具，能保证在模具中各相关零件相互位臵的精度，增加模具抗弯曲、抗偏载的能力，避免模具不均匀磨损。

(2)模具工作条件的影响

1)成形件的材料、温度

①材质成形件的材料有金属和非金属。一般来讲，非金属材料的强度低，所需的成形力小，模具受力小，模具寿命高。因此，金属件成形模比非金属成形模的寿命低。

②温度在成形高温工件时，模具因接受热量而升温，随着温度的上升，模具的强度下降，易产生塑性变形。同时，模具同工件接触的表面与非接触表面温度差别很大，在模具中造成温度应力。

2)设备特性

①设备的精度与刚度模具成形工件的力是由设备提供的，在成形过程中，设备因受力将产生弹性变形。

②速度设备对模具及工件的作用力是在一段时间内逐渐增加的，设备速度影响施力过程。设备速度愈高，模具在单位时间内受的冲击力愈大(冲量大)；时间愈短，冲击能量来不及传递和释放，易集中在局部，造成局部应力超过模具材料的屈服应力或断裂强度。因此，设备速度越高，模具越易断裂或塑性变形失效。

3)润滑

润滑模具与坯料的相对运动表面，可减少模具与坯料的直接接触，减少磨损，降低成形力。同时，润滑剂还能在一定程度上阻碍坯料向模具传热，降低模具温度，对提高模具寿命都是有利的。

(3)模具材料性能的影响

模具材料的性能对模具的寿命影响较大，这些性能包括：强度、冲击韧度、耐磨性、耐蚀性、硬度、热稳定性和耐热疲劳性。

(4)模具制造过程的影响

1)在模块锻造时，模块加热和冷却所带来的内外温差会产生温差应力；镦粗、冲孔和扩孔等过程如技术参数选择不当易使锻坯开裂。此外，当锻比超过一定值后，由于形成纤维组织，横向力学性能急剧下降，导致各向异性。

2)在模具的电加工中，会出现不同程度的变质层，此外由于局部骤热和骤冷，还容易形成残余应力和龟裂。

3)模具的热处理

模具热处理安排在模块锻造、粗加工之后，几乎是模具加工的最终工序。模具材料的选用及热处理工序的确定对模具性能的影响极大模具维护与保养

一．目的：使设备能保持最佳的性能状态和延长使用寿命，确保生产的正常进行。

二．适用范围：适用模具的维修和保养。

三．定时检查、维护：需由模具维修、上下模人员进行定时保养和检查。

四.加工过后的模具使用电解工超声波清洗法清洗效果更好.清洗的同时起到防锈的作用

1．每日的例行检查和维护：

1.1 运行中的模具是否处于正常状态

a．是否有低压锁模保护；

b．活动部位如导柱、顶杆、行位是否磨损，润滑是否良好？要求至少12小时要加一次油，特殊结构要增加加油次数。

c．模具的固定模板的螺丝和锁模夹是否松动；

1.2生产正常状况:检查产品的缺陷是否与模具有关;

1.3下机时要对模具进行全面检查并进行防锈处理: 抹干型腔、型芯、顶出机构和行位等部位水份并喷洒模具防锈剂或涂抹黄油。

1.4下机后的模具要放在指定地点并作好记录:

(1)模具状况：完好还是待修。(2)下模时的防锈处理方式。

2．每季的例行检查：

主要是对放臵两个月以上没有使用的模具进行清理维护。

2.1打开模具,检查内部防锈效果,有异常情况,须重新进行防锈处理. 长期不使用的模具须涂抹黄油.

2.2 放回原位并作好记录.

2、简述提高模具寿命的工艺发展现状及前景愿望

优惠政策为模具行业提供了良好的发展环境。在国家产业政策和有关配套政策导向之下，近年来已有不少地方相继出台了一些支持当地模具工业发展的优惠政策，有的见诸于文件，有的见诸于行动，都已收到很好的效果。同时，模具工业的快速发展也促进了当地经济的繁荣。随着各地之间交流活动的日益频繁，相信对模具工业发展有利的政策，及因此而带来的良好的发展环境将有进一步发展。

模具行业内部体制改革和机制转换加速，产业结构渐趋合理，并且加强了管理，提高了水平。为了适应形势，我国模具行业近几年来加快了体制改革和机制转换步伐，“三资”和民营企业已占行业主导地位，装备水平和产品水平有了较大的提升，管理有了很大进步。许多企业已应用了CAD／CAM／CAE一体化技术、三维设计技术、ERP和IM3等信息管理技术以及高速加工、快速成型、虚拟仿真及网络技术等许多高新技术，不少企业已提出了“生产专业化、产品品牌化、企业现代化、市场国际化”等企业发展战略。通过各种质量体系认证的企业一年比一年多。

规模经济产生效益，模具集群生产发展迅速。在“小而精专”的专业化不断发展的同时，近年来，规模效应已被愈加重视。除了把企业做强做大，使规模经济产生效益之外，模具集群生产也不断显示其优越性，因而“模具城”、“模具园区”、“模具生产基地”等各种集群生产形式在全国迅速发展。据不少企业反映，集群生产与分散生产相比，至少有下列好处：市场更广阔了，协作更方便了，生产成本降低了，相互交流多了，优惠政策享受到了。目前全国年产1亿元以上模具的企业已有40多个，超过3000万元以上的企业已有200多个，具有一定规模的“模具城”已有近十个，正在建设或正在筹建的还有十多个。这些模具集聚生产基地的建设，对我国模具工业的发展起到了积极的促进作用。

许多企业开始认识到了“品牌”和“专利”的重要性，自主创新的资金投入

力度和能力不断提高。长期以来模具一直处于“后方”和“被动”的地位，因此也很少有“品牌”和“专利”。随着市场经济的发展，近年来企业越来越重视“品牌”和“专利”。有些企业已认识到了创新研发的重要性，投入力度提高很快。据中国模具工业协会了解到的情况，近年不少企业在创新研发方面的投入与销售收入的比例达到5％左右，个别企业甚至达到8％至10％。

模具技术含量不断提高，属于高新技术产品的模具越来越多。据了解，目前已被国家有关部门列入《中国高新技术产品出口目录》的已有四种模具。其实已经有不少模具的技术含量超过了这四种模具，例如汽车零部件级进模具、精密多工位级进模具、轿车大型复杂覆盖件冲压模具、自动化汽车内饰件浇注模具、高强度板热压成型模具等。随着高新技术的发展，越来越多的模具生产企业被各级政府有关部门认定为高新技术企业。据中国模协初步统计，目前模具行业国家级高新技术企业有7家，省、市级高新技术企业已有近百家。国际模具资本向我国转移的趋势十分明显，模具出口前景很好。由于我国模具特别是中、低档模具在国际市场上存在着较大的价格优势，有的模具价格甚至只有国际市场的几分之一，再加上我国有较低廉的优质劳动力资源及较好的技术基础和基础配套设施，因此近年来外商在我国模具行业的投资额一年比一年大，到我国采购模具的跨国公司也越来越多。

不利因素

虽然我国模具行业已经驶入发展快车道，但由于在精度、寿命、制造周期及能力等方面，与国际水平和工业先进国家相比尚有较大差距，所以还不能满足我国制造业发展的需求。特别是在精密、大型、复杂、长寿命模具方面，仍旧供不应求。因此，每年尚需大量进口。

现阶段模具原材料价格和人员工资不断上涨，但模具价格却不涨反落，致使模具企业利润不断下降，部分企业出现亏损，亏损额增大。据中国模具工业协会对全国270个主要模具生产企业调查，2005年产值利润率比上年下降了2.1个百分点，销售收入利润率比上年下降了3.1个百分点。全国规模以上企业全年亏损额2005年达2.6亿元，大幅增加。这一趋势，还在延续。

