第一篇：压铸模具失效形式以及如何提高寿命（共）
压铸铝合金零件失效分析
摘要：本文结合工厂的压铸模具的实际失效情况，总结分析了压铸模的主要失效形式,系统地提出了分析压铸模具失效的方法和手段。从工程实用的角度提出了避免早期失效、提高模具寿命的方法。
压铸是一种节能、低价、高效的金属成形方式。压铸件具有尺寸精度高，表面光洁，强度和硬度高的特点，一般不需要机械加工或稍经加工便可使用，适合批量生产。但是在使用过程中，由于各种原因压铸模容易失效。
关键字:压铸模具 失效 提高寿命 1 压铸模具常见失效形式
下面结合工厂实际情况分析了压铸模具的失效形式和失效机理。
1.1热裂
热裂是模具最常见的失效形式，如图1所示。热裂纹通常形成于模具型腔表面或内部热应力集中处，当裂纹形成后，应力重新分布，裂纹发展到一定长度时，由于塑性应变而产生应力松弛使裂纹停止扩展。随着循环次数的增加，裂纹尖端附近出现一些小孔洞并逐渐形成微裂纹，与开始形成的主裂纹合并，裂纹继续扩展，最后裂纹间相互连接而导致模具失效。
1.2整体脆断
整体脆断是由于偶然的机械过载或热过载导致模具灾难性断裂。材料的塑韧性是与此现象相对应的最重要的力学性能。材料中有严重缺陷或操作不当,会引起整体脆断，如图2所示。
1.3侵蚀或冲刷
这是由于机械和化学腐蚀综合作用的结果,熔融铝合金高速射入型腔,造成型腔表面的机械磨蚀。同时,金属铝与模具材料生成脆性的铁铝化合物,成为热裂纹新的萌生源。此外,铝充填到裂纹之中与裂纹壁产生机械作用,并与热应力叠加,加剧裂纹尖端的拉应力,从而加快了裂纹的扩展。提高材料的高温强度和化学稳定性有利于增强材料的抗腐蚀能力。压铸模具常见失效分析方法
为了延长模具的使用寿命,节约成本,提高生产效率,就必须研究模具的失效形式和导致模具失效的原因以及模具失效的内部机理。由于压铸模具失效的原因比较复杂,要从模具的设计、材料选择、工作状态等很多方面来进行分析。图3为压铸模具常见失效分析图。
图 3 压铸模具常见失效分析方法
2.1裂纹的表面形状及裂纹扩展形貌分析
失效模具型腔表面主要是冲蚀坑，大小比较均匀，冒口所对部位有明显的冲蚀坑外，表面明显具有一定方向的划痕，划痕上分布有大小不等的铝合金块状物。由于正对浇口部位直接受金属液的冲刷，该部位具有明显的冲刷犁沟，同时可观察到划痕间有裂纹。裂纹从裂纹源出发，并向西周扩展。裂纹内有大量的夹杂物，裂纹边缘有二次裂纹。由于模具使用时间短，一般部位表面主要是冲蚀坑和焊合，而浇口所对部位主要为液态金属冲刷形成的犁沟和热疲劳裂纹。
由于高温液态金属的冲刷，模具型腔表面首先冲击坑及犁沟，模具的表面变得凸凹不平，造成局部应力远远大于名义应力，产生应力集中的现象，这些部位是裂纹产生的危险部位。另外，分布在模具型腔表面的夹杂物，如氧化物、硫化物等，在热循环过程中与基体脱离，直接成为热疲劳裂纹。一方面夹杂物同集体的弹性模量不同，当热应力及机械力作用时，在其周围形成应力集中;另一方面在冷却时夹杂物与基体有不同的热收缩，造成镶嵌应力，两者叠加的结果，在夹杂
物周围产生很大的应力场。应力集中的结果使冲击坑、犁沟及夹杂物成为疲劳裂纹的诱发核心和扩展优取向。
2.2残余应力分析
压铸模具的残余应力较为复杂,主要是在机械加工、电火花加工、热处理及生产过程中热冲击产生的热应力等原因产生。模具使用一定时间后,模具的表面的残余应力为压应力,裂纹前端无论是平行于裂纹扩展方向还是垂直于裂纹的扩展方向,都受压应力。型腔表面裂纹前端的残余应力大于裂纹沿深度方向裂纹前端的残余应力,模具的型腔表面温度变化大,产生的热应力的残余应力要大,而且模具投入使用之前的机械加工和热处理过程中模具表面产生的残余应力要大于模具内部。由于液态金属的冲刷,浇口所对部位的温度要高于一般部位,加上冲击力的作用,浇口所对部位的残余应力大于一般部位.残余应力范围90MPa-420MPa。
模具型腔表面残余应力的存在对裂纹的扩展有一定的影响,残余应力场中的裂纹扩展研究表明,残余应力可以增加裂纹的闭合程度,减缓裂纹的扩展速率.模具型腔表面形成的残余应力的大小及压应力存在的深度对减弱模具热疲劳裂纹的萌生和扩展有一定益处。
模具经过一定时间使用后,模具表面的残余应力为压应力,裂纹前端无论是平行于裂纹扩展方向还是垂直与裂纹扩展方向都受压应力。所以在模具的使用过程中隔一段时间要进行清洗和维修。
提高模具寿命的方法
对压铸模具失效及提高压铸模寿命的研究，无论是从实验方法还是对模具寿命的估算，都没有一个统一的标准，使压铸模具的使用寿命遇到了一个瓶颈，因此提高模具寿命是工程界一个十分艰巨的任务。
3.1精心设计压铸件和压铸模具
模具的局部开裂、型腔表面磨损以及型壁面交界处的裂纹等失效，往往是由于压铸件的工艺设计不合理所造成的。因此，设计压铸件必须注意以下几点：
(1)在满足压铸件结构强度的条件下，宜采用薄壁结构，这不仅减轻了压铸件的质量，而且也减少了模具的热载荷。
(2)压铸件壁厚应均匀，避免热节，以减少局部热量集中引起模具过早的热疲劳失效。
(3)压铸件所有转角处，应有适当的铸造圆角，以避免在模具相应部位形成棱角，产生裂纹和塌陷。
(4)压铸件上应尽量避免深而窄的凹穴，以避免模具相应部位出现尖劈，使散热条件恶化而产生断裂。
(5)压铸件应该有合理的脱模斜度，以避免开模抽芯取件时擦伤模具型壁。
3.2保证模具的加工质量
模具的加工制造、安装、装配的实际精度对模具的寿命有影响，需要引起重视，其中的磨削加工对模具寿命的影响很大，至少会从三个方面对损坏模具寿命：
(1)砂轮不锋利引起的摩擦使模具表面出现磨销裂纹。(2)摩擦热使模具表面软化，降低了模具抗热疲劳能力和内腐蚀能力。
(3)表面存在磨销应力，降低了模具的抗热疲劳能力和机械疲劳能力。
3.3选用优质钢材
压铸模具材料质量的提高于改进对其热疲劳寿命的提高影响极大。其中，气体中杂质的含量高、成分偏析及碳化物的不均匀程度严重，都会降低模具的热疲劳寿命。钢中的夹杂物往往是萌生裂纹的核心，夹杂物的尺寸大于某一临界尺寸后，疲劳强度随夹杂物颗粒尺寸的加大而下降。疲劳强度的下降与颗粒尺寸的立方成正比 [1][2]。
(1)采用先进的毛坯锻造工艺
采用先进的毛坯锻造工艺有两个目的，一是使碳化物分布均匀，二是形成合理的流线分布，以提高钢材的耐磨性和各项同性以及抗咬合能力 [1]。
(2)采用合理的热处理规范
作为压铸模具材料必须具有较高的热强度和回火稳定性，这样才有可能获得高的热疲劳抗力和耐磨性。从压铸工作条件和提高抗热疲劳性能出发，回火温度应尽量提高一些，但必须低于二次硬化温度。此外，为了使一次回火生成的马氏体充分回火，以及使残余奥氏体马氏体化，还应采取二次回火。
(3)采用表面强化处理
采用表面强化工艺提高模具表面的强度、耐磨性及耐蚀性，可以延长热裂纹萌生的孕育期，防止热裂纹的扩展，由此提高模具的使用寿命。常见的表面强化处理有：喷丸强化法、压应力冷作撞击法、蒸汽处理法、电火花放电强化法、高频淬火、软氮化、钨镍合金沉积法等 [1][2][3]。
(4)采用良好的操作规程
在操作前预热模具是十分重要的。不仅可以提高钢的韧性。同时也可以减少模具断面的温度梯度，以降低模具的热应力。但预热模具温度不能太高，过高的预热温度则会降低表层的屈服强度，反而会降低模具的使用寿命。合金的冶炼和保温也都应该严格按操作规范执行，特别是重视精练排气，减少材料内部的裂纹源 [3]。
要进一步提高模具的使用寿命，最重要的就是开发新的钢种并运用;建立全面的质量管理制度，提高职工的综合素质。
小结
模具的多种失效方式是影响压铸模具使用寿命的因素,本文结合工厂实际情况，通过对压铸模具失效及原因分析,系统地提出了若干改进方法,进而提高模具使用寿命。本文研究的内容对提高压铸模具的寿命有一定指导作用。
参考文献
[1] 杨欲国.压铸工艺及设备[D].北京：机械工业出版社，1995.[2 ] 赖华清.压铸工艺及模具[D].北京：机械工业出版社，2006.[3] 李蕴林.压铸工艺分析及改进[D].武汉：华中理工大学，1993.
