影响模具寿命的相关因素及改进措施探讨

学术研讨　缸科技２０１　３年第６期　影响模具寿命的相关因素及改进措施探讨　张艳琴　南充职业技术学院机电工程系摘一６３７０００四川Ｉ南充　要本文介绍了与模具寿命相关的术语和概念，对影响模具使用寿命的诸多因素进行了分析。提出模具的寿命是在　模具寿命模具服役模具失效　定时期内模具结构设计、模具零件材料性能、加工及热处理工艺、模具的使用及维护等各项相关指标的综合体现。　关键词工业产品的飞速发展带动了模具工业的快速发展，高性　仅可大大提高模具的精度，还能加工出形状和结构更复杂的模　能、高效率、高质量的模具得到广泛应用，模具寿命的长短，将　直接影响到产品的质量、产量、成本、新老产品更新换代的周　期、企业产品结构调整速度与市场竞争力。因此，提高模具质量　和使用寿命、降低模具生产成本是当前迫切需解决的问题。　１　模具寿命的相关概念　（１）模具寿命。模具经过安装试模后，正常生产出合格模　具产品的过程，称为模具服役。模具正常失效前生产出的合格产　品的数目叫模具寿命。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。一般模具的寿命是由产品可用性决定的，如果模具生产的产　品报废，就意味着该模具没有使用价值。　（２）模具失效。如果模具在使用过程中因结构形状、尺　寸、精度、表面粗糙度、材料组织与性能发生变化而达不到原有　设计的功能，就认为是模具失效。生产实践中一般表现为模具受　到损坏而导致产品质量不合格或报废，模具即使经过修复也不能　继续使用。　２模具失效的原因分析　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。模具是提高材料利用　率、保证成形产品质量、体现成形产品技术经济性的有效手段。　要获得满意的产品，对成形模具而言，以下４个方面决定了它的　功效：正确的模具结构设计、高的模具加工质量、合理的模具材　料及热处理方法、良好的模具服役条件。实际上只要其中一个环　节不恰当而导致模具不起作用时，其综合效果就为零。　２．１模具结构设计　模具设计是提高模具寿命的关键环节。在进行结构设计　时，尽量使模具结构紧凑、操作方便，还要保证模具零件有足够　的强度和刚度；在模具结构允许时，模具零件各表面的转角应尽　可能设计成圆角过渡，以避免应力集中；对于凹模、型腔及部分　凸模、型芯，可采用组合或镶拼结构来消除应力集中；细长凸模　或型芯，在结构上需采取适当的保护措施；对于冷冲模，应设置　防止产品或废料堵塞的装置，在设计中应减少在维修某一零部件　时需拆装的范围，特别是易损件更换时，尽可能减少其拆装范　围，还要考虑减少滑动配合件及频繁撞击件在长期使用中的磨损　对模具寿命的影响。　２．２模具加工质量　模具零件的制造一般离不开切削加工、磨削加工和电火花　加工等工艺。这些加工中的质量问题，特别是加工表面的质量，　会对模具零件的耐磨性、断裂抗力、疲劳强度及热疲劳抗力等产　生显著影响。生产实践中，在保证加工质量的前提下，采用新的　加工工艺方法，尤其是使用数控机床加工模具的主要零部件，不　具。在模具的凹模部位或凸模的圆角部位在机加工中，常常因进　刀太深而使局部留下刀痕，造成严重应力集中，当进行淬火处理　时，应力集中部位极易产生微裂纹。所以在零件粗加工的最后一　道切削中，应尽量减少进刀量，提高模具表面光洁度。还有模具　在进行电加工时，由于放电产生大量的热，将使模具被加工部位　加热到很高温度，使组织发生变化，形成所谓的电加工异常层。　在异常层表面由于高温发生熔融，然后很快地凝固，该层在显微　镜下呈白色，内部有许多微细的裂纹。针对这种情况我们可以用　机械方法去除异常层中的再凝固层，尤其是微观裂纹或者在电加　工后进行一次低温回火，使异常层稳定化，以防微裂纹扩展。　在模具装配时时应保证模具有良好的装配精度。若模具整　体装配精度达不到要求，在试模过程中会导致模具在非正常状态　下动作，对模具的寿命会产生很大影响。