对外资的依存逐年增大。我国加入世贸组织已过6年，外贸高速发展，我国经济对外贸的依存度从30％上升到70％。同时，近年来，正是外资大量进入我国的时期，随着对外开放政策的不断扩大和深化，外资在我国模具行业的投资也越来越多，致使对外资的依存度也逐年增大。例如广东省是我国模具第一大省，其产能约占全国的40％左右。该省的模具产能中，外资企业已占60％左右，合资企业约占10％左右。该省模具出口约占全国的50％左右，其中由外资、合资企业出口的也占其出口量的多数。对外资和外贸依存度大，会对行业安全，乃至整个国家的经济安全产生重大影响。

人才紧缺日益突出。虽然近年来我国模具行业职工队伍发展迅速，估计目前已达近百万人，但仍然跟不上行业发展需求。一是总量不足，二是素质不够，适应不了行业发展的需求。根据有关资料，全国模具行业从业人员约缺口30万～50万人，其中工程技术人员约占20％。目前尤其紧缺的是高素质和高水平的模具企业管理人员和中高层技术人员及高级技术工人。

市场竞争加剧。我国模具市场竞争在不断加剧，其表现是模具产品价格连年走低。中高档模具市场上主要是我国重点骨干企业与境外企业及境内“三资”企业的竞争，中低档模具市场上主要是民营企业之间的竞争。有的已经是进入无序状态，到了扰乱正常市场秩序的地步。由于过低价格所必然造成的低质量，已严

重影响一些企业的生存，迫使某些企业加速调整其定位，少数企业面临被淘汰局面也是不足为奇的。虽然近几年模具出口增幅每年大于进口增幅，但所增加的绝对量仍是进口大于出口，致使模具外贸逆差一年比一年大。模具外贸逆差增大主要有两方面原因：一是国民经济持续高速发展，特别是汽车企业的高速发展带来了对模具旺盛需求，有些高档模具国内的确生产不了，只好进口，但也确实有一些国内可以生产的模具也在进口，这与我国现行的关税政策及项目审批制度有关。二是对模具出口鼓励不够。

当前全球制造业转移的规模不断加大，速度也不断加快，并正向深度和广度延伸，而我国的模具制造业正是承接转移的较为理想之地。加之“十一五”期间，国家将继续大力支持我国模具工业的发展，在多重有利条件下，我国内模具行业的未来将展现出一派美好景色。

12CrNi3A 模具失效分析

《模具材料及其失效分析》 结课大作业 系别： 班级： 姓名： 学号： 任课教师： 2013年月日

一12CrNi3A钢简介 (1)12CrNi3A钢是中淬透性合金渗碳钢。该钢淬火，低温回火或高温回火后都具有良好的综合力学性能，钢的低温韧性好，切削加工性能良好，当硬度为260-320HBS时，相对切削加工性为60%-70%。另外，钢退火后硬度低，塑性好，因此，既可以采用切削加工方法，也可以采用冷挤压成型方法制造模具。模具成型后需要进行渗碳处理，然后再进行淬火和低温回火，从而保证模具表面具有高硬度，高耐磨性而心部具有很好的韧性。但该钢有回火脆性倾向和形成白点的倾向，在冶金生产和热处理工程过程中必须注意。 …. 二12CrNi3A钢热处理特点 (1) 锻造工艺：锻造加热温度为1200℃，始锻温度1150℃，终锻温度大于850℃，锻后缓冷，锻后必须软化退火。 (2) 退火工艺：670-680℃加热，保温4-6h后以5-10℃/h的速度缓冷至600℃，再炉冷至室温，退火后的硬度＜160HBS,适于冷挤压成形。 (3) 正火工艺：880-940℃加热并保温3-4h后空冷，正火后硬度≤229HBS,切削加工性良好。 (4) 渗碳及淬火工艺：12CrNi3钢材采用气体渗碳工艺时，加热温度为900-920℃，保温6-7h,可获得0.9-1.0mm的渗碳层，渗碳后预冷至800-850℃后直接油淬或空冷，淬火后表层硬度可达56-62HRC,心部硬度为250-380HBS,变形微小。 采用渗碳钢制作的模具经表面渗碳后，使表面具备高耐磨性而心部保持高强韧性，不会发生早期磨损和脆断失效。其不足之处就是热处理工艺较复杂。 三12CrNi3A钢材料的热处理规范[3] （1）对热处理工艺的要求 渗碳层的厚度压制含有矿物填料的塑料（硬性塑料）时，模具的渗碳层厚度为 1.3—1.5mm.压制软性塑料时取0.8—1.2mm。有些模具有尖齿，薄边，则取0.2—0.6mm. (2) 渗层的化学成分若采用碳氮共渗，则其耐磨性，抗氧化性，耐腐蚀性，抗粘料性均优于前者。尤其对于压制胺基塑料的模具，碳氮共渗的效果更好。 ……. （10）渗碳后淬火工艺规程，直接空冷淬火，更好的是在氨气氛围下冷却淬火。

模具的失效分析

模具的失效分析№1 一, 目的 1, 模具设计人员必须熟知如何保证模具设计正确,合理,提高模具寿命,降低成本. 2, 生产中模具失效时,能分析原因,提出改进措施,也是工艺员应掌握的技能. 二, 模具的工作条件 1, 工装模具组成 凹模- 冷镦, 正挤, 反挤, 冲孔, 锥形凸模, 切边凹模, 切边凸模, 孔类` 螺母用凹模等. 套- 推出销套, 衬套 垫- 带孔垫块 轴类冲头–正挤, 反挤, 六方冲头, (螺母冲头), 推出销, 凸模销, 光凸模(无孔) 销, 轴, 杆. 板,块类型- 垫块,切断刀,送料滚,刀体,钳片,夹子,弹簧板,弹簧片 螺旋弹簧–拉,压 弹簧碟簧 板簧 2, 易损件(服役期短,经常更换的件) 冲头, 凹模 重点分析易损件–冲头, 凹模. 3, 模具工作条件 ①挤压冲头工作条件–以活塞销为例 上冲头 上冲头–向下运动, 下冲头–固定不动. 挤压中,上冲头受力大于下冲头. 上冲头受力情况如下: A) 向下运动–反挤坯料,冲头受压应力. B)向上运动–脱离坯料,因摩擦力冲头受拉应力. C)可能因冲头偏心,产生弯曲应力. 结论: 上冲头受力复杂,易导致失效. 上冲头最大名义压力可达2500 MPa. 在尺寸过渡处,由于应力集中, 有时应力更大于此值.

