第一篇：模具寿命与材料考试(有答案)
1、简述模具材料对模具寿命的影响，总结模具选材的主要原则。
2、改进和优化模具结构设计的基本作用是什么? 举例说明其对模具寿命的影响？
3、分析拉深模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用?
4、选择锤锻模具材料和确定其工作硬度的依据是什么? 5从工艺性能和承载能力角度判断下列钢号属于哪类冷作模具钢：7Cr7Mo2V2Si、Crl2MoV、Cr4W2MoV、GCrl5、9Crl8、W6Mo5Cr4V2、5Cr4Mo3SiMnVAl、6CrNiSiMnMoV、9Cr6W3Mo2V2、65Cr4W3Mo2VNb。
6、选择塑料模具材料的依据有哪些? 请为下列工作条件下的塑料模具选用材料。(1)高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模具；(2)耐腐蚀、高精度塑料模具。
7、针对型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，选材时主要考虑哪些因素？现有T12A和3Cr2Mo（P20）两种材料，请选择最合适的材料，并说明理由？
8选择压铸模具材料的主要依据有哪些?
9、分析厚板冲裁模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 某接触簧片级进模具凸模用W6Mo5Cr4V2钢制造，寿命只有1000件左右，且主要表现为脆断，请给出改进措施？
10、模具表面处理的目的是什么? 模具表面处理常用的方法有哪些? 某M8螺帽冷作模具，选Cr12钢制造，采用常规淬火、回火工艺处理，使用寿命只有3 000次左右，且发现模具型腔表面磨损严重，有粘模现象，请提出改进措施？
11、何谓时效硬化型塑料模具钢? 简述其性能及应用特点?
12、模具表面处理的目的是什么? 模具表面处理常用的方法有哪些? 某钨合金热挤压模具，用传统工具钢制造，挤压温度在1320℃以上时，只能进行1次作业，模具被严重磨损，且挤压材料因表面被合金化而变质，请给出改进措施？
13、选择塑料模具材料的依据有哪些? 请为下列工作条件下的塑料模具选用材料：(1)形状简单，精度要求低、批量不大的塑料注射模具；(2)大型、复杂、产品批量大的塑料注射模具。对某些高速成型的塑料制品模具，工作时模具表面的工作温度短时间内会达到400℃，请选择模具材料，说明原因？
部分答案
7、针对型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，选材时主要考虑哪些因素？现有T12A和3Cr2Mo（P20）两种材料，请选择最合适的材料，并说明理由？ 参考答案： 1）考虑因素：
（1）首先满足材料的使用性能足够原则；
（2）考虑材料的工艺性能：如型腔的加工性能；
（3）防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形； 2）合适材料是3Cr2Mo（P20）钢。
3Cr2Mo（P20）钢是预硬型塑料模具钢。该钢预先经过了预硬化处理（调质处理），具有较好的综合力学性能和加工性能，保证了模具的精度和使用性能要求，加工后直接使用，不需要再进行热处理。
T12A钢属高碳工具钢，因硬度高、需球化退火才能加工，加工后需进行热处理，由于模具型腔复杂，易产生淬火变形，不适合制作此类模具。
8、选择压铸模具材料的主要依据有哪些? 答：根据压铸摸具的工作条件、性能要求、失效形式和模具要求、预期寿命进行选择： 1）工作条件（2分）
模具温升高和反复加热和冷却作用：工作时与高温液态金属接触，受热时间长，受热温度高(压铸有色金属时,温度达400-800℃；压铸黑色金属时,温度可达1000℃以上)；高的压力(20-120MPa)及金属液流的高速冲刷作用；
2）主要失效形式：热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。低温合金压铸，以磨损失效为主（2分）3）主要性能要求：（2分）
(1)较高的耐热性和良好的高温力学性能；(2)优良的耐冷热疲劳性和高的导热性；(3)良好的抗氧化性和耐蚀性；(4)较高的淬透性。4）常用的压铸模用钢（4分）
以钨系、铬系、铬钼系热作模具钢为主。要求不高时，可用合金工具钢或合金结构钢，如40Cr、4CrSi、30CrMnSi、4CrW2Si、5CrW2Si、5CrNiMo、5CrMnMo；要求较高时，采用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl、4Cr5W2VSi、4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB、3Cr3Mo3W2V、3Cr2W8V钢等，其中4Cr5MoSiVl、3Cr2W8V、4CrSMo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB钢是压铸模常用钢
9、分析厚板冲裁模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 某接触簧片级进模具凸模用W6Mo5Cr4V2钢制造，寿命只有1000件左右，且主要表现为脆断，请给出改进措施？
答：1）工作条件：
冲裁模具的工作部位是刃口。冲裁时，刃口受到弯曲和剪切的作用，还要受到冲击。同时，板料与刃口部位产生强烈的摩擦。2）主要失效形式：
冲裁模具的主要失效形式是刃口磨损。有时存在不均匀磨损和凸模折断、凹模局部掉块现象。3）性能要求
高的硬度和耐磨性，足够的抗压、抗弯强度；对于厚板(板厚>1.5mm)，还应具有良好的强韧性；
4）材料选用：选材主要考虑材料的强韧性和高耐磨性。
（1）对小批量生产，选T8A、9SiCr、5CrW2Si等钢种；
（2）对大批量生产，选用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2钢制作凸模，用Crl2MoV或Crl2Mo1V1钢制作凹模；
