模具材料及表面强化技术 第一篇 1绪论+2模具的失效分析
模具材料及强化技术-第1章 绪论-2019 59页PPT文档
讲授内容
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第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章
绪论 模具失效分析 冷作模具材料 热作模具材料 塑料模具材料 其它模具材料 模具表面强化技术
第1章 绪论
1.1 模具在现代工业中的地位与作用 主要内容 1.2 国内外模具技术发展现状及趋势
各工位完成不同的加 工、且各工位顺序相 互关联，在冲床的一 次行程中完成一系列 的不同的冲压加工， 如冲孔、落料、折弯、 切边、拉深等工位。
1.5匹挂式空调壳体模具
1.1 模具在现代工业中的地位与作用
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1. 模具是制造业中的重要基础工艺装备
模具成形生产零件具有“四高二低”的优势 高精度、高复杂程度、高一致性、高生产效率 低耗能、低耗材
家电行业：~85％零件采用模具成形 机电行业：~70％零件采用模具形 塑料、橡胶、陶瓷、建材、耐火材料制品：大部分采用模具成形
生产一种中型载重汽车：需模具4000多套，重达2000多吨 生产一种型号相机：需模具500多套
不少行业中模具费用占产品成本的15~30%
1.1 模具在现代工业中的地位与作用
1.2 国内外模具技术发展的现状及趋势
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1. 日本模具技术的发展现状
亚洲最大的模具产地 世界第1大模具制造强国
① 在高速数控加工中心、电火花加工机床、大型机械加工设备、 精密磨床、数控系统、精密冲压设备等方面处于世界领先水
平，模具设计制造技术含量高。
例：在电子超精密模具中，集成电路、微型电机模具精度已达 1um，处于世界领先水平
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2. 模具是基础工业中的重要组成部分
工业产品的质量及生产效率↑、生产成本↓、更新换代 速度，很大程度上取决于模具的制造精度、制造周期、 生产成本、使用寿命等。
董斌—模具失效分析
模具失效分析目录1引言模具失效2模具失效形式案例分析及其改进模具磨损失效模具断裂失效模具塑性变形失效3总结4参考文献1引言模具失效冲压模具是冲压生产中必不可少的工艺装备，是技术密集型产品。
冲压件的质量、生产效率以及生产成本等，与模具设计和制造有直接关系。
模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。
生产中的冲压模具经过一定时间使用后，由于种种原因不能再冲出合格的产品，同时又不能修复的现象称为冲压模具的失效。
由于冲压模具类型、结构、模具材料、工作条件的不同，所以冲压模失效的原因也各不相同。
一般为塑性变形、磨损、断裂或开裂、金属疲劳及腐蚀等等。
模具的失效也可分为：正常失效和早期失效模具模具在工作中，与成形坯料接触，并受到相互作用力产生一定的相对运动造成磨损。
当磨损使模具的尺寸、精度、表面质量等发生变化而不能冲出合格的产品时，称为磨损失效，磨损失效是模具的主要失效形式，为冲模的正常失效形式，不可避免。
按磨损机理，模具磨损可分为磨粒磨损、黏着磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损。
①磨粒磨损硬质颗粒存在于坯料与模具接触表面之间，或坯料表面的硬突出物，刮擦模具表面引起材料脱落的现象称为磨粒磨损。
②黏着磨损坯料与模具表面相对运动，由于表面凹凸不平，黏着部分发生剪切断裂，使模具表面材料转移或脱落的现象称为黏着磨损。