同时，还应加强模具的　精度检查，包括零件的加工精度、装配精度及通过试模验收综合　检查模具的精度。在检查时采用高精度的测量仪器，对成形表面　为复杂空间曲面的零件，应使用三坐标测量仪等精密测量设备，　确保测量数据准确可靠。　２．３模具材料及热处理　在影响模具寿命的诸多因素中，模具材料的选择和热处理　工艺的制订对模具寿命的影响应该是最大的，合理的选材与实施　正确的热处理技术是保证模具寿命的基础。　（１）模具材料质量。模具材料内部缺陷，如疏松、缩孔、　夹杂成份偏析、碳化物分布不均、原表面缺陷（如氧化、脱碳、　折叠、疤痕等）影响钢材性能。钢中存在夹杂物是模具内部产生　裂纹的根源，尤其是脆陛氧化物和硅酸盐等，在热压力加工中不　发生塑性变形，会引起脆性的破裂而形成微裂纹。在以后的热处　理和使用中裂纹进一步扩展，引起模具的开裂。此外，在磨削　中，由于大颗粒夹杂物剥落造成表面孔洞。模具钢在热压力加工　和退火时，常常由于加热温度过高，保温时间过长，而造成钢材　表面脱碳，严重脱碳的钢材在机械加工后，残留有脱碳层，在淬　火时，由于内外层组织的不同造成组织转变不一致，而产生裂　纹。Ｃ　ｒ１　２、Ｃ　ｒ１　２ＭｏＶ等模具钢含碳量和合金元素较高，形　成了许多共晶碳化物，这些碳化物在锻造比较小时，易呈现带状　和网状偏析，导致淬火时常出现沿带状碳化物分布的裂纹，模具　在使用中裂纹进一步扩展，而造成模具开裂失效。所以正确选择　模具材料或者在模具材料生产过程中改进工艺是提高模具寿命的　一个重要方法。　（２）模具热处理工艺。模具热处理工艺包括基体强韧化和　表面强化处理。基体强韧化在于提高模具零件基体的强度和韧　性，减少断裂和变形。表面强化的目的是提高模具零件表面的耐　磨性、耐蚀性和润滑性能。对主要成形零部件进行基体强韧化和　表面强化处理，可以改善模具零件材料的性能，提高模具寿命。　机械制造行业中常用的铸造、锻压、冲压和挤压等（转１０６页）　－呋Ｉ｜工科技２０１　３年第６期　高校论坛　高，还不能满足人们进行体育锻炼的需求。　（４）调查对象对上海市高校体育场馆对外开放收费隋况分　析。根据调查结果可知，目前上海市高校体育场馆对外开放的收　目前高校体育场馆急需改进的几个方面。　３　结论　费睛况是，室内体育场馆基本上都是收费的，室外的体育场地，　有部分收费和部分不收费两种情况。对于收费的标准，调查对象　认为非常合理的占９．３８％，比较合理的占１８．７６％，一般的占　３８．２９％，不合理的占２５．６５％，很不合理的占７．９２％。从这一结果　（１）目前，上海市高校体育场馆对外开放的主要对象是在　校教职工和学生，调查对象到高校体育场馆活动的时间大部分集　中在双休日和工作日期间，活动频率大部分在一周１～２次和３－４　次，选择的活动项目排在前三位的分别是羽毛球、乒乓球和篮　球。　来看，认为上海市高校体育场馆收费不合理的和很不合理的还占　有相当一部分人群，这应该引起我们的重视。　（２）调查对象百分之九十以上对上海市高校体育场馆对外　开放是持支持的态度；相当一部分调查对象对上海市高校体育场　馆对外开放的体育设施和体育项目持不满意和很不满意的态度；　（５）调查对象对上海市高校体育场馆对外开放时间的满意　度情况分析。调查结果显示，有６５．４３％的调查对象对上海市高　校体育场馆对外开放的时间持不满意和很不满意的态度。我们分　析，造成这么多调查对象对上海市高校体育场馆对外开放时间不　对上海市高校体育场馆的收费和开放时间也有较多的调查对象持　不满意的态度。另外，上海市高校体育场馆对外开放方面目前急　需改进的地方是扩大开放项目、加大开放时间、降低收费标准。　参考文献　…１樊静．高校体育场馆建设与管理的对策研究ＵＩ．