（3）当传统钢种韧性不足，易断裂时，可选用新型模具钢，如LD、65Nb、012Al、GD、CH-1等钢种。
5）改进措施：用W6Mo5Cr4V2钢制造，发生断裂，说明材料的韧性不足。（1）选用新型模具钢，如GD等改善韧性；
（2）热处理工艺采用低温淬火、分级淬火、等温淬火，提高韧性；（3）采用韧性较好的材料，辅以表面处理技术如渗硼、渗金属等。
11、何谓时效硬化型塑料模具钢? 简述其性能及应用特点? 答：时效硬化型塑料模具钢是指一类低碳、主要含Ni、Cu等合金元素的抗腐蚀塑料模具用钢。这类钢经固溶处理+失效处理后，具有高的强度、硬度，高的抗腐蚀性和高的加工精度。常用钢种：
① 25CrNi3MoAl：属低碳低镍时效硬化型塑料模具钢，我国自行研制开发，主要特点是：钢中碳和镍含量低，价格远低于马氏体时效钢，适用普通和高精密和各种塑料模具.②18Ni类钢：属低碳马氏体时效型模具钢，%C极低,目的是为改善钢的韧性。依据屈服强度可分为1400，1700，2100MPa三个级别。
18Ni类钢主要用于制作精度高、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的塑料模具 ③ 06Ni6CrMoVTiAl（06钢）和10Ni3CuAlMoS(PMS)属新型塑料模具钢，具有良好的加工性能和综合力学性能，制品表面粗糙度低，应用越来越广泛。热处理工艺特点及应用： 分两个步骤，1)固溶处理，将钢加热至高温，使合金元素充分溶入奥氏体； 2)时效处理，使模具达到所需的力学性能。①碳含量低、合金元素含量较高，经固溶处理后为单一组织的过饱和固溶体，处于软化状态。②较低温度时效处理后，固溶体中能析出细小弥散的金属化合物，使模具钢的强度和硬度大大提高，此过程中，尺寸和形状变化极小。③抛光性和表面刻蚀性良好。
应用：适合制作强度和韧性、尺寸精度、表面粗糙度和耐磨性都要求较高的塑料模具，以及透明塑料模具等。
6、13题 第1问
答：
1、根据模具服役条件和质量要求选择模具材料
（1）模具型腔表面要求高硬度、耐磨，而心部具有较好韧性的塑料模具，可选用渗碳型塑料模具钢制造。如尺寸较小且型腔不太复杂时，可选用淬透性相对较小的渗碳型塑料模具钢，如20、20Cr钢等；对于尺寸较大、型腔复杂的塑料模具，可以选用淬透性较好的渗碳型塑料模具钢，如12CrNi3A、12CrNi4A等。
（2）模具型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，为防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形，保证模具的精度和使用性能，选用预硬型塑料模具钢。如40Cr、3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMo、4Cr5MoSiV1钢等。
（3）以玻璃纤维做填充剂的注射模具，要求较高的硬度、耐磨性、抗压强度、韧性、抛光性和电加工等综合行能，为防止模具型腔表面过早磨损或局部变形，可选用整体淬硬型塑料
模具钢，如T8A、T10A、9SiCr、CrWMn、Cr12V1和Cr12Mo等，也可选用25CrNi3MoAl、18Ni、06Ni6CrMoVTiAl（06 Ni钢）等时效硬化钢。
（4）聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS加抗燃树脂等为原料的塑料制品，成型过程中会分解出腐蚀性气体，对模具产生腐蚀性作用，可选用耐蚀性塑料模具钢。常用的有 9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13、0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)等；也可选用普通材料制作模具，再进行镀铬或其他耐腐蚀的表面处理。
（5）要求型腔表面粗糙度低、光亮度高、尺寸和形状精度高、型腔复杂，以及具有镜面抛光性和高耐磨性要求的透明制品塑料模具，如汽车灯罩、汽车仪表盘、电视机、电话机外壳等，选用能获得高硬度的超纯净钢。PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢是较理想的材料，预硬化型钢P20系列、5NiSCa和8Cr2S等，镜面抛光性中等，也可选用。
（6）高速成型的塑料制品，其模具表面的工作温度短时间内会超过400℃。为保证模具的使用精度，防止塑料制件在脱模后由于温度过高而变形，模具材料应该具有良好的导热性能，可选用铍青铜或高强度铝合金来制造。（7）塑料制件形状越复杂，模具型腔的加工越困难,须选用加工性能好和热处理变形小的模具材料；塑料制件越大，型腔的切削加工量也越大，切削力也大，此时模具材料最好选用易切削钢；塑料制件较小时，模具型腔体积小，切削量和切削力通常也较小，所以小型模具往往可以选用预硬化型塑料模具钢。
（8）若要求塑料模具的交货时间越短越好，采用铸造尤其是精密铸造方法制造塑料模是缩短加工周期的好方法，此时可选用特别适合于精铸成型的铝合金或锌合金。对于钢制塑料模，若选用易切削预硬化钢，也可以大大缩短制模周期。
2、根据塑料制品的生产批量选择模具材料
（1）生产批量较小时，为降低模具造价，可选用较普通的材料，如铝合金、锌合金、碳素钢及合金结构钢等来制造模具；
（2）生产批量较大时，应根据模具工作条件和对模具质量的要求来选材，一般选用高级优质的塑料模具钢。6、13题 第2问
具体选材依据（4分）
(1)形状简单，精度要求低、批量不大的塑料模；选普通材料如碳素钢或合金钢等，例45，40Cr(2)高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模；选用预硬型塑料模具钢。如3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMo、4Cr5MoSiV1钢等