③疲劳磨损坯料与模具表面相对运动，在循环应力的作用下，使表面材料疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。
④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，引起表层材料脱落的现象称为腐蚀磨损。
在模具与坯料相对运动过程中，实际磨损情况非常复杂。
工作中可能出现多种磨损形式，它们相互促进，最后以一种磨损形式失效。
冲裁模的工作条件冲裁模具主要用于各种板料的冲切。
从冲裁工艺分析中我们已经得知，板料的冲裁过程可以分为三个阶段：弹性变形阶段塑性变形阶段剪裂阶段对于薄板冲裁模，由于模具受到的冲击载荷不大，在正常的使用过程中，模具因摩擦产生的刃口磨损是主要的失效形式磨损过程可分为初期磨损，正常磨损和急剧磨损三个阶段初期磨损阶段模具刃口与板料相碰时接触面积很小，刃口的单位压力很大，造成了刃口端面的塑性变形，一般称为塌陷磨损, 其磨损速度较快.正常磨损阶段当初期磨损达到一定程度后，刃口部位的单位压力逐渐减轻，同时刃口表面因应力集中产生应变硬化。
模具失效的原因分析
第一节模具失效的原因分析塑料模具的失效形式主要体现在以下几个方面：选材、钢料品质、模具设计、模具加工质量、热处理、模具表面处理、模具使用等。
1)表面磨损、局部崩裂、变形及断裂；模具的耐磨性，随着模具硬度的提高而增加，但在硬度相同的情况下，韧性愈好耐磨性愈高，所以，模具硬度越高，冲击性能会下降，会促使磨损裂纹的形成和扩展，从而加速磨损的进程。
要提高耐磨性，必须注意硬度和韧性的良好配合。
2)由于塑料制品的表面粗糙度及精度要求较高，再加上不少塑料中含有氯氟元素，其产生的腐蚀性气体的腐蚀，会加剧模具的磨损失效，所以，因表面磨损造成的模具失效比例大；3)因未调整好低压保护，胶件的压模造成模具表面凹陷的情况也时有发生；4)小型模具在大吨位机台上超载使用时，容易产生表面凹陷、皱纹、堆塌等，特别是在棱角处易产生塑性变形；5)由于塑料制品成型模具形状复杂，存在许多棱角、薄壁等部位，在这些部位会产生应力集中，而发生断裂。
6)模具材质选择不当。
具体见《模具选材原则》。
7)模具工件热处理工艺不良。
从模具失效分析得知，70％的模具失效是由于热处理不当与选材不当造成的。
二、模具失效改善途经：采用正确的钢料热处理工艺与钢料表面处理工艺为使金属工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。
热处理加热温度的高低、保温时间的长短、冷却速度的快慢和炉内气氛等工艺参数的选择不当，都会造成淬火开裂或早期失效。
众所周知，磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此，对模具表面的加工质量要求非常高。
但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳也在所难免。
因此，模具的表面性能反而比基体差。
采用热处理新技术是提高模具性能的经济而有效的重要措施。
模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。
基体的强韧化在于提高基体的强度和韧度，减少断裂和变形。
表面强化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
模具材料及强化技术(讲)
三、表面工程技术在模具工业 中的地位
模具的失效往往开始于模具的 表面，模具表面性能的优劣直接影 响到模具的使用及寿命。 对模具表面和心部的性能要求不 同．很难通过更换材料或模具的整 体热处理来达到这样的性能要求。 采用不同的表面工程技术．可提高 模具的表面性能，使模具拥有强韧 的心部、耐磨耐蚀的表面，使模具 寿命提高几倍甚至几十倍。
