模具寿命的寿命及影响因素分析

第四章模具寿命的影响因素

1.模具结构

2.模具工作条件

3.模具材料

4.模具制造

5.模具热处理与表面强化

6.模具维护和管理

1.模具型腔过渡圆角半径的影响

凸的圆角半径r------对工艺影响大。

r过小，板料拉深中成形力增加；

在模锻中，造成锻件折叠缺陷。

凹的圆角半径R-----对模具的寿命影响大。

R小，在圆角半径处产生较大应力集中，易萌生裂纹，导致断裂；大的R使模具受力均匀，不易产生裂纹。

3.模具结构形式

整体模具结构与组合模具结构采用预应力加强环

模具的导向

第二节模具工作条件

1.成形件的材质、状态、温度

金属件，强度高，模具受力大，模具寿命低；非金属材料、流体材料，强度低，模具受力小，模具寿命高；

坯料与模具的亲合力愈大，模具寿命愈低；

成形有色金属件的模具比成形黑色金属件

的模具，强度低，模具受力小，模具寿命高；坯料表面光滑，冲头受力均匀，寿命较高

坯料温度愈高，模具寿命愈低。

冲压冷轧钢板寿命3万件

冲压热轧钢板寿命1.7万件

2.成形设备的特性

a.设备的精度与刚度

注塑机、机械压力机、模锻锤寿命依次下降

b.设备的速度

设备的速度愈高，模具越易断裂或塑性变形失效。

液压机、曲柄压力机、螺旋压力机、锤、

高速锤寿命依次下降

2.成形过程中的润滑与冷却

不锈钢表壳挤光模：

机油润滑寿命80件二硫化钼配制油剂润滑寿命1万件热强钢叶片精锻模：

3Cr2W8V钢制作的压铸模：

不用涂料150次3次刷一次350次

1次刷一次700次冷却方式：内冷和外冷

第三节模具材料

1.材料的类别

类别对模具的使用性能影响很大。

某冲裁模

9Mn2V 5万余次

Cr12MoV 40多万次

2.硬度

T10钢制作的硅钢片冲裁模：

53～56HRC 几千次

60～63HRC 刃磨寿命2～3万次硬度继续提高模具出现早期断裂Cr12MoV钢制造的六角螺母冷镦模：56～60HRC 2～3万件

50～56HRC 6～8万件

4.模具材料的性能

使用性能和工艺性能

模具的工作条件：

a.室温冲击力较小工况

强度愈高，硬度愈高，耐磨性愈好，寿命愈高（冲裁模、拉深模）

b.室温冲击力较大工况

强度愈高，耐磨性愈好，韧性愈好，寿命愈高Array（冷镦模、冷挤模）

c.高温下冲击力较小的工况

需要高温强度，高温耐磨性，耐冷热疲劳性，热硬度，热疲劳性，适当的冲击韧度。

（曲柄压力机的锻模）

d.高温下冲击力较大的工况

需要高温韧性，合适的高温强度、耐冷热疲劳性、热硬性。

（锤锻模、高速锤锻模）

第四节模具制造

1.锻造工艺对模具寿命的影响

锻造的目的：

a.使钢材达到模具毛坯的尺寸及规格

b.改善模具钢的组织和性能，使大块碳化

物破碎，获得均匀分布状态

c.改善模具金属纤维的方向性，使流线合

理分布

d.消除或减轻冶金缺陷如焊合气孔、提高

钢的致密度

材料为Cr12的冷冲模：

毛坯尺寸Φ90mm，共晶碳化物5级，不经改锻，由轧材直接车削加工，寿命为数件至数十件，最高达3000件；

改用Φ60mm棒料，经镦粗制成Φ90mm，共晶碳化物3～4级，寿命8000件以上。

2.制造工艺对模具寿命的影响

a.车削中的刀痕

型腔或凸模圆角部分，因进刀太深而留下局部刀痕，造成严重应力集中

（Cr12MoV制造的冷冲凸模，铆钉模）预防措施：在零件粗加工的最后一道切削时应尽量减小进给量，避免留下粗刀痕，防止出现不正常的折断失效。

b.磨削加工

对模具型腔表面进行研磨时，由于磨削速度过大，冷却条件差等因素会导致磨削

表面过热，引起表面软化、硬度降低，易

产生磨削裂纹，导致模具早期失效。

（Cr12MoV制造的压制瓷砖用的模具）

预防措施：采用切削力强的粗颗粒砂轮或粘接性较差的砂轮；减小磨削工件的进给量；选用合适的冷却剂；磨削后采用消除磨削压应力回火。

c.电加工

对模具进行电加工时，由于产生大量的热，将被加工部位加热到很高温度，在最

表层发生熔融，然后激冷并凝固，形成白

亮层。

预防措施：用机械加工方法去除白亮层及其中微裂纹；电加工后进行一次低温回火，减轻电火花加工层的脆性，防止裂纹扩展。

d.表面粗粗度及脱碳层

降低模具型腔表面粗糙度值：减少成形坯料的流动阻力，降低模具型腔表面的磨损量；可以减小刀痕、电加工熔斑等表面缺陷和产生裂纹的倾向，提高模具使用寿命。

6Cr3VSi制造的冷挤压模具：

粗糙度为Ra6.3～3.2um时，3万次左右

粗糙度为Ra0.8～0.4um时，4.5～5万次

e.模具的装配精度

调整模具安装后的间隙量及均匀性，减少磨损量，提高寿命。

第五节模具热处理与表面强化

模具热处理包括预备热处理和最终热处理。预备热处理：

正火、高温回火、球化退火、调质处理等。最终热处理：

淬火、回火、表面强化处理等。

热处理的目的：模具通过热处理获得所需的组织和性能，保证在正常服役条件具有一定的使用寿命。

热处理的关键：加热温度的选择、冷却速度或等温温度的选择。

淬火加热温度过高：会引起钢中晶粒长大，从而使冲击韧度下降，导致模具开裂

及脆断。