(3)大型、复杂、产品批量大的塑料注射摸；选PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢或预硬化型钢P20系列。
(4)耐蚀、高精度塑料模具；常用9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13、0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)等；也可选用普通材料制作模具，再进行镀铬或其他耐腐蚀的表面处理。
10、12题 第1问
模具主要依靠型腔表面进行工作，模具的失效80％以上为表面损伤，如磨损、疲劳、腐蚀等。
对模具型腔表面进行处理，可以提高其表面硬度，改变表层化学成分和组织，因而，可以提高其耐磨性、抗粘附性、疲劳抗力和耐腐蚀性等。不仅可以有效地延长模具的使用寿命，降低生产成本，而且还能提高被加工件的表面质量。
表面处理方法很多，用于各类模具都有很好的效果，常用的表面处理方法主要是化学热处理和表面覆盖技术 10、12题 第2问
例1：M8螺帽模具，选Crl2钢。
采用常规淬火、回火工艺，使用寿命只有3 000多次； 经固体渗硼处理后寿命为25 000-30000次；
在渗硼的基础上进行离子渗硫处理，寿命达到100000次，且克服了粘模现象。
例1：加工高熔点金属的热挤压模，当挤压温度在1320℃以上时只能进行一次作业；喷涂0.5-1.0mm的氧化铝涂层后，挤压温度可达1650℃
喷涂氧化锆涂层，挤压温度可2370℃，模具工作寿命延长5-10倍。
1、简述模具材料对模具寿命的影响，总结模具选材的主要原则。
答：1）从模具的使用来看，根据模具的工作状况，选用具有适当的强度和韧性匹配的模具，从而使模具寿命最高；通过适当地热处理与表面处理，使模具内部韧性高、模具表面强度高和耐磨性高，能有效地提高模具的整体性能及寿命。2）主要原则：
（1）使用性能足够；（2）工艺性能良好；（3）供应上能保证；（4）经济性合理。
2、改进和优化模具结构设计的基本作用是什么? 举例说明其对模具寿命的影响？
3、分析拉深模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 答： 1）工作条件：拉深模具主要用于金属板料的拉深成形，拉深过程中模具的受力状态如课本图 7-8 所示。拉深载荷通过凸模圆角部位传给工件，工件外面部分通过凹模端面与压边圈之间向内流动。成形过程中，工件给凸模圆角半径部分压力F＇4，及摩擦力F4，给凹模圆角半径压力F＇3及摩擦力F3，给压力圈压力F＇1和摩擦力F1，给凹模端面压力F＇2和摩擦力F2.2）主要失效形式：拉深模凸模、凹模和压边圈工作部分没有锋利的尖角，模具零件受力不像冲裁模那样局限在很小范围内，同时凸凹模间隙一般都比板材厚度大，模具较少出现断裂和塑形变形失效。但拉深模工作时，板材与凹模和压边圈产生相对运动，存在很大的摩擦，因此拉深模的主要失效形式为磨损，在磨损形式及机理上，主要表现为粘着磨损。3）
4）材料的选用：根据坯料材质的不同，选用与其亲和力小的模具材料。一般来说，坯料为钢板，模具材料应选用有色金属，反之，坯料为有色金属，模具材料则选用钢和铁。（1）对于圆形件，小批量，可选T8/T10/45钢：（2）对于中批量的中小件，选MnCrW、crWV;（3）对于形状不规则的中小件，选Cr12MoV；（4）对于小件大批量，选硬质合金；
（5）对于大型拉延模、汽车覆盖件模，可选铸铁。
4、选择锤锻模具材料和确定其工作硬度的依据是什么? p142
5、从工艺性能和承载能力角度判断下列钢号属于哪类冷作模具钢： 7Cr7Mo2V2Si（LD1钢）、Crl2MoV（高耐磨钢）、Cr4W2MoV（高碳中铬钢）、GCrl5（高碳低合金钢）、9Crl8（耐蚀冷作模具钢）、W6Mo5Cr4V2（高速钢）、5Cr4Mo3SiMnVAl（基体钢——012Al钢）、6CrNiSiMnMoV（GD钢——高韧性低合金钢）、9Cr6W3Mo2V2（GM钢）、65Cr4W3Mo2VNb（基体钢——65Nb钢）。
第二篇：模具寿命与材料试卷与答案
部分答案
1、简述模具材料对模具寿命的影响，总结模具选材的主要原则。答：1）从模具的使用来看，根据模具的工作状况，选用具有适当的强度和韧性匹配的模具，从而使模具寿命最高；通过适当地热处理与表面处理，使模具内部韧性高、模具表面强度高和耐磨性高，能有效地提高模具的整体性能及寿命。2）主要原则：
（1）使用性能足够；（2）工艺性能良好；（3）供应上能保证；（4）经济性合理。
2、改进和优化模具结构设计的基本作用是什么? 举例说明其对模具寿命的影响？
3、分析拉深模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 答： 1）工作条件：拉深模具主要用于金属板料的拉深成形，拉深过程中模具的受力状态如课本图 7-8 所示。拉深载荷通过凸模圆角部位传给工件，工件外面部分通过凹模端面与压边圈之间向内流动。成形过程中，工件给凸模圆角半径部分压力F＇4，及摩擦力F4，给凹模圆角半径压力F＇3及摩擦力F3，给压力圈压力F＇1和摩擦力F1，给凹模端面压力F＇2和摩擦力F2.2）主要失效形式：拉深模凸模、凹模和压边圈工作部分没有锋利的尖角，模具零件受力不像冲裁模那样局限在很小范围内，同时凸凹模间隙一般都比板材厚度大，模具较少出现断裂和塑形变形失效。但拉深模工作时，板材与凹模和压边圈产生相对运动，存在很大的摩擦，因此拉深模的主要失效形式为磨损，在磨损形式及机理上，主要表现为粘着磨损。3）
4）材料的选用：根据坯料材质的不同，选用与其亲和力小的模具材料。一般来说，坯料为钢板，模具材料应选用有色金属，反之，坯料为有色金属，模具材料则选用钢和铁。（1）对于圆形件，小批量，可选T8/T10/45钢：（2）对于中批量的中小件，选MnCrW、crWV;（3）对于形状不规则的中小件，选Cr12MoV；（4）对于小件大批量，选硬质合金；
（5）对于大型拉延模、汽车覆盖件模，可选铸铁。
4、选择锤锻模具材料和确定其工作硬度的依据是什么?