《模具钢手册》
主编 陈再枝 蓝德年
《模具材料》
主编 高为国 机械工业出版社 2004
本书是由普通高等教育应用型本科材料成形与控制工程专业(模具 方向)规划教材编审委员会组织编写的系列教材之一。 全书共七章，包括；模具失效与使用寿命；模具材料概述‘冷作 模具材料及热处理；热作模具材料及热处理；塑料模具材料及热 处理i其他模具材料及热处理；模具表面处理技术。 全书力求理论联系实际，系统介绍各类模具的失效及使用寿命、 常用模具材料的专业知识和热处理工艺、模具的常用表面处理技 术等内容，突出国内外模具方面的新材料、新工艺、新技术。书 中内容丰富，实用性强，反映了近年来国内外在模具方面的研究 成果和主要发展方向。 本书可作为普通高等教育应用型本科材料成形与控制工程专业(模 具方向)的教材，也可供从事模具设计、制造、热处理等工作的有 关工程技术人员参考。
《模具的热处理及表面强化技术》
主编 刘昌祺等 机械工业出版社 1992
本书由九部分组成。 第一部分介绍模具材料的选择。 第二至第四部分以模具的淬火回火为中心，介绍了光 亮热处朋、惰性气体和真空热处理在模具中的应用。 第五至第九部分对模具的表面硬化技术作了较详细的 论述；：首先概括了表面硬化技术的种类，要点及其 在模具中的应用。 然后以实用数据为依据，介绍了对模具特别有效的表 面硬化技术，处理条件和各种硬化层的关系。
模具材料及表面强化论文陈
冲压模用钢的最新研究现状首先冲压模具材料制造冲压模具的材料有钢材、硬质合金、钢结硬质合金、锌基合金、低熔点合金、铝青铜、高分子材料等等。
目前制造冲压模具的材料绝大部分以钢材为主，常用的模具工作部件材料的种类有：碳素工具钢、低合金工具钢、高碳高铬或中铬工具钢、中碳合金钢、高速钢、基体钢以及硬质合金、钢结硬质合金等等。
其中新材料冲压模具使用的材料属于冷作模具钢，是应用量大、使用面广、种类最多的模具钢。
主要性能要求为强度、韧性、耐磨性。
目前冷作模具钢的发展趋势是在高合金钢D2（相当于我国Cr12MoV）性能基础上，分为两大分支：一种是降低含碳量和合金元素量，提高钢中碳化物分布均匀度，突出提高模具的韧性。
如美国钒合金钢公司的8CrMo2V2Si、日本大同特殊钢公司的DC53(Cr8Mo2SiV)等。
另一种是以提高耐磨性为主要目的，以适应高速、自动化、大批量生产而开发的粉末高速钢。
如德国的320CrVMo13，等。
热处理、表处理新工艺为了提高模具工作表面的耐磨性、硬度和耐蚀性，必须采用热、表处理新技术，尤其是表面处理新技术。
除人们熟悉的镀硬铬、氮化等表面硬化处理方法外，近年来模具表面性能强化技术发展很快，实际应用效果很好。
其中，化学气相沉积（CVD）、物理气相沉积（PVD）以及盐浴渗金属（TD）的方法是几种发展较快，应用最广的表面涂覆硬化处理的新技术。
它们对提高模具寿命和减少模具昂贵材料的消耗，有着十分重要的意义。
模具钢钢种的发展冷作模具钢：冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。
如：冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。
冷作模具钢的范围很广，从各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢。
热作模具钢：热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。
如：热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。
模具表面强化技术第一章综述
热作模具
