模具是現(xiàn)代工業(yè)的工藝設(shè)備。伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位日益重要。

模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)用的工藝裝備，主要應(yīng)用于制造業(yè)和加工業(yè)。它是和沖壓、鍛造、鑄造成形機(jī)械．同時(shí)和塑料、橡膠、陶瓷等非金屬材料制品成型加工用的成形機(jī)械相配套，作為成形工具來(lái)使用的。

模具屬于精密機(jī)械產(chǎn)品，因?yàn)樗饕蓹C(jī)械零件和機(jī)構(gòu)組成，如成形工作零件(凸模、凹模)，導(dǎo)向零件(導(dǎo)柱、導(dǎo)套等)，支承零件(模座等)，定位零件等；送料機(jī)構(gòu)，抽芯機(jī)構(gòu)，推(頂)料(件)機(jī)構(gòu)，檢測(cè)與安全機(jī)構(gòu)等。

為提高模具的質(zhì)量、性能、精度和生產(chǎn)效率，縮短制造周期，其零、部件(又稱(chēng)模具組合)，多由標(biāo)準(zhǔn)零、部件組成。所以．模具應(yīng)屬于標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的產(chǎn)品。一副中小型沖?；蛩芰献⑸淠?，其構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)零、部件可達(dá)90％，其工時(shí)節(jié)約率可達(dá)25％—45％。

模具的功能和作用

現(xiàn)代產(chǎn)品生產(chǎn)中，模具由于其加工效率高，互換性好，節(jié)約原材料，所以得到很廣泛的應(yīng)用。

現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品的零件，廣泛采用沖壓、成形鍛造、壓鑄成形、擠壓成形、塑料注射或其它成形加工方法，和成型模具相配套，經(jīng)單工序或多道成形工序，使材料或坯料成形加工成符合產(chǎn)品要求的零件，或成為精加工前的半成品件。如汽車(chē)覆蓋件，須采用多副模具，進(jìn)行沖孔、拉深、翻邊、彎曲、切邊、修邊、整形等多道工序，成形加工為合格零件；電視機(jī)外殼、洗衣機(jī)內(nèi)桶是采用塑料注射方法，經(jīng)一次注射成型為合格零件的；發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸、連桿是采用鍛造成形模具，經(jīng)滾鍛和模鍛成形加工為精密機(jī)械加工前的半成品坯件的。

高精度、高效率、長(zhǎng)壽命的沖模、塑料注射成型模具，可成形加工幾十萬(wàn)件，甚至幾千萬(wàn)件產(chǎn)品零件，如一副硬質(zhì)合金模具，可沖壓硅鋼片零件(E型片、電機(jī)定轉(zhuǎn)子片)上億件，稱(chēng)這類(lèi)模具為大批量生產(chǎn)用模具。

適用于多品種、少批量，或產(chǎn)品試制的模具有：組合沖模，快換沖模，疊層沖?；虺尚湍＞?，低熔點(diǎn)合金成型模具等，在現(xiàn)代加工業(yè)中，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，稱(chēng)這類(lèi)模具為通用、經(jīng)濟(jì)模具。

電子、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代通信器材與設(shè)備、電器、儀器與儀表等工業(yè)產(chǎn)品的元器件或零、部件越來(lái)越趨于微型化、精密化，其零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的槽、縫、孔尺寸要求在0.3mm以下，批量生產(chǎn)用模具要求很高。如高壓開(kāi)關(guān)中的多觸點(diǎn)零件，寬度僅為10mm，卻需沖孔、沖槽、彎曲、三層疊壓等工序，模具需設(shè)計(jì)為70工位的精密級(jí)進(jìn)沖模。又如BP機(jī)中零件尺寸極其微?。畬?duì)模具的要求更高。這類(lèi)微型沖件和塑件用的模具，已成為高技術(shù)模具或?qū)＠湍＞摺?/p>

大型模具，重量在10t以上的已很常見(jiàn)，有些模具重量已達(dá)30t如大型汽車(chē)覆蓋件沖模，大型曲軸鍛模，大尺寸電視伽L殼用塑料注射模等重量都在10t以上。

隨著現(xiàn)代化工業(yè)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，模具的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其適應(yīng)性也越來(lái)越強(qiáng)。已成為工業(yè)國(guó)家制造工藝水平的標(biāo)志和獨(dú)立的基礎(chǔ)工業(yè)體系。

另外，采用模具進(jìn)行成形加工，是少、無(wú)切屑的主要工裝，在大批、大量加工中，可使材料利用率達(dá)90％或以上。

模具分類(lèi)及用途

模具的用途廣泛，模具的種類(lèi)繁多，科學(xué)地進(jìn)行模具分類(lèi)，對(duì)有計(jì)劃地發(fā)展模具工業(yè)，系統(tǒng)地研究、開(kāi)發(fā)模具生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)模具設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的現(xiàn)代化，充分發(fā)揮模具的功能和作用；對(duì)研究、制訂模具技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和專(zhuān)業(yè)化協(xié)作生產(chǎn)水平，提高模具生產(chǎn)效率，縮短模具的制造周期，都具有十分重要的意義。

一、模具分類(lèi)