p142
5、从工艺性能和承载能力角度判断下列钢号属于哪类冷作模具钢： 7Cr7Mo2V2Si（LD1钢）、Crl2MoV（高耐磨钢）、Cr4W2MoV（高碳中铬钢）、GCrl5（高碳低合金钢）、9Crl8（耐蚀冷作模具钢）、W6Mo5Cr4V2（高速钢）、5Cr4Mo3SiMnVAl（基体钢——012Al钢）、6CrNiSiMnMoV（GD钢——高韧性低合金钢）、9Cr6W3Mo2V2（GM钢）、65Cr4W3Mo2VNb（基体钢——65Nb钢）。
6、选择塑料模具材料的依据有哪些? 请为下列工作条件下的塑料模具选用材料。(1)高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模具；(2)耐腐蚀、高精度塑料模具。
7、针对型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，选材时主要考虑哪些因素？现有T12A和3Cr2Mo（P20）两种材料，请选择最合适的材料，并说明理由？ 参考答案： 1）考虑因素：
（1）首先满足材料的使用性能足够原则；
（2）考虑材料的工艺性能：如型腔的加工性能；（3）防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形； 2）合适材料是3Cr2Mo（P20）钢。
3Cr2Mo（P20）钢是预硬型塑料模具钢。该钢预先经过了预硬化处理（调质处理），具有较好的综合力学性能和加工性能，保证了模具的精度和使用性能要求，加工后直接使用，不需要再进行热处理。
T12A钢属高碳工具钢，因硬度高、需球化退火才能加工，加工后需进行热处理，由于模具型腔复杂，易产生淬火变形，不适合制作此类模具。
8、选择压铸模具材料的主要依据有哪些? 答：根据压铸摸具的工作条件、性能要求、失效形式和模具要求、预期寿命进行选择： 1）工作条件（2分）
模具温升高和反复加热和冷却作用：工作时与高温液态金属接触，受热时间长，受热温度高(压铸有色金属时,温度达400-800℃；压铸黑色金属时,温度可达1000℃以上)；高的压力(20-120MPa)及金属液流的高速冲刷作用；
2）主要失效形式：热疲劳开裂、热磨损和热熔蚀。低温合金压铸，以磨损失效为主（2分）3）主要性能要求：（2分）
(1)较高的耐热性和良好的高温力学性能；(2)优良的耐冷热疲劳性和高的导热性；(3)良好的抗氧化性和耐蚀性；(4)较高的淬透性。4）常用的压铸模用钢（4分）
以钨系、铬系、铬钼系热作模具钢为主。要求不高时，可用合金工具钢或合金结构钢，如40Cr、4CrSi、30CrMnSi、4CrW2Si、5CrW2Si、5CrNiMo、5CrMnMo；要求较高时，采用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl、4Cr5W2VSi、4Cr5Mo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB、3Cr3Mo3W2V、3Cr2W8V钢等，其中4Cr5MoSiVl、3Cr2W8V、4CrSMo2MnVSi、4Cr3Mo2MnVNbB钢是压铸模常用钢
9、分析厚板冲裁模具的工作条件、主要失效形式、性能要求和材料选用? 某接触簧片级进模具凸模用W6Mo5Cr4V2钢制造，寿命只有1000件左右，且主要表现为脆断，请给出改进措施？
答：1）工作条件：
冲裁模具的工作部位是刃口。冲裁时，刃口受到弯曲和剪切的作用，还要受到冲击。同时，板料与刃口部位产生强烈的摩擦。2）主要失效形式：
冲裁模具的主要失效形式是刃口磨损。有时存在不均匀磨损和凸模折断、凹模局部掉块现象。3）性能要求
高的硬度和耐磨性，足够的抗压、抗弯强度；对于厚板(板厚>1.5mm)，还应具有良好的强韧性；
4）材料选用：选材主要考虑材料的强韧性和高耐磨性。（1）对小批量生产，选T8A、9SiCr、5CrW2Si等钢种；
（2）对大批量生产，选用W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2钢制作凸模，用Crl2MoV或Crl2Mo1V1钢制作凹模；
（3）当传统钢种韧性不足，易断裂时，可选用新型模具钢，如LD、65Nb、012Al、GD、CH-1等钢种。
5）改进措施：用W6Mo5Cr4V2钢制造，发生断裂，说明材料的韧性不足。（1）选用新型模具钢，如GD等改善韧性；
（2）热处理工艺采用低温淬火、分级淬火、等温淬火，提高韧性；（3）采用韧性较好的材料，辅以表面处理技术如渗硼、渗金属等。
10、模具表面处理的目的是什么? 模具表面处理常用的方法有哪些? 某M8螺帽冷作模具，选Cr12钢制造，采用常规淬火、回火工艺处理，使用寿命只有3 000次左右，且发现模具型腔表面磨损严重，有粘模现象，请提出改进措施
11、何谓时效硬化型塑料模具钢? 简述其性能及应用特点? 答：时效硬化型塑料模具钢是指一类低碳、主要含Ni、Cu等合金元素的抗腐蚀塑料模具用钢。这类钢经固溶处理+失效处理后，具有高的强度、硬度，高的抗腐蚀性和高的加工精度。常用钢种：
① 25CrNi3MoAl：属低碳低镍时效硬化型塑料模具钢，我国自行研制开发，主要特点是：钢中碳和镍含量低，价格远低于马氏体时效钢，适用普通和高精密和各种塑料模具.②18Ni类钢：属低碳马氏体时效型模具钢，%C极低,目的是为改善钢的韧性。依据屈服强度可分为1400，1700，2100MPa三个级别。
18Ni类钢主要用于制作精度高、超镜面、型腔复杂、大截面、大批量生产的塑料模具
③ 06Ni6CrMoVTiAl（06钢）和10Ni3CuAlMoS(PMS)属新型塑料模具钢，具有良好的加工性能和综合力学性能，制品表面粗糙度低，应用越来越广泛。热处理工艺特点及应用： 分两个步骤，1)固溶处理，将钢加热至高温，使合金元素充分溶入奥氏体； 2)时效处理，使模具达到所需的力学性能。①碳含量低、合金元素含量较高，经固溶处理后为单一组织的过饱和固溶体，处于软化状态。②较低温度时效处理后，固溶体中能析出细小弥散的金属化合物，使模具钢的强度和硬度大大提高，此过程中，尺寸和形状变化极小。③抛光性和表面刻蚀性良好。
