模具失效与防护前言及第一章

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1、模具失效与防护模具设计与制造专业课程2008年五月绪论一、模具在生产中的作用及国内外制造概况1.模具在现代工业生产中的作用1）模具是制品成形的一种重要工艺装备。2）模具是利用压力加工实现少无切削工艺的关键。3）模具质量影响到压力加工技术水平的高低。4）模具的制造水平还是影响成形工艺所采用的自动化等先进设备能否发挥优越性的重要因素。2.国内外模具制造的现状和趋势1）市场竞争剧烈。2）对模具的要求提高了。3）逐渐实行标准化、专业化、商品化。4）我国逐渐发展成为国民经济的基础工业。与国外的差距：a.标准化程度低；b.

2、模具品种少、效率低；c.模具制造精度低、周期长；d.模具寿命短、材料利用率低；e.技术力量落后，管理水平较差。二、模具成形工艺及分类1.模具成形工艺锻、轧、冲、镦、挤、弯、旋、拉、拔等多种形式。2.模具的分类1）按模具所加工材料的再结晶温度分a.冷变形模具变形在再结晶温度以下进行。b.热变形模具变形在再结晶温度以上进行。c.温变形模具变形在冷、热变形之间。2）按模具加工坯料的工作温度分a.热作模具高温下进行加工。b.冷作模具常温下进行加工。c.温作模具介于以上二者之间。3）按模具成形的材料分a.金属成形用模具。

3、b.非金属成形用模具。4）按模具的用途分锻造模具、冲压模具、挤压模具、拉拔模具、压铸模具、塑料模具、橡胶模具、陶瓷模具、玻璃模具、其他模具等。模具常用分类方法：三、模具寿命概况及本课程的任务1.模具寿命的基本本概念1）高质量、寿命长的模具，能影响模具的成本和工作量等。2）模具寿命关系到少、无切削工艺的推广应用。3）模具的寿命影响到一些先进高效率、多工位压力加工设备正常效能的发挥。4）模具寿命影响到模具钢的消耗。5）提高模具寿命，实质上意味着和模具失效作斗争。2.国内外模具寿命概况国内外模具寿命比较：我国的模具寿

4、命只相当于工业先进国家的1/5~1/3。3.本课程的性质与任务«模具失效与防护»是模具专业的一门专业课。本课程的任务是使学生了解模具失效的基本知识，能初步分析常用模具的失效原因，提出相应的技术要求，提高合理选用模具材料和恰当安排模具处理工艺的能力。本课程是一门新的跨学科的综合技术，又是一门实践性很强的实用技术，要求学生具有一定的力学基础、材料学基础和模具设计、制造的专业知识。第一章模具失效的基础知识第一节失效和失效分析一、失效与损伤模具寿命特性曲线早期失效：模具设计和制造的缺陷。随机失效：环境、操作者及管理的因

5、素。耗损失效：到了模具寿命的终止期。二、失效的分类按失效形式及失效机理分：（1）过量变形：过量弹性变形、塑性变形。（2）断裂：韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、应力腐蚀断裂。（3）表面损伤：磨损、接触疲劳、腐蚀。三、失效分析（一）失效分析的任务失效原因的分析和防护措施的提出，可从以下几方面入手：（1）合理选材（2）合理结构设计（3）合理加工与装配（4）合理使用与保养（5）严格质量控制（6）表面强化（二）失效分析的方法和步骤——以断裂为例1.现场调查和模具断裂件的处理2.模具制造工艺和服役历史的调查及质量检

6、验3.模具工作条件和断裂状况分析4.断口分析5.断裂原因的判定6.提出防护措施第二节模具的工作条件及失效形式模具的失效形式主要有：塑性变形、磨损、断裂和冷热疲劳等。一、冷作模具的工作条件及失效形式（1）冷冲裁模冷冲裁过程示意图a）弹性变形阶段b）塑性变形阶段c）剪裂阶段比值d/t与模具寿命的关系设冲头工作部分的直径为d，板料厚度为t，则比值d/t越小，冲头受力越大，其寿命就越低。冷冲裁模磨损过程三阶段冷冲裁模刃口损伤过程示意图a)局部塑变b)摩擦磨损c）疲劳损坏模具刃口在压力和摩擦力的作用下，最常见的失效形式是

7、磨损。薄板冲裁模（t≤1.5mm），受力较小，主要失效形式是磨损。厚板冲裁模（t1.5mm）受力较大，其失效形式除了磨损外，还可能发生局部断裂（崩刃）。冷作模具局部断裂示意图（二）冷挤压模和冷镦模1.冷挤压模冷挤压工艺分类示意图a）正挤压b）反挤压c）复合挤压在模具的作用下，金属沿凸、凹模间隙或凹模模口流动，使原来的坯料成形为薄壁空心件或横截面较小的成品、半成品。以挤压活塞销的正、反复合挤压工艺为例，挤压在1600KN压力机上进行。冷挤压活塞销示意图冲头的塑性变形和整体断裂a）弯曲b）镦粗c）折断d）劈裂冷挤

8、压凹模受力状况分析：凹模筒壁内的应力分布凹模内壁的应力最大，且处于二向应力状态。在凹模筒内壁，拉应力t和压应力r的数值，均为最大值，即凹模的胀裂和塑性变形a）模口胀裂b）模口胀大采用抗拉强度较低的脆性材料制造凹模，在tmax的作用下易发生胀裂；采用抗压强度较低的韧性材料制造凹模，在rmax的作用下易发生塑性变形。失效形式：2.冷镦锻模最常见的失效形式是磨损和疲劳断裂。还可能产生