總體上說(shuō)模具可分為三大類(lèi)：金屬板材成型模具，如沖模等；金屬體積成型模具，如鍛(鐓、擠壓)模，壓鑄模等；非金屑材料制品用成型模具，如塑料注射模和壓縮模，橡膠制品、玻璃制品、陶瓷制品用成型模具等。

模具的具體分類(lèi)方法很多，常用的有：按模具結(jié)構(gòu)形式可分為沖模中的單工序模，復(fù)合模．級(jí)進(jìn)模等。塑料成型模具中的壓縮模，注射模，擠出模等，按模具使用對(duì)象可分為電工模具，汽車(chē)模具，電視機(jī)模具等。按模具材料可分為硬質(zhì)合金模具和鋼模等。按工藝性質(zhì)可分為沖孔模，落料模，拉深模，彎曲模，塑科成型模具中的吸塑模，吹塑模等。這些分類(lèi)方法具有直觀、方便等優(yōu)點(diǎn)，但不盡合理，易將模具類(lèi)別與品種混用，使種類(lèi)繁多無(wú)序。因此，采用綜合歸納法，將模具分為十大類(lèi)，各大類(lèi)摸具又可根據(jù)其使用對(duì)象、材料、功能和模具制造方法，以及工藝性質(zhì)等，再分成若干小類(lèi)和品種較為合理，詳見(jiàn)表1-1-1。

二、模具的應(yīng)用

由表1—1—1可見(jiàn)，每一類(lèi)、每一種模具都有其特定的用途和使用方法及與其相配套的成形加工機(jī)床和設(shè)備。

模具的功能和應(yīng)用與模具類(lèi)別、品種有著密切的關(guān)系。因?yàn)?，模具和產(chǎn)品零件的形狀、尺寸大小、精度、材料、材料形式、表面狀態(tài)、質(zhì)量和生產(chǎn)批量等，都需相符合．要滿(mǎn)足零件要求的技術(shù)條件，即每一個(gè)產(chǎn)品零件相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)用模具．只能是一副或一套特定的模具。為適應(yīng)模具不同的功能和用途，都需進(jìn)行創(chuàng)造性設(shè)計(jì)，造成模具結(jié)構(gòu)形式多變，從而產(chǎn)生了模具類(lèi)別和品種繁多，并具有單件生產(chǎn)的特征。

盡管如此，由于模具生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，模具已廣泛用于電動(dòng)機(jī)與電器產(chǎn)品，電子與計(jì)算機(jī)產(chǎn)品，儀表、家用電器產(chǎn)品與辦公設(shè)備，汽車(chē)，軍械，通用機(jī)械等產(chǎn)品的生產(chǎn)中。其主要原因是由于模具有一系列特點(diǎn)；

1．模具的適應(yīng)性強(qiáng)

針對(duì)產(chǎn)品零件的生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)形式，可采用不同結(jié)構(gòu)和檔次的模具與之相適應(yīng)。如為適應(yīng)產(chǎn)品零件的大批量生產(chǎn)，可采用高效率、高精度和高壽命的、自動(dòng)化程度高的模具；為適應(yīng)產(chǎn)品試制或多品種、小批量的產(chǎn)品零件生產(chǎn)，可采用通用模具，如組合沖模，快換模具(可用于柔性生產(chǎn)線(xiàn))，以及各種經(jīng)濟(jì)模具。

根據(jù)不同產(chǎn)品零件的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、精度和批量，以及零件材料和材料性質(zhì)、供貨形式，可采用不同類(lèi)別和種類(lèi)的模具與之相適應(yīng)。如鍛件則需采用鍛模，沖件則需采用沖模，塑件則需采用塑料成型模具，薄殼塑件則需采用吸塑或吹塑模具等。

2．制件的互換性好

即在模具一定使用壽命范圍內(nèi)，合格制件(沖件、塑件、鍛件等)的相似性好，可完全互換。

常用模具壽命參見(jiàn)表1—1—2。

3．生產(chǎn)效率高、低耗

采用模具成形加工，產(chǎn)品零件的生產(chǎn)效率高。高速?zèng)_壓可達(dá)1800次/min，由于模具壽命和產(chǎn)品產(chǎn)量等因素限制，常用沖模也在200-600次范圍內(nèi)。塑件注射循環(huán)時(shí)間可縮短在I-2min內(nèi)成形，若采用熱流道模具，進(jìn)行連續(xù)注射成形,生產(chǎn)效率則更高，可滿(mǎn)足塑件大批量生產(chǎn)的要求。采用高效滾鍛工藝和滾鍛模，進(jìn)行連桿鍛件連續(xù)滾鍛成形。采用塑料異型材擠出模，進(jìn)行建筑用門(mén)窗異型材擠出成形，其擠出成型速度可達(dá)4m/min?？梢?jiàn)，采用模具進(jìn)行成形加工與機(jī)械加工相比，不僅生產(chǎn)效率高，而且生產(chǎn)消耗低，可大幅度節(jié)約原材料和人力資源，是進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的一種優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的生產(chǎn)技術(shù)。