应用：适合制作强度和韧性、尺寸精度、表面粗糙度和耐磨性都要求较高的塑料模具，以及透明塑料模具等。
12、模具表面处理的目的是什么? 模具表面处理常用的方法有哪些? 某钨合金热挤压模具，用传统工具钢制造，挤压温度在1320℃以上时，只能进行1次作业，模具被严重磨损，且挤压材料因表面被合金化而变质，请给出改进措施？
13、选择塑料模具材料的依据有哪些? 请为下列工作条件下的塑料模具选用材料：(1)形状简单，精度要求低、批量不大的塑料注射模具；(2)大型、复杂、产品批量大的塑料注射模具。对某些高速成型的塑料制品模具，工作时模具表面的工作温度短时间内会达到400℃，请选择模具材料，说明原因？ 6、13题第1问
答：
1、根据模具服役条件和质量要求选择模具材料
（1）模具型腔表面要求高硬度、耐磨，而心部具有较好韧性的塑料模具，可选用渗碳型塑料模具钢制造。如尺寸较小且型腔不太复杂时，可选用淬透性相对较小的渗碳型塑料模具钢，如20、20Cr钢等；对于尺寸较大、型腔复杂的塑料模具，可以选用淬透性较好的渗碳型塑料模具钢，如12CrNi3A、12CrNi4A等。
（2）模具型腔复杂、精度要求高和寿命要求长的塑料模具，为防止型腔切削加工成形后因淬火处理引起过大的型腔变形，保证模具的精度和使用性能，选用预硬型塑料模具钢。如40Cr、3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMo、4Cr5MoSiV1钢等。
（3）以玻璃纤维做填充剂的注射模具，要求较高的硬度、耐磨性、抗压强度、韧性、抛光性和电加工等综合行能，为防止模具型腔表面过早磨损或局部变形，可选用整体淬硬型塑料模具钢，如T8A、T10A、9SiCr、CrWMn、Cr12V1和Cr12Mo等，也可选用25CrNi3MoAl、18Ni、06Ni6CrMoVTiAl（06 Ni钢）等时效硬化钢。（4）聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS加抗燃树脂等为原料的塑料制品，成型过程中会分解出腐蚀性气体，对模具产生腐蚀性作用，可选用耐蚀性塑料模具钢。常用的有 9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13、0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)等；也可选用普通材料制作模具，再进行镀铬或其他耐腐蚀的表面处理。
（5）要求型腔表面粗糙度低、光亮度高、尺寸和形状精度高、型腔复杂，以及具有镜面抛光性和高耐磨性要求的透明制品塑料模具，如汽车灯罩、汽车仪表盘、电视机、电话机外壳等，选用能获得高硬度的超纯净钢。PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢是较理想的材料，预硬化型钢P20系列、5NiSCa和8Cr2S等，镜面抛光性中等，也可选用。
（6）高速成型的塑料制品，其模具表面的工作温度短时间内会超过400℃。为保证模具的使用精度，防止塑料制件在脱模后由于温度过高而变形，模具材料应该具有良好的导热性能，可选用铍青铜或高强度铝合金来制造。
（7）塑料制件形状越复杂，模具型腔的加工越困难,须选用加工性能好和热处理变形小的模具材料；塑料制件越大，型腔的切削加工量也越大，切削力也大，此时模具材料最好选用易切削钢；塑料制件较小时，模具型腔体积小，切削量和切削力通常也较小，所以小型模具往往可以选用预硬化型塑料模具钢。
（8）若要求塑料模具的交货时间越短越好，采用铸造尤其是精密铸造方法制造塑料模是缩短加工周期的好方法，此时可选用特别适合于精铸成型的铝合金或锌合金。对于钢制塑料模，若选用易切削预硬化钢，也可以大大缩短制模周期。
2、根据塑料制品的生产批量选择模具材料
（1）生产批量较小时，为降低模具造价，可选用较普通的材料，如铝合金、锌合金、碳素钢及合金结构钢等来制造模具；
（2）生产批量较大时，应根据模具工作条件和对模具质量的要求来选材，一般选用高级优质的塑料模具钢。6、13题第2问
具体选材依据（4分）
(1)形状简单，精度要求低、批量不大的塑料模；选普通材料如碳素钢或合金钢等，例45，40Cr(2)高耐磨、高精度、型腔复杂的塑料模；选用预硬型塑料模具钢。如3Cr2Mo（P20）、3Cr2NiMo、4Cr5MoSiV1钢等
(3)大型、复杂、产品批量大的塑料注射摸；选PMS、06Ni和18 Ni等时效硬化钢或预硬化型钢P20系列。
(4)耐蚀、高精度塑料模具；常用9Cr18、Cr18MoV、Cr14Mo4V、4Cr13、0Cr16Ni4Cu3Nb(PCR)等；也可选用普通材料制作模具，再进行镀铬或其他耐腐蚀的表面处理。10、12题第1问
模具主要依靠型腔表面进行工作，模具的失效80％以上为表面损伤，如磨损、疲劳、腐蚀等。
对模具型腔表面进行处理，可以提高其表面硬度，改变表层化学成分和组织，因而，可以提高其耐磨性、抗粘附性、疲劳抗力和耐腐蚀性等。不仅可以有效地延长模具的使用寿命，降低生产成本，而且还能提高被加工件的表面质量。
表面处理方法很多，用于各类模具都有很好的效果，常用的表面处理方法主要是化学热处理和表面覆盖技术 10、12题第2问
例1：M8螺帽模具，选Crl2钢。
采用常规淬火、回火工艺，使用寿命只有3 000多次； 经固体渗硼处理后寿命为25 000-30000次；
在渗硼的基础上进行离子渗硫处理，寿命达到100000次，且克服了粘模现象。
例1：加工高熔点金属的热挤压模，当挤压温度在1320℃以上时只能进行一次作业；喷涂0.5-1.0mm的氧化铝涂层后，挤压温度可达1650℃
喷涂氧化锆涂层，挤压温度可2370℃，模具工作寿命延长5-10倍。
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：模具寿命与材料(1~4章)复习思考题
第一、二章复习思考题