热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工 的模具。如：热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模 具等。常用的热作模具钢有：中高含碳量的添加Cr、W、Mo、 V等合金元素的合金模具钢；对特殊要求的热作模具钢，有时 采用高合金奥氏体耐热模具钢制造。
塑料模具
由于塑料的品种很多，对塑料制品的要求差别也很大，对制造塑 料模具的材料也提出了各种不同的性 能要求。所以，不少工业发 达的国家已经形成了范围很广的塑料模具用钢系列。包括碳素结 构钢、渗碳型塑料模具钢、预硬型塑料模具钢、时效硬化型塑料 模具钢、耐蚀塑料模具钢、易切塑料模具钢、整体淬硬型塑料模 具钢、马氏体时效钢以及镜面抛光用塑料模具钢等。
冷冲压模具
热锻模具 橡胶模具
冷作模具
冷作模具钢主要用于制造对冷状态下的工件进行压制成型的模具。 如：冷冲裁模具、冷冲压模具、冷拉深模具、压印模具、冷挤压模 具、螺纹压制模具和粉末压制模具等。冷作模具钢的范围很广，.从 各种碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢到粉末高速工具钢和粉 末高合金模具钢。冷作模具钢具是真空脱气精炼钢，内质纯净，机 械加工性良好，切削明显提高，淬透性良好，空冷淬硬不易出现淬 裂，耐磨性极为优异，韧性良好，可用作不锈钢及高硬度材料的冲 裁模。
选材一般应遵循四个基本原则： 1、满足使用性能要求； 2、工艺性能良好； 3、材料来源方便； 4、经济性合理。
在大多数情况下，使用性能是选材的首要原则与依据，然后再综合考虑 工艺性能和经济性能，得出优化结果。
按使用性能选材的具体方法与步骤：
1）分析零件的工作条件，确定其使用性能。 零件的工作条件分析包括：①受力情况；②工作环境，如工作温度、
1.1.2 模具材料分类
模具材料的品种繁多、分类方法也不尽相同。由于模具钢是制造模具 的主要材料，所以我们可将材料分类如下：
模具材料及表面强化处理1
模具材料及表面强化处理1引言模具是工业生产中必不可少的工具，它们在制造产品的过程中起着至关重要的作用。
模具材料的选择和表面强化处理对于模具的性能和寿命有着重要的影响。
本文将介绍常见的模具材料以及常用的表面强化处理方法。
一、模具材料1.1 铸造模具材料1.1.1 灰铁灰铁常用于生产小型模具，其具有良好的耐磨性和可加工性。
然而，由于其脆性较高，不适用于生产大型模具。
1.1.2 钢钢是最常用的模具材料之一，具有良好的强度和耐磨性。
根据工作条件的不同，可以选择碳素钢、合金钢或工具钢作为模具材料。
1.1.3 铝合金铝合金模具具有较低的密度和良好的导热性能，适用于高速冲压和热压成型。
1.2 塑料模具材料1.2.1 铝合金铝合金模具用于生产小型塑料制品，如手机壳等。
它具有良好的导热性和低重量，适用于高速注塑。
1.2.2 硅橡胶硅橡胶模具适用于制造高精度的塑料制品，如光学镜片。
它具有较低的粘附性和高弹性，便于脱模。
二、表面强化处理方法2.1 热处理热处理是常用的表面强化处理方法之一，通过控制材料的加热和冷却过程，使材料的组织结构得到改善，提高其硬度和耐磨性。
2.2 表面喷涂表面喷涂是一种常见的表面强化处理方法，通过在模具表面喷涂一层具有高硬度和耐磨性的材料，如陶瓷涂层或金属涂层，增加模具的寿命和耐磨性。
2.3 氮化处理氮化处理是一种提高模具硬度和耐磨性的表面强化处理方法。
在高温下，将模具表面与氨气反应，形成氮化层，提高模具的硬度和耐磨性。
2.4 氧化处理氧化处理是一种常用的提高模具抗氧化性能的表面强化处理方法。
通过在模具表面形成氧化层，阻止金属与氧气的直接接触，降低模具的氧化速度。
三、结论模具的材料选择和表面强化处理对于模具的性能和寿命有着重要的影响。
灰铁、钢和铝合金是常用的铸造模具材料，而铝合金和硅橡胶是常用的塑料模具材料。