4．社會(huì)效益高

模具是高技術(shù)含量的社會(huì)產(chǎn)品，其價(jià)值和價(jià)格主要取決于模具材料、加工、外購(gòu)件的勞動(dòng)與消耗三項(xiàng)直接發(fā)生的費(fèi)用和模具設(shè)計(jì)與試模(驗(yàn))等技術(shù)費(fèi)用。后者，是模具價(jià)值和市場(chǎng)價(jià)格的主要組成部分，其中一部分技術(shù)價(jià)值計(jì)入了市場(chǎng)價(jià)格，而更大一部分價(jià)值，則是模具用戶(hù)和產(chǎn)品用戶(hù)受惠變?yōu)樯鐣?huì)效益。如電視機(jī)用模具，其模具費(fèi)用僅為電視機(jī)產(chǎn)品價(jià)格的1/3000—1/5000，盡管模具的一次投資較大，但在大批量生產(chǎn)的每臺(tái)電視機(jī)的成本中僅占極小部分，甚至可以忽略不計(jì)，而實(shí)際上，很高的模具價(jià)值為社會(huì)所擁有，變成了社會(huì)財(cái)富。模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、適應(yīng)性很強(qiáng)的生產(chǎn)技術(shù)，或稱(chēng)成型工具、成型工裝產(chǎn)品。模具是技術(shù)含量高、附加值高、使用廣泛的新技術(shù)產(chǎn)品，是價(jià)值很高的社會(huì)財(cái)富。

模具設(shè)計(jì)的基本條件

制件的材料、規(guī)格、性能和成形機(jī)床，設(shè)備的種類(lèi)、性能和規(guī)格是模具設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本條件。

1．制件與制件材料

模具成形加工的對(duì)象是產(chǎn)品零件或工業(yè)產(chǎn)品。制件材料對(duì)成形加工工藝和模具的設(shè)計(jì)影響很大，是模具設(shè)計(jì)主要條件之一。

制件材料有金屑材料和非金屬料兩大類(lèi)。金屑材料和非金屬材料用于成形加工的材料形式一般有板材實(shí)體塊狀和棒狀材科。非金屬材料也可分為適用于板材成形和體積成形加工的兩類(lèi)材料，見(jiàn)下列分類(lèi)圖：

模具的作用對(duì)象，實(shí)際上是運(yùn)用各種模具的組合形式，利用材料的變形性能及加工性能，對(duì)各種不同厚度和性能的材料，在一定成形工藝條件下，進(jìn)行成形加工，使材料進(jìn)行分離或變形，成為符合產(chǎn)品要求的產(chǎn)品、零件或坯件。因此，金屬制件材料的力學(xué)性能如抗剪、抗彎強(qiáng)度，伸長(zhǎng)率，彈性模量，加工性能，熱處理性能等；非金屬制件材料，如塑料的粘度與流動(dòng)性能，收縮串與成型溫度，腐蝕性和材料形式等，都是模具構(gòu)件和組合的設(shè)計(jì)、計(jì)算的依據(jù)和條件。

2．成形加工機(jī)床與模具設(shè)計(jì)

高速、自動(dòng)沖壓機(jī)床與沖床(包括通用精沖機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、摩擦壓力機(jī)、液壓機(jī)等)，塑料注射機(jī)，壓注機(jī)，擠出機(jī)，薄膜拉制機(jī)械，吸塑機(jī)械，滾塑機(jī)等；鍛造機(jī)械，壓鑄機(jī)，橡膠成形機(jī)械，玻璃、陶瓷制品壓制機(jī)械等。都是與模具配套使用的機(jī)床與設(shè)備。這些成形機(jī)械，由于電子工業(yè)和計(jì)算機(jī)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，其控制系統(tǒng)已裝備數(shù)控(NC)和計(jì)算機(jī)數(shù)控(CNC)裝置，其壓力、溫度、行程、安全和計(jì)數(shù)檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了程控和計(jì)算機(jī)控制，使成形工藝過(guò)程、成形加工條件實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化和可控。同時(shí)，機(jī)床的運(yùn)行精度也提高了。

可見(jiàn)，成形加工機(jī)床與設(shè)備是模具使用的必備條件，其壓力(含沖擊力、鎖模力、落錘重等)，行程與閉合高度(或厚度)，可控溫度范圍，生產(chǎn)效率與成形時(shí)間安裝模具的形式方法、尺寸范圍等，都是進(jìn)行模具構(gòu)件和組合設(shè)計(jì)、計(jì)算的依據(jù)和條件。

制件材料和成形加工機(jī)床與設(shè)備不僅是模具設(shè)計(jì)的兩個(gè)基本條件，也是模具設(shè)計(jì)與構(gòu)造的兩個(gè)要素。研究、掌握這兩個(gè)要素，將促進(jìn)模具的優(yōu)化設(shè)計(jì)，更加符合成形工藝條件，獲得優(yōu)質(zhì)制件。同時(shí)，還將促進(jìn)模具與成形加工設(shè)備的技術(shù)進(jìn)步。

模具設(shè)計(jì)與制造的基本要求

模具的精度

模具的精度要求

模具是生產(chǎn)制件的專(zhuān)用工具，模具的精度將直接影響制件的質(zhì)量。對(duì)于模具精度的基本要求就是要使模具在足夠的壽命期內(nèi)，能夠穩(wěn)定地生產(chǎn)出質(zhì)量合格的制件。