② 冷挤压凹模的工作条件 № 2 冷挤压过程中,凹模型腔表面受很大的压力,该压力使凹模产生巨大的切向拉应力. (以下插图) p 0 材料力学厚壁筒受力分析理论公式 拉应力压应力 P 1R 21 - P 0 R 20 R 20 -R 2 1P 1 -P 0R 21 R 2 0σt σr = ()+ R 2R 20 -R 21()=R 20 -R 2 1 P 1 R 21 - P 0 R 20 -)(R 20 -R 2 1R 2)(R 21 R 20P 1 -P 0① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 当采用整体模时,如下图 P 0 =0 代入①,②式 )(R 20 -R 21R 2 + = σt R 21 R 20P 1R 20 -R 21P 1R 21= P 1R 2 1R 20 -R 21(1+ R 20R 2 ) P 1 R 21 R 2 0R 2 R 20 -R 21()-P 1R 21 R 20 -R 21 =σr =R 20 -R 21 P 1R 21 )R 2 R 2 01-(当R=R 1 时,分别代入公式③,④得 σtR1σrR1= )R 21 R 20 1+(R 20 -R 21P 1R 21)R 21 R 2 1- (R 20 -R 21 P 1R 21=P 1 R 20 -R 21R 20 +R 21= =-P 1

《模具失效研究》参考试卷

《模具失效分析》参考试卷制作人：陈杰200810111422 侯小毅200810111419 一、填空题：<每空1分，共20分） 1.为方便模具材料的选用，按模具的工作条件可将模具分为冷作模具、热作模具和温作模具三大类。 2. 评价冷作模具材料塑性变形抗力的指标主要是常温下的屈服点或 屈服强度；评价热作模具材料塑性变形抗力的指标则应为高温屈服点或屈服强度。 3. 在模具中常遇到的磨损形式有磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损和腐蚀磨损等。 4. 模具失效分为非正常失效<早期失效）和正常失效两类。 5.模具常见的失效形式是磨损失效、塑性变形失效和断裂失效等。 6. 塑料模具成型工艺分为模压成型、挤压成型、注射成型三个阶段组成。 7.表面强化处理按其目的和作用可分为表面化学成分和组织结构改变型 和 表面物质保护型两大类。 二、选择题：<每题2分，共24分） 1. 常用来制作小型切边模、落料模以及小型的拉深模具，且性能较好、应用最广的碳素工具钢是< C ）。 A、T7A B、T8A C、T10A D、T12A 2. 拉深模常见的失效形式是< B ）。 A、断裂 B、粘附 C、磨损 D、过量变形 3. 3Cr2W8V钢是制造< C ）的典型钢种。 A、冲裁模 B、冷挤压模 C、压铸模 D、塑料模 4. 适于制造要求高耐磨性的大型、复杂和精密的塑料模的材料是< D ）。 A、T10A B、CrWMn C、9SiCr D、Cr12MoV 5. 以下各项表面强化技术中属于机械强化的是< D ）。 A、高频加热淬火 B、渗碳 C、镀金属 D、喷丸 6. 低淬低回、高淬高回、微细化处理、等温和分级淬火等强韧化处理工艺主要用于< A ）。

模具材料失效分析

1.模具寿命定义：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工合格产品的件数称为模具的使用寿命，简称模具寿命。 2.失效定义：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时叫模具失效。 3.模具寿命与成本的关系：产品成本随着模具寿命的增加而下降，提高模具寿命可降低成本。考虑两个因素：应根据批量选择不同的模具材料和制造工艺。 4.磨损失效：由于相对运动产生磨损，使模具尺寸或表面状态发生改变，使之不能继续服役的现象，叫磨损失效。 5.磨粒磨损：外来硬质颗粒存在工件与模具接触表面之间，刮擦模具表面，引起模具表面材料脱落的现象。工件表面的硬突出物刮擦模具引起的磨损也叫磨粒磨损。 6.粘着磨损：工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，粘着的结点发生剪切断裂，使模具表面材料转移到工件上或脱落的现象。 7.脆性断裂：断裂时不发生或发生较小的宏观塑性变形的断裂，分为一次性断裂和疲劳断裂。 8.多种失效形式的交互作用：（1）磨损对断裂及塑性变形的促进作用,。磨损沟痕可成为裂纹的发源地，当由磨损形成的裂纹在有利于其向纵深发展的应力作用下，就会造成断裂。模具局部磨损后，会带来承载能力的下降和偏载，造成另一部分承受过大应力而产生塑变。（2）塑性变形对磨损和断裂的促进作用。局部塑变会改变模具零件正常的配合关系，模具间隙变小引起不均匀磨损，会加快磨损速度进而促进磨损失效。另一方面，塑变后间隙不均匀，承载面变小，会带来附加偏心载荷，造成局部应力集中，并由此产生裂纹，促进断裂失效。 9.圆角半径的影响及措施：模具零件的两个面相交处常用圆角过渡，工作部位的圆角半径对成形件质量和模具寿命影响很大。（1）凸的圆角半径对成形工艺影响大。过小的凸圆角半径在板料拉深中增加成形力，在模锻中易造成锻件折叠缺陷。（2）凹的圆角半径对模具寿命影响大。小的凹圆角半径会使局部受力恶化，在圆角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂纹导致断裂。【措施】增大圆角半径，使模具受力均匀，不易产生裂纹。 10.成形件材质与模具寿命的关系：成形件的材质有金属和非金属、固体和液体之分。（1）非金属材料和液体材料由于强度低，所需成形力小，模具受力小，模具

冲压模具的失效形式分析与思考

摘要：本文简单介绍了冲压模具失效的几种形式，并针对每种失效形式产生 的原因进行了具体分析，提出了相应的预防及解决措施。 关键词：冲压模具；失效形式；分析；措施 1 前言 随着我国现代工业技术的不断发展，冲压模具在工业生产中起到了越来越广泛的应用。冲压模具质量的好坏直接决定了所冲产品质量的优劣。然而，冲压模具在使用过程中，常常出现各种形式的失效情况，应对这些失效，往往需要耗费一定的时间、人力、物力以及财力资源，严重影响到了工业生产的进度，不利于企业经济效益的提高。因此，如何有效地预防冲压模具的失效，最大限度的提高其使用寿命，是很多企业共同面临的一个技术难题。只有对冲压模具的失效形式做出正确分析，归属其失效类型，才能精准地找出其失效的原因，采取相应的技术措施对其修复或预防，延长其使用寿命。 2 冲压模具失效形式概述 2.1 冲压模具失效的涵义 冲压模具在使用过程中，因各种原因如结构形状、尺寸的变化以及零部件组织与性能的变化等，使得冲压模具冲不出合格的冲压件，同时也无法再修复的情形就叫做冲压模具的失效。鉴定模具是否失效的判据有三种：一是模具已经完全丧失工作能力；二是模具虽然可以工作，但无法完成设定的功能；三是模具因结构受到严重损害，使用时存在安全隐患。 2.2 冲压模具失效的形式 冲压模具在使用过程中，因模具本身类型、结构、材料的不同以及实际工作条件的不同，会表现出不同的失效形式，主要可分为以下四种。 （1）磨损失效。冲压模具在正常工作过程中，往往会与加工的成形坯料直接接触，二者之间因相对运动而产生摩擦，造成冲压模具表面磨损。当磨损程度达到一定限度时，模具表面失去原来的状态，使之无法冲出合格的冲压件，这就是磨损失效。磨损在任何机械的使用过程中是不可避免的，因此是一种正常的失效形式，也是冲压模具失效形式中最为主要的一种。根据磨损机理，可将磨损失效细分为四种：①磨粒磨损失效。当坯料与模具接触的表面间存在硬质颗粒，亦或坯料加工前未打磨完全，其表面存在坚硬的突出物时，会摩擦并刮划模具的表面，严重时就会使模具表面材料脱落，造成磨粒磨损失效。②黏着磨损失效。冲压模具作用于坯料时，彼此之间存在相互作用力，有时黏着部分会因受力不均而发生断裂，造成模具表面物质脱落或转移，这种失效形式就是黏着磨损失效。③疲劳磨损失效。模具的有些部位经过长时间的使用，在与坯料摩擦力的循环作用下，难免会产生一些细小的裂纹，随着使用时间的推移，细纹逐渐加深，加深到一定尺度时，造成模具表面物质发生脱落，甚至模具因承载力不足而断裂。④腐蚀磨损失效。冲压模具在使用过程中，模具表面物质很容易与周围介质（如空气、水等）发生化学腐蚀或电化学腐蚀，加上摩擦力的作用，时间久了，就会造成模具表面物质侵蚀变质，发生脱落。 实际上，磨具与坯料作用时，磨具表面受到的磨损是极其复杂并且难以预测的，不可能仅仅只受某种磨损方式的影响，因此，实际生产加工中反映出来的磨损失效形式可能是多种形式相互作用的结果。 （2）断裂失效。所谓的断裂失效是指冲压模具因产生较大裂纹或者断裂为两部分（数部分）。断裂可分为两种：早期断裂（一次性断裂）以及疲劳断裂。早期断裂指的是冲压模具表面受到冲击载荷的压力过大，超出其负荷能力，造成迅速断裂。相反，造成疲劳断裂的应力通常较低，在模具的承受范围之内，但由于这种应力的频繁作用，细小裂纹开始逐渐扩展，最后引发断裂。 （3）变形失效。冲压模具在工作过程当中，若是零件所受到的应力超出其弯曲极限，就