体育世界（学　术），２００６（１　１）：３２—３４　满意和很不满意的主要原因是，目前上海市高校体育场馆为了满　足日常的教学任务，在正常教学时间内是不对外开放的，这在一　定程度上就缩减了对外开放的时间；另外，因为管理等方面的种　种原因，有些高校体育场馆早上是不对外开放的，尤其是室内的　体育场馆，而晚上开放的时间又相对较短，这就造成了在开放时　间上不能满足人们进行体育锻炼的需求。　２．３高校体育场馆对外开放需改进的方面情况分析　【２】孙仲春国内外学校体育设施的比较研究Ｕｊ．河北体育学院学　报．２０１７）５．１９（１）：６１—６２　【３］郑红卫对高校体育场馆建设与发展的思考ＵＪ＿文教资料，２００５　（３２）：３１—３２　由调查结果可见，调查对象认为上海市高校体育场馆需改　进和完善的方面依次排列顺序为：扩大开放项目、加大开放时　ｌ４１须晓东．对学校体育场馆社会化的理性恩考Ｕ】．辽宁体育科　技．２００７．２９（１）：６—７　间、降低收费标准、更新体育场馆设施、增加便民措施、提高管　理水平、简化准入手续、加强安全保障、增加体育指导和其他。　由此可以看出，扩大开放项目、加大开放时间和降低收费标准是　【５１鲍海涛．对沈阳市中学体育场馆社会开放的可行性研究【Ｊ１．辽　宁体育科技，２００５，２７（３）：２０—２２　（接５６页）　技．２０１１（８１　内蒙古科技与经济，２ｏｏ８（１８）　【２】徐建沈虹浅谈电气工程施工技术的创新与发展　民营科　富，２０１ｉ（７）　［４１温庆松．电气施工的配合与＠．Ｗ－２［Ｊ１．科技与财富，２００８（２２）　［５１谢正义．浅论电气工程施工的技术准备与成本控制措施卟中　国高新技术企业，２００８（１４）　１３Ｉ彭书君浅谈电气工程施工质量通病的控制Ｕｊ．科学与财　（接１０１页）模具由于在使用的过程中承受的载荷通常都较大，　其使用寿命与模具零件所选材料的硬度、强度、耐磨度及抗冲击　韧性等有着直接的关系。模具零件在热处理过程中，由于金属材　具的导柱、导套及其它有相对运动的部位应经常加注润滑油，对　于锻模、塑料模、压铸模等类模具，在每模成形前都应将润滑剂　或起模剂喷涂于成形零件表面。在使用过程中还应对模具进行定　期维护保养，定时检查模具的精度，及时排除模具在生产中出现　的故障，这些都可以提高模具的寿命。　３结束语　料金相组织的改变而产生的组织应力及受高温和怏速冷却过程中　产生的热应力的共同作用，常会发生开裂。在许爹隋况下，模具　零件尽管没有明显的裂纹，但由于其内部存在着很大的内应力。　使用中，如果模具所承受的外力较大，就会在外力作用下产生相　应的应力，加上由于在热处理过程中材料本身已存在的内应力，　从而使模具材料很快发生疲劳裂纹，甚至断裂，最终导致模具丧　失工作能力。模具钢中含有较多的碳和合金元素，导热性差，因　此加热速度不能太决，应缓漫进行，防止模具发生变形和开裂。　在空气炉中加热淬火时，为防止氧化和脱碳，采用装箱保护加　热，此时升温速度不宜过快，而透热也应较慢。若模具加热速度　提高模具寿命已经成为实现我国模具工业发展目标的关　键。在模具设计和制造过程中，选用恰当的材料，合理设计模具　结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺　路线，改善模具的工作条件都有利于提高模具的质量和使用寿　命，对大幅度降低生产成本，提高生产效率和充分发挥模具材料　的潜能都具有重大意义。　参考文献　…江昌勇模具寿命特性的探讨　模具技术，２０１０（３）：５８—６３　【２］许军．提高模具使用寿命的方法探讨　模具制造，２０１０（８）：８３　８７　快、透热快，模具内外产生很大的热应力，很容易产生变形或裂　纹，必须采用预热或减慢升温加速度来预防。　２．４模具服役条件　模具的服役条件，包括被加工坯料的材质、性能、成形设　备的功能、特性及工作条件，模具工作时的应力情况、载荷性　质、温度、环境介质和摩擦条件以及模具的规范操作、模具的使　用频率、工作场地的环境等。模具使用时应严格遵守操作规范模　ｆ３】赵东江提高模具寿命的￣－＇ａＬＩＩ彳０电力机械，２００６（４）：３９—４１