模具的精度主要是指模具成形零件的工作尺寸及精度和成形表面的表面質(zhì)量。成形零件的原始工作尺寸(設(shè)計(jì)和制造尺寸)一般以制件設(shè)計(jì)尺寸為基準(zhǔn)，考慮制件在成形后的尺寸收縮和模具成形表面應(yīng)有足夠的磨損量等因素后，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定。對(duì)于一般模具的工作尺寸，其制造公差應(yīng)小于制件尺寸公差的I/3-1/4。沖裁模除了應(yīng)滿(mǎn)足上述要求外，還需考慮工作尺寸的制造公差對(duì)凸、凹模初始間隙的影響，即應(yīng)保證凸、凹模工作尺寸的制造公差之和小于凸、凹模最大初始間隙與最小初始間隙之差。模具成形表面的表面質(zhì)量應(yīng)根據(jù)制件的表面質(zhì)量要求和模具的性能要求確定，對(duì)于一般模具要求其成形表面的表面粗糙度值Ra≤0.4μm。

模具上、下模或動(dòng)、定模之間的導(dǎo)向精度，坯料在沖模中的定位精度等對(duì)制件質(zhì)量也有較大的影響，它們也是衡量模具精度的重要指標(biāo)。此外，為了保證模具的精度，還應(yīng)注意零件相關(guān)表面的平面度、直線(xiàn)度、圓柱度等形狀精度和平行度、垂直度、同軸度等位置誤差，以及模具裝配后零件與零件相關(guān)表面之間的平行度、垂直度、同軸度等位置誤差。

影響模具精度的因素

1．模具的原始精度

模具的原始精度即模具的設(shè)計(jì)和制造精度，它是保證模具具有較高精度的基礎(chǔ)。模具只有具備足夠的原始精度，才能充分發(fā)揮模具的效能，保證模具具有足夠的使用壽命，在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)穩(wěn)定地生產(chǎn)出質(zhì)量合格的制件。

2．模具的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)

模具的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)對(duì)模具的精度有一定的影響。例如，帶有導(dǎo)向裝置的模具，其精度要高于無(wú)導(dǎo)向裝置的開(kāi)式模具。

3．模具的磨損

模具在使用過(guò)程中，成形零件的工作表面在制件成形和起模時(shí)因與制件材料的摩擦而產(chǎn)生磨損，這種磨損直接導(dǎo)致成形零件的工作尺寸和制件尺寸發(fā)生變化。磨損量達(dá)到一定程度時(shí)，將使制件的尺寸超出公差范圍，或使制件產(chǎn)生其他質(zhì)量問(wèn)題，標(biāo)志模具失去了應(yīng)有的精度。模具的定位零件、導(dǎo)向零件和其他有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件也都會(huì)產(chǎn)生磨損，這些零件的磨損或者降低制件的質(zhì)量，或者惡化模具的工作狀態(tài)，直接或間接地影響模具的精度。

4．模具的變形

模具受力零件在剛度、強(qiáng)度不足時(shí)，會(huì)發(fā)生彈性變形或塑性變形，降低模具的精度。例如：塑料模、壓鑄模中的型腔在熔融塑料或合金液的壓力作用下的變形，細(xì)小型芯在熔融塑料或合金液沖擊作用下的變形。

5．模具的使用條件

模具的使用條件，諸如成形設(shè)備的剛度和精度，原材料的性能變化，模具的安裝和調(diào)整是否得當(dāng)?shù)?，都?huì)影響到模具的精度。

模具的精度檢查

利用模具生產(chǎn)制品的特點(diǎn)之一是生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)批量大，如果將精度不足的模具投入生產(chǎn)，就有可能產(chǎn)生大量的廢品。為了將這種損失防患于未然，就有必要對(duì)模具的精度進(jìn)行經(jīng)常而仔細(xì)的檢查。

1．模具制造過(guò)程的精度檢查

為了保證模具具有良好的原始精度，在模具制造過(guò)程中就應(yīng)注意模具的精度檢查。首先應(yīng)嚴(yán)格檢查和控制模具零件的加工精度及模具的裝配精度，其次應(yīng)通過(guò)試模驗(yàn)收工作綜合檢查模具的精度狀況。只有在試模驗(yàn)收合格后，模具才能交付用戶(hù)投入使用。

2．新模具入庫(kù)前的精度檢查

新模具在辦理入庫(kù)手續(xù)前必須進(jìn)行精度檢查。首先應(yīng)通過(guò)外觀檢查和測(cè)量模具成形零件的工作尺寸、表面質(zhì)量及其他有關(guān)指標(biāo)是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后還應(yīng)通過(guò)試模檢驗(yàn)來(lái)檢查制件的質(zhì)量是否合乎要求。在判斷模具精度是否合格時(shí)，要注意模具使用后的磨損對(duì)制件尺寸的影響，尤其是對(duì)于尺寸精度要求較嚴(yán)的制件，應(yīng)考慮避免出現(xiàn)試制件的尺寸在規(guī)定的公差范圍之內(nèi)，但在模具使用后不久制件的尺寸就超出公差范圍的情況。一般對(duì)于模具磨損后減小的制件尺寸，試制件的尺寸應(yīng)接近于制件的最大極限尺寸；對(duì)于模具磨損后增大的制件尺寸，試制件的尺寸應(yīng)接近于制件的最小極限尺寸。由于沖裁模的凸、凹模間隙可直接影響制件的毛刺高度，所以還需通過(guò)測(cè)量試制件的毛刺高度來(lái)判斷凸、凹模間隙是否合適。此外，有時(shí)還應(yīng)考慮修整模具或修磨刃口對(duì)模具和制件尺寸的影響。