冲压模具维修手册

冲压模具维修手册 1五金连续模具的爱护有什么要领？ 连续模的爱护须做到细心耐心按部就班,切忌盲目从事,因故障修模时需附有料带,以便咨询题的查询。打开模具,对比管带,检查模具状况,确认故障缘故,找出咨询题所在,再进行模具清理,方可进行拆模。拆模时受力要平均,针对脱料弹簧在固定板与脱料板之间和脱料弹簧直截了当顶在内导柱上的模具结构,其脱料板的拆卸要保证脱料板平稳弹出,脱料板的倾斜有可能导致模具内凸模的断裂. (1) 凸凹模的爱护 凸凹模拆卸时应留意模具原有的状况,以便后续装模时方便复原,有加垫或者移位的要在零件上刻好垫片的厚度并做好记录.更换凸模要试插脱料块凹模是否顺畅,并试插与凹模间隙是否平均,更换凹模也要试插与冲头间隙是否平均.针对修磨凸模后凸模变短需要加垫垫片达到所需要的长度应检查凸模有效长度是否足够.更换已断凸模要查明缘故,同时要检查相对应的凹模是否有崩刃,是否需要研磨刃口.组装凸模要检查凸模与固定块或固定板之间是否间隙足够,有压块的要检查是否留有活动余量.组装凹模应水平置入,再用平铁块置如凹模面上用铜棒将其轻敲到位,切不可斜置强力敲入,凹模底部要倒角.装好后要检查凹模面是否与模面相平.凸模凹模以及模芯组装完毕后要对比管带做必要检查,各部位是否装错或装反,检查凹模和凹模垫块是否装反,落料孔是否堵塞,新换零件是否需要偷料,需要偷料的是否足够,模具需要锁紧部位是否锁紧.注意做脱料板螺丝的锁紧确认,锁紧时应从内至外,平稳用力交叉锁紧,不可先锁紧某一个螺丝再锁紧另一个螺丝,以免造成脱料板倾斜导致凸模断裂或模具精度降低. (2) 脱料板的爱护 脱料板的拆卸可先用两把起子平稳撬起,再用双手平稳使力取出.遇拆卸困难时,应检查模具内是否清理洁净,锁紧螺丝是否全部拆卸,是否应卡料影起的模具损害,查明缘故再做相应处理,切不可盲目处置.组装脱料板时先将凸模和脱料板清理洁净,在导柱和凸模导入处加润滑油,将其平稳放入,再用双手压到位,并反复几次.如太紧应查明缘故（导柱和导套导向是否正常,各部位是否有损害,新换凸模是否能顺利过脱料板位置是否正确）查明缘故再做相应处理.固定板有压块的要检查脱料背板上偷料是否足够.脱料板与凹模间的材料接触面,长时刻冲压产生压痕(脱料板与凹模间容料间隙一样为料厚减0.03-0.05mm,当压痕严峻时,会阻碍材料的压制精度,造成产品尺寸专门不稳固等,需对脱料镶块和脱料板进行修理或重新研磨.等高套筒应作精度检查,它不等高时会导致脱料板倾斜,其周密导向平稳弹压功能将遭到破坏,须加以爱护 (3) 导向部位检查 导柱导套配合间隙如何,是否有烧伤或磨损痕迹,模具导向的给油状态是否正常,应作检查.导向件的磨损及精度的破坏,使模具的精度降低,模具的各个部位就会显现咨询题,故必须作适当保养以及定期的更换.检查导料件的精度,若导正钉磨损,已失去应有的料带导正精度及功能,必须进行更换.检查弹簧状况(脱料弹簧和顶料弹簧等)看其是否断裂或长时刻使用虽未断裂,但已疲劳失去原有的力度,必须作定期的爱护更换,否则会对模具造成损害或生产不顺畅. (4) 模具间隙的调整 模芯定位孔因对模芯频繁多次的组合而产生磨损,造成组装后间隙偏大(组装后

刀具模具失效模式分析

PVD涂层刀具、模具失效分析 郭 硕 摘要：1、阐述了刀具、模具的基本失效模式；2、失效模式与原因分析的方法；3、刀具、模具经过PVD （物理气相沉积）处理后，失效模式的分析与改善方法。 关键字：PVD、ALTiN、TiCN、TiN、磨损、失效模式 1、概述 1.1失效：即产品丧失规定功能。（国标GB3187-82中定义）比如刀具刃口磨损变钝，不能继续切削 使用。 1.2失效模式：是指失效的外在宏观表现形式和过程规律，一般可理解为失效的性质和类型。 1.3失效分析：是指判断产品失效模式，查找失效机理和原因，提出改善和预防措施的活动。 2、失效模式 2.1 主要的失效模式（针对模具、刀具、机械零件等） 2.1.1 磨损 2.1.2 断裂 2.1.3 变形 2.1.4 腐蚀 2.2 磨损 2.2.1 磨损过程（如下图所示） （1）磨合阶段（Ⅰ区，O~A） （2）正常磨损阶段（Ⅱ区，A~B） （3）快速磨损阶段，也称严重磨损阶段（Ⅲ区，B~C） 图1 磨损过程示意图 z磨损是一定会发生的，我们的分析与研究只是为了尽可能延长“正常磨损阶段”（即Ⅱ区）的时间，并能对B点的到来作出准确的预测。 2.2.2 磨损的分类

