U形支板冲压模具设计(6)

具是否因磨损而失效的主要标准是制件的尺寸精度，当制件的尺寸超出允许的公差范围时即宣告模具失效。如果模具的磨损导致制件的表面质量严重下降，那么制件的表面质量要求也是判断模具是否失效的依据。冲裁模的凸、凹模刃口由于磨损而逐渐钝化，严重时将显著地劣化模具的工作条件和制件的质量。制件的毛刺高度随着凸、凹模刃口的钝化而逐渐增高，因而可以作为判断凸、凹模刃口钝化程度的标志，当毛刺高度超过规定值时，表明刃口钝化严重，需要重新刃磨刃口后模具才能继续使用。

疲劳失效

模具一般都以间歇工作的方式进行工作，频繁的反复加载和卸载使模具受力零件处于交变应力作用下。模具使用一段时间后，由于交变应力的作用，在零件表面或内部存在微观缺陷及应力集中的部位将会萌生许多微裂纹。模具继续使用时，这些微裂纹将逐渐扩展，当微裂纹扩展到一定程度时，模具零件的承载能力被严重削弱，最终导致模具开裂或破损。

热疲劳失效

热加工模具一般都在急冷急热条件下工作。当模具零件急剧受热时，温度较高的表层材料的受热膨胀受到温度较低的内层材料的约束，使表层材料产生压应力；当模具零件急剧冷却时，温度较低的表层材料的冷却收缩又受到温度较高的内层材料的约束，使表层材料产生拉应力。在工作一段时间后，这种循环热应力将使模具零件表层材料出现许多细小的裂纹，导致模具失效。热疲劳裂纹的形状有网状、放射状、平行状等。

塑性变形失效

当模具零件承受的载荷使零件内部的应力超过其自身材料的屈服强度时，零件就会产生塑性变形。常见的塑性变形失效有工作零件出现表面皱纹、局部塌陷和棱角倒塌，凸模、型芯出现镦粗、纵向弯曲，型腔、型孔出现胀大等。

断裂失效

模具在正常工作时，因为某种原因而突然出现较大的裂纹，甚至分裂成几个部分，使模具立即丧失工作能力的失效形式称为断裂失效。常见的断裂失效有开裂、破裂、崩刃、折断等。

模具失效的五种基本形式中，热疲劳失效一般只出现于冷热温差较大的热加工模具，其他的四种形式在各类模具上都有可能出现。不同的失效形式之间常常有密切的联系和交互促进作用。磨损产生的沟痕往往成为萌生疲劳裂纹和热疲劳裂纹的发源地，同时深而尖锐的沟痕本身就可成为一次性断裂的起裂点。零件表

面出现疲劳裂纹和热疲劳裂纹后，表面质量严重恶化，将使磨损加剧，裂纹的尖端出现应力集中，将成为断裂源，促进一次性断裂的产生。磨损虽然会导致模具失效，但在正常的工作条件下，模具在失效前都能在较长的时间内稳定有效地工作。大部分模具的有效寿命决定于磨损失效，对于这些模具，磨损失效是它们的正常失效形式，其有效磨损寿命是确定模具期望寿命的依据。部分重载模具如冷挤压模的有效寿命主要决定于疲劳失效，部分冷、热温差很大的模具如压铸模的有效寿命主要决定于热疲劳失效。在疲劳和热疲劳失效前，模具一般也有较长的使用寿命，但习惯上仍将它们看作是模具的早期失效。如果模具质量存在问题，或者使用不当，塑性变形和断裂失效在模具使用的各个时期都有可能产生，而且一旦发生的话，其后果很可能是致命的，它们是造成模具早期失效的主要形式。

保证和提高模具的寿命，一方面要通过各种途径保证和提高模具的耐磨性，使模具具有足够的有效磨损寿命，另一方面要采取各种措施，预防早期失效的出现，保证模具在有效寿命期内能够安全稳定地运行。

3.6提高模具寿命的途径

模具磨损的根本原因是模具零件与制件（或坯料）之间或模具零件与零件之间的相互摩擦作用。能够降低这种摩擦作用，或者能够提高模具零件的耐磨性的途径，都是降低模具的磨损速度、提高模具有效磨损寿命的有效途径。

合理选择模具材料

材料的耐磨性是决定模具零件磨损速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要决定于材料的种类和热处理状态。常用模具材料中，以冷作模具用钢为例，硬质合金的耐磨性最高，其次是高碳高铬工具钢，再次是低合金工具钢，碳素工具钢的耐磨性最低。一般情况下，需要耐磨的模具零件都应通过淬火或其他热处理方法提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性就越好。

提高模具零件表面质量

首先，要提高零件表面的精加工质量。零件加工越精细，表面粗糙度值越小，则磨损速度就越慢，使用寿命就越高。其次，要尽力避免零件表层材料在加工过程发生软化现象，防止材料耐磨性的降低。例如，在磨削加工时，如果工艺条件选择不当，就会会产生磨削烧伤，使表层材料的硬度降低，大大降低零件的耐磨性。

润滑处理

模具的导柱、导套及其他有相对运动的部位应经常加注润滑油。冲压加工时

一般应在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆润滑油或润滑剂。变形抗力大的冲压加工，如冷挤压、厚料拉深、变薄拉深等，应对坯料进行表面润滑处理，例如：对碳钢坯料进行磷化皂化处理；对不锈钢坯料进行草酸盐处理。锻模、塑料模和压铸模等模具在成形前都应将润滑剂或起模剂喷涂于成形零件表面。