如果直接使用用戶(hù)的生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行模具的試模驗(yàn)收工作，新模具入庫(kù)前的精度檢查可以與試模驗(yàn)收工作同時(shí)進(jìn)行。否則，就要注意試模驗(yàn)收所用的設(shè)備和用戶(hù)生產(chǎn)設(shè)備之間的差別，有時(shí)即使試模驗(yàn)收時(shí)的試制件是合格的，但在使用用戶(hù)的設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)，由于設(shè)備之間存在差別，也有可能生產(chǎn)出不合格品。此時(shí)，在新模具入庫(kù)前有必要在用戶(hù)的設(shè)備上對(duì)模具的精度作重新檢查。

新模具精度檢查的結(jié)果應(yīng)記載入有關(guān)檔案卡片，模具入庫(kù)時(shí)應(yīng)附帶幾個(gè)合格試制件一同入庫(kù)。

3．模具使用過(guò)程中的精度檢查

模具使用時(shí)的精度檢查包括首件檢查、中間檢查和末件檢查。

有時(shí)制件質(zhì)量不合格的原因可能不在于模具，而是模具安裝、調(diào)整不當(dāng)造成的。模具安裝、調(diào)整不當(dāng)還是加劇模具磨損和造成模具安全事故的重要原因。因此，在開(kāi)始生產(chǎn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)試制、檢查幾個(gè)初期制件，并將檢查結(jié)果與模具人庫(kù)前的精度檢查結(jié)果或上次使用時(shí)的末件檢查結(jié)果相比較，以確認(rèn)模具安裝、調(diào)整是否得當(dāng)。制件的成批生產(chǎn)必須在首件檢查合格后才能開(kāi)始。

在生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，間隔一定時(shí)間或生產(chǎn)一定數(shù)量的制件后，應(yīng)對(duì)制件進(jìn)行抽樣檢查，即進(jìn)行中間檢查。中間檢查的目的是了解模具在使用對(duì)的磨損速度，評(píng)估磨損速度對(duì)模具精度和制件質(zhì)量的影響情況，以預(yù)防不合格品的成批出現(xiàn)。

生產(chǎn)作業(yè)終了時(shí)，應(yīng)對(duì)最終制造的制件進(jìn)行檢查，同時(shí)結(jié)合對(duì)模具的外觀檢查，來(lái)判斷模具的磨損程度和模具有無(wú)修理或重磨的必要。此外，通過(guò)對(duì)首件檢查和末件檢查的結(jié)果進(jìn)行比較，能夠測(cè)算模具的磨損速度，以便合理安排下一次作業(yè)的制件生產(chǎn)批量，避免模具在下次使用時(shí)因中途需要重磨或修理而中斷作業(yè)所造成的損失。

4．模具修理后的精度檢查

模具在修理時(shí)，更換零件和對(duì)模具進(jìn)行拆卸、裝配、調(diào)整等工作，都有可能使模具的精度發(fā)生變化，因此在模具修理結(jié)束后必須進(jìn)行精度檢查。檢查的方法、要求與新模具入庫(kù)前的精度檢查相同。

模具的壽命

模具的壽命概念

模具的壽命是指模具能夠生產(chǎn)合格制品的耐用程度，一般以模具所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量來(lái)表示。

模具在使用過(guò)程中，其零件將由于磨損或損壞而失效。如果磨損或損壞嚴(yán)重，導(dǎo)致模具無(wú)法修復(fù)時(shí)，模具就應(yīng)報(bào)廢。如果模具的零件都具有互換性，零件失效后能夠得到更換，那么模具的壽命在理論上將是無(wú)限的。但是，模具在長(zhǎng)時(shí)間使用后，零件趨于老化，故障概率大大增加，修理費(fèi)用隨之增加，同時(shí)模具經(jīng)常需要修理會(huì)直接影響制件的生產(chǎn)。因此，當(dāng)修理模具在經(jīng)濟(jì)上并不合理時(shí)，也應(yīng)考慮將其報(bào)廢。

模具在報(bào)廢前所完成的工作循環(huán)次數(shù)或所生產(chǎn)的制件數(shù)量稱(chēng)為模具的總壽命。除此以外，還應(yīng)考慮模具在兩次修理之間的壽命，如沖裁模的刃磨壽命。

在設(shè)計(jì)和制造模具時(shí)，作為用戶(hù)都會(huì)提出關(guān)于模具壽命的要求，這種要求稱(chēng)為模具的期望壽命。確定模具的期望壽命應(yīng)綜合考慮兩方面的因素：一是技術(shù)上的可能性；二是經(jīng)濟(jì)上的合理性。一般而言，當(dāng)制件生產(chǎn)批量較小時(shí)，模具壽命只需滿(mǎn)足制件生產(chǎn)量的要求就足夠了．此時(shí)在保證模具壽命的前提下應(yīng)盡量降低模具的成本；當(dāng)制件為大批大量生產(chǎn)時(shí)，即使需要很高的模具成本，也應(yīng)盡可能地提高模具的使用壽命和使用效率。