（1）粘着磨损：相对运动的物体，接触表面发生了固相粘着，使材料从一个表面转移到另一个表面的现象。粘着磨损情况严重时会出现“咬死”“卡死”现象。 z产生原因： ①表面粗糙，表面凸起来的部分在摩擦过程中，受到很大压力发生塑性变形，进 而彼此粘着。 ②接触的两种材料之间物理、化学特性接近，有粘着在一起的可能，比如金属之 间可能发生粘着，而金属和木材之间就不可能发生粘着。 z对于刀具、模具而言，轻微的情况就是粘料、积屑，以及进而形成的擦伤、拉毛等。 比如五金拉伸模具，模具表面粘料后，产品将出现拉毛、擦伤等异常。 （2）磨粒磨损：又称磨料磨损或研磨磨损，是指两物体接触时，一方硬度比另一方大得多时，或接触面之间存在着硬质颗粒时，所产生的磨损。 z此类磨损，在我们涂层的模具或零件应用中极为常见。因为涂层本身硬度极高，一旦脱落，其碎片就是“硬质颗粒”，它夹杂在摩擦面之间，会造成模具本身的快速 磨损。 （3）表面疲劳磨损：是指两物体接触摩擦，在交变应力作用下，材料表面疲劳，产生小坑点和很浅的细小裂纹以及由裂纹造成的下片金属脱落。表面疲劳是介于疲劳与磨损之间的破坏 形式。 z比如，冲压螺丝的十字精冲，冲压到某一寿命次数之后，十字针上就会出现很细小的裂纹和小坑点。 （4）腐蚀磨损：是指在有腐蚀性的环境下，摩擦面受到化学、电化学腐蚀与摩擦的双重作用，从而引起的破坏形式。 z塑胶模具，对于存在腐蚀性的胶料，同时受压力较大的部位（比如进胶口），在腐蚀和磨损双重作用下，就会更容易被破坏。 2.2.3 “正常磨损阶段”时间没有达到预期值（即我们所说的“寿命异常”）的失效分析，就是找 出实际发生的属于那种磨损形式，以及为何没有达到正常标准时限，并找出改善其摩擦环境 的措施。 2.2.4 在实际的磨损过程中，往往是多种磨损同时发生或交替作用，而且各种机理在里面的作用大 小也不一定，故我们在做失效模式判断时，要根据实际情况，作出全面的分析判断。 2.3 断裂 2.3.1 断裂：是指产品在外力作用下产生裂纹进而扩展分裂成两部分或多部分的过程。对于刀具、 模具的局部断裂，我通常称为“崩刃”、“崩口”。 2.3.2 断口：即断裂形成的断面。我们分析断裂原因时，就是根据断口的痕迹与特征来判断的。 2.3.3 断裂的分类： （1）脆性断裂：材料本身的韧性不够好，在承受过大的外力时，仅发生了很小的变形就断裂。 （2）塑性断裂：材料本身韧性较好，但由于承受的外力过大，发生严重塑性变形后断裂。 （3）疲劳断裂：材料在交变应力反复作用下（如冲压加工），萌生裂纹及裂纹扩展进而造成断裂。 2.3.4 对于刀具、模具而言，发生断裂的主要原因： （1）材料问题，材料本身的强度不足以承受这般大的外力，故而断裂。 （2）热处理问题，热处理的方式或工艺不当，造成刀具、模具内部应力没有完全消除，脆性过大进而断裂。 （3）使用不当，如装夹偏位、撞车、撞刀等。 （4）加工参数设定太严苛，使得刀具、模具负荷过大，或造成机台振动，从而造成刀具、模具崩裂。

失效案例分析

工程材料失效分析 姓名：丁静 学号：201421803012

案例一乙烯裂解炉炉管破裂原因分析某石化公司化工一厂裂解车间CBL一Ⅲ型乙烯裂解炉于1998年9月投入运行，1 999年4月检查发现一根裂解炉管发生泄漏。为查明炉管泄漏原因，对失效炉管进行了综合分析。 CBL一Ⅲ型乙烯裂解炉炉管工作温度为1050～llOO℃，材质化学成分（质量分数）为0.35~0.60%C;1.0%~2.0%Si;1.O%~1.50%Mn;33%~38%Ni;23%~28%Cr及微量Nb.Ti.Zr等。宏观观察失效炉管表面可以看出，泄漏部位炉管内、外壁均有两个孔坑，两个孔坑在内、外表面相互对应，孔坑边缘金属略有凸起，呈火山口状。仔细观察发现，在内壁两个孔坑附近表面有一约3 mm xl mm凸棱，凸棱略高于附近炉管表面（图11-1、图11-2）。

化学成分分析结果表明，失效炉管化学成分符合厂家技术要求。金相检查结果表明，失效炉管显微组织基体为奥氏体，晶界分布有骨架状碳化物，晶内和晶界分布有一定数量的颗粒状碳化物（图11-3）。 能谱分析结果表明，这些颗粒状碳化物为Nb.Zr.Ti或Cr的

碳化物。晶界分布的骨架状碳化物系以铬为主的碳化物。首先，采用扫描电镜观察了泄漏部位炉管内、外表面的放大形貌，观察发现，所有孔坑均存在白亮色块状物。通常，不导电的非金属氧化物或金属氧化物在电子束作用下因积累电荷而呈白亮色。能谱分析结果表明，白亮色块状物含有很高的稀土铈。分析认为，白亮色块状物为稀土氧化物。在泄漏部位，分别在内壁凸棱和孔坑两处，垂直于内表面制备了炉管横截面金相试样。可以看出，不论是凸棱对应部位，还是炉管内、外表面两个孔坑之间，炉管横截面均分布有宏观深灰色金属夹杂物，夹杂物在内、外表面两个孔坑之间连续贯通（图11-4）。 在扫描电镜下进一步观察、分析结果表明，两个横截面深灰色区域同样是稀土铈的氧化物（图11-5）。采用微型拉伸试样，对失效炉管进行了1100℃短时高温拉伸试验，其结果如表11-1所示。可以看出，失效炉管1100℃高温短时拉伸性能低于厂家相关技术要求。

模具失效与寿命

论文 模具寿命与失效 专业:2012级材料成型及控制工程 学号：12320374030 姓名：李国伟 【摘要】：目前，模具是用来成型各种工业产品的一种重要工艺装备，是机械制造工业成型毛坯或零件的一种手段。而模具寿命对模具工业发展的意义及其重大，故了解模具寿命，研究、模具寿命极其关键。 【关键词】：模具、寿命、失效、提高 1 引言 模具寿命的高低是衡量模具质量的重要指标之一。它不仅影响产品的质量，而且还影响着生产率和成本。随着模具工业的发展，高质量、高性能、高效率模具的大量应用，模具的寿命逐渐引起世人的关注。过去由于受模具制造水平和社会需求的限制，大部分模具只是用来生产零件的毛坯或是精度不高、结构形状简单的轻工产品及日常生活用品。传统的模具材料和热处理工艺的配合基本能满足模具的性能要求。在使用中模具出现了磨损、变形甚至微细的裂纹，由于不影响产品的精度要求，而没有得到重视。再加上传统的观念认为模具本身就是成本昂贵的工具，由于生产制件的数量多，模具的成本平均在每一个制件上也只有几分钱。所以模具成本高已被传统观念所接受，模具报废之后只需重做一套即可。因此，没有意识从模具寿命的角度对经济效益经行分析，故有很大的潜力需要我们去挖掘。 2、模具寿命的基本概念 2.1模具寿命的定义 模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前所加工的产品的件数，称为模具的使用寿命，简称模具寿命。 模具的使用寿命并不期望无限长，只需要比模具成型制品的生产要求长。因此在考虑模具的最佳使用寿命时，应将目标放在使单件制品获得最低成本的基础上。这样的模具使用寿命对工业的生产才有实际意义。 2.2模具寿命与失效的术语定义 1）.制件报废 模具生产处的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用时称制件报废。大多数模具的寿命是有制品可用性决定。如果模具生产的制品报废，则该模具就没有使用价值了。 2）.模具服役 模具安装调试后，正常生产合格产品的过程叫模具服役。模具的服役条件与安装模具的机床类型、吨位、精度、成型次数、生产效率、被加工件大小、尺寸、材质、变形抗力以及工件加热条件、制件成型温度、冷却润滑条件等因素都有关系，因而模具的服役条件会有很大的不同。

董斌—模具失效分析

模具失效分析 目录 1引言模具失效 2模具失效形式案例分析及其改进模具磨损失效 模具断裂失效 模具塑性变形失效 3总结 4参考文献

1引言模具失效 冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。 生产中的冲压模具经过一定时间使用后，由于种种原因不能再冲出合格的产品，同时又不能修复的现象称为冲压模具的失效。由于冲压模具类型、结构、模具材料、工作条件的不同，所以冲压模失效的原因也各不相同。 一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲劳及腐蚀等等。 模具的失效也可分为： 正常失效和早期失效