第二篇：压铸模具毕业论文
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第1章 绪论
1.1课题意义
1.1.1 压力铸造的特点
高压力和高速度是压铸中熔融合金充填成型过程的两大特点。压铸中常用的压射比压在几兆帕至几十兆帕范围内，有时甚至高达500MPa。其充填速度一般在0.5～120m/s范围内，它的充填时间很短，一般为0.01～0.2s，最短的仅为千分之几秒。因此，利用这种方法生产的产品有着其独特的优点。可以得到薄壁、形状复杂但轮廓清晰的铸件。其压铸出的最小壁厚：锌合金为0.3mm；铝合金为0.5mm。铸出孔最小直径为0.7mm。铸出螺纹最小螺距0.75mm。对于形状复杂，难以或不能用切削加工制造的零件，即使产量小，通常也采用压铸生产，尤其当采用其他铸造方法或其他金属成型工艺难以制造时，采用压铸生产最为适宜。铸件的尺寸精度和表面粗糙度要求很高。铸件的尺寸精度为IT12～IT11面粗糙度一般为3.2～0.8μm，最低可达0.4μm。因此，个别压铸件可以不经过机械加工或仅是个别部位加工即可使用[1]。
压铸的主要优点是：
(1)铸件的强度和表面硬度较高。由于压铸模的激冷作用，又在压力下结晶，因此，压铸件表面层晶粒极细，组织致密，所以表面层的硬度和强度都比较高。
压铸件的抗拉强度一般比砂型铸件高25%～30%，但收缩率较低。(2)生产率较高。压力铸造的生产周期短,一次操作的循环时间约5 s～3 min ,这种方法适于大批量生产。
虽然压铸生产的优势十分突出，但是，它也有一些明显的缺点：(1)压铸件表层常存在气孔。这是由于液态合金的充型速度极快，型腔中的气体很难完全排除，常以气孔形式存留在铸件中。因此，一般压铸件不能进行热处理，也不宜在高温条件下工作。这是由于加热温度高时，气孔内的气体膨胀，导致压铸件表面鼓包，影响质量与外观。同样，也不希望进行机械加工，以免铸件表面显露气孔。
(2)压铸的合金类别和牌号有所限制。目前只适用于锌、铝、镁、铜等合金 1
沈阳工业大学本科生毕业设计 的压铸。而对于钢铁材料，由于其熔点高，压铸模具使用寿命短，故钢铁材料的压铸很难适用于实际生产。至于某一种合金类别，由于压铸时的激冷产生剧烈收缩，因此也仅限于几种牌号的压铸。
(3)压铸的生产准备费用较高。由于压铸机成本高，压铸模加工周期长、成本高，因此压铸工艺只适用于大批量生产[2]。1.1.2压铸模具设计的意义
模具是压铸件生产的主要工具，因此在设计模具时应尽量注意使模具总体结构及模具零件结构合理，安全可靠，便于制造生产，压铸模浇排系统需合理设计。模具的加工、装配要到位，配合需适当，压铸模具的优化也是一个重要方面。压铸模具的优良程度很大程度上取决浇注系统以及排溢系统的设计。压铸生产中，因为模具浇道形状、浇口与排溢口位置及压铸力等控制参数选择不合理导致压铸件缩孔、冷隔或者气孔等缺陷的情况常有出现。而对浇道和排溢口的形状、大小、位置以及压铸机压射工艺参数经过优化后可以大大减少这些缺陷[3]。综上所述，压铸模具的合理设计对于生产出高质量的铸件具有重要意义。
1.2压铸发展历史、现状及趋势
1.2.1压铸的发展历史
压铸始于19世纪，其最初被用于压铸铅字。早在1822年，威廉姆·乔奇（Willam Church）博士曾制造一台日产1.2～2万铅字的铸造机，已显示出这种工艺方法的生产潜力。1849年斯图吉斯（J.J.Sturgiss）设计并制造成第一台手动活塞式热室压铸机，并在美国获得了专利权。1885年默根瑟（Mersen-thaler）研究了以前的专利，发明了印字压铸机，开始只用于生产低熔点的铅、锡合金铸字，到19世纪60年代用于锌合金压铸零件生产。压铸广泛应用于工业生产还只是上世纪初，用于现金出纳机、留声机和自行车的产品生产。1904年英国的法兰克林（H.H.Franklin）公司开始用压铸方法生产汽车的连杆轴承，开创了压铸零件在汽车工业中应用的先例。1905年多勒（H.H.Doehler）研制成功用于工业生产的压铸机、压铸锌、锡、铜合金铸件。随后瓦格纳（Wagner）设计了鹅颈式气压压铸机，用于生产铝合金铸件。这种压铸机是利用压缩空气推送铝 2
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合金经过一个鹅颈式通道压入模具内，但由于密封、鹅颈通道的粘咬等问题, 这种机器没有得到推广应用。但这种设计是生产铝合金铸件的第一次尝试。20世纪20年代美国的Kipp公司制造出机械化的热室压铸机，但铝合金液有浸蚀压铸机上钢铁零部件的倾向，铝合金在热室压铸机上生产受到限制。1927年捷克工程师约瑟夫·波拉克（Jesef Pfolak）设计了冷压室压铸机，由于贮存熔融合金的坩锅与压射室分离，可显著地提高压射力，使之更适合工业生产的要求，克服了气压热压室压铸机的不足之处，从而使压铸技术向前迈出重要一步[3]。20世纪50年代大型压铸机诞生，为压铸业开拓了许多新的领域。随着压铸机、压铸工艺、压铸型及润滑剂的发展，压铸合金也从铅合金发展到锌、铝、镁和铜合金，最后发展到铁合金，随着压铸合金熔点的不断增高而使压铸件应用范围也不断扩大[4]。
1.2.2我国压铸产业的发展
我国压铸工业在近半个世纪的发展中有了长足的进步。作为一个新兴产业，其每年都以8%～12%的良好势头快速发展。目前，我国拥有压铸厂点及相关企业2600余家，压铸机近万台，年产压铸件50余万吨。其中铝压铸件占67.0%、锌压铸件31.2%、铜压铸件1.0%、镁压铸件0.8%。我国的压铸厂点及相关企业中，压铸厂点2000余家，占企业总数的80%以上，压铸机及辅助设备企业、模具企业、原辅材料企业近398家，占13.7%，科研、大专院校、学会等其他单位合计112个，占总数的3.8%[5]。压铸机生产方面，我国约有压铸机生产企业20多个，年生产能力超过1000台，压铸机的供应能力很强。其中的中小型压铸机的质量较好，大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，2000吨以上的压铸机正在研制中[5]。种种情况表明，中国的压铸产业已经相当庞大。
但是，与压铸强国相比，中国的压铸业还有着较大的差距。中国压铸企业的规模较小，企业素质不高，技术水平落后，生产效率较低。虽然与美国、日本等压铸先进国家相比，我国压铸件的生产占有一定的数量优势，但我国压铸企业以小型工厂为主，因此在管理水平和工作效率上，较之有很大的差距。另外，虽然我国生产的中小型压铸机质量较好，但大型压铸机、实时控制的高性能的压铸机仍需进口，每年进口压铸机100台以上[6]。由此可见，我国不能算作压铸强国，只能是压铸大国。
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近年来，由于中国工业的迅速发展，压铸产业已经逐渐向很多市场迈进。以中国的轿车工业压铸市场为支柱，中国的压铸业已经向摩托车行业、农用车行业、基础设施建设市场、玩具市场、家电产业等多个方向快速拓展，其势头方兴未艾[7]。
1.2.3压铸产业的发展趋势
由于整个压铸过程都是在压铸机上完成，因此，随着对压铸件的质量、产量和扩大应用的需求，开始对压铸设备提出新的更高的要求，传统压铸机已经不能满足这些要求，因此，新型压铸机以及新工艺、新技术应运而生。例如，为了消除压铸件内部的气孔、缩孔、缩松，改善铸件的质量，出现了双冲头（或称精、速、密）压铸；为了压铸带有镶嵌件的铸件及实现真空压铸，出现了水平分型的全立式压铸机；为了提高压射速度和实现瞬时增加压射力以便对熔融合金进行有效地增压，以提高铸件的致密度，而发展了三级压射系统的压铸机。又如，在压铸生产过程中，除装备自动浇注、自动取件及自动润滑机构外，还安装成套测试仪器，对压铸过程中各工艺参数进行检测和控制。它们是压射力、压射速度的显示监控装置和合型力自动控制装置以及电子计算机的应用等[8]。以下介绍的便是压铸行业中出现的新工艺技术。
(1)真空压铸
真空压铸是利用辅助设备将压铸型腔内的空气抽除且形成真空状态，并在真空状态下将金属液压铸成形的方法。其真空度通常在380～600毫米汞柱的范围内，可以通过机械泵获得。而对于薄壁与复杂的铸件，真空度应该更高。由于型腔抽气技术的圆满解决，真空压铸在20世纪50年代曾盛行一时，但后来应用不多。目前，真空压铸只用于生产要求耐压、机械强度高或要求热处理的高质量零件，其今后的发展趋向是解决厚壁铸件和消除热节部位的缩孔，从而更有效地应用于可热处理和可焊接的零件。
真空压铸的特点是：显著减少了铸件中的气孔，增大了铸件的致密度，提高了铸件的力学性能，并使其可以进行热处理。消除了气孔造成的表面缺陷，改善了铸件的表面质量。可减小浇注系统和排气系统尺寸。由于现代压铸机可以在几分之一秒内抽成需要的真空度，并且随着铸型中反压力的减小，增大了铸件的结晶速度，缩短了铸件在铸型中的停留时间。因此，采用真空压铸法可 4
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提高生产率10%～20%.采用真空压铸时，镁合金减少了形成裂纹的可能性（裂纹时镁合金压铸时很难克服的缺陷之一，经常发生在型腔通气困难的部位），提高了它的力学性能，特别是可塑性。
（2）充氧压铸
国外在分析铝合金压铸件的气泡时发现，其中气体体积分数的90%为氮气，而空气中的氮气体积分数应为80%，氧气的体积分数为20%。这说明气泡中部分氧气与铝液发生了氧化反应。因此出现了充氧压铸的新工艺[9]。
充氧压铸是消除铝合金压铸件气孔，提高铸件质量的一个有效途径。所谓充氧压铸是在铝液充填型腔，用氧气充填压室和型腔，以置换其中的空气和其他气体，当铝金属液充填时，一方面通过排气槽排出氧气，另一方面喷散的铝液与没有排除的氧气发生化学反应而产生三氧化二铝质点，分散在压铸件内部，从而消除不加氧时铸件内部形成的气孔。这种三氧化二铝质点颗粒细小，约在1μm以下，其重量占铸件总重量的0.1%～0.2%,不影响力学性能，并可使铸件进行热处理[10]。
（3）精速密压铸
精速密压铸是一种精确地、快速的和密实的压铸方法，又称套筒双冲头压铸法。国外在20世纪60年代中期开始在压铸生产中应用这一方法。精密速压铸法在很大程度上消除了气孔和缩松这两种压铸件的基本缺陷，从而提高了压铸件的使用性能，扩大了压铸件的应用范围。
（4）半固态压铸
半固态压铸是当金属液在凝固时，进行强烈的搅拌，并在一定的冷却速率下获得50%左右甚至更高的固体组分浆料，并将这种浆料进行压铸的方法。
半固态压铸的出现，为解决钢铁材料压铸模寿命低的问题提供了一个方法，而且对提高铸件质量、改善压铸机鸭舌系统的工作条件，都有一定的作用，所以是用途的一种新工艺[11]。
1.3毕业设计内容
本课题设计内容是锌合金底盘座铸件压铸模具设计，主要包括浇注系统和排溢系统，成形零件，抽芯机构，推出机构以及模体结构等，其设计步骤如下：
（1）设计压铸模具总体结构；
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（2）设计浇注系统；（3）设计成型零件系统；（4）设计抽芯系统机构；
（5）设计模体、顶出及复位机构。
主要设计方法为：运用UG绘制整个模具的装配图、立体图和具体的零件图、立体图。然后对整个模具的工作过程进行模拟以保证其动作过程灵活。
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第2章 压铸模具的整体设计
2.1 铸件工艺性分析
2.1.1 铸件立体图及工程图
所用零件为锌合金底盘座，材料YX041，铸造精度CT5，铸件中心是一个较深的型腔，侧壁有凸台，凸台上有直径为80mm的通孔。壳体的底端有4个直径为30mm的小孔，铸件平均壁厚3.8mm，其立体图如图2-1，工程图如图2-2。
图2-1 铸件立体图
图2-2 铸件工程图
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2.1.2 铸件分型面确定