常见的表面强化处理方法包括热处理、表面喷涂、氮化处理和氧化处理，通过这些方法可以提高模具的硬度、耐磨性和抗氧化性能。
第二章 模具失效分析(模具材料)
something
1
第二章 模具失效分析
失效的概念
2
失效：指产品丧失规定的功能，包括规定功能的完全丧失， 也包括规定功能的降低。
按经济观点失效的分类 目的：明确失效造成损失的法律责任和经济责任
① 误用失效：产品未按规定条件使用而发生的失效。 ② 本质失效：产品因本身固有的弱点而发生的失效。 ③ 早期失效：产品因设计、制造或检验方面的缺陷等而发生的失效
正确判断模具的失效形式：主要依据失效模具的形貌特征、应 力状态、材料强度和环境因素等进行分析判断，并找出模具失 效的原因及主要影响因素。
提出防止模具失效的具体措施，主要从以下几个方面考虑： ① 合理选择模具材料 ② 合理设计模具结构 ③ 保证加工和装配质量 ④ 严格控制模具质量 ⑤ 模具表面强化处理 ⑥ 合理使用、维护和保养模具
2
3 s
F—与材料表面垂直的法向载荷 Θ—凸出部分的圆锥面与软材料
平面间的夹角 r—凸出部分圆锥面与软材料的
接触面的半径 l —摩擦副相对滑动的距离
若软材料的屈服强度σs与硬度Hk成正比，即 Hk s ，则磨损量为
V Fl tan Hk
↑Hk，↓F →↓V
2.1.1.1 磨粒磨损
22
4、影响模具磨粒磨损的主要因素 影响磨粒磨损的因素十分复杂 (1) 磨粒尺寸与几何形状
摩擦是过程；磨损是摩擦的结果，是一种材料损耗现象。
磨损失效：模具工作过程中与工件表面接触构成摩擦副，产生相 对运动而造成磨损，磨损失效是指当磨损使模具尺寸发生变化或 改变模具表面状态致使模具不能正常工作的现象。
磨损不是一个简单的力学过程，而是力学、物理和化学过程的综 合。根据磨损破坏机理，磨损可分为磨粒磨损（各类磨损造成的 经济损失中，所占比例高达50%）、粘着磨损（所占比例约15%）、 腐蚀磨损（包括冲蚀磨损、气蚀磨损，所占比例约13%）、疲劳磨 损、微动磨损等。
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2.4.3、磨粒磨损 2.4.3.1、磨粒磨损类型 ①、双体型磨料磨损：较硬摩擦表面上的微凸体在较软摩擦表面上进行犁削。 ②、三体型磨料磨损：由比摩擦表面更为坚硬的颗粒引起的磨料磨损，该颗 粒可以由外面进入，也可由自身粘着、剥落、氧化或其他化学和磨损过程所生成 的。 2.4.3.2、磨粒磨损机理
W∝
基体组织：自铁素体逐步转变为 P、B、M 时，耐磨性逐渐增加，相同硬度下，等温 转变的下 B 要比回火 M 耐磨性好得多。 残 余 A 较多且应力较低时， 耐磨性一般较差。 但应力增加时， 能够发生 A 残→M 转变 （或 加工硬化） ，从而导致耐磨性提高。
第二相（碳化物） ：在较软基体上增加碳化 物数量、减少尺寸、增加弥散度，均能改善 耐磨性
2.4.5.2、接触疲劳的类型和损伤过程
序号
类型 麻点剥 落
定义 通常把深度在 0.1 ～ 0.2mm 以 下的小块剥落叫 做麻点剥落（点 蚀）
原因 裂纹中的闭油压作用 理论——接触疲劳裂 纹从表面向深处扩 展。
措施 A、提高机件表面的塑性变形抗力，如采用表 面淬火，化学热处理工艺等。 B、提高表面光洁度，以减小摩擦力和表面堆 叠概率。 C、提高润滑油的黏度，降低油楔的作用。 A、提高材料的纯净程度，减少夹杂物数量。 B、提高材料的塑性变形抗力，进行整体强化 或表面强化，使 0.786b 处的切变强度尽量提 高。一般认为最大切应力/材料切变强度<0.55 时，即可防产生情 况：在过渡区产生塑 性变形；在过渡区产 生疲劳裂纹；行程大 块剥落。
A、提高机件心部强度。
B、提高硬化层深度。
2.4.5.3、影响接触疲劳抗力的因素
影响接触疲劳抗力的因素