防止粘模

如果制件材料与模具材料之间有较强的亲和力，两者之间会产生很强的粘附作用，甚至相互间在高压作用下产生冷焊，这就是所谓的粘模现象。粘模现象严重时，将在起模时导致制件和模具零件表面的材料撕裂脱落，一方面影响制件的表面质量，另一方面将使模具零件产生剧烈的粘着磨损，同时脱落的材料颗粒还会加剧模具零件的磨损。因此，无论是对于制件质量，还是对于模具寿命，粘模现象都是极为有害的，都应采取措施加以预防。

预防粘模的方法有：采用与制件材料亲和力较小的模具材料；采用可靠的润滑措施，防止润滑膜在高压下被挤破；采用渗氮、碳氮共渗等表面处理方法，改变模具零件表层材料的组织结构。

合理选择模具结构参数和成形工艺条件

在保证制件质量的前提下，对于冲裁模适当加大凸、凹模间隙，对于弯曲模、拉深模适当加大凸、凹模间隙和凹模口部圆角半径，对于冷挤压模适当减小凹模入口角和凸、凹模工作带高度，以及增加制件的起模斜度，都能提高模具磨损寿命。对于塑料模、压铸模等模具，适当减小成形压力、温度和速度，提高模具温度，既能减小熔融塑料或合金液在充模时对模具成形表面的冲击磨损，又能减小制件对模具的胀模力，从而减小模具在制件起模时的磨损。

表面强化

表面强化的目的是提高模具零件表面的耐磨性。常用的表面强化方法有表面电火花强化、硬质合金堆焊、渗氮、碳氮共渗、渗硫处理、表面镀铬等。表面电火花强化、硬质合金堆焊常用于冲裁模。渗氮（硬氮化）主要用于热加工模具钢零件的表面强化，此方法除能提高零件的耐磨性外，还能提高零件的耐疲劳性、耐热疲劳性和耐磨蚀性，主要用于压铸模、塑料模等模具。碳氮共渗（气体软氮化）不受钢种的限制，能应用于各类模具。渗硫处理能减小摩擦系数，提高材料的耐磨性，一般只用于拉深模、弯曲模。表面镀铬主要用于塑料模及拉深模、弯曲模。除了上述常用方法外、模具的表面强化还有渗硼处理、渗金属处理、化学气相沉积处理、碳氮硼多元共渗等许多方法。

其他事项

妥善处理模具损坏事故，细致分析事故原因，进而采取适当措施防止同类事故的再次发生。

做好预防性维修工作，防止一个零件的失效殃及其他零件的安全。对已经失效的零件应及时修理或更换。妥善保管摸具，防止模具生锈，遗失。

在日常生产中模具由于磨损或其他形式而失效，在这之前生产的零件称为模具的寿命（生产寿命）。

3.7零件的技术要求

1．冲模零件不允许有裂纹，工作表面不允许有划痕、机械损伤、锈蚀等表面缺陷。经热处理后的零件硬度应均匀、不允许有软点和脱碳区，并清除氧化物等。

2．冲模各零件的材料和热处理硬度应优先按模具设计手册中标准选用，允许采用性能高于两表规定的其他钢种。

3．零件图中普通螺纹的基本尺寸应符合GB/T196的规定，选用极限与配合应符合GB/T197的规定。

4．固定板、凹模、垫板、卸料板的形状和位置公差按GB/T1182-1996等的规定。

5．冲模各零件的几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等应符合设计图样的要求。

6．零件图中未注公差尺寸的极限偏差按GB/T1804的规定。 7．零件图中未注的形状和位置公差按GB/T1184-1996的规定。

8．冲裁模之凸、凹模刃口及侧刃必须锋利，不允许有崩刃、缺刃和机械损坏。

9．冲裁模凹模工作孔不允许有倒锥度。

3.8装配技术要求

1．装配时应保证凸、凹模之间的间隙均匀一致，配合间隙符合设计要注，不允许采用使凸、凹模变形的方法来修正间隙。

2．推料、卸料机构必须灵活，卸料板或推件器在冲模开启状态时，一般应突出凸凹模表面0.5-1mm。

4．各接合面保证密合。

5．冲压的凹模刃口的高度，按设计要求制造，其漏料孔应保证畅通，一般

应比刃口大0.2-2mm

6.冲模所有活动部分的移动应平稳灵活，无滞止现象，滑块、楔埠在固定滑动面移动时，其最小面积不少于其面积的一半。

7．各紧固用的螺钉、锁钉不得松动，并保证螺钉和销钉的端面不突出上、下模座平面。

8．各卸料螺钉沉孔深度应保证一致。 9．各卸料螺钉、顶杆的长度应保证一致。

10．凸模的垂直度必须在凸凹模间隙值允许范围内。

11．冲模的装配必须符合模具装配图、明细表及技术条件规定。

12．凸模、凸凹模等与固定板的配合一般按H7/h6或H7/m6，保证工作稳定可靠。

3.9模具安装要求

1.上模座上平面对下模座下平面的平行度，导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度均应达到规定的精度要求。

2.模架的上模沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。 3.装配好的模具,其封闭高度应符合图样规定的要求。

3.10冲裁模具的试冲

模具装配以后，必须在生产条件下进行试冲。通过试冲可以发现模具设计和制造的不足，并找出原因给与纠正。并能够对模具进行适当的调整和修理，直到模具正常工作中冲出合格的制件为止。

冲裁模具经试冲合格后，应在模具模座正面打上编号、冲模图号、制件号、使用压力机型号、制造日期等。并涂油防锈后经检验合格入库。冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法见表9.2。表9.2 冲裁模具试冲时常见的缺陷、产生原因和调整方法 缺陷 产生原因 1．刃口不锋利或淬火硬度不冲件毛够 刺过大 均匀 调整方法 1．修磨刃口使其锋利 2．重新调整间隙，使2．间隙过大或过小，间隙不其均匀

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