压铸模的定模与动模表面通常称为分型面，分型面是由压铸件的分型线决定的。而模具上垂直于锁模力方向上的接合面，即为基本分型面。此壳体铸件的分型面选择现有三种方案如图2-3所示。
选择Ｉ面，使铸件整体放在定模中，保证了铸件的同轴度，有利于气体的排出，同时I-I面也是铸件的最大投影面。
选择Ⅱ面，铸件的同轴度不易保证。
选择Ⅲ面，由于合模不严会使分型面处产生飞边，不易清除痕迹，也不利于浇注系统的放置。
综上分析决定选取I-I面为该铸件的分型面。
图2-3 铸件分型面选择
2.1.3 浇注位置的确定
铸件中心有型芯，所以不宜采用中心浇注，因此采用底端浇注，浇注位置选在平台的端面。
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2.2 压铸成型过程及压铸机选用
2.2.1 卧式冷室压铸机结构
卧式冷室压铸机基本组成如图2-4所示。
图2-4 卧式冷室压铸机
1—增压器；2—蓄能器；3—压射缸；4—压射冲头；5—压室；6—定座板；7—拉杆；8—动座板；9—顶出缸；10—曲肘机构；11—支承座板；12—模具高度；13—合模缸；14—机体；15—控制柜；16—电机及泵
此类压铸机的基本结构分为5部分：
(1)压射机构
主要作用是在高压力下将熔融的金属液压入型腔的压射机构。压射压力、压射速度等主要工艺参数都是通过它来控制的，其中包括压室、压射冲头、压射缸、增压器和蓄能器。
(2)合模机构
其作用是实现压铸模的开启和闭合动作，并在压射成型过程中具有足够而可靠的锁模力，以防止在高压压射时，模具被推开或发生偏移。
(3)顶出机构
在压铸件冷却固化成型并开启模具后，顶出缸驱动压铸模的推出机构，将成型压铸件及浇注余料从模具中顶出，并脱出模体，其中包括顶出缸和顶杆。
(4)传动系统
通过液压传动或机械传动完成压铸过程中所需要的各种动作。包括电机、各种液压泵及机械传动装置。
(5)控制系统
控制系统控制柜指令液压系统和机械系统的传动元件，按压铸机压射过程预定的工艺路线和运行程序动作，将液压动作和机械动作有机的 9
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结合起来，完成准确可靠、协调安全的运行规则[12]。2.2.2 压铸成型过程
卧式冷室压铸机的压住成型过程主要分为4个步骤，如图2-4所示。
(a)合模过程
(b)压射过程
(c)开模过程
(d)铸件推出过程
图2-5 压铸成型过程
(a)合模过程
压铸模闭合后，压射冲头1复位至压室2的端口处，将足量的液态金属3注入压室2内。
(b)压射过程
压射冲头1在压射缸中压射活塞高压作用下，推动液态金属3通过压铸模4的横浇道
6、内浇口5进入压铸模的型腔。金属液充满型腔后，压射冲头1仍然作用在浇注系统，使液态金属在高压状态下冷却、结晶、固化成型。
(c)开模过程
压铸成型后，开启模具，使压铸件脱离型腔，同时压射冲头1将浇注余料顶出压室。
(d)推出铸件过程
在压铸机顶出机构作用下，将压铸件及其浇注余料顶出，10
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并脱离模体，压射冲头同时复位[13]。2.2.3压铸机型号的选用及其主要参数
本课题设计的压铸件在分型面的投影面积为729cm2,压铸件的重量为5.20kg,锌合金一般件的推荐压射比压为13～20MPa，动模板最小行程为108mm,采用常用的卧式冷室压铸机，其型号为J1163E。
压铸机主要参数如下：压射力为368～600kN；压室直径为70～100mm；最大浇注量（铝）为9kg；浇注投影面积为403～1649；动模板行程为600mm；拉缸内空间水平垂直为750mm750mm。
2.3 浇注系统设计
压铸模浇注系统是将压铸机压室内熔融的金属液在高温高压高速状态下填充入压铸模型腔的通道。它包括直浇道、横浇道、内浇口、以及溢流排气系统等。它能调节充填速度、充填时间、型腔温度，因此它决定着压铸件表面质量以及内部显微组织状态，同时也影响压铸生产的效率和模具的寿命[14]。2.3.1 带浇注系统铸件立体图
铸件立体图如图2-6所示，溢流槽设于分型面四个对角处，用于有序的排除型腔中的气体和排除并容纳冷污的金属液以及其他氧化物。
图2-6 带浇注系统铸件
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2.3.2 内浇口设计
（1）内浇口速度
由参考文献[15]查得，锌合金铸件内浇口充填速度50m/s，选取为40m/s。
（2）充填时间
经计算，压铸件的平均壁厚约为3.8mm，利用参考文献[16]中的经验公式。
t=35(b-1)
（2-1）
式中t-充填时间，ms；b-压铸件平均壁厚，mm 可求出t=35(3.8-1)=98ms≈0.1s。（3）内浇口截面积的确定
内浇口截面积的确定可由公式（2-2）得出：
(2-2)式中：—内浇口横截面积，cm2；G—通过内浇口金属液的总质量，g；
—内浇口流速，cm；
/s的推荐值为30～—液态金属的密度，g/cm3； ； —型腔的填充时
/s间，s；V—通过内浇口金属液的体积，计算得出数值如下：
—型腔的充填速度，cm。
(4)内浇口厚度、长度、宽度的确定
由内浇口厚度、宽度和长度的经验数值表，适当选取此锌合金铸件内浇口厚度为2.5mm，长度为22.5mm，宽度为100mm。2.3.3 横浇道设计
（1）横浇道的形式及尺寸
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根据铸件及内浇口特点，选用T形浇道，截面为矩形，浇道形状及尺寸如图2-7。
（2）横浇道与内浇口的连接方式
图2-7 横浇道立体图及具体尺寸
为了防止金属液对型芯的正面冲击，横浇道与内浇口采用了端面联接的方式，见图2-8。
图2-8 端面联接方式
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图2-8中具体尺寸为：2.3.4 直浇道设计
；；。
直浇道尺寸由浇口套尺寸决定。浇口套内径与压室内径相同，由于压铸机选择型号为J1163E，其压室直径为70，80，100。选取100为浇口套内径，其他尺寸根据情况自行设计，具体尺寸见附录。2.3.5 排溢系统设计
排溢系统由排气道、溢流槽、溢流口组成。如图2-9所示，选用半圆形结构的排溢系统。
图2-9 排溢系统结构
（1)溢流槽尺寸设计
溢流槽尺寸选取：溢流口厚度h=0.5mm；溢流口长度l=4mm；溢流口宽度s=72mm；溢流槽半径r=15mm。
（2）排气道设计
排气道相关尺寸选取为：排气槽深度为0.12mm；宽度为15mm。
2.4 压铸模具的总体结构设计
压铸模由定模和动模两个主要部分组成。定模固定在压铸机压室一方的定 14
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模座板上，是金属液开始进入压铸模型腔的部分，也是压铸模型腔的所在部分之一。定模上有直浇道直接与压铸机的喷嘴或压室连接。动模固定在压铸机的动模座板上，随动模座板向左、向右移动与定模分开和合拢，一般抽芯和铸件顶出机构设于其内。
压铸模具的基本结构及零件明细表如图2-10所示，它通常包括以下六个部分。
（1）成型零件部分。在合模后，由动模镶块和型腔镶块形成一个构成压铸件形状的空腔，通常称为成型镶块。构成成型部分的零件即为成型零件。成型零件包括固定的和活动的镶块与型芯，如图中的镶块、主型芯、小型芯以及侧型芯等。有时成型零件还构成浇注系统的一部分，如内浇口、横浇道、溢流口和排气道等。
（2）浇注系统。浇注系统是熔融金属由压铸机压室进入压铸模成型空腔的通道，如图中浇口套、浇道镶块以及横浇道、内浇口、排溢系统等。
由于成型零件和浇注系统的零件均与高温的金属液直接接触，所以它们应选用经过热处理的耐热钢制造。
（3）模体结构。各种模板、座架等构架零件按一定程序和位置加以组合和固定，将模具的各个结构件组成一个模具整体，并能够安装到压铸机上，如图中的垫块、支撑板、动模压板、定模套板、定模座板和动模座板等。
导柱和导套是导向零件，又被称为导准零件。它们的作用是引导动模板与定模板在开模和合模时能沿导滑方向移动，并准确定位。
（4）顶出和复位机构。将压铸件或浇注余料从模具上脱出的机构，包括推出零件和复位零件，如图中的推杆、推杆固定板和推板。同时，为使顶出机构在移动时平稳可靠，往往还设置自身的导向零件推板导柱和推板导套。为便于清理杂物或防止杂物影响推板的正确复位，还在推板底部设置限位钉。
（5）侧抽芯机构。当压铸件侧面有侧凹或侧凸结构时，则需要设置侧抽芯机构，如图中斜滑块、侧型芯、斜滑块限位钉、弹顶销、弹簧等。
（6）其它。除以上各结构单元外，模具内还有其它用于固定各相关零件的内六角螺栓以及销钉等[17]。
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图2-10 模具总装图
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第3章 成型零件及斜滑块结构设计
3.1 成型零件设计概述
成型零件是与高温金属液接触的零件，用于形成浇注系统和铸件。成型零件由浇注系统成型零件和铸件成型零件两部分组成。
（1）浇注系统成型零件：浇道镶块、浇口套，用于形成浇注系统。（2）铸件成型零件：型芯、镶块、斜滑块块，用于形成铸件。成型零件的结构形式主要可以分为整体式和组合式两类。
1）整体式结构 型腔和型芯都由整块材料加工而成，即型腔或型芯直接在模板上加工成型。
2）整体组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，装入模板的模套内，再用台肩或螺栓固定。
3）局部组合式结构 型腔和型芯由整块材料制成，局部镶有成型镶块的组合形式。
4）完全组合式结构 由多个镶拼件组合而成的成型空腔。
成型零件直接接触高温、高压、高速的液态金属，受机械冲击、磨损、热疲劳和化学侵蚀的反复作用，热应力和热疲劳导致的热裂纹则是破坏失效的主要原因，所以对成形零件的尺寸精度的要求尺寸精度高3-4级，对粗糙度的要求比铸件粗糙度高2级。
由于本文中采用斜滑块抽芯系统，其也与液态金属直接接触，故放入本章介绍[18]。
3.2浇注系统成型零件设计
（1）浇口套的结构
在浇口套中形成直浇道，常用浇口套的结构形式如图3-1所示。图（a）由于制造和装卸比较方便，在中小型模具中应用比较广泛。图（b）是利用台肩将浇口套固定在两模板之间，装配牢固，但拆装均不方便。
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图（c）是将压铸模的安装定位孔直接设置在浇口套上。
图（d）、（e）型式用于中心进料图（f）是导入式直浇道的结构型式。本课题选用图（a）的形式。
图3-1 浇口套结构形式
（2）浇口套与压室的连接方式 连接方式如图3-2所示。
图3-2（a）为平面对接：为了保证同轴度应提高加工精度和装配精度。图3-2（b）保证了它们的同轴度要求。
图3-2 浇口套与压室连方式接
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本课题采用（a）类连接，即平面对接的方式，此类连接便于装卸。（3）浇口套的尺寸与配合精度
浇口套尺寸根据具体情况设计，具体尺寸参见附录。
配合精度：D1取H7h6、D2取e8、D取F8、D0取H7、d取e8。（4）浇注系统成型零件的材料和硬度的要求
压铸模具的浇注系统成型零件直接与高温、高压、高速填充的液态金属液接触，在短时间内温度变化很大，压铸模的工作环境十分恶劣，因此对浇注系统成型零件材料的选择应慎重。底座铸件模具设计按国家标准选取的材料为4Cr5MoSiV1,热处理要求为44～48HRC。
3.3 铸件成型零件设计
3.3.1 成型收缩率
成型收缩率是指铸件收缩量与成型状态铸件尺寸之比，收缩分三种情况（见图3-3）：
