模具失效與壽命

論文模具壽命與失效專業(yè):2012級材料成型及控制工程學號：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，是機械制造工業(yè)成型毛坯或零件的一種手段。而模具壽命對模具工業(yè)發(fā)展的意義及其重大，故了解模具壽命，研究、模具壽命極其關鍵。【關鍵詞】：模具、壽命、失效、提高1引言模具壽命的高低是衡量模具質量的重要指標之一。它不僅影響產(chǎn)品的質量，而且還影響著生產(chǎn)率和成本。隨著模具工業(yè)的發(fā)展，高質量、高性能、高效率模具的大量應用，模具的壽命逐漸引起世人的關注。過去由于受模具制造水平和社會需求的限制，大部分模具只是用來生產(chǎn)零件的毛坯或是精度不高、結構形狀簡單的輕工產(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，模具報廢之后只需重做一套即可。因此，沒有意識從模具壽命的角度對經(jīng)濟效益經(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為磨損或其他形式失效、終至不可修復而報廢之前所加工的產(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，應將目標放在使單件制品獲得最低成本的基礎上。這樣的模具使用壽命對工業(yè)的生產(chǎn)才有實際意義。2.2模具壽命與失效的術語定義1）.制件報廢模具生產(chǎn)處的制品出現(xiàn)形狀、尺寸及表面質量不符合其技術要求的現(xiàn)象而不能使用時稱制件報廢。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)的制品報廢，則該模具就沒有使用價值了。.模具服役模具安裝調試后，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、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系，因而模具的服役條件會有很大的不同。.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，不同部位承受不同的作用力和不同溫度變化，可能同時出現(xiàn)多種不同的損傷形式，各種損傷形式之間又會相互滲透、相互促進、不斷積累。損傷是模具破壞的起源。損傷的積累可導致失效。.模具失效模具首到損壞，不能通過修復而繼續(xù)服役時稱為模具失效。其實，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。.早期失效模具未達到一定工業(yè)技術水平公認的使用壽命就不能服役時，稱為模具的早期失效，也就是非正常失效。主要由模具設計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，能對模具進行可靠性試驗或短時間的試用，及時發(fā)現(xiàn)隱患，進行補救，就能避免在正常服役時造成損失。.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，稱為模具的正常失效。模具發(fā)現(xiàn)正常失效時，已達到或超過模具預訂的壽命。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。模具一次修復后到下次修復前所生產(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)展帶動模具工業(yè)快速發(fā)展的新時代，從模具發(fā)展的總趨勢可以看出，無論是模具的大型化、復雜化還是高精度、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。還有大型和高效模具，由于受力大，易使模架、模板、復雜型腔及頂出桿等結構產(chǎn)生過量的變形，造成模具無法正常工作而報廢，因此需要提高這些模具零件的受力性能。這些事實說明提高模具壽命的研究對模具工業(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）.模具結構模具結構對模具受力狀態(tài)的影響很大，合理的模具結構能使模具工作時受力均勻，不易偏載，應力集中小。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，不僅對成形過程及成形件品質有影響，也對模具的失效形式及壽命產(chǎn)生影響。更好地提高模具壽命。對于表面強化，要根據(jù)不同用途的模具，選用不同的強化方法。例如：沖裁模可采用電火花強化、硬質合金堆焊等，以提高模具零件表層的耐磨性和抗壓強度；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?？刹捎脻B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)可應用于各類模具的表面強化處理。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，能在零件表層形成一層與基體結合異常牢固又十分光滑均勻密實的保護膜，這種技術特別適合于模具表面保護性處理，也是提高模具質量的一種效果顯著的方法。當然，如果制件屬試制產(chǎn)品或生產(chǎn)批量相當小的話，就不一定非要進行模具零件的表面強化處理。5).模具的正確使用與維護，也是提高模具質量的一大因素。例如：模具的安裝調試方式應恰當，在有熱流道的情況下，電源接線要正確，冷卻水路要滿足設計要求，模具在生產(chǎn)中注塑機、壓鑄機、壓力機的參數(shù)需與設計要求相符合等等。在正確使用模具時，還需對模具進行定期維護保養(yǎng)，模具的導柱、導套及其他有相對運動的部位應經(jīng)常加注潤滑油，對于鍛模、塑料模、壓鑄模之類模具在每模成形前都應將潤滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。對模具進行有計劃的防護性維護，并通過維護過程中的數(shù)據(jù)處理，則可預防模具在生產(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，首先必須每個環(huán)節(jié)都要考慮到對模具壽命的影響，其次還須通過各部門的通力合作。模具的質量是模具企業(yè)自身實力的真實體現(xiàn)。4、結論模具的質量，無論是模具的設計者和制造者、制件的設計者，還是模具的使用者都應積極關心的問題，隨著技術的不斷創(chuàng)新、新材料的廣泛采用、加工工藝的不斷變革，使用與維護條件的差異等等都不同程度的影響模具的壽命?！澳＞邏勖钡纳婕懊婧軓V泛，相當復雜，提高模具壽命的方法有多種，途徑也很多，本文僅進行了略作闡述，對模具壽命有了更廣泛、更深刻的認識。致謝在這里，要感謝可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！老師們高尚的品德、嚴謹?shù)闹螌W作風、淵博的知識和平易近人的待人態(tài)度對我的學習、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[1]程培源模具壽命與材料機械工業(yè)出版社2010.[2]張正修.模具產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J].五金科技.2005[3]鐘佩思,沈友徽,馬靜敏等.模具先進制造技術發(fā)展趨勢綜述[J].模具制造.2005，[4]李德群，肖祥芷