模具的失效形式

模具失效的基本形式有五種，即磨損失效、疲勞失效、熱疲勞失效、塑性變形失效和斷裂失效。

1．磨損

模具在使用時(shí)的磨損是不可避免的，使用時(shí)間越長(zhǎng)，則磨損量也越大，磨損就越嚴(yán)重。磨損的形式有磨料磨損、粘著磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損等。判斷模具是否因磨損而失效的主要標(biāo)誰(shuí)是制件的尺寸精度，當(dāng)制件的尺寸超出允許的公差范圍時(shí)即宣告模具失效。如果模具的磨損導(dǎo)致制件的表面質(zhì)量嚴(yán)重下降，那么制件的表面質(zhì)量要求也是判斷模具是否失效的依據(jù)。沖裁模的凸、凹模刃口由于磨損而逐漸鈍化，嚴(yán)重時(shí)將顯著地劣化模具的工作條件和制件的質(zhì)量。制件的毛刺高度隨著凸、凹模刃口的鈍化而逐漸增高，因而可以作為判斷凸、凹模刃口鈍化程度的標(biāo)志，當(dāng)毛刺高空超過(guò)規(guī)定值時(shí)，表明刃口鐘化嚴(yán)重，需要重新刃磨刀口后模具才能繼續(xù)使用。

2．疲勞

模具一般都以間歇工作的方式進(jìn)行工作，頻繁的反復(fù)加載和卸載使模具受力零件處于交變應(yīng)力作用下。模具使用一段時(shí)間后，由于交變應(yīng)力的作用，在零件表面或內(nèi)部存在微觀缺陷及應(yīng)力集中的部位將會(huì)萌生許多微裂紋。模具繼續(xù)使用時(shí)，這些微裂紋將逐漸擴(kuò)展，當(dāng)微裂紋擴(kuò)展到一定程度時(shí)，模具零件的承載能力被嚴(yán)重削弱，最終導(dǎo)致模具開(kāi)裂或破損。

3．熱疲勞

熱加工模具一般都在急冷急熱條件下工作，當(dāng)模具零件急劇受熱時(shí)，溫度較高的表層材料的受熱膨脹受到溫度較低的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生壓應(yīng)力；當(dāng)模具零件急劇冷卻時(shí)，溫度較低的表層材料的冷卻收縮又受到溫度較高的內(nèi)層材料的約束，使表層材料產(chǎn)生拉應(yīng)力。在工作一段時(shí)間后，這種循環(huán)熱應(yīng)力將使模具零件表層材料出現(xiàn)許多細(xì)小的裂紋，導(dǎo)致模具失效。熱疲勞裂紋的形狀有網(wǎng)狀、放射狀、平行狀等。

4．塑性變形

當(dāng)模具零件承受的載荷使零件內(nèi)部的應(yīng)力超過(guò)其自身材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，零件就會(huì)產(chǎn)生塑性變形。常見(jiàn)的塑性變形失效有工作零件出現(xiàn)表面皺紋、局部塌陷和棱角倒塌凸模、型芯出現(xiàn)鐓粗、縱向彎曲，型腔、型孔出現(xiàn)脹大等。

5．?dāng)嗔?/p>

模具在正常工作時(shí)，因?yàn)槟撤N原因而突然出現(xiàn)較大的裂紋，甚至分裂成幾個(gè)部分，使模具立即喪失工作能力的失效形式稱(chēng)為斷裂失效。常見(jiàn)的斷裂失效有開(kāi)裂、破裂、崩刃、折斷等。模具失效的五種基本形式中，熱疲勞失效一般只出現(xiàn)于冷熱溫差較大的熱加工模具，其他的四種形式在各類(lèi)模具上都有可能出現(xiàn)。不同的失效形式之間常常有密切的聯(lián)系和交互促進(jìn)作用。磨損產(chǎn)生的溝痕往往成為萌生疲勞裂紋和熱疲勞裂紋的發(fā)源地，同時(shí)深而尖銳的溝痕本身就可成為一次性斷裂的起裂點(diǎn)。零件表面出現(xiàn)疲勞裂紋和熱疲勞裂紋后，表面質(zhì)量嚴(yán)重惡化，將使磨損加劇，裂紋的尖端出現(xiàn)應(yīng)力集中，將成為斷裂源，促進(jìn)一次性斷裂的產(chǎn)生。磨損雖然會(huì)導(dǎo)致模具失效，但在正常的工作條件下，模具在失效前都能在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)穩(wěn)定有效地工作。大部分模具的有效壽命決定于磨損失效，對(duì)于這些模具，磨損失效是它們的正常失效形式，其有效磨損壽命是確定模具期望壽命的依據(jù)。部分重載模具如冷擠壓模的有效壽命主要決定于疲勞失效，部分冷、熱溫差很大的模具如壓鑄模的有效壽命主要決定于熱疲勞失效。在疲勞和熱疲勞失效前，模具一般也有較長(zhǎng)的使用壽命，但習(xí)慣上仍將它們看作是模具的早期失效。如果模具質(zhì)量存在問(wèn)題，或者使用不當(dāng)，塑性變形和斷裂失效在模具使用的各個(gè)時(shí)期都有可能產(chǎn)生，而且一旦發(fā)生的話(huà)，其后果很可能是致命的，它們是造成模具早期失效的主要形式。