（1）自由收缩 在型腔内的压铸件没有成型零件的阻碍作用，图中L1。（2）阻碍收缩 如图中L2，有固定型芯的阻碍作用。（3）混合收缩 如图中L3，这种情况较多。
图3-3 压铸件收缩率的分类
由参考文献[16]中查得锌合金的自由收缩率为0.6%～0.8%，阻碍收缩率为0.3%~0.4%，混合收缩率为0.4%～0.6%。取YX041锌合金的自由收缩1=0.7%，阻碍收缩为20.4%，混合收缩为=0.5%。
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3.3.2 脱模斜度
（1）脱模斜度的选取标准
1）不留加工余量的压铸件。为了保证铸件组装时不受阻碍，型腔尺寸以大端为基准，另一端按脱模斜度相应减少；型芯尺寸以小端为基准，另一端按脱模斜度相应增大。
2）两面均留有加工余量的铸件。为保证有足够的加工余量，型腔尺寸以小端为基准，加上加工余量，另一端按脱模斜度相应增大；型芯尺寸以大端 为基准，减去加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。
3）单面留有加工余量的铸件。型腔尺寸以非加工面的大端为基准，加上斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应减少。型芯尺寸以非加工面的小端为基准，减去斜度尺寸差及加工余量，另一端按脱模斜度相应放大。
（2）脱模斜度的尺寸
配合面外表面最小脱模斜度α取015，内表面最小脱模斜度β取030。非配合面外表面最小脱模斜度α取030，内表面最小脱模斜度β取1°。由于底座内腔深度>50mm，则脱模斜度可取小[19]。3.3.3 压铸件的加工余量
由于铸件具有较为精确的尺寸和良好的铸造表面，所以一般情况下，可以不进行机械加工。同时，由于压铸件内部可能有气孔，所以应尽量避免再进行机械加工。但是，某些部位还是应该进机械加工。如装配表面、装配孔、成型困难没有铸出的一些形状，去除内浇口、溢流口后的多余部分等。
底座铸件的加工余量选取根据参考文献[15]中推荐的加工余量选择，平面按最大边长确定，孔按直径确定。3.3.4铸件成型尺寸的计算
成型零件表面受高温、高压、高速金属液的摩擦和腐蚀而产生损耗，因修型引起尺寸变化。把尺寸变大的尺寸称为趋于增大尺寸，变小的尺寸称为趋于变小尺寸。在确定成型零件尺寸时，趋于增大的尺寸应向偏小的方向取值；趋于变小的尺寸应向偏大的方向取值；稳定尺寸取平均值。
根据参考文献[16]，成型零件尺寸的计算公式如下：
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’‘A（AAn）’
式中：A'—成型件尺寸；—成型零件制造偏差；A—压铸件尺寸（含脱模斜度、加工余量）；—收缩率；n—补偿系数；—压铸件尺寸偏差。
n为损耗补偿系数，由两部分构成，其一是压铸件尺寸偏差的1磨损值，一般为压铸件尺寸偏差的1‘差=（15～14）。
2，其二是
4，因此n0.7。成型零件尺寸制造偏已知铸件尺寸公差等级为CT5，根据参考文献查表可得铸件基本尺寸的相应尺寸公差。由铸件图可知型腔尺寸有：Φ100，h270，4R25，Φ190，h224，h6。型芯尺寸有：Φ182.5，Φ80，4Φ30.2，h210,4R50，h2。中心尺寸有：L121，L220。
(1)型腔尺寸计算
型腔的尺寸是趋于增大尺寸，应选取趋于偏小的极限尺寸。计算公式为：
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(2)型芯尺寸计算
型芯的尺寸是趋于减小的尺寸，应选取趋于偏大的极限尺寸。计算公式为：
(3)中心距位置尺寸计算
中心距离尺寸是趋于稳定的尺寸，其偏差规定为双向等值。公式为：
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3.4 成型零件装配图
定模与动模合拢后形成的空腔通常称为型腔，而构成型腔的零件即为成型零件。成型零件包括固定和活动的镶块与型芯。模具成型零件立体图如图3-4所示，装配图如图3-5所示。
图3-4 铸件成型零件立体图
图3-5 铸件成型零件装配图
1—浇口套；2—定模镶块；3—动模斜滑块：4—镶块：5—弹簧顶销
6—小型芯；7—主型芯
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3.5 斜滑块机构设计
3.5.1 侧抽芯系统概述
当铸件上具有与推出方向不一致的侧孔、侧凹或侧凸形状时，在压铸成型后，此处的成型零件会阻碍压铸件的推出，必须设置可以移动的侧型芯。在铸件推出前，先将型芯抽出，消除障碍后，再将压铸件推出，合模时，再将型芯回复到原来的成型位置。完成侧抽芯的抽出和复位动作的机构称为侧抽芯机构。
侧抽芯机构有多种形式，但应用较多的是斜销机构和斜滑块机构。斜销机构较复杂，但用途较广；斜滑块机构简单，仅用于侧凹较浅的情况[20]。
(1)斜销侧抽芯结构。图3-6是斜销侧抽芯的工作过程。斜销侧抽芯机构主要用于侧孔抽芯，分型面为垂直分型面。
(2)斜滑块侧抽芯机构。如图3-7所示，(a)为合模状态，(b)开模，(c)抽出型芯。在定模板的推动下，斜滑块复位。
本课题根据零件的结构特点选择了斜滑块侧抽芯机构。
图3-6 斜销侧抽芯结构工作过程
（a）合模状态
（b）开模状态
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(c)抽芯状态
图3-7 斜滑块机构工作过程
3.5.2 斜滑块机构基本结构
斜滑块抽芯机构，主要由定位销和斜滑块组成。特点是：结构紧凑，动作可靠，常用于侧成型面积较大，侧孔、侧凹较浅，所需抽芯力不大的情况。斜滑块抽芯基本结构如图3-8所示。
图3-8 斜滑块抽芯基本结构
1－定模板；2－限位销；3－斜滑块；4－动模套板；
5－型芯；6－推杆；7－动模固定板
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3.5.3 斜滑块的拼合形式
斜滑块拼合形式如图3-9所示。
在图3-9中，（a）、（b）、（c）是两瓣式的拼合形式。（a）是常用形式，（b）可能产生溢料现象，（c）能解决溢料问题。（d）、（e）、（f）为三瓣式或多瓣式的拼合形式[21]。
由于本课题设计的底盘座铸件比较简单，因此选用图3-9中（a）两瓣式的拼合形式，不但满足要求而且设计比较简单。
图3-9 斜滑块拼合形式
3.5.4 斜滑块的导滑形式
斜滑块导滑形式如图3-10所示。T形槽形式加工比较简单，因此本课题选用T形槽形式。3.5.5 斜滑块尺寸设计
（1）抽芯距离计算
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根据参考文献[16]的公式：
其中—外形内凹成形深度（mm）；
=24，K取5mm，因此，=29mm。
K—安全值，斜滑块机构一般取3～5mm。本课题铸件的
图3-10 斜滑块导滑形式（a）T形槽；（b）燕尾槽
（2）推出高度l确定
推出高度是斜滑块在推出是轴向运动的全程，即抽芯行程后推出行程，根据参考文献[16]可知，斜滑块的可推出高度不可大于斜滑块厚度L的55%，留在套版内的长度需大于30mm。因此，选取推出高度l=108mm。
（3）倒向斜角的确定 导向角计算公式为：
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由参考文献[15]可知倒向斜角一般在据前面所得计算结果，可以计算出=
～。
间选取，一般不超过，根3.5.6 斜滑块抽芯机构表面粗糙度和材料选择
（1）零件表面粗糙度
侧抽芯机构零件爱你表面粗糙度选取：斜滑块的外表面Ra0.8μm，型腔表面Ra0.4μm，其他非配合面Ra3.2μm。
（2）材料选择
斜滑块的材料选用4Cr5MoSiV1,热处理要求44~48HRC,斜滑块限位钉的材料选用45钢，热处理要求25~32HRC。3.5.7 弹簧限位销设计
由于定模型芯的包紧力较大,开模时,斜滑块和逐渐可能被留在定模型芯上,或斜滑块受到定模型芯的包紧力而产生位移,使铸件变形。此时应设置强制装置，确保开模后斜滑块稳定地留在动模套板内。本课题即考虑到定模型芯的包紧力作用，安装了4个弹簧限位销，以避免斜滑块径向移动，从而强制斜滑块留在动模套板内。
根据参考文献[24]。采用的弹簧限位销的弹簧中径D=40mm，弹簧丝直径d=8mm，有效圈数n=7，采用材料为硅锰弹簧钢60Si2MnA，具体尺寸见附录。3.5.8 斜滑块抽芯机构立体图和装配图
斜滑块侧抽芯机构由斜滑块、动模套板以及推杆等零件组成。由瓣合组成的斜滑块镶嵌在动模套板的导滑槽内。合模时，定模套板的分型面与斜滑块的上端面接触，使瓣合斜滑块分别推入动模套板的斜面内定位。斜滑块各侧向的密封面，在压铸机锁模力的作用下锁紧。开模后，压铸机的顶出装置推动模具的推出机构，驱动推杆并推动斜滑块向脱模方向移动。在这个过程中，由于动模套板内斜导滑槽的导向作用，使斜滑块在推动压铸件向前运动时，分别向上下侧分型，即在推出压铸件的同时，抽出压铸件侧面的凹凸部分，完成侧抽芯动作[21]。图3-11为斜滑块机构立体图，图3-12为斜滑块机构装配图。
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图3-11 斜滑块抽芯机构立体图
图3-12 斜滑块机构装配图
1-小型芯；2-定模镶块；3-定模套板；4-斜滑块；5-限位钉；6-动模套板；
7-推杆；8-压板；9-支撑板；10-镶块；11-主型芯；12-弹簧限位销
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第三篇：模具寿命及材料作业
模具寿命及材料作业
一、名词解释
1、模具寿命
2、模具服役
3、模具磨损失效
4、模具断裂失效
5、模具损伤
6、模具失效
二、问答题
1、要使产品的成本v下降为什么要考虑产品批量与模具寿命的匹配关系？
2、为什么平面应变的塑性区小于平面应力状态？那种受力状态容易断裂？为什么？
3、影响模具寿命的基本因素有哪些？其中最主要的因素是什么？为什么该因素是主要因素？
4、试述合金元素在钢中的主要作用。
5、cr12型钢适应制作什么模具？为什么要进行锻造加工？其最终热处理工艺有几种？为什么要进行多次回火？ 6、3cr2w8v属何钢种？有什么特性？如制作压铸模、精锻模、其热处理工艺有什么不同？为什么？
7、为什么马氏体时效钢具有优异的强韧结合？某热作模具的服役温度为550。C，？为什么？
8、试分析5CrMnMo;5CrNiMo钢的合金化，热处理工艺特点，为什么具有高韧性和低耐热性，上述两种钢适应制作什么模具？
9、钢结合金和硬质合金有什么共同点与不同点？其主要性能、特点如何？适应制作什么模具？在什么情况下才采用？
10、Bi-Sn 低熔点合金适应制作什么模具？有什么优缺点？
11、模具表面化学热处理强化和表面镀覆强化有什么区别？
12、Zn-Al22合金适应制作什么模具？成型后的热处理起什么作用？
13、简述冲裁模、拉深模、锤锻模的主要失效形式及提高寿命的主要措施？
14、要使我国的模具制造技术赶超国际先进水平，应从那些方面努力？
三、计算题
用探伤手段测得模具内有2.4mm的裂纹（I型）若材料的应力强度K1C为1600N*mm-3/2，求模具能承受的最大应力。如模具在600MPa的应力下工作，裂纹的平均扩展速率为2*10-3 mm/件，求模具剩余寿命。
模具寿命与失效习题（1）2011.3 一、单项 选择题 ：在每小题的备 选答案中选出 一个正确 答 案，并将正确答案的 代码填在题于 上的 括号 内。(每题 2 分，本大题 共 30 分)1.气蚀磨损和冲蚀磨损是疲劳磨损的一种派生形式，易在（D）和压铸模中修复出现。(P22)A、冲裁模 B、热锻模 C、挤压模 D、注塑模
2.模具在使用过程中，由于发生塑性变形改变了几何形状或尺寸，而不能通过修复继续服役的现 象称为（B）。(P23)B、塑性变形失效 C、磨损失效 D、断裂失效