1、挤压：将金属材料放在挤压模型腔内，一端施加强大压力，材料处于三向受力状态下变形而从另一端的模孔中流出，获得不同形状的型材或零件。
2、冷、热、温变形模具：模具对处于再结晶温度以下/以上/两者之间的材料施加压力使之变形。
3、模具寿命：模具因为磨损或其他形式失效，导致不可修复而报废之前所加工的产品数量称为~。
4、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。
5:、模具损伤：模具在使用过程中，出现尺寸变化或微裂纹，但没有立即丧失服役能力的状态叫模具损伤。
6、模具失效：模具受到损坏，不能通过修复而继续服役时叫模具失效。广义上讲，模具失效是指一套模具完全不能再用，生产中一般指模具的主要工作零件不能再用。
7、模具寿命与产品成本的关系：产品成本随着模具寿命的增加而下降。
8、模具寿命和产品批量的关系：降低产品成本要考虑模具寿命与批量的匹配关系，使模具寿命略大于产品批量。
第三章复习思考题
1、磨损的失效形式；
2、什么叫磨损？
3、什么叫磨损失效？
4、磨损的分类；
5、什么叫磨粒磨损？磨粒磨损的机理是什么？
6、减少磨粒磨损的措施有哪些？
7、什么叫粘着磨损？粘着磨损的机理是什么？
8、粘着磨损分哪几类？严重粘着磨损又有哪几种？
9、影响粘着磨损的因素有哪些？
10、减少粘着磨损的措施有哪些？
11、疲劳磨损机理；
两接触表面相互运动时，在循环应力（机械应力和热应力）作用下，使表层金属脱落的现象。
12、降低疲劳磨损的措施有哪些？
1）合理选择润滑剂；2）表面强化处理（如喷丸和滚压）；
13、什么是气蚀和冲蚀磨损？
1）气蚀磨损：金属表面的气泡破裂，产生瞬间高温和冲击，使模具表面形成麻点和凹坑的现象。
2）冲蚀磨损：液体和固体颗粒高速落到模具表面，反复冲击模具表面使材料流失，形成麻点和凹坑。
14、什么是腐蚀磨损？
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面材料流失的现象。分氧化磨损和特殊介质磨损两类。
15、腐蚀磨损机理是什么？
第一阶段：发生化学或电化学反应形成反应物；
第二阶段：摩擦作用带走反应物，裸露出了新的表面，又开始新一轮腐蚀磨损。
16、氧化磨损和特殊介质磨损机理？
17、什么是断裂失效？
模具出现大裂纹或分离为两部分或数部分，丧失服役能力时称为断裂失效。
18、什么叫脆性断裂？
模具材料一般为高、中强度钢，断裂形式多为脆性断裂，断裂时不发生或发生很小的塑性变形（＜5%）的断裂。有一次性断裂和疲劳断裂两类。
19、什么叫一次性断裂？
模具在承受很大的变形力或冲击载荷作用下，产生裂纹并迅速扩展所形成的断裂。有穿晶断裂和沿晶断裂两种。
20、什么叫疲劳断裂？
指在较低的循环应力作用下，产生裂纹并缓慢扩展直至发生断裂。
21、穿晶断裂和沿晶断裂。
1）穿晶断裂：因拉应力作用沿特定晶面发生的断裂（解理断裂）；模具韧性差，存在表面缺陷并受大的冲击载荷时易发生。
2）沿晶断裂：裂纹沿晶界面扩展直至断裂。
22、什么叫等强温度？
在某一温度时，晶界强度与晶内强度相等时，这一温度叫等强温度。实际温度大于等强温度时，一发生沿晶断裂，小于等强温度时易发生穿晶断裂。
23、疲劳断裂破坏过程。
应力集中---产生裂纹----造成新的应力集中----裂纹扩展------最后断裂
24、什么叫塑性变形失效？
模具在使用过程中，发生塑性变形，改变了集合形状和尺寸，不能修复而再继续服役时叫~。
第四章复习思考题
1、模具圆角是如何影响模具加工的？
凸圆角半径对工艺影响大，而凹的圆角半径对模具寿命的影响大。
2、导向装置对模具寿命的影响如何？
采用导向装置的模具，能保证模具工作零件相对位置精度高，正确配合，间隙均匀，磨损均匀，抗弯、抗偏载荷能力强，模具寿命高。
3、常用设备导向精度如何？
导向精度从高到低一次为：液压机---注塑机---机械压力机----
模锻锤
4、常用设备速度如何？
工作速度从高到低依次为：高速锤----模锻锤----螺旋压力机---机械压力机----液压机
5、冲裁时冲裁力与压力机吨位关系如何？
普通冲裁：冲裁力=80%压力机吨位
精密冲裁：冲裁力=50%压力机吨位
6、模具材料有哪些使用性能和工艺性能？
1）使用性能：强度、冲击韧度（性）、耐磨性、硬度、热稳定性和耐热疲劳性。
2）工艺性能：锻造工艺性、切削加工性能、热处理工艺性能和淬透性。
7、强度、硬度、韧性和塑性之间关系如何？
一般来说，强度高则硬度高，但韧性下降；强度硬度高则塑性差。
8、锻造工序有哪些？
镦粗、拔长、心轴扩孔、鼓形滚圆、端面平整
9、电加工有哪些工艺？
电火花、电火花线切割、电解
10、电加工时变质层由哪几个部分组成？
附着碳素物质层、蒸发熔融转化层、熔融残余层、热变质层
11、什么叫过烧和过热？
过热：由于加热温度过高或高温加热时间过长，引起晶粒粗化的现象。可以通过重新淬火消除、补救。
过烧：加热温度远远高于正常温度，以致晶界熔化和氧化的现象，出现过烧的材料直接报废。
12、什么是黑色断口？有什么影响？如何消除？
1）高碳工具钢石墨化的特征缺陷；
2）出现黑色断口的钢淬火时硬度不均匀并产生裂纹；
3）热处理难以消除，必须重新锻造。
13、何谓现场维护和非现场维护？
14、热加工模具为何要进行预热？
15、何谓超前修模？为什么要超前修模？
第五篇：模具制造工艺 复习题(有答案)
一、填空题
1、电火花加工又称为放电加工或 电蚀加工，是一种利用电热能量进行加工的方法。
2、在电火花加工过程中，电极和工件之间必须保持一定的距离以形成 放电间隙。
3、在电火花一次脉冲放电结束后，应间隔一段时间，使放电通道的带电粒子复合成中性粒子，这个过程称为 消电离。
4、电火花加工时，工具电极的材料硬度不必比工件材料硬度 高。
5、在电火花加工过程中，工具电极和工件都受到电腐蚀的作用，但腐蚀的速度却不一样，这种现象称为 极性效应。
6、在电火花加工冲裁模过程中，保证配合间隙的电火花加工方法有 直接配合法、修配凸模法、混合法和二次电极法四种。
7、在常用电极材料中，损耗最大的是 黄铜 电极材料。
8、电极的结构形式可分为整体式电极、镶拼式电极和 组合式电极三种，应根据电极外形尺寸、复杂程度等因素来选取。