模具模具在工作中，与成形坯料接触，并受到相互作用力产生一定的相对运动造成磨损。当磨损使模具的尺寸、精度、表面质量等发生变化而不能冲出合格的产品时，称为磨损失效，磨损失效是模具的主要失效形式，为冲模的正常失效形式，不可避免。 按磨损机理，模具磨损可分为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。 ①磨粒磨损硬质颗粒存在于坯料与模具接触表面之间，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面引起材料脱落的现象称为磨粒磨损。 ②黏着磨损坯料与模具表面相对运动，由于表面凹凸不平，黏着部分发生剪切断裂，使模具表面材料转移或脱落的现象称为黏着磨损。 ③疲劳磨损坯料与模具表面相对运动，在循环应力的作用下，使表面材料疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。 ④腐蚀磨损在摩擦过程中，模具表面与周围介质发生化学或电化学反应，引起表层材料脱落的现象称为腐蚀磨损。 在模具与坯料相对运动过程中，实际磨损情况非常复杂。工作中可能出现多种磨损形式，它们相互促进，最后以一种磨损形式失效。 冲裁模的工作条件 冲裁模具主要用于各种板料的冲切。从冲裁工艺分析中我们已经

锻造模具的失效与延寿

锻造模具的失效与延寿 1.概述 模具在模锻件生产中占有特殊重要位置，只有高质量模具才可能生产出优质模锻件。模具与锻件的“性价比”是企业技术和管理水平的综合反映，而模具寿命在“性价比”中期关键作用，即模具寿命直接影响锻件质量、成本、生产率及市场竞争力。 1.1模具寿命对锻件生产的影响 1.1.1模具寿命对锻件的质量的影响 众所周知，锻件精度与模具精度相匹配才能生产出合格锻件，并减少不良品率和废品率。设计合理的预锻件（模具）和终锻件（模具）相对应的截面积、体积必须相匹配，否则锻件将因折叠或充不满而报废，也将加速模具磨损，而模具的磨损又直接影响锻件质量和尺寸的稳定性，从而增加后续加工的成本。 1.1.2模具寿命对锻件成本的影响 模具不仅影响锻件质量，而且影响锻件成本。一般，模具费用约占锻件成本的10%-20%，日本和德国等发达国家占7%-15%，如德国1994年统计，模具成本占锻件销售额的11%。模具价格昂贵，特别是大型模具，一整套125MN机械压力机生产线上的六拐8平衡块曲面分模曲轴模具（含辊锻、压扁、预锻、终锻、切边、热校正等工序）的总价约120万元，如果延长模具使用寿命20%，则锻件成本可降低2%-4%，为2.4万元-4.8万元。 企业实践表明，提高模具寿命是降低锻件成本的关键。 1.1.3模具寿命对锻件生产率的影响 生产中由于模具磨损和发生故障而进行模具修理、更换等损失时间约占实际生产时间的10%-15%，所以模具寿命影响生产率。据国外全年统计，锻件企业24h生产，实际有效时间平均仅为16.5h，因此，模具寿命直接关系到锻件的质量、成本和生产率。 模具寿命长是实现锻件生产机械化和自动化的必备条件。例如，世界上锻造生产率最高的日本，已有24%的锻造设备实现了机械化和自动化，生产率约185吨/人.年；德国和美国的生产率约80吨/人.年，而中国为（40-50）吨/人.年。我国锻造生产率低的重要原因就是模具寿命、机械化和自动化程度低。 1.1.4模具寿命对企业竞争力的影响 锻件的交货周期直接影响企业的市场竞争力，而锻件的交货周期直接受模具制造周期及其寿命的影响。模具寿命长则节约了更换和维修模具的时间，缩短锻件交货周期，可以按时或提前交付锻件。一方面提升了企业的信誉，另一方面可以拿到要求交货周期短、原来不能承接的订单，从而提升企业的市场竞争力。 1.2锻造模具寿命现状 所谓模具寿命是指一套新模具从安装、生产、直至失效需要翻新前所生产的锻件数量，一般称正常寿命。模具失效后经多次翻修的寿命之和为总寿命。提高模具总寿命可节约模具材料（占模具成本的15%-40%），因此提高模具总寿命也是降低锻件成本的重要措施。 1.2.1国内外锻造模具使用寿命对比 对于低合金结构钢热模锻，日本德国等发达国家，按锻件复杂程度和精度，模锻锤模具寿命为0.5万件-0.8万件，但新型程控全液压模锻锤，由于其锻击能量和程序均可设定控制，模具寿命有所提高，0.6万件1万件。机械压力机模具寿命一般可达到1万件-2.5万件，其中曲轴寿命为0.85万件0-1.8万件，连杆模具寿命为1万件-2.5万件，汽车转向节寿命为0.6万件-1.4万件，齿轮模具寿命为1.5万件-3万件。个别极复杂、高精度的锻件模具寿命也仅为0.5万件-0.7万件。螺旋压力机模具寿命比机械压力机稍低。而国内大多数锻造企业模锻锤模具寿命为0.3万件-0.5万件，摩擦螺旋压力机模具寿命约为0.2万件-0.3万件，一般仅有0.2万件左右，机械压力机模具寿命为0.5万件-0.8万件。 发达国家的冷精密模锻模具寿命约为2万件-6万件，国内约为0.8万件-2.5万件。相比之下，我国模具寿命仅相当于国外工业先进国家的1/3.

模具的失效分析

模具的失效分析 一，目的 1,模具设计人员必须熟知如何保证模具设计正确，合理,提高模具寿命，降低成本. 2,生产中模具失效时，能分析原因，提出改进措施，也是工艺员应掌握的技能?二,模具的工作条件 1,工装模具组成 「凹模- 冷镦,正挤，反挤，冲孔，锥形凸模，切边凹模，切边凸模，孔类' 螺母用凹模等? 套- 推出销套，衬套 -垫- 带孔垫块 轴类厂冲头-正挤，反挤，六方冲头，（螺母冲头）,推出销，凸模销，光凸模（无孔）—销，轴，杆. 板,块类型- 垫块,切断刀，送料滚，刀体,钳片,夹子,弹簧板,弹簧片 哪旋弹簧-拉，压 弹簧碟簧 —板簧 2,易损件（服役期短，经常更换的件） 冲头，凹模 重点分析易损件-冲头，凹模? 3,模具工作条件 ①挤压冲头工作条件-以活塞销为例 上冲头-向下运动，下冲头-固定不动? 挤压中，上冲头受力大于下冲头?上冲头受力情况如下： A）向下运动-反挤坯料,冲头受压应力? B）向上运动-脱离坯料，因摩擦力冲头受拉应力? C）可能因冲头偏心，产生弯曲应力? 结论：上冲头受力复杂，易导致失效?上冲头最大名义压力可达2500 MPa. 在尺寸过渡处，由于应力集中，有时应力更大于此值?