A、过量弹性变形失效
3.断口的宏观特征为断口截面尺寸减小，有缩颈现象，这种断裂称为（A）。(P24)A、韧性断裂 B、脆性断裂 C、沿晶断裂 D、穿晶断裂
4.冷拉深模的失形式主要是（C）。(P30)A、磨粒磨损 B、疲劳磨损 C、粘着磨损和磨粒磨损 D、冲蚀磨损
5.金属坏料的流动方向与凸模的运动方向相反的挤压为（B）。(P31)A、正挤压 B、反挤压 C、复合挤压 D、径向挤压
6.断口的宏观分析是用肉眼、（A）或低倍立体显微镜观察和分析断口的形貌。(P40)A、放大镜 B、扫描电子显微镜 C、透射电子显微镜 D、电子探针
7.磨粒磨损的主要特征是摩擦表面上有（B）。(P17)A、金属转移 B、擦伤、划痕 C、麻点、凹坑 D、贝壳状凹坑
8.模具经大量生产使用，因缓慢塑性变形或均匀磨损或疲劳而不能继续服役时，称为模具的（A）。A、正常失效 B、早期失效 C、误用失效 D、磨损失效(P11)
9.按经济法观点，误用失效的责任应由模具（D）承担责任。(P16)A、制造者 B、保管者 C、运输者 D、使用者
10.模具的表面损伤主要包括（C）、接触疲劳、表面腐蚀等。(P16)A、表面氧化 B、表面突起 C、表面磨损 D、表面粗焅
11.发生粘着磨损，致使摩擦副之间不能相对运动的现象称为（D）。(P19)A、涂抹 B、擦伤 C、撕脱 D、咬死
12.在 成 型 过 程 中，材 料两 向 受 压，一 向 受拉，通 过 模 具 的 模 孔 而成 型，获 得 所 需 形 状 尺寸 的型 材、毛坯或零件。这种工艺称为（C）。(P5)A、挤压 B、冲压 C、拉拔 D、压铸
13.在再结晶温度以下使材料发生变形的模具称为（C）。(P5)A、冷作模具 B、热作模具 C、冷变形模具 D、热变形模具
14.工 件 表 面 的 硬突 出 物或 外 来 硬 质 颗 粒 存在 于工 件 与 模 具 接 触 表面 之间，刮 擦 模 具 表 面，引起 模具材料表面脱落的现象称为（A）。(P17)A、磨粒磨损 B、粘着磨损 C、腐蚀磨损 D、氧化磨损
15.一般情况下，塑料注射模的温度变化较急剧，易产生（D）。A、氧化 B、脱碳 C、蠕变 D、热疲劳裂纹
填空题： 每空2 本大题共20 20分 二、填空题：(每空2分，本大题共20分)1.冷变形模具工作时，被加工材料会产生，使塑性变形抗力增大。
2.两接触表面相互运动时，在 循环 应力的作用下，使表层金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损或 麻点磨损。(P21)3.模具与工件之间的表面压力越大，磨粒压入金属表面的深度越深，则磨粒磨损量越 大。(P18)4.模具材料和工件材料硬度相差越，则粘着磨损越小。
5.发生疲劳断裂时，韧性材料断口具有 纤维状 特征，脆性材料断口具有 结晶状 特征。(P27)6.压铸铜合金模具使用寿命远 低于 压铸铝合金。(P36)7.当塑料模具热处理时，由于回火不足，组织中仍有较多的残余奥氏体，在服役温度下残余奥氏 体将转变为，从而产生相变内应力，这也是引起模具开裂的因素。模具失效。(P10)
8.模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时称为
9.影响模具寿命的内在因素主要指模具的结构，模具的 材料 和模具的加工工艺。(P10)
40）
三、简答题：（每小题 8 分，本大共 40）简答题： 1.简述疲劳磨损的特点。(P21)答 ： 疲劳磨损裂纹一般产生在金属的表面和亚表面内，裂纹扩展的方向平行于表面，或与表 面成10°～30°的角度，只限于在表面层内扩展。疲劳磨损没有一个明显的疲劳极限，寿命波动很大。疲劳磨损除受循环应力作用外，还要经受复杂的摩擦过程，可能会引起 表面层一系列物理化学变化以及各种力学性能与物理性能变化等，所以工作环境比整体 疲劳更复杂更恶劣。
2.简述模具失效分析的意义。(P38)答： 对模具进行失效分析的主要目的是为了避免或减少同类失效现象的重复发生，延长模具 的使用寿命，以利提高经济效益。、、模具失效分析的任务就是判断模具失效的性质，分析模具失效的原因，并提出防止或延迟模具失效的具体措施。
3.简述磨损对塑性变形的促进作用。(P28)答：模具局部磨损后，会带来承载能力的下降以及易受偏载，造成另一部位承受过大的应力而产 生塑性变形。
4.简述锤锻模的基本失效形式。(P33)答： 锤锻横基本失效形式有:
型腔部分的模壁断裂、型腔表面热疲劳、塑性变形、磨损及锤锻模燕尾的开裂.5.简述金相显微镜观测在失效分析中的作用。(P42)答： 金相显微镜是失效分析中常用的手段，如加工工艺(铸造、锻造、焊接、热处理、表面处
理 等)不 当 或 工 艺 路 线 不 当 造 成 的 非 正 常 组 织 或 材 料 缺 陷，都 可 以 通 过 金 相 检 验 鉴 别 出 来。对于腐蚀、氧化、表面加工硬化、裂纹特征，尤其是裂纹扩展方式(穿晶或沿晶)，都可从金相检验得到可靠的信息。
四、问答题(10 分)1.计论压力铸造的工作条件及压铸铝合金时模具的失效形式。(P36)答：（1）压力铸造模(简称压铸模)是在压铸机上用来压铸金属铸件的成型模具。压铸模的型
腔表面主要承受液态金属的压力、冲刷、侵蚀和高温作用，每次压铸脱模后，还要对型 腔表面进行冷却、润滑，使模具承受频繁的急热、急冷作用。（2）铝合金制件的压铸模失效形式主要是粘模、侵蚀、热疲劳和磨损。当模具型腔结构 复杂并存在应力集中时，模具也会在热负荷和机械负荷的共同作用下出现断裂失效。
模具寿命与失效习题（2）2011.3 一、单项选择 题 ：在每小题 的备选答案中 选出一个 正确答案，并将正确答 案的代码填在 题于上的 括号 内。(每题 2 分，本大题 共 20 分)1.利用扭转实验可以测定材料的（D）。(P61)A、弹性极限σe B、屈服极限σs C、延伸率δ D、切变模量 G
2.材料抵抗弹性变形的能力称为（C）。(P61)A、强度 B、硬度 C、刚度 D、韧度
3.材料产生塑性变形能力的衡量批标是（D）。(P61)A、抗拉强度σb B、屈服强度σs C、断裂韧度 KIc D、延伸率δ
4.洛氏硬度试验的优点是（C），可对工件直接进行检验。(P69)A、压痕大 B、操作麻烦 C、操作简便 D、重复性高
5.试验表明，冲击能量高时，材料的多次冲击抗力主要取决于（D）。(P74)A、强度 B、硬度 C、刚度 D、塑性
6.属于材料工艺性能的是（C）。(P101)A、耐磨性 B、耐热性 C、淬透性 D、冲击韧性
7.在高碳钢中，回火马氏体的断裂韧度低于（）。(P)A、下贝氏体 B、上贝氏体 C、渗碳体 D、菜氏体
8.金属材料的弹性模量 E 和切变模量 G 主要受温度和材料（B）的影响。(P45)A、合金化 B、截面形状和尺寸 C、冷变形 D、热变形
9.在高温下，材料保持其组织、性能稳定的能力称为（）。(P)A、热稳定性 B、耐热疲劳性 C、高温强度 D、热硬性
10.热处理加热温度过低容易产生的缺点是（B）。(P111)A、硬度过高 B、硬度不足 C、淬火裂纹 D、氧化、脱碳
填空题： 每空2 本大题共20 20分 二、填空题：(每空2分，本大题共20分)1.弹 性模 量 E 表 示材 料受 拉 伸作 用，内 部为 拉应 力 时，产 生 单 位正 应变 所 需正 应力 的 大小。(P44)2.造成疲劳断裂的根本原因是循环应力中的 交变应力。分量 σ а(P53)
3.材料发生塑性变形的根本原因，是由于在外力作用下，模具整体或局部产生的应力值大于材 料 屈服点 的应力值。(P45)4
4.整体式的模具不可避免地存在凹圆角半径，易造成 应力集中，并引起开裂。(P84)5.受载模具的应力状态软性系数 α 值越大，表示应力状态越软，材料发生 韧性 断裂的倾向越大。(P47)6.强度较低，内部又有许多缺陷的灰铸铁，其疲劳缺口敏感度 7.采用可靠的导向装置是保证模具 刚度 的重要措施。(P87)8.在其他条件相同的情况下，冲压设备速度越高，模具寿命越 下降。(P93)9.热处理工艺不当，例如：淬火加热温度过高，或高温停留时间过长，回火温度 偏低 等，都会 使模具零件产生脆性。(P112)10.引起磨 削加 工缺陷 的主 要原 因有： 磨削量 织不匹配，冷却不利。(P108)太大，砂轮 太钝； 砂轮 磨粒 粗细与 工件材料组。
三、名词解释 ：（每小题 5 分，本大共 10 分）1.组合式模具(P84)解： 组 合 式模 具 是把 模具 在 应 力集 中 处分 割 为两 部 分 或几 部 分，再 组合 起 来 使用 的 模具。采 用 组 合式 模 具可 避 免应 力 集 中和 裂 纹的 产 生。
2.过热(P110)解：由于加热温度过高、保温时间过长及炉内温度不均匀等，引起模具钢晶粒粗大的现象称为
过热。
四、简答题 ：(每小题 8 分，本大题共 40 分)1.简述布氏硬度的优点及应用。(P68)答 ： 布氏硬度试验的优点是压痕面积较大，其硬度值能反映材料在较大区域内各组成相的平
均性能。因此，布氏硬度检验最适合测定灰铸铁、轴承合金等材料的硬度。压痕大的另 一优点是试验数据稳定，重复性高。
2.简述马氏体的类型和亚结构对材料断裂韧度的影响。（P96）答：板 条 马 氏 体主 要 是位 错 亚 结构，具 有 较高的 强 度 和塑 性，裂 纹扩展 阻 力 较大，呈 韧 性断
裂，因 而 断裂 韧 度较 高；针 状 马 氏体 主 要是 孪晶 亚 结 构，硬 度 高而 脆性 大，裂 纹扩 展 阻 力 小，呈准 解 理或 解 理断 裂，因而 断 裂韧 度 较低。5
3.简述降低应力磨粒磨损的主要措施。（P57）答 ： 在低应力磨粒磨损条件下，材料的磨损量与接触压力成正比，与材料的硬度成反比。这
要求模具钢具有高的硬度和耐磨性，应提高钢中碳和合金元素的含量，并经过适当的热 处理，使其显微组织在高强度的基体上均匀分布有更硬的碳化物或氮化物相。
4.简述模块采用锻造工艺的目的。(P103)答： 模块采用锻造工艺的目的主要是为了改善材料内部缺陷，获得模块所需要的内部组织和
使用性能，并使模块获得一定的形状和尺寸。
5.简述磨削加工质量对模具零件性能的影响。(P108)答：在 磨 削 过 程 中，由于 局 部 摩擦 生 热，容 易引 起 磨 削烧 伤 和磨 削 裂纹 等 缺 陷，并 在 磨削 表面 生 成 残 余 拉应 力，造 成 对零 件 力 学性 能 的影 响，甚 至 成 为导 致 零件 失 效的 原 因。
五、问答题(10 分)1.产生热处理裂纹的原因有哪些？(P110)答：模具预处理组织不良、碳化物偏析严重、冷加工应力过大、淬火操作不当、模具本身形状
复杂薄厚不均等，都可能导致产生淬火裂纹。淬火裂纹将使模具报废，不易发现的裂纹将引起摸具的早期断裂。常见的裂纹有纵向裂纹、横向裂纹和表面裂纹。
模具寿命与失效习题（3）2011.3 填空题： 每空2 本大题共30 30分 一、填空题：(每空2分，本大题共30分)1.激光表面处理的目的是改变工件及化学成分和 显微结构，从而提高工件的表面性能。（P195）2.冷作模具在工件时，一般承受较大的冲击载荷和挤压力，刃口或作表面产生剧烈的摩擦和。
3.高 碳 低 合 金 冷 作 模 具 钢 一 般 采 用 淬 火 + 低 温 回 火 处 理，获 得 回 火 马 氏 体 基 体，弥 散 分 布 少 量。这种组织强度高、韧性好，有一定的耐磨损性能。中，在工 件表 面发 生一 系列 物理 和化 学反 应，取出 冷
4.热浸 镀是 将工 件浸 在熔 触的 液态 金属