材料的冶金质量：钢中的夹杂物越少，接触疲劳寿命越高
表面光洁度与接触精度：表面光洁度与接触精度越高，接 触疲劳寿命越高
1
3
4
序号 5
6
按失效 的关联 性划分
关联失效 非关联失效
在解释试验结果或计算可靠性特征数值时必须计入的失效 在解释试验结果或计算可靠性特征数值时不应计入的失效
2.1.2、失效分析 失效分析是指分析失效原因，研究和采取补救措施和预防措施的技术与管理 活动，再反馈于生产，因而是质量管理的一个重要环节。 2.2、模具的服役条件与模具失效分析 2.2.1、模具的服役条件 一般情况下，模具的服役条件与安装模具的机床类型、吨位、精度、行程次 数、生产效率和被加工零件的大小、尺寸、材质、变形抗力以及工件加热条件、 锻造成型温度、冷却及润滑条件等有关，因而不同模具的服役条件也有很大的差 别。 2.2.2、模具失效分析 模具失效是指模具受到损坏，丧失了正常工作能力，不能通过修复而继续服 役。 2.3、模具失效形式及失效机理
2.4、磨损失效 2.4.1、磨损的三个阶段
模具成型坯料不同，使用状况不同，其磨损情况也不同，但按照磨损的破坏 机理可分为：粘着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、剥层磨损、气蚀和冲 蚀磨损等。耐磨性是材料抗磨损的一个性能指标，可用磨损量来表示，磨损量越 小，耐磨性越好。磨损量既可用试样表层的磨损厚度来表示，也可用试样体积或 重量的减少来表示。 2.4.2、粘着磨损 粘着是由于固相熔焊（Solid phase welding）使接触表面的材料由一个表面转 移到另一个表面上去，所以粘着磨损（Adhesive wear）的本质是材料的移动。 2.4.2.1、影响粘着磨损的因素
2.4.2.2、提高抗粘着磨损的措施
提高抗粘着磨损的措施
降低磨损件的表面粗糙度将增加 抗粘着磨损能力 选择与工件材料互溶性小的模具 材料可以降低粘着磨损倾向
采用合适的润滑油进行润滑，可 以防止金属表面直接接触，可大 幅度的提高抗粘着磨损能力
采用多种表面处理方法，可以改 变金属摩擦表面的互溶性质和 表层金属的组织结构，从而避免 同类金属的相互摩擦，可降低粘 着磨损倾向
其他磨损 接触方式 应力 润滑状态下 运动方式 主要特征 低副（面）接触 弥散或连续作用 发生磨损时很难有完好的油膜存 在 滑动为主 以接触表面间材料转移，犁削和 腐蚀为主要特征 表面接触疲劳磨损 高副（点线）接触 集中或循环作用 可能通过油膜传递循环应力而导致疲 劳发生 滚/滑动为主 以裂纹的萌生和发展以及表面材料的 剥落为主
4.相组织结构： 多相金属比单相金属粘着磨损 倾向小。
5.摩擦元素在周期表中的位置： 周期表中的 B 族元素与铁不相溶或形成化合物，粘着磨损 倾向小，而铁与 A 族元素组成的摩擦偶件粘 着磨损倾向大。
接触压力和滑动速度的影响 在滑动速度一定时，粘着磨损量随接触压力增大而增加。随 着表面压力的增大，磨损形式由氧化磨损转变为严重磨损，再转 化为氧化磨损。 接触压力一定的情况下，当滑动速度较低时，粘着磨损量随 着滑动速度的增加而增加，但达到某一极大值后，又随滑动速度 的增加而减小。 除上述影响因素外，摩擦偶件的表面粗糙度、摩擦表面的温 度以及润滑状态也对粘着磨损有着较大的影响。 单纯的粘着磨损是不存在的，总是伴随着氧化磨损及其他形 式的磨损。
pltanθ
HV
磨损量与接触压力、摩擦距离成正比，与材料硬度成反比。 2.4.3.3、影响磨粒磨损的因素
影响磨粒磨损的因素
材料硬度的影响
纯金属（及未经热处理钢） ：耐磨性与其自 然硬度成正比
经过热处理的钢在一般情况下，硬度越高， 耐磨性也越好
钢中的碳及碳化物形成元素含量越高，耐磨 性越好
显微组织的影响
1
浅层剥 落
2
