模具寿命与失效3

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冷冲裁模
失效形式与板厚的关系
薄板冲裁模受力较小，其失效的主要形 式是磨损。
厚板冲裁模受力较大，其失效形式除了 磨损外,还可能发生局部断裂(崩刃)。
当比值d/t较小时，还会引起冲头的宏 观塑性变形或折断。
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冷冲裁模
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4．模具刃口的损伤过程
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冷冲裁模
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冷冲裁模
2．模具寿命与受力大小、板料厚度的关系 冲头受到的压力通常大于凹模，尤其是
在厚板上冲制小孔时，冲头的单位面积 的压力很大。 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。
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冷冲裁模
冲头寿命与直径、板料厚度的关系
冷作模具主要包括：冷冲裁模、冷拉深模、 冷挤压模、冷镦模等。
相同点：都是常温下对被加工材料施加压 力，使其产生分离或变形，获得零件。
不同点：技术要求不同，具有不同的工作 条件，因此失效形式各有不同之处。
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（一）冷冲裁模
1．冷冲裁模的工作条件
主要工作部位：
凸模刃口和凹模刃口
冷冲裁模
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冷冲裁模的受力过程
在板料塑性变形和剪 裂阶段
凸模切入板料，板料 挤入凹模内孔，使模 具刃口的端面和侧面 产生挤压和摩擦。
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冷冲裁模
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*冷冲裁模的受力性质
模具在工作过程中刃 口受到的力主要有：
正压力、侧压力、摩 擦力和弯曲力等。
模具刃口受力的大小 与板料的厚度和硬度 有关。
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冷冲裁模
3．冷冲裁模的失效形式
模具刃口在压力和摩擦力的作用 下，最常见的失效形式是磨损和 崩刃。
磨损的部位：刃口磨损、侧面磨 损、端面磨损。
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❖失效形式与板厚的关系
冷冲裁模
冲裁不同板料厚度的模具负荷的大小不 同，失效形式也有所不同。
冲裁模可分为： 薄板冲裁模(t≤1．5mm) 厚板冲裁模(t＞1．5mm)。
与冲裁模不同的是拉 深模刃口圆钝不锋利， 凸、凹模之间的工作 间隙较大。
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冷拉深模
2.冷拉深模的失效形式
拉深模在工作时，冲击力很小，单位面 积的压力也不大，主要是模具型腔表面 承受板材变形的剧烈摩擦。
这种模具的失效形式主要是粘着磨损和 磨粒磨损。
磨损部位：凹模、压边圈端面、凸模、 凹模圆角半径处等。
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冷镦模
当工件镦压成形后，由下模的杠杆通过出 模机构将零件从凹模中顶出。
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冷镦模
在冷镦加工过程中，冲击频率高，可达 60～120次／min，冲击力大，金属坯料 受到强烈地镦击，同时，模具也同样受 到短周期冲击载荷的作用。
由于是在室温条件下工作的，塑性变形 抗力大，工作环境差，凸模承受巨大的 冲击压力和摩擦力，凹模承受冲胀力和 摩擦力，产生强烈地摩擦。
模具寿命与失效
授课人：曾珊琪
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第三章 模具失效的基础知识
第二节 模具的工作条件与失效形式 不同种类的模具，由于其工作条件
不同，它们在服役中发生失效的形 式和特点也各不相同。 下面将分别介绍各种模具的工作条 件和失效形式。
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一、冷作模具的工作条件与失效形式
冷冲裁模
模具在服役中的磨损过程，可分为初期 磨损、稳定磨损和急剧磨损三个阶段。
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1）初期磨损阶段
刃口锋利，与板料接 触面积小，单位面积 压力大，易造成刃口 局部塑性变形，
所以初期磨损阶段的 磨损速度较大。
2来自百度文库20/11/11
冷冲裁模
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2）稳定磨损阶段
刃口磨损至一定程度， 单位面积压力减轻，刃 口表面产生塑变强化， 不再继续塑性变形，
冷镦模最常见的失效形式
冷镦模
还可能产生凸模的塑性变形和折断； 凹模的模口胀大、棱角堆塌、腔壁胀裂
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拉深模损伤的过程
冷拉深模
在冷拉深过程中，模具工作表面的某些 局部负荷较重，承受挤压力较大,摩擦热 积累较多，使温度升高
在温度和压力的共同作用下，模腔局部 表面易与坯料发生咬合，使小块坯料粘 附在模腔表面形成很硬的“小瘤”
坚硬的“小瘤”使拉深件表面产生划痕 或擦伤,即发生了粘着磨损。
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（三）冷镦模
冷镦模是在冲击力的作用下，凸模使金属 棒料在凹模型腔内镦粗成形的冷作模具。
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冷镦模
冷镦模主要用来加工各种形状的螺钉、铆 钉、螺栓和螺母等的毛坯。
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冷镦模
模具的上模是由凸模和模柄通过螺钉紧固 而构成。下模是由凹模及凹模固定套和凹 模固定板组成。
这时刃口的磨损主要由 坯料的摩擦引起，磨损 速度变缓，即进入稳定 磨损阶段。
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冷冲裁模
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3）急剧磨损阶段
模具服役相当长的时间 后，刃口因经受多次冲 裁而趋于疲劳，局部表 面开始剥落，即进入急 剧磨损阶段。
这时，会因冲裁件不合 格导致模具失效。
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冷冲裁模
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在冲压力作用下，凸 模引入凹模时，对板 料施加一定压力，通 过锋利的刃口使板料 产生弹性变形、塑性变形，直至被剪裂。
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*冷冲裁模的受力过程
在板料弹性变形阶段 冲头端面的中央部位
与板料脱离接触，压 力集中于刃口附近的 狭小范围内，使刃口 上的单位面积压力增 大。
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冷镦模最常见的失效形式
冷镦模
磨损失效和疲劳断裂失效 磨损失效可能有磨粒磨损、表面损伤、冲
击磨损等多种形式；
凸模在冲击力的作用下，表面会产生剥落 而出现麻坑；
由磨损所造成的表面损伤、麻坑、擦伤痕 等，均可能成为疲劳裂纹源，导致模具的 疲劳断裂。
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分析思路： ➢ 1）根据受力特征判断可能产生失效的形式； ➢ 2）根据刃口磨损部位或损伤程度分析原因； ➢ 3）根据刃口变形特征判断磨损阶段 在急剧磨损阶段之前及时对刃口进行修磨，
可提高使用寿命。
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（二）冷拉深模
1.冷拉深模的工作条件
拉深模的主要工作零 件也是凸模刃口和凹 模刃口。