却后表面形成所需的金属镀层。（P187）5.火焰线材喷涂法由于熔触微粒所携带的热量不足，致使涂层与工件表面以 机械 结合为主，一 般结合强度 偏低。（P193）6.钴结硬质合金的成分主要由碳化钨、碳化钛为 硬质相，以 金属钴 为粘结相构成。（P163）7.热作模具钢除一般要求好的室温强韧性外，还应具有一系列高温性能，如高温强度、热疲劳抗力、抗氧化性和抗热熔损性能。8.对 塑料 模具钢的性能要求是：热处理工艺简便，热处理变形小或不变形，预硬状态的切削加 工性能好，镜面抛光性能和图案蚀刻性能优良，表面粗糙度低，使用寿命长。（P128）9.在 65Nb 中，铌的作用之一是能生成稳定的 65NbC、并可溶入 MC 和 M2C 碳化物中，增加其稳定 性，使碳化物在淬火加热时溶解缓慢，阻止 晶粒长大，使晶界呈弯曲状。（P134）10.电 镀是 指在 直 流的 作用 下，电 解 液中 的 金 属 离 子 还原 沉积 在 金属 表面 而 形成 一 定性 能的 金 属镀层的过程。（P184）11.模具在渗氮前一般要进行 以获得 组织。、12.电刷镀工艺灵活，操作方便，不受镀件形状、尺寸、材质和位置的限制。（P186）
二、名词解释 ：（每小题 5 分，本大共 20 分）1.粉末高速钢 答：
2.电刷镀（P185）答 ： 电刷镀是在可导电工件(或模具)表面需要镀覆的部位快速沉积金属镀层的新技术。
3.物理气相沉积(P191)答：物理气相沉积是用物理方法把欲涂覆物质沉积在工件表面上形成膜的过程，通常称为
PVD(Physical Vapour Deposition)法。4.渗碳(P175)答 ： 渗 碳 是 把 钢 件 置 于 含 有 活 性 碳 的 介 质 中，加 热 到 850一 950℃，保 温 一 定 时 间，使 碳
原子渗入钢件表面的化学热处理工艺。工件经渗碳后其表面硬度和耐磨性大大提高，同时由于心部和表面的碳含量不同，硬化后的表面获得有利的残余压应力，从而进一步提高渗碳工件的弯曲疲劳强度和 接触疲劳强度。
三、简答题（每小 题 8 分、本大题 40 分）1.简述 GM 钢的特点及应用范围。(P138)答 ： GM钢的冷、热加工和电加工性能良好，热处理工艺范围比较宽。GM钢的硬化能力接近高速钢 而 强 韧 性 优 于 高 速 钢 和高 铬 工 具 钢。GM钢 是 制作 精 密、高 效、耐 磨 模具(如 冲 裁、冷 挤、冷 镦、冷剪和高强度蠊栓滚丝轮)的理想材料。
2.简述粉末烧结模具材料。(P129)答 ：粉末烧结模具材料是应用粉末冶金的方法制得的。与传统的熔铸法制得的模具钢相比，具
有硬度高、耐磨、耐腐蚀等特点。主要应用于拉丝、冷镦、冷冲、冷挤压等模具，可适应 高强度、高压力负荷、高摩擦、有腐蚀介质及高温工作条件。3.简述镀铬的优点及应用。(P184)答：电镀铬 镀 铬层 有良 好 的 耐蚀 性。根 据镀液 成 分 和工 艺 条件 的 不同，镀铬 层 的硬 度 可在 400
— 1200HV内 变 化。在 低 于 500℃ 下 力 Ⅱ 热，对 镀 铬 层 的 硬 度 无 影 响。镀铬 层 的 摩 擦 系 数 低，尤 其 是 干摩 擦 系数 是 所有 金 属 中最 低 的，因 此有 很 好 的耐 磨 性。① 防 护、装 饰性 镀铬 层 厚 度为 o.5μ m，广 泛 用 于汽 车、白 行 车、钟 表、日 用 五金 等。
②镀硬铬
硬度高，摩擦系数低，耐磨性好，耐蚀性好且镀层光亮，与基体结合力较强，可用作冷作模具和塑料模具的表面防护层，以改善其表面性能。镀层的厚度达0.3-0.5mm，可用于尺寸超差模具的修复。镀硬铬是在模具上应用较多的表面涂镀工艺。③松孔镀 铬 若 采 用松孔镀铬，使 镀层表 面产生许多微细 沟槽和 小孔以便吸附、储存润
滑油，这种镀层具有良好的减摩性和抗粘着能力。例如，在3Cr2W8V钢制压铸模的型腔表 面镀上0.025mm厚的多孔性铬层，可提高使用寿命1倍左右。8
4.如何提高冷作模具材料的耐磨性？(P123)答 ： ②耐磨性
耐磨性是冷作模具钢基本性能要求，除影响模具使用寿命外，还影响产品匪 的尺寸精度和表面粗糙度。影响耐磨性的因素很复杂，对于一定条件下工作的冷模具钢而言，为了得到高的磨损抗力，需要在高硬度马氏体基体上弥散均匀分布的细小合金碳化物。因此 含 Cr、W、Mo 和 V 等合金元素的高碳钢，热处理后有高的耐磨损性能。在保持硬度的同时，提 高钢 的强 度和 韧性 对提 高耐 磨性 也是 有益 的。少量 残余 奥氏 体的 存在(<10％)匪 对耐磨
性没有什么影响，甚至是有益的。降低钢中非金属夹杂物含量对耐磨性有利。为了提高模具 的耐磨性，常采用各种表面强化方法。
5.简述激光非晶化及其优点。(P195)答 ： 激光非晶化
激光非晶化是利用激光使工件表面熔化及快速冷却的工艺方法，在工件表
面上形成厚度为1-10 μ m 的玻璃态非晶化组织，这种非晶组织具有高强度、高韧性和高的 耐磨性。
四、问答题（10 分）1.试述新型塑料模具钢的种类及用途。（P129）答： 根据化学成分和特殊性能，新型塑料模具钢 可分为：
① 预硬调质型
718钢可视为P20钢的改良型。H13钢是典型热作模具钢。
这类钢广泛用于制造大、中型精密注塑模。② 预硬易切削型 属于此类型钢的有5NiSCa、SMl和8Cr2S等。
这类预硬易切削塑料模具钢适用于大、中型注塑模的制造。③ 时效硬化型 属于此类钢的有25CrM3MoAl、PMS、SM2和06Cr闻6MoVTiAl钢等。
这类钢很适于制作高精度塑料模，还可在软化处理至低硬度后，用作冷挤成型法制造 复杂型腔模具。④冷挤压成型型 属于此类钢的只有LJ和8416两个钢号。
适用于需要重复制造型腔或浅型腔的塑料模具。可以降低成本，提高生产率。
第四篇：模具失效总结
1.1模具的相关定义、模具寿命的基本概念
模具：其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。模具寿命：模具因为磨损或其他形式失效、终至不可修复而报废之前加工的产品的件数。制件报废：模具生产出的制品出现形状、尺寸及表面质量不符合其技术要求的现象而不能使用。
模具服役：模具安装调试后，正常生产合格产品的过程。
模具损伤：模具在使用过程中，出席那尺寸变化或微裂纹、腐蚀等现象，但没有立即丧失服役能力的状态。
模具失效：模具收到损坏，不能通过修复而继续服役。
早期失效：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。正常失效：模具经大量的生产使用，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。
模具正常寿命：模具正常失效前生产出的合格产品的数目。
1.2模具失效形式基本概念
模具失效：在特定负荷作用下，具有特定形状的模具材料的失效
磨粒磨损:工件表面的硬突出物或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。
粘着磨损:工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合，粘合的结点发生剪切断裂而拽开，使模具表面材料转移到工件上或脱落。
疲劳磨损:两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落。
气蚀磨损:当模具表面与液体接触作相对运动时，接触处形成气泡，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。
冲蚀磨损:液体和固体微小颗粒高速落下，反复冲击到模具表面，局部材料流失，在金属表面形成麻点和凹坑。
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，再加上摩擦力的机械作用，引起表层材料脱落。断裂失效：模具在工作过程中出现较大裂纹或部分分离而丧失正常服役能力的现象。
韧性断裂：断裂前产生明显的宏观塑性变形，端口截面尺寸减少，有颈缩现象。脆性断裂：断裂前变形量很小，没有明显的塑性变形量，端口尺寸无明显变化，不产生颈缩。
沿晶断裂：裂纹沿多晶体晶界扩展分离产生的断裂，晶界上存在着脆性相、热裂纹、蠕变断裂、应力腐蚀等引起的断裂。
穿晶断裂：当材料韧性较差、存在表面缺陷、承受高的冲击载荷时，裂纹的萌生和扩展穿过晶粒内部的断裂。
疲劳断裂：指在较低的循环载荷作用下，工作一段时间后，由裂纹缓慢扩展，最后发生断裂。
正断：断口的宏观表面垂直于最大正应力或最大正应变方向的断裂。切断：断口的宏观表面平行于最大切应力方向的断裂。
1.3模具的性能指标相关概念
模具材料抗失效性能指标三大类型：材料抵抗过量变形失效的性能指标、材料抵抗断裂失效的性能指标、材料抵抗表面损伤失效的性能指标。
材料抵抗抗过量变形失效的性能指标：弹性变形抗力指标和塑形变形抗力指标 弹性：材料产生弹性变形的能力，刚度：材料抵抗变形的能力。材料的刚度指标：弹性模量E和切应变模量G 材料的塑形变形：是指微观结构的相邻部分发生了永久性的位移，并不引起材料的破裂的现象，是不可逆转的变形。材料抵抗断裂失效性的性能指标：模具受载荷的性质，断裂形式分为一次断裂和疲劳断裂。当模具中的应力单调的增加并超过一定临界值时，材料就会迅速发生快速断裂，当模具承受高于一定临界值的交应变力作用时，经过相当多周次的服役后，材料会发生疲劳断裂。
正断抗力：衡量材料抵抗正断的性能指标。切断抗力：衡量材料抵抗切断的性能指标。低应力脆断：材料脆性断裂事先没有明显征兆，且在名义应力较低的情况下突然发生。
冲击韧度：可以反映了材料断裂过程中吸收能量的大小，包含了加载速度和缺口应力集中对材料断裂抗力的影响，是衡量材料脆性断裂抗力的重要指标。断裂韧性：是材料抵抗裂纹失稳扩展的抗力指标，表示材料所能承受的裂纹尖端的最大应力强度因子值。
疲劳：模具在循环应力的作用下经历过一定周期次数所发生的断裂失效。
低周疲劳:最大循环应力接近或高于材料的屈服强度，使材料的应力集中处等薄弱部位发生塑性变形，因而材料在每一周次的循环应力作用下，产生的一定幅度塑性变形，低周疲劳寿命较短，一般在10^2~10^5次的范围内。
冲击疲劳：冷镦模和锤锻模等在冲击载荷的多次作用下所发生的疲劳破坏。热疲劳：热作模具工作表面承受循环热负荷，使得表面材料发生循环胀缩变形，该变形受到外界的约束不能自由地进行时，使表面材料产生循环热应力，其反复作用将使模具表面多处产生沿晶和穿晶裂纹的现象。
材料粘着磨损的抗力指标：包括接触压力、摩擦速度、热点温度、润滑情况等。接触应力：两物体在压力作用下相互接触时，由于接触表面处的局部弹性变形所产生的应力。接触疲劳：承受冲击的模具，其工作表面的某些区域受较高接触应力的周期作用，经过一定的周次后，在这些区域中产生深度不同的小片或小块状剥落，造成便面上针状或豆状凹坑的现象。硬度：表达材料表面上不大体积内抵抗变形或破裂能力的衡量材料软硬程度的一种力学性能。
布氏硬度：用一定大小的载荷，把淬火钢球或硬质合金球压入式样表面，保持规定时间后卸除载荷后，所计算的压痕的表面积与载荷的比值。洛氏硬度：采用压入硬度试验方法，测量压痕深度值的大小来表示材料的硬度值。1.4表面处理技术的相关概念
模具表面处理技术的目的：能有效地提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗咬合、抗氧化、抗热粘着、抗冷热疲劳等性能，同是能使材料心部保持原有的强韧性。化学热处理：指将钢件置于特定的活性介质中加热和保温，使一种或几种元素渗入工件表面，以改变表层的化学成分、组织，是表层具有与心部不同的力学性能或特殊的物理、化学性能的热处理方法。气相沉积技术：将含有形成沉积元素的气象物质输送到工件表面，在工件表面形成沉积层的工艺方法。
热喷涂技术：将涂层材料加热融化，以告诉气流将起雾化成极细的颗粒，并很高的速度喷射到事先准备好的工作表面上，形成涂层。
3.1模具的分类
1.2.3.4.按模具的加工材料的再结晶温度分：冷变形模具、热变形模具、温变形模具。按模具加工配料的工作温度分：热作模具、冷作模具、温作模具。按模具成型材料分：金属成型用模具、非金属成型用模具。
按模具的用途分：锻造模、冲击模、挤压模、拉拔模、压锻模、塑料模、陶瓷模、玻璃模、其他。
5.按模具成型工艺分：普通锻模：镦锻模、加热锻；挤压：正挤压、反挤压、复合挤压、径向挤压；拉拔：拉丝、拔管；冲压；压铸；塑料成型：模压成型、挤压成型、注射成型。
6.按模具失效形式分：表面损伤、过量变形、断裂
3.2失效条件有哪些?