保證和提高模具的壽命，一方面要通過(guò)各種途徑保證和提高模具的耐磨性，使模具具有足夠的有效磨損壽命，另一方面要采取各種措施，預(yù)防早期失效的出現(xiàn)，保證模具在有效壽命期內(nèi)能夠安全穩(wěn)定地運(yùn)行。

保證和提高模具有效壽命的途徑

模具磨損的根本原因是模具零件與制件(或坯料)之間或模具零件與零件之間的相互摩擦作用。能夠降低這種摩擦作用，或者能夠提高模具零件的耐磨性的途徑，都是降低模具的磨損速度、提高模具有效磨損壽命的有效途徑。

1．合理選擇模具材料

材料的耐磨性是決定模具零件磨損速度的主要因素之一，材料的耐磨性主要決定于材料的種類(lèi)和熱處理狀態(tài)。常用模具材料中，以冷作模具用鋼為例，硬質(zhì)合金的耐磨性最高，其次是高碳高鉻工具鋼，再次是低合金工具鋼，碳素工具鋼的耐磨性最低。一般情況下，需要耐磨的模具零件都應(yīng)通過(guò)淬火或其他熱處理方法提高材料的硬度，材料越硬，耐磨性就越好。

2．提高模具零件表面質(zhì)量

首先，要提高零件表面的精加工質(zhì)量。零件加工越精細(xì)，表面粗糙度值越小，則磨損速度就越慢，使用壽命就越高。其次，要盡力避免零件表層材料在加工過(guò)程發(fā)生軟化現(xiàn)象，防止材料耐磨性的降低。例如，在磨削加工時(shí)，如果工藝條件選擇不當(dāng)，就會(huì)會(huì)產(chǎn)生磨削燒傷，使表層材料的硬度降低，大大降低零件的耐磨性。

3．潤(rùn)滑處理

模具的導(dǎo)柱、導(dǎo)套及其他有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位應(yīng)經(jīng)常加注潤(rùn)滑油。沖壓加工時(shí)一般應(yīng)在凸、凹模工作表面或毛坯表面涂覆潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑劑。變形抗力大的沖壓加工，如冷擠壓、厚料拉深、變薄拉深等，應(yīng)對(duì)坯料進(jìn)行表面潤(rùn)滑處理，例如：對(duì)碳鋼坯料進(jìn)行磷化皂化處理；對(duì)不銹鋼坯料進(jìn)行草酸鹽處理。鍛模、塑料模和壓鑄模等模具在成形前都應(yīng)將潤(rùn)滑劑或起模劑噴涂于成形零件表面。

4．防止粘模

如果制件材料與模具材料之間有較強(qiáng)的親和力，兩者之間會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的粘附作用，甚至相互間在高壓作用下產(chǎn)生冷焊，這就是所謂的粘?，F(xiàn)象。粘模現(xiàn)象嚴(yán)重時(shí)，將在起模時(shí)導(dǎo)致制件和模具零件表面的材料撕裂脫落，一方面影響制件的表面質(zhì)量，另一方面將使模具零件產(chǎn)生劇烈的粘著磨損，同時(shí)脫落的材料顆粒還會(huì)加劇模具零件的磨損。因此，無(wú)論是對(duì)于制件質(zhì)量，還是對(duì)于模具壽命，粘?，F(xiàn)象都是極為有害的，都應(yīng)采取措施加以預(yù)防。預(yù)防粘模的方法有：采用與制件材料親和力較小的模具材料；采用可靠的潤(rùn)滑措施，防止?jié)櫥ぴ诟邏合卤粩D破；采用滲氮、碳氮共滲等表面處理方法，改變模具零件表層材料的組織結(jié)構(gòu)。

5．合理選擇模具結(jié)構(gòu)參數(shù)和成形工藝條件

在保證制件質(zhì)量的前提下，對(duì)于沖裁模適當(dāng)加大凸、凹橫間隙，對(duì)于彎曲模、拉深模適當(dāng)加大凸、凹模間隙和凹模口部圓角半徑，對(duì)于冷擠壓模適當(dāng)減小凹模入口角和凸、凹模工作帶高度．以及增加制件的起模斜度，都能提高模具磨損壽命。對(duì)于塑料模、壓鑄模等模具，適當(dāng)減小成形壓力、溫度和速度，提高模具溫度，既能減小溶融塑料或合金液在充模時(shí)對(duì)模具成形表面的沖擊磨損，又能減小制件對(duì)模具的脹模力，從而減小模具在制件起模時(shí)的磨損。