(T r b tRi b rRi P 1R 2 R 2 -R 2 P i R[ R 2 -R 1 R 21 R R - 2 O R P i R 2 R 2 R 2 ( R 2 -R 2 ) 当R=R i 时,分别代入公式③ R 2 R i 2 ,④得 P i R ? R 2 -R 2 )=P i P i R i 2 R 2 -R 2 (i- R 2 R 2 ) =-P i = — i+4 ③ R o -R i R 2 +R 2 R 2 -R 2 R 2 ② 冷挤压凹模的工作条件 血2 冷挤压过程中，凹模型腔表面受很大的压力，该压力使凹模产生巨大的切向拉 应力? （以下插图） 拉应力 t = PiRi - Po R 0 + Ri R0 ( Pi -Po ) R O -R 2 R 2( R 2-R 2 ) 压应力 P i R i 2 - P o R 2 R 2 -R i 2 R 2 R 2( P i -P o ) R 2 ( R 2 -R i 2 ) 当采用整体模时，如下图 P 0 =0代入①，②式

模具失效

1、什么是模具失效？ 答：模具零件在服役中产生了过量变形、断裂破坏、表面损伤等现象后，将丧失原有功能，达不到预期要求，或变的不安全不可靠，以致不能正常的服役，这种现象称为模具失效。 2、什么是模具损伤？ 答：模具在制造和使用中产生了某些缺陷，如表面轻度磨损、微裂纹等，但还没有丧失规定的功能而仍可继续服役，那么，这些缺陷就称为模具的损伤。 4、什么是模具的早期失效？其主要是因为什么引发的？特点为何？ 答：模具未达到一定工业技术水平公认的使用寿命就不能服役时，称为模具的早期失效。早期失效发生在模具的使用初期，主要是由于模具设计和制造上的缺陷一经使用就显露出来，进而诱发失效。这一阶段的失效几率甚高，但随着使用时间的延长而迅速减低。 5、什么是模具的随机失效？该种失效有何特点并如何防止？ 答：模具经过使用初期的考验而未发生失效，就进入了随机失效阶段。由于环境的偶然变化，操作者的人为差错，或者因管理不善而造成的某些损伤，仍可能导致失效。特点：这种失效几率很低，且随着使用时间的延长其增长也很缓慢，呈随机分布。防止措施：对模具的正确使用和精心维护。 6、什么是耗损失效？如何拖延耗损失效期的到来？ 答：模具经过了长期使用，由于损伤的大量积累，致使发生的几率急剧增加，从而进入耗损失效阶段，即到了模具寿命的终止期。在模具使用过程中，经常性的维护、保养，可延迟耗损失效期的到来。 7、按经济法观点对失效分类，可将失效分为哪四种情况？ 答：正常耗损失效、产品缺陷失效、误用失效、受累性失效 8、按失效形式及失效机理分类，失效大致可分为哪几类？ 答：过量变形、断裂、表面损伤 9、模具失效原因的分析和防护措施的提出，可以从哪几方面入手？ 答：合理选材、合理结构设计、合理加工与装配、合理使用与保养、严格质量控制、表面强化。 10、以断裂失效形式为例，简要说明失效分析的方法和步骤有哪些？ 答：现场调查和模具断裂件的处理、模具制造工艺和服役历史的调查及质量检验、模具工件条件和断裂状况分析、断口分析、断裂原因的判定、提出防护措施 12、什么是一次刃磨寿命？ 答：两次刃磨之间模具服役的时间或冲裁次数，称为一次刃磨寿命。 13、模具在服役过程中磨损可分为哪三个阶段？各阶段有何特点？ 答：初期磨损、稳定磨损、急剧磨损。特点：磨损速度较大、磨损速度变缓、模具失效 14、影响模具磨损的主要因素有哪些？ 答：模具材料和被加工材料的成分、组织及性能，模具和坯料的表面状态及粗糙度，模具的工作条件如冲裁力、冲裁速度、工作温度及润滑条件等。 15、冷挤压模的失效形式主要有哪些？ 答：模具冲头承受很大的三向压应力及拉应力、偏载或横向弯曲载荷，因此，冲头的失效形式可能有塑性变形、折断、疲劳断裂、纵向断裂等。冷挤压凹模的内壁承受均压，易发生胀裂或塑性变形。冷挤压凸模、凹模，都要经受坯料塑变流动的剧烈摩擦，从而产生磨粒磨损和粘着磨损。 16、冷镦模失效的主要形式有哪些？ 答：磨损失效和疲劳断裂失效 17、影响冷镦模和冷挤压模寿命的主要因素有哪些？ 答：由于冷挤压模和冷镦模受力较大，因而模具的结构、加工质量、润滑条件、维护保养以及冷挤压工艺设计等因素对模具的失效和寿命影响很大。 18、冷拉深模的失效形式是什么？影响冷拉深模寿命的因素有哪些？ 答：磨粒磨损和粘着磨损。因素：被拉深板材的强度、厚度、表面状况、材料的成分和组织，均影响模具载荷的轻重和粘着（咬

压铸模具设计中的注意

压铸模具设计中的注意 压铸模是压铸生产三大要素之一，结构正确合理的模具是压铸生产能否顺利进行的先决条件，并在保证铸件质量方面（下机合格率）起着重要的作用。由于压铸工艺的特点，正确选用各工艺参数是获得优质铸件的决定因素，而模具又是能够正确选择和调整各工艺参数的前提，模具设计实质上就是对压铸生产中可能出现的各种因素预计的综合反映。如若模具设计合理，则在实际生产中遇到的问题少，铸件下机合格率高。反之，模具设计不合理，例一铸件设计时动定模的包裹力基本相同，而浇注系统大多在定模，且放在压射后冲头不能送料的灌南压铸机上生产，无法正常生产，铸件一直粘在定模上。尽管定模型腔的光洁度打得很光，因型腔较深，仍出现粘在定模上的现象。所以在模具设计时，必须全面分析铸件的结构，熟悉压铸机的操作过程，要了解压铸机及工艺参数得以调整的可能性，掌握在不同情况下的充填特性，并考虑模具加工的方法、钻眼和固定的形式后，才能设计出切合实际、满足生产要求的模具。刚开始时已讲过，金属液的充型时间极短，金属液的比压和流速很高，这对压铸模来说工作条件极其恶劣，再加上激冷激热的交变应力的冲击作用，都对模具的使用寿命有很大影响。模具的使用寿命通常是指通过精心的设计和制造，在正常使用的条件下，结合良好的维护保养下出现的自然损坏，在不能再修复而报废前，所压铸的模数（包括压铸生产中的废品数）。 实际生产中，模具失效主要有三种形式： ①热疲劳龟裂损坏失效；

②碎裂失效； ③溶蚀失效。 致使模具失效的因素很多，既有外因（例浇铸温度高低、模具是否经预热、水剂涂料喷涂量的多少、压铸机吨位大小是否匹配、压铸压力过高、内浇口速度过快、冷却水开启未与压铸生产同步、铸件材料的种类及成分Fe的高低、铸件尺寸形状、壁厚大小、涂料类型等等）。也有内因（例模具本身材质的冶金质量、坯料的锻制工艺、模具结构设计的合理性、浇注系统设计的合理性、模具机（电加工）加工时产生的内应力、模具的热处理工艺、包括各种配合精度和光洁度要求等）。模具若出现早期失效，则需找出是哪些内因或外因，以便今后改进。 ①模具热疲劳龟裂失效压铸生产时，模具反复受激冷激热的作用，成型表面与其内部产生变形，相互牵扯而出现反复循环的热应力，导致组织结构二损伤和丧失韧性，引发微裂纹的出现，并继续扩展，一旦裂纹扩大，还有熔融的金属液挤入，加上反复的机械应力都使裂纹加速扩展。为此，一方面压铸起始时模具必须充分预热。另外，在压铸生产过程中模具必须保持在一定的工作温度范围中，以免出现早期龟裂失效。同时，要确保模具投产前和制造中的内因不发生问题。因实际生产中，多数的模具失效是热疲劳龟裂失效。 ②碎裂失效在压射力的作用下，模具会在最薄弱处萌生裂纹，尤其是模具成型面上的划线痕迹或电加工痕迹未被打磨光，或是成型的清角处均会最先出现细微裂纹，当晶界存在脆性相或晶粒粗大时，即容易断裂。而脆性断裂时裂纹的扩展很快，这对模具的碎裂失效是

设计失效模式及后果分析

目录 一、前言 (01) 二、设计FMEA (02) 1.先期规划 (03) 2.设计FMEA展开 (07) 3.后续追踪与应用 (14) 附录A：设计FMEA方块图范例 (16) 附录B：设计FMEA范例 (17) 附录C：设计FMEA表格 (18) 案例分析 (19)