答：引起模具失效的因素有内因和外因。内因即材料方面，包括材料品质及加工工艺方面的各种因素;外因即环境方面，包括受载条件、时间、温度及环境介质多个因素。任何模具的失效都是在材料的强度、韧性与应力因素和环境条件不适应的条件下发生的。
3.3提高模具寿命的途径
答：提高模具寿命的途径有： ①合理地设计模具;②正确选材，开发模具新材料，改善原材料质量;③采用先进的热处理工艺，提高模具热处理质量;④保证加工质量，采用新的加工方法;⑤改进加工设备和工艺，合理使用，维护模具等。3.4模具失效的影响因素有哪些?
答：模具失效既有材料方面的因素也有环境方面的因素。材料方面原因为内因，包括材料品质及加工工艺方面的因素;环境方面的因素为外因，包括受载条件、时间、温度及环境介质等因素。任何模具的失效都是在材料的强度、韧性与应力因素和环境条件不相适应的条件下发生的。
3.5常用的表面处理技术有哪些?表面处理的目地？
答：常用的表面处理技术按其原理可分为：化学热处理、表面涂覆处理，表面加工强化处理。渗碳、渗氮、渗硼以多种元素共渗时属化学热处理；堆焊、镀硬络、超硬化合物涂层属表面涂覆处理；喷丸属表面加工强化处理。还有气相沉积技术、热喷涂技术、激光表面技术、电子束表面处理技术、离子注入技术等。
表面处理技术的目的是有效地提高模具表面的耐磨性、耐蚀性、抗咬合、抗氧化、抗热粘着、抗冷热疲劳等性能，同时能使材料心部保持原有的强韧性。
3.6影响低周疲劳的因素，低周疲劳特点是什么?
答：低周疲劳的特点:最大循环应力接近或高于材料的屈服强度，他足以使材料的应力集中处等薄弱部位发生塑性变形，因而材料在每一周次的循环应力作用下，均产生一定幅度的塑性变形，低周疲劳寿命较短，一般在10^2~10^5次的范围内。
影响低周疲劳的因素: 应力集中的影响，表面状态的影响，尺寸因素的影响，材料本身的影响
3.7什么是模具的脆性断裂?影响脆性断裂的因素有哪些
答：模具的脆性断裂是指断裂前变形量很小，没有明显的塑性变形量，端口尺寸无明显变化，不产生颈缩。
影响脆性断裂的因素:取决于材料本身的性质和健全度以及模具的工作条件，如应力状态、工作温度、加载速度、环境介质等外界因素。
材料的性质和健全度：材料的正断抗力低，剪切屈服强度高时，起脆性断裂的倾向大，反之，不易发生脆性断裂。材料的体积尺寸越大，所包含的缺陷越多，正断抗力就越低。
应力状态：应力状态越软，材料发生韧性断裂的倾向越大，反之，应力状态越硬，材料倾向于脆性断裂。
工作温度： 温度在韧-脆转变温度以上是材料的性能变化不大，温度在韧-脆转变温度以下时材料处于脆性状态。
加载速度：加载速度在临界值以下时，材料的屈服强度升高，正断抗力变化不大，加载速度增加到临界值以上时，材料处于脆性状态。
3.8影响模具寿命的因素
答：影响模具寿命的因素有：
① 内在因素 主要指模具的结构、模具的材料和模具的加工艺。
1)模具结构 合理的模具结构能使模具在工作时受力均匀，应力集中小，也不易受偏载。
2)模具材料 材料的成份、组织、质量及性能对模具的使用寿命有较大的影响。3)模具的加工工艺 其包括模具毛坯的锻造、零件的切削加工、电加工和热处理等。
② 外在因素 包括模具的工作条件和使用维护、制品的材质和形状大小等。
模具的工作条件包括被加工坯料的状况，锻压设备的特性及工作条件，模具工作中的润滑、冷却剂使用维护状况。
3.9模具材料抗失效的性能指标
答：模具材料抗失效的性能指标： ① 材料抵抗过量变形失效性能指标，其主要有弹性变形抗力指标和塑性变形抗力指标。
1)材料抵抗弹性变形的性能指标主要是弹性模量和切变模量。
2)材料抵抗塑性变形的性能指标是材料的硬度值，在外力作用下，模具整体或局部产生的应力大于模具材料屈服点的应力值。
② 材料抵抗断裂失效性能指标的分为快速断裂抗力指标和疲劳断裂抗力指标。
1)材料抵抗快速断裂的抗力指标为正断抗力和切断抗力。
2)材料抵抗疲劳断裂的抗力指标为平均应力，应力半幅，应力比、疲劳极限。
3.10模具磨损形成原理
答：磨损分为:磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损、气蚀和冲蚀磨损、腐蚀磨损。
磨粒磨损:工件表面的硬突出物或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。
粘着磨损:工件与模具表面相对运动时，由于表面凹凸不平，某些接触点局部应力超过了材料的屈服强度发生粘合，粘合的结点发生剪切断裂而拽开，使模具表面材料转移到工件上或脱落。
疲劳磨损:两接触表面相互运动时，在循环应力的作用下，使表层金属疲劳脱落。
气蚀磨损:当模具表面与液体接触作相对运动时，接触处形成气泡，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。
冲蚀磨损:液体和固体微小颗粒高速落下，反复冲击到模具表面，局部材料流失，在金属表面形成麻点和凹坑。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，再加上摩擦力的机械作用，引起表层材料脱落。
3.11模具影响粘着磨损与疲劳磨损的因素
答：
影响粘着磨损的因素:
① 材料性质:材料的塑性越好，粘着磨损越严重;② 材料硬度:模具材料和工件材料硬度相差越大，则磨损越小。③ 模具与工件表面压力:粘着磨损量随表面接触压力增大而增加。
④ 滑动摩擦速度:滑动速度在一定范围内，温度上升有利于抗粘着磨损，超过这一范围则使粘着磨损增加。
影响疲劳磨损的因素:
① 材料的冶金质量:钢材中的气体含量，非金属夹杂物类型、大小、形貌和分布状态是影响疲劳磨损的重要因素。
② 材料的硬度:硬度增加，强度增加，抗疲劳能力增加，但硬度高于一定值时抗疲劳磨损能力降低。
③ 表面粗糙度:表面粗糙度越小，接触面积越大，有利于提高抗疲劳磨损的能力。
3.12模具按加工坯料的工作溫度分类，锤锻模受热情况
答：按模具加工坯料的工作温度分： ①热作模具 高温下进行加工;②冷作模具 常温下进行加工;③温作模具 介于以上两者之间。
锤锻模的受热: ①锻前预热 模具在使用前先要进行预热
②与坯料接触的 在工作中与炽热坯料接触进一步被加热
③变形热.和摩擦 坯料变形以及与型腔表面摩擦所产生的热量有一部分被模具吸收。
3.13冷挤压模具分类
答：冷挤压模分为四种类型:
① 正挤压 金属坯料的流动方向与凸模运动方向相同 ② 反挤压 金属坯料的流动方向与凸模运动方向相反
③ 复合挤压 金属坯料的流动方向一部分与凸模运动相同，另一部分与凸模运动方向相反
④ 径向挤压 金属坏料的流动方向垂直于凸模运动方向 3.14模具材料性能分类，其工艺性能包含什么?使用性能包含什么?
答：模具材料的基本性能包括使用性能和工艺性能。
其使用性能包括:
① 强度 模具材料的强度是模具抵抗失效最重要的性能，常用屈服强度、抗拉强度、断裂韧度 作为模具设计的重要指标。
② 冲击韧度和冲击功 其是衡量模具承受冲击载荷或冲击能量能力的指标。
③ 硬度 是指材料抗外部物体压入的能力。
④ 耐磨性 是指材料抗磨损的能力。一般，强度或硬度及韧性越高，材料耐磨性越好。
⑤ 耐蚀性 是指材料抗周围介质腐蚀的能力。
⑥ 热稳定性 是指在高温下，材料保持其组织、性能稳定的能力。⑦ 耐热疲劳 是指高温下，材料承受应力频繁变化的能力。
其工艺性能包括:
① 锻造工艺性能 是指材料对锻造工艺的适应性。② 切削加工工艺性能 是指材料加工的难易程度。
③ 热处理工艺性能 是指材料在热处理时，获得所需组织、性能的难易程度。
④ 淬透性 是指材料在一定条件下进行淬火，获得淬透层深度的能力。
4.1冲裁模失效分析
冲裁是利用冲裁模在压力机上使板料分离的一种冲压工艺，依靠冲裁模刃口，使板料分离，它既可以直接冲压出所需的零件，又可以为其他冲压工艺制造毛坯。板料分离过程分为四个阶段，即弹性变形阶段、塑性变形阶段、萌生裂纹阶段、裂纹扩展分离阶段。完成分离后，上模上行，一次冲裁过程结束。
模具刃口受力分析：弹性变形阶段凸、凹模的端面收正压力，塑性变形阶段开始，由于凸模已伸入板料中，而板料的中间部分已伸入凹模刃口内，产生了侧压力，同时，由于凸凹模与板材发生相对运动，产生摩擦力。由于凸、凹模之间存在间隙，冲裁时两模受到的力不在同一直线上，所以板材还受转矩的作用，使板材发生穹弯和翘曲。板材变形后使得凸模刃口和凹模刃口与板材的接触面积变小。凸、凹模刃口边缘产生应力集中，且所受冲击力大。
冲裁模的主要失效形式：冲裁时，使分离板料，受力主要集中于刃口附近，因此它的正常失效形式为磨损，且主要是粘着磨损，同是伴生着磨粒磨损，冲裁过程不停循环，时间过长会产生疲劳磨损。有凸、凹模受力分析可知，刃口处磨损最严重，且与凸、凹模的工作行程中可以知道，凸模比凹模磨损得更快。
影响冲裁模失效的主要因素：
① 冲裁间隙
间隙的大小影响凸、凹模刃口对板料的作用力合力的距离，影响板材剪切过程的进行，同时也对凸、凹模的刃口的应力情况产生影响。小间隙时，不利于剪切过程的进行，刃口已发生啃模的现象，刃口处的应力增大，加剧凸、凹模的磨损，易造成模具的早期失效。大间隙时，板材转矩增大，摩擦力增大，刃口处所受拉应力增大，也会加剧模具刃口磨损。② 压边状态 冲裁过程中由于间隙的存在，凹凸模刃口作用力会形成转矩，造成板料弯曲和翘曲以及坯料相对于凹模端面滑动，部分材料被拉进凹模内，板料塑性增加，所需冲裁力也增加，落料的外轮廓尺寸变大，由于回弹，落料将胀着凹模内，在卸料过程中，严重摩擦凹模，而剩余板料则套在凸模外，在卸料过程中，强烈磨损凸模。
提高冲裁模寿命的措施：
1、尽量采用大间隙，降低冲裁力，避免啃模和不均匀磨损；
2、采用弹性卸料板，可提供一定的压边力，从而降低冲裁力以及板材对冲头和凹模的摩擦磨损；
3、采用导向装置，保证工作状态的均匀间隙，克服刃口的不均匀磨损；
4、增加凸模刚度，增加其抗偏载能力；
5、选取耐磨性好的模具材料，且凸模材料的耐磨性应选得比凹模材料的耐磨性好；
6、采用表面强化技术，提高模具表面的耐磨性；
7、超前维修，避免凸凹模间隙不均而产生附加弯矩及防治磨损沟痕处产生裂纹，提高模具寿命。
4.2断裂抗力指标？如何判别正断、切断？脆断、韧断？
答：根据模具所受载荷的性质，断裂形式分别为快速断裂和疲劳断裂。当模具中的应力单调地增加并超过一定临界时，材料便会迅速发生快速断裂；当模具承受高于一定临界值得交变应力作用时，尽管其最大应以低于材料屈服点，经过多次重复服役后，材料会发生疲劳断裂。