剥落深度一般为 交变切应力作用理论 0.2～0.4mm，它 ——接触疲劳裂纹从 和τ zx 的最大值 亚表层向表面扩张。 所在深度 0.786b 相当，剥落坑底 部大致和表面平 行而其侧面的一 侧与表面约成 45°角，另一侧 垂直于表面。
硬化层 剥落 3
剥落块厚度大约 等于硬化层的深 度，其底部平行 于表面，侧面垂 直于表面。
模具材料及表面强化技术
何柏林 主编 化学工业出版社
第一篇 模具材料及热处理
1、绪论 1.1、模具生产的发展趋势 1.1.1、发展精密、高效、长寿命模具 精密注塑模使用刚度大的模架，增厚模板，加支撑柱或锥形定位元件以防止 模具受压后产生变形。其顶出装置是影响制品变形和尺寸精度的重要因素，精密 注塑模要选择最佳顶出点，以使各处脱模均匀，难脱模处用锥管或方销。流道、 型腔、型芯应选择耐磨易抛光的材料。高精度模具在结构上多数采用拼嵌或全拼 结构，这对模具零部件加工精度、互换性的要求均大为提高。高效模具主要是提 高成型机床一次行程生产的制品数量。为此，大量采用多工位级进模和多排多工 位进模。长寿命模具对于高效率生产是必要的。 1.1.2、模具制造的基本要求和特点 1.1.2.1、基本要求 四点：a.制造精度高；b.使用寿命长；c.制造周期短；d.模具成本低。 1.1.2.2、特点 ①.制作质量要求高： 一般来说， 模具工作部分的制造公差都应控制在± 0.01mm 以内，模具加工后的表面不仅不允许有任何缺陷，且其工作部分的表面粗糙度都 要求小于 0.8μm。 ②.形状复杂：模具的工作部分一般是二维或三维的复杂曲面。 ③.材料硬度高：一般都用淬火工具钢或硬质合金钢等材料。 ④.单件生产。
序号 归类 失效名称 误用失效 本质失效 按失效 原因划 分 早期失效 偶然失效 (随机失效) 损耗失效 2 按失效 程度划 分 按失效 时间划 分 按失效 后果的 严重程 度划分 归类 按失效 的独立 性划分 完全失效 部分失效 突然失效 渐变失效 致命失效 严重失效 轻度失效 失效名称 独立失效 从属失效 失效定义 未按规定条件使用产品引起 由于产品本身固有的弱点引起 由于产品在设计、 制造或检验方面的缺陷等引起的失效， 一 般来说，早期失效可通过强化试验找出失效原因并加以排 除。 产品因为偶然因素而发生失效， 通常是产品完全丧失规定功 能。 产品由于磨损、疲劳、老化、损耗等原因引起 完全丧失规定功能的失效 产品的性能偏离某种规定的界限， 但尚未完全丧失规定功能 的失效。 通过事先的检测或监控不能预测到的失效 通过事先的检测或监控可以预料到的失效， 产品的规定功能 是逐渐减退的，但该过程的开始时间不明显。 导致重大损失的失效 导致复杂产品完成规定功能的能力降低的产品组成单元的 失效。 不致引起复杂产品完成规定功能的能力降低的产品组成单 元的失效。 失效定义 不是因为其他产品的失效而引起的本产品失效 是因为其他产品的失效而引起的本产品失效
1.2、模具材料的发展趋势 ①.积极引进，开发新品种模具钢； ②.逐步完善模具材料系列，充分重视模具的正确选材； ③.建立先进的模具材料生产线， 完善的科研试制基地和情报中心， 形成研发、 生产、供货、使用一体化畅通渠道； ④.积极推广应用模具材料热处理新技术、新工艺及模具表面强化新技术、新 工艺。充分挖掘模具材料的潜力，提高模具的使用寿命。 2、模具的失效分析 2.1、失效分析 2.1.1、失效分类
④ 、 振动频率和振幅：在大气中振幅很小（0.012mm）时，材料的微动磨损不 受振动频率的影响；振幅较大时，随着振动频率的增加，微动磨损量有减 小的倾向。 ⑤ 、 温度：温度低时比温度高时的微动磨损严重。 2.4.5、接触疲劳磨损 .两个接触表面做滚动或滚滑复合摩擦时，在循环接触应力作用下，由表面材 料发生疲劳而产生的物质损失过程称为表面疲劳磨损，也称为接触疲劳磨损。 2.4.5.1、表面接触疲劳与其他磨损的区别