一、前言 失效模式、效应与关键性分析(Failure Mode，Effects and Criticality Analysis，FMECA)是一种系统化之工程设计辅助工具，主要系利用表格方式协助工程师进行工程分析，使其在工程设计时早期发现潜在缺陷及其影响程度，及早谋求解决之道，以避免失效之发生或降低其发生时产生之影响。FMECA之前身为FMEA(Failure Mode and Effects Analysis)，系由美国格鲁曼(Grumman)飞机公司在1950年首先提出，应用于飞机主操纵系统的失效分析，在1957年波音(Boeing)与马丁(Martin Marietta)公司在其工程手册中正式列出FMEA之程序，60年代初期，美国航空太空总署(NASA)将FMEA成功地应用于航天计画，同时美国军方也开始应用FMEA技术，并于1974年出版军用标准FMECA程序MIL-STD-1629，于1980年由国际电工技术委员会(International Electrothnical Commission，IEC)所出版之国际IEC 812即为参考MIL-STD-1629A加以部份修改成之FMEA程序。除此之外，ISO 9000及欧市产品CE标志之需求，也将FMEA视为重要的设计管制与安全分析方法。 在70年代，美国汽车工业受到国际间强大的竞争压力，不得不努力导入国防与太空工业之可靠度工程技术，以提高产品品质与可靠度，FMEA手册，此时发展之分析方法与美军标准渐渐有所区别，最主要的差异在引进半定量之评点方式评估失效模式之关键性，后来更将此分析法推广应用于制程之潜在失效模式分析，从此针对分析对象之不同，将FMEA分成”设计FMEA”与制程FMEA”，并开始要求零件供货商分析其零件之设计与制程。在各个汽车厂都要求其零件供货商按照其规定之表格与程序进行FMEA的情况下，由于各公司的规定不同，造成零件供货商按照其规定之表格与程序进行FMEA的情况下，由于各公司的规定不同，造成件供货商额外的负担，为改善此一现象，福特(Ford)、克莱斯勒(Chrysler)、与通用汽车(General Motor)等三家公司在美国品管学会(ASQC)与汽车工业行动组(AIAG)的赞助下，整合各汽车公司之规定与表格，在1993年完成『潜在失效模式与效应分析(FMEA)参考手册』，确立了FMEA在汽车工业的必要性，并统一其分析程序与表格，此参考手册在1995年完成修定二版，并成为SAE正式技术文件SAEJ-1739。 目前FMEA已经广泛应用在航空、航天、电子、机械、电力、造船和交通运输等工业，根据对美国国防部所属的112个单位进行的调查显示，有87个单位认为FMEA是一种有效的可靠度分析技术，值得推广。 FMEA做为设计工具以及在决策过程中的有效性决定于设计初期对于问题的信息是否有效地传达沟通，或许FMEA给人最大的批评在于其对设计之改进效益有限，其最主要原因为执行的时机不对，以及单独作业，在设计过程中没有适当的输入FMEA信息，掌握时机或许是执行FMEA是否有效的最重要因素。FMEA的目的为确认在系统设计中的所有失效模式，其第一要务为及早确认系统设计中所有的致命性(Catastrophic)与关键性(Critical)失效发生的可能性，以便尽早开始进行系统高层次之FMEA，当获得更多数据后，再扩展分析到低层次硬品。 本教材乃针对设计FMEA相关技术做一探究。 将FMEA技术应用于制造／组装程序之分析称为”制程FMEA”，亦即在设计制造程序时，

模具失效的原因及预防措施

模具生产过程中失效的原因及预防措施 1 前言 模具在生产应用过程中，经常发生各种不同情况的失效，浪费大量的人力、物力，影响了生产进度。以下主要讲述模具的几种基本失效形式及失效的原因以及预防措施。 2 模具失效 冷热模具在服役中失效的基本形式可分为：塑性变形；磨损；疲劳；断裂。 (1)塑性变形。 塑性变形即承受负荷大于屈服强度而产生的变形。如凹模出现型腔塌陷、型孔扩大、棱角倒塌陷以及凸模出现镦粗、纵向弯曲等。尤其热作模具，其工作表面与高温材料接触，使型腔表面温度往往超过热作模具钢的回火温度，型槽内壁由于软化而被压塌或压堆。低淬透性的钢种用作冷镦模时，模具在淬火加热后，对内孔进行喷水冷却产生一个硬化层。模具在使用时，如冷镦力过大，硬化层下面的基底抗压屈服强度不高，模具孔腔便被压塌。模具钢的屈服强度一般随碳(c)的含量从某些合金元素的增多而升高，在硬度相同的情况下，不同化学成分的钢具有的抗压强度不同，当钢硬度为63HRC时，下列4种钢的抗屈服强度由高到低依次顺序为：W18Cr4V>Cr12>Cr6WV>5CrNiW。 (2)磨损失效。 磨损失效是指刃门钝化、棱角变圆、平面下陷、表面沟痕、剥落粘膜(在摩擦中模具工作表而粘了些坯料金属)。另外，凸模在工作中，由于润滑剂燃烧后转化为高压气体，对凸模表面进行剧烈冲刷，形成气蚀。 冷冲时，如果负荷不大，磨损类型主要为氧化，磨损也可为某种程度的咬合磨损，当刃口部分变钝或冲压负荷较大时，咬合磨损的情况会变得严重，而使磨损加快，模具钢的耐磨性不仅取决于其硬度，还决定于碳化物的性质、大小、分布和数量，在模具钢中，目前高速钢和高铬钢的耐磨性较高。但在钢中存在有严重的碳化物偏析或大颗粒的碳化物情况下，这些碳化物易剥落，而引起磨粒磨损，使磨损加快。较轻冷作模具钢(薄板冲裁、拉伸、弯曲等)的冲击，载荷不大，主要为静磨损。在静磨损条件下，模具钢的含碳量多，耐磨性就大。在冲击磨损条件下(如冷镦、冷挤、热锻等)，模具钢中过多的碳化物无助于提高耐磨性，反而因冲击磨粒磨损，而降低耐磨性。 研究表明，在冲击磨粒磨损条件下，模具钢含碳量以O.6％为上限，冷镦模在冲击载荷条件下工作，如模具钢中碳化物过多，容易固冲击磨损而山现表面剥落。这些剥落的硬粒子将成为磨粒，加快磨损速度。热作模具的型腔表面，由于高温软化而使耐磨性降低，此外，氧化铁皮也起到磨料的作用，同时还有高温氧化腐蚀作用。 (3)疲劳失效。 疲劳失效的特征：模具某些部位经过一定的服役期，萌生了细小的裂纹，并逐渐向纵深扩展，扩展到一定尺寸时，严重削弱模具的承载能力而引起断裂。疲劳裂纹萌生于应力较大部位，特别是应力集中部位(尺寸过渡、缺口、刀痕、磨损裂纹等处)，疲劳断裂时断门分两部分，一部分为疲劳裂纹发展形成的疲劳处破裂断面，呈现贝壳状，疲劳源位于贝壳顶点。另一部分为突然断裂，呈现不平整粗糙断面。 使模具发生疲劳损伤的根本原因为特环载荷，凡可促使表面拉应力增大的因素均能加速疲劳裂纹的萌生。 冷作模具在高硬状态下工作时，模具钢具有很高的屈服强度和很低的断裂韧性。高的屈服强度有利于推迟疲劳裂纹的产生，但低的断裂韧性使疲劳裂纹的扩展速率加快和临界长度减小，使疲劳裂纹扩展循环数大大缩短，因此，冷作模具疲劳寿命主要取决于疲劳裂纹萌生时间。