指标：模具的疲劳断裂是在交变载荷的作用下发生的，实际中常采用疲劳极限作为疲劳断裂失效的抗力指标。
断裂抗力指标：工程上采用Sk作为衡量材料抵抗正断的性能指标，称为正断抗力；用Tk作为衡量材料抵抗切断的性能指标，称为切断抗力；模具材料对塑性变形的抗力，实质上是剪切屈服强度，用Ts表示。① 当载荷增大，使得最大正应力值卡与正断抗力，而自始自终最大切应力小于剪切屈服强度时，材料发生正断，断裂前无塑性变形，是脆性断裂。② 当载荷增大，先使最大切应力大于剪切屈服强度，然后使最大切应力大于切断抗力，而自始至终最大正应力小于正断抗力时，材料先发生塑性变形，然后发生切断，是韧性断裂。③ 当载荷增大，先使最大切应力大于剪切屈服应力，继而使最大正应力大于正断抗力，然而最大切应力小于切断抗力指标时，材料先发生塑性变形，然后发生正断，是韧性断裂。
什么是韧性断裂：断裂前产生明显的宏观塑性变形，断裂过程中吸收较多的能量，一般是在高于材料屈服应力条件的高能断裂。
什么是脆性断裂: 断裂前的变形量很小，没有明显的塑形变现量。断裂过程中材料吸收的能量很小，一般是在低于允许应力条件下的低能断裂。或者是在单调增加的载荷作用下，材料尚未发生宏观的塑性变形就发生的正断，这种现象就是脆性断裂。4.3锤锻模失效分析
锤锻模是在模锻锤上使用的热成型模具。锤锻模上模与锤头固定，下模与工作台的模座固定，工作时上模随锤头向下运动，与下模合模过程中成型模锻件。其工作过程中的机械负荷主要是冲击力和摩擦力，热负荷主要是交替受加热和冷却。
受力分析：其工作过程中受力性质复杂，主要包括，冲击力，模锻锤的吨位越大，产生的冲击力越大；压力，模具型腔受坯料变形的反作用，是型腔表面承受很大的压力；内应力，受模具型腔结构形状的影响，模具的不同部位会产生不同状态的内应力，模具结构形状越复杂的部位，其应力状态也比较复杂。
锤锻模的主要失效形式：
模锻有变形和成型双重功能，只有在高温下才能实现材料的变形和成型，坯料温度较高，模具易软化，产生塑性变形，同时易氧化，产生氧化磨损，也易发生热疲劳。且下模与高温坯料接触时间长，使下模较上模易失效。
模锻锤是冲击施力设备，速度大，动能大，锻模所受的冲击力很大，容易引起应力集中，而造成塑性变形和断裂。且，冲击力大，模具中的裂纹扩展快，易失效。
模锻时坯料整体发生塑性变形，坯料与模具型腔表面发生相对运动产生摩擦，针对其高温高压的工作换将，模具与坯料易发生强烈的摩擦磨损，同时发生粘着磨损、热疲劳磨损、氧化磨损，若锻件的氧化皮没有清除时，也会发生磨粒磨损。型腔中水平面和凸台易发生塑性变形侧面易出现磨损。
锤锻是，型腔经受高温坯料的一次急热，锻件取出后，对型腔喷冷却水，模具型腔经受一次急冷，在急热急冷的循环热应力作用下，模具会出现疲劳磨损与疲劳裂纹，并导致开裂。型腔深处以及燕尾的凹圆角半径处易萌生裂纹，导致断裂。
影响锤锻模寿命的主要因素
1、锻件
锻件材料强度高，变形抗力大，模具受力大，寿命低；锻件质量增大，所需的打击力和打击功增大，机械负荷增大模具寿命低；锻件形状，圆饼类中的较复杂形状锻件的锻模寿命低，长轴类中的直长轴锻件的锻模寿命高。
2、锻模：锻模硬度，型腔硬度、强度低，易产生磨损和塑性圆角半径变形，硬度过高又易萌生裂纹，导致开裂。型腔深度：型腔越深，充填困难，模具寿命低；圆角半径：过小的凸圆角很易引起应力集中，萌生裂纹。承击面积：承击面积小，单位面积的冲击力增加，模具易断裂。
3、模锻工艺：采用制坯、预段工序，可减少坯料在终锻型腔中的变形量，减小变形力和摩擦，模具寿命高。
4、设备吨位：吨位过大，寿命低，吨位太小，寿命也低。
5、使用过程：预热温度高，模具在锻造中温度偏高，强度下降，易产生塑性变形。预热温度低，模具始锻造时，瞬间表面温度变化大，热应力大，易萌生裂纹。
提高锤锻模寿命的主要措施：
1、根据锻模大小合理选取模具硬度；
2、根据模具的形状的复杂程度，合理选取模具材料；
3、对模具型腔表面进行表面强化，提高表面的强度、耐磨性，有效提高模具寿命；
4、正确使用与维护。要锻前预热，控制工作节奏，避免模具温度升的过高，在锻造过程中经常将模具型腔涂冷却剂和润滑剂，休息时对模具保温，使用结束后模具应缓冷，模具使用一段时间后，应卸下进行去应力退火，并提前修模。
第五篇：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
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。
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，就会发生塑性变形。当塑性形变形达到一定程度时，会造成模具内零件的尺寸和形状发生显著变化，模具无法再正常使用，也就是变形失效。变形失效的外表现为弯曲、塌陷、镦粗等。
（4）啃伤失效。冲压模具因一些客观原因致使其凸、凹模互相啃刃，造成冲压模具崩裂。
3失效原因及措施
冲压模具失效后，应及时对其进行检查分析，找准失效的原因，并对症下药，采取相应的解决措施，延长冲压模具的使用寿命，提高其经济效益。以下分析了造成以上几种失效形式的主要原因，并针对每种失效形式提出了相应的改善措施。
3.1 磨损失效的原因及措施
造成冲压模具因过度磨损而失效的原因很多，归结起来可以从三方面来考虑：一是冲压模具本身的原因，如模具自身的耐磨性能不好；其工作零件的硬度太低；模架的精度偏低等。二是被冲材料的原因，包括坯料硬度太大，对模具表面产生过的摩擦力；被冲材料表面发生氧化作用，造成摩擦力增大等。三是其他因素的影响。如所添加润滑剂润滑效果不好等。
针对以上原因造成的磨损失效，可以从以下几个方面加以改善：
（1）选择合适的模具材料。模具材料的选择会因模具用途的不同、生产冲压件的数量不同而有所差异。表1给出的是不同用途的模具对材料的选择。
表1 不同用途的模具对材料的选择
模具用途 生产量 使用模具材料
生产低薄板以及有色金属 小批量 t10a或t8a等较为低廉的碳素工具钢
生产厚度≤2nm的钢材 小批量 9gcr15、9mn2v、9sicr等合金工具钢
生产厚度≥2nm的钢材 大批量 gr12mov、gr12工具钢以及集体钢、高速钢、钢结硬质合金等
（2）对冲压模具表面进行强化处理。可以在加热淬火以前，向模具表面进行渗杂处理，包括渗硼、渗碳、渗硫、渗氮或碳氮共渗，或在淬火后采用离子渗氮或者气体软氮化的技术对磨具表面进行改性处理，以此来提高冲压模具刃口的各种性能，比如耐热性、耐磨性、抗腐蚀性等。通过对冲压模具表面进行化学或物理气相沉淀、电火花强化以及激光强化等工艺技术处理，可以大大提高模具表面的硬度，获得更好的耐磨性质及抗腐蚀、抗粘黏性质，从而很大程度地改善磨具的整体性能，极大地提高模具的使用寿命。
除以上措施外，还应该对模具表面适时进行润滑处理，减小模具与被冲器件的摩擦；时刻关注生产中容易发热的部位，并采取必要的冷却措施；生产加工前，应认真检查坯料的状态，对表面不良的坯料应进行及时清理或其他预先处理；调整模具凸凹模的合理间隙。
3.2 断裂失效的原因及措施
造成断裂失效的原因主要有两种：一种是过载断裂，另一种是扩展断裂。
当凸凹模同轴度相差较大，间隙分布不均匀，模架精度偏低时，会造成凸模在冲压过程中因受到过大的侧向力而发生断裂；凸模表面各个截面的过渡部位圆角过于尖锐，产生高于平均应力十倍之上的集中应力，造成模具承载后发生断裂。对于这种因过载而产生的断裂失效，可采取以下措施加以解决：
（1）改进设计结构。对于冲孔直径在2.5mm以下，断面积在52mm2，长度在12.5mm以上的异型孔凸模，应对杆部进行适当加粗处理，可用导向圈等工具进行加固，加大圆角半径，确保凸模各部位的过渡平滑，同时可采用其他结构如镶拼或预应力结构来减少模具应力集中的情况。
（2）在冲压模具设计过程中，应对模具强度进行校核，然后选择高一级强度的模具材料，确保模具具有足够的承载力；对热处理件要进行抽样检查，确保其强度，韧性符合标准。
冲压模具在生产工作中，造成模具扩展断裂的裂纹有很多种，包括淬火裂纹、回火裂纹、磨削裂纹、自发裂纹、脱碳裂纹、电加工裂纹等。针对不同的裂纹有不同的预防措施。
对于淬火裂纹的预防，主要是要对零件的形状进行合理设计。要将壁厚设计得尽可能相等，壁厚相差较远的两部分不能设计成一体，采用镶拼结构时应确保各模块强度尽量一致；转角部分圆角应该有较大的半径，杜绝尖角的情况；对于热处理工艺，应根据制件的实际情况包括其形状、大小以及材质等，选择适宜的工艺。
对于回火裂纹的预防，应做到零件在加热至300℃以前，采取缓慢加热的方式进行，不能加热过急，否则会因热应力过大而造成开裂；回火时也不能急剧冷却，应进行空冷处理，因为急冷会产生马氏体相变应力，造成开裂。
对于自发裂纹的预防，采用的措施是：淬火后马上进行回火，若是在常温下放置时间过长，零件会因受到相变应力而造成开裂。通常淬火到回火的间隔时间不能超过3小时，如果因某些原因不能马上回火，可以先置于100℃介质中进行保温处理，以此来延长间隔时间。
对于磨削裂纹的预防，若是淬火零件较多，磨削量较大，可以先进行低温回火（150℃）或中温回火（300℃）；砂轮整修时，应确保砂轮足够锋利并且粒度合适，以此来降低磨削热，减小磨削烧伤。
对于脱碳开裂的预防，可采取的措施是用真空加热或保护气加热的方法控制加热温度，防止工件因受热温度过高而发生开裂。
对于电火花加工裂纹的预防，应在加工过程中，尽量采用较小的电规准，防止电火花产生的瞬时高温在淬火件表面产生裂纹；加工后应对变质表面层进行抛光操作。
3.3 变形失效的原因及措施
造成模具变形失效的原因主要是模具表面的负荷过大。对于这种失效形式，可以从材料选择或强化处理等方面提高受力部位的强度。
3.4 啃伤失效的原因及措施
造成啃伤失效的原因主要有装配质量不过关、安装不当、压力机的导向精度不高、送料出现误差等。对啃伤失效可用高导向精度装置的模具进行生产加工，确保零件位置的精度，减小侧向力，避免凹凸模相互啃伤。
4结语
冲压模具失效与其结构、使用材料、工作条件等都有关系。实际生产中，模具失效是一个普遍又复杂的综合性问题，受到很多因素的共同影响。因此，必须根据具体实际情况，进行具体分析，找出造成模具失效的原因，并采取相应行之有效的措施来加以预防或解决。只有这样，才能使冲压模具的使用寿命得到最大限度地延长，经济效益得到显著增加。
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