6．表面強(qiáng)化

表面強(qiáng)化的目的是提高模具零件表面的耐磨性。常用的表面強(qiáng)化方法有表面電火花強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊、滲氮、碳氮共滲、滲硫處理、表面鍍鉻等。表面電火花強(qiáng)化、硬質(zhì)合金堆焊常用于沖裁模。滲氮(硬氮化)主要用于3Cr2W8V、5CrMnMo等熱加工模具鋼零件的表面強(qiáng)化，此方法除能提高零件的耐磨性外，還能提高零件的耐疲勞性、耐熱疲勞性和耐磨蝕性，主要用于壓鑄模、塑料模等模具。碳氮共滲(氣體軟氮化)不受鋼種的限制，能應(yīng)用于各類(lèi)模具。滲硫處理能減小摩擦系數(shù)，提高材料的耐磨性，一般只用于拉深模、彎曲模。表面鍍鉻主要用于塑料模及拉深模、彎曲模。除了上述常用方法外、模具的表面強(qiáng)化還有滲硼處理、滲金屬處理、TD法處理、化學(xué)氣相沉積處理、碳氮硼多元共滲等許多方法。

針對(duì)模具的設(shè)計(jì)、制造和使用的安全措施

針對(duì)模具的設(shè)計(jì)安全措施

1．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)保證零件的強(qiáng)度和剛度  

足夠的強(qiáng)度和剛度是保證模具的承載能力，防止早期失效的基本要求。在設(shè)計(jì)模具零件結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)根據(jù)零件所受載荷的性質(zhì)和大小．合理確定零件的結(jié)構(gòu)和尺寸，保證零件有足夠的強(qiáng)度和剛度。但是，由于受到制件形狀、尺寸和設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)等條件的限制，通過(guò)增大尺寸的方法來(lái)提高零件強(qiáng)度和剛度就有一定的局限性。因此，還需在結(jié)構(gòu)上采取其他各種措施，來(lái)提高零件的強(qiáng)度和剛度。

(2)避免應(yīng)力集中  

模具受力零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)盡量避免出現(xiàn)容易產(chǎn)生應(yīng)力集中的部位，以防止零件因應(yīng)力集中而產(chǎn)生斷裂和疲勞、熱疲勞失效。

在模具結(jié)構(gòu)允許時(shí)，零件各表面的轉(zhuǎn)角應(yīng)盡可可能設(shè)計(jì)成圓角，避免出現(xiàn)清角尤其是尖銳的清角。凸模、型芯、頂桿等零件的工作端和固定端具有不同的尺寸時(shí)，應(yīng)避免采用圖1—3—1的突變式結(jié)構(gòu)，否則極易在尺寸突變處產(chǎn)生嚴(yán)重的應(yīng)力集中，導(dǎo)致零件早期斷裂，或降低零件的疲勞壽命。良好的結(jié)構(gòu)如圖1—3—2所示，其中：圖1—3—2a為圓弧過(guò)渡式結(jié)構(gòu)，常用于尺寸相差較小時(shí)；圖1—3—2b為漸變過(guò)渡式結(jié)構(gòu)，常用于尺寸相差較大時(shí)；1—3—2c為組合式結(jié)構(gòu)，常用于尺寸相差很大時(shí)，或者不宜采用圖1—3—2a、b兩種結(jié)構(gòu)的場(chǎng)合。

對(duì)于凹?；蛐颓患安糠滞鼓；蛐托荆捎媒M合或鑲拼式結(jié)構(gòu)是消除應(yīng)力集中的有效途徑。組合和鑲拼式結(jié)構(gòu)的實(shí)例如圖1—3—3a、b所示。有時(shí)凹?；蛐颓簧洗嬖谟芯植恳子趽p壞的部位，也應(yīng)采用鑲拼式結(jié)構(gòu)(圖I—3—3c)，該結(jié)構(gòu)可避免零件局部損壞，也便于模具修理。

(3)細(xì)長(zhǎng)凸?；蛐托镜谋Ｗo(hù)  

在結(jié)構(gòu)上采取適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)措施，是避免細(xì)長(zhǎng)凸?；蛐托疽騽偠取?qiáng)度不足而產(chǎn)生變形、斷裂失效的有效途徑。細(xì)長(zhǎng)凸模的保護(hù)方法較多，例如：使用凸模護(hù)套，如圖1—3—4a、b、c所示；排樣時(shí)注意避免小凸模承受偏載；用導(dǎo)向卸料板對(duì)凸模導(dǎo)向；提高模具導(dǎo)向精度，避免設(shè)備導(dǎo)向誤差對(duì)小凸模的影響；適當(dāng)增加凸、凹模間隙以降低沖壓力，等等。細(xì)長(zhǎng)型芯一般通過(guò)合理選擇澆口位置，防止熔融塑料或合金液直接沖擊型芯的方法進(jìn)行保護(hù)，有時(shí)也可采用1-3-4d的方法加以保護(hù)。

(4)鑲套和預(yù)應(yīng)力組合凹模  

某些模具為了獲得很高的抗壓強(qiáng)度和耐磨性，凹模常采用高速鋼、硬質(zhì)合金等材料。然而，由于這些材料的韌性較差，凹模在沖擊載荷的作用下，經(jīng)常發(fā)生斷裂失效。此時(shí)，采用圖1—3—5的鑲套結(jié)構(gòu)，即在用韌性較好的材料制作的套圈內(nèi)鑲?cè)松鲜霾牧现谱鞯墓ぷ鞑糠?，就可兼顧模具?duì)材料強