9、用电火花加工型孔时，电极的轮廓尺寸应比所加工的型孔尺寸均匀的缩小一个 放电间隙。
10、电规准是指电火花加工过程中的一组电参数，包括电流、电压、脉冲宽度和脉冲间隔等。
11、型孔的电火花加工工艺方法主要有单电极平动法、多电极更换法和
分解电极法 三种方法。
12、在电火花型孔加工中，有 粗规准、中规准 和 精规准 三种电规准，根据加工需要，每一种又分为几个档次。
13、在电火花加工中，为了使脉冲放电能持续进行，必须靠 电极和 工件来保证放电间隙。
14、电火花加工与电火花线切割加工的加工原理是 相同的，而加工方式是 不同的。
15、电火花加工采用的电极材料有 石墨、紫铜 和 铸铁（任写三种）。
16、快走丝线切割的走丝速度一般为 8-10m/s，慢走丝线切割的走丝速度一般为 3-12m/min。
17、电解加工时利用金属在电解液中产生阳极溶解的 电化学反应，将工件加工成形的一种方法。
18、电解磨削是将 电解作用 和 机械磨削相结合的一种新的加工方法。
19、型腔的冷挤压加工方式可以分为 敞开式冷挤压 和 封闭式冷挤压两种。20、超声波加工是利用工具的 超声频振动 来进行加工的。
21、PMS钢的原始组织为 贝氏体 和 马氏体 及马氏体条间分布的铁素体混合组织。
22、超塑性成形时，进行合理的润滑 可以减少金属流动和工艺凸模之间的摩擦力，降低单位挤压力。
二、单选题
1、模具电火花穿孔加工最常用的电极结构形式是（A）。A、整体式 B、多电极式
C、镶拼式 D、组合式
2、以下适合线切割加工的对象是（C）A、阶梯孔、阶梯轴 B、型腔 C、成型刀、样板 D、非导电材料
3、哪一种材料是电火花线切割高速走丝电极丝所用的材质（A）A、钼 B、黄铜 C、石墨 D、铸铁
4、电火花加工凹模型孔是利用（C）之间脉冲放电产生电腐蚀现象的 原理而进行的。
A.工作液与工件 B.工作液与工具电极 C.工件与工具电极
5、敞开式冷挤压的特点是（A）
A.挤压时在型腔外面不加模套 B.适合挤压复杂的型腔 C.被挤压金属的塑性流动只沿工艺凸模的轴线方向，不沿半径方向。D.适合加工精度要求高的型腔
6、电火花成型加工的符号是(A)A．EDM B.WEDM C.ECDM D.ECAM
7、D7132代表电火花成型机床工作台的宽度是(B)A．32mm B.320mm C.3200mm D.32000 mm
8、快走丝线切割加工广泛使用(C)作为电极丝。A．钨丝 B.紫铜丝 C.钼丝 D.黄铜丝
9、若线切割机床的单边放电间隙为0.02 mm，钼丝直径为0.18 mm，则加工圆孔时的补偿量为(B)A．0.10mm B.0.11mm C.0.20mm D.0.21 mm 10、3B代码编程中，直线加工指令有4种，分别为：L1、L2、L3、L4；当直线的终点坐标落在第2象限时，该直线的加工指令（B）。
A L1 B L2 C L3 D L4 11、3B代码编程中，顺圆加工指令有4种，分别为：SR1、SR2、SR3、SR4；当圆弧的起点坐标落在Y轴上时，该圆弧的加工指令（A）。
A SR1或SR3 B SR2或SR3 C SR3或 SR4 D SR2或SR4 12、3B代码编程中，逆圆加工指令有4种，分别为：NR1、NR2、NR3、NR4；当圆弧的起点坐标落在X轴上时，该圆弧的加工指令（A）。
A NR1或NR3 B NR2或NR3 C NR3或 NR4 D NR2或NR4 13、3B代码编程的格式为BXBYBJGZ，在直线编程中J与G的含义（D）。A 计数长度与计数方向 B 计数长度
C 计数方向与加工指令 D计数长度与加工指令
14、在3B代码的直线编程中，当线段的终点落在Y=X的直线上时，其中该线段的计数方向为（A）。
A GY B GX C GX或GY D GY或GX
15、电火花线切割机床主要由机床本体、(C)、控制系统、工作液循环系统和机床附件等部分组成。
A 床身 B工作台 C 脉冲电源 D 丝架
16、在线切割加工中，工作液是放电的介质，因此对加工工艺指标的影响很大，如对切割速度、表面粗糙度、(B)等都有影响。
A 电极丝 B加工精度 C工件 D绘图
17、合理利用覆盖效应，能够（B）。
A 提高加工效率 B降低电极丝损耗 C 提高工件表面质量 D提高加工效率
18、慢速走丝线切割加工广泛采用（D）作为电极丝。A 钨丝 B紫铜丝 C 钼丝 D黄铜丝
19、下列电解液中电解能力最强的电解液是（D）。A NaNO3 BNaCLO3 C NaNO2 D NaCL 20、根据电火花放电的基本要求，电火花加工必须采用(C)电源。A 直流电源 B交流电源 C 脉冲电源
21、目前有些慢走丝电火花线切割机床，可以实现(B)。
A 自动搬运工件 B自动穿电极丝 C 自动卸除加工废料 D无人操作加工
22、慢走丝线切割加工精度高，多采用（C）工作液。A 煤油 B专用乳化液 C 去离子水
23、在电火花线切割加工中，利用极性效应的目的有（B）。
A 提高加工速度 B减少电极丝损耗 C 提高加工精度 D降低表面粗糙度
24、电火花线切割加工一般安排在（C）。
A 淬火之前，磨削之后 B淬火之后，磨削之前 C淬火与磨削之后 D淬火与磨削之前
25、不能使用电火花线切割加工的材料为（D）。A 石墨 B铝 C硬质合金 D大理石
26、在加工较厚的工件时，要保证加工的稳定，放电间隙要大，所以，（A）A 脉冲宽度和脉冲间隔都取较大值 B脉冲宽度和脉冲间隔都取较小值 C脉冲宽度取较大值，脉冲间隔取较小值 D脉冲宽度取较小值，脉冲间隔取较大值
27、电火花线切割的微观过程可分为四个阶段：(a)电极材料抛出；(b)极间介质的电离、击穿，形成放电通道；(c)极间消电离；(d)介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀；这四个阶段的排列顺序为（B）。
A abcd Bbdac Cacdb Dcbad
28、在电火花加工中，工件一般接电源的（B）。
A 正极，称为正极性接法 B负极，称为负极性接法 C正极，称为负极性接法 D负极，称为正极性接法
29、电火花线切割加工过程中，工作液必须具有的性能是（A）。A 绝缘性能 B洗涤性能 C冷却性能 D润滑性能
30、在电火花线切割加工过程中，放电通道的中心温度最高可达（B）℃ A 1000 B10000 C5000 D3000
31、数控快走丝线切割加工时，所选用的工作液和电极丝为（C）A 纯水、钼丝 B机油、黄铜丝 C乳化液、钼丝 D去离子水、黄铜丝
32、电火花加工表面层包括（A）。
A 熔化层 B热影响层 C基体金属层 D气化层
33、利用3B代码编程加工斜线OA，设起点在坐标原点，终点A的坐标为X=17mm,Y=5mm，其加工程序为（A）。A、B17 B5 B17000 GX L1 B B17 B5 B17000 GY L1 C B0 B0 B17 GY L1 D B17 B5 B17 GY L1
34、利用3B代码编程加工顺圆弧AB，切割方向从A到B，起点坐标（0，-50），终点坐标（0，50），其加工程序为（C）。A、B5000 B B GX SR2 B B5 B B GY SR3 C B0 B50000 B100000 GX SR3 D B B5000 B GY SR2
35、用线切割机床加工直径为10mm的圆孔，在加工中当电极丝的补偿量设置为0.12mm，加工孔的理论直径为10.02mm，如果要使孔径为10mm，则采用的补偿量应为（B）。A 0.1mm B0.11mm C0.12mm D0.13mm
36、在利用3B代码加工斜线时，如果加工指令为L3，则该斜线与X轴正方向的夹角α为（B）。A 180°<α<270° B 180°<α<270° C 0°<α<90° D 270°<α<360°
37、以下材料最适合超声加工的是（C）。A 合金钢 B低碳钢 C金刚石 D紫铜
38、利用金属离子阴极沉积方法来进行加工的方法是（C）A．离子束加工 B．电解加工 C．电铸 D．等离子体加工
39、电火花加工中利用碳黑膜补偿作用降低电极损耗，必须采用（A）A．负极性加工 B．正极性加工 C．单极性加工 D．多极性加工
40、超声加工下列材料生产率最低的是（A）A．紫铜板 B．工业陶瓷 C．淬火钢 D．压电陶瓷
41、要在金刚石上加工出Ф0.05mm的小孔，可采用的加工方法是（B）A．电火花加工 B．超声加工 C．线切割加工 D．电解加工
42、用电火花进行精加工，采用（C）A．宽脉冲、正极性加工 B．宽脉冲、负极性加工 C．窄脉冲、正极性加工 D．窄脉冲、负极性加工
43、声波频率超过（B）Hz被称为超声波。A．10000 B．16000 C．25000 D．16
44、以下几种特种加工方法，生产率最低的是（D）。A．激光加工 B．电解加工 C．电火花加工 D．超声波加工
45、以下哪种加工方法，适用于液压元件内孔去毛刺（B）。A．电子束加工 B．电解加工 C．手工抛光 D．机械抛光
46、以下哪种手段不能减少线切割加工中的变形（D）。A．采用预加工工艺 B．采用二次切割法 C．正确选择加工路线
D．线切割前退火处理，去除毛坯的内应力
47、以下关于穿丝孔的叙述，不正确的是（D）。A．穿丝孔用于穿丝
B．合理的穿丝孔可以减少工件在线切割中的变形 C．穿丝孔的直径不易过大或过小 D．对穿丝孔的精度和位置没有要求
48、在线切割加工中，如果工件尺寸较小，适合用哪种方式来装夹（B）。A．两端支撑方式 B．悬臂支撑方式 C．板式支撑方式 D．复合支撑方式
49、关于电极丝垂直找正，以下叙述不正确的是（D）。A．用火花法校正电极丝时，电极丝要运丝，以免电极丝断丝 B．用校正器找正电极丝时，电极丝要停止走丝，不能放电 C．找正时电极丝应张紧，电极丝的表面应干净
D．用校正器找正电极丝时，通过观察上下火花是否均匀来判断 50、将电极丝从丝盘绕到快走丝线切割机床储丝筒上的过程，称为(B)。A．穿丝 B．上丝 C．电极丝校正 D．张紧电极丝
51、在线切割ISO编程加工线段时，坐标原点取在（A）。A．线段起点 B．线段终点 C．线段中点 D．线段上任意位置
52、电极的尺寸包括垂直尺寸和水平尺寸，它们的公差是型腔相应部分公差的（C）。A．1-1/2 B．1/3-1/2 C．1/2-2/3 D.1/3-2/3
53、如果被加工工件上有多个成型表面需要电火花加工，那么电极应采用（B）结构形式。A．整体式电极 B．组合式电极 C．镶拼式电极
54、以下哪种材料做电极，在加工中损耗最大（D）。A．钼 B．紫铜 C．钢 D.黄铜
55、对于非数控电火花机床，为了加工出高质量的工件，应采用（B）。A．单工具电极直接成型法 B．多电极更换法 C．手动侧壁修光法 D.分解电解加工法
56、在冷冲模电火花加工中，如果配合间隙小于放电间隙，一般采用哪种加工方法（A）。A．阶梯工具电极加工法 B．混合法 C．直接法 D.间接法
57、电火花加工钢件时，下面哪种材料的稳定性最好（B）。A．石墨 B．紫铜 C．铸铁 D.铜钨合金
58、电火花加工后，工件中有一层存在渗碳、渗金属、气孔和其它夹杂物，这一层指的是（D）。A．气化层 B．基体金属 C．热影响层 D.熔化层
59、在电火花加工中，使被加工工件产生加工斜度的原因是（A）。A．二次放电和工具电极损耗 B．放电间隙 C．工具电极材料 D.以上都不是
60、在电火花加工中，当使用窄脉宽时，随着峰值电流增加，电极相对损耗（A）。A．增大 B．减小 C．不变
三、名词解释
1、极性效应
2、冷挤压加工
3、超塑性成形加工
4、电化学加工
5、电解加工
6、超声波加工
7、覆盖效应
四、问答题
1、叙述电火花加工的基本原理？
2、按国家标准GB5375-1997《金属切削机床型号编制方法》规定：电火花成型机床型号“DK7132”表示什么含义？
3、电火花在使用窄脉冲宽度加工时，应采用哪种极性进行加工？
4、当电极采用石墨材料时，应注意的问题？
5、电火花加工前，为了更好的排除电蚀物，应作那些准备工作？
五、编程题
1、用3B编程格式编制下图所示零件的线切割程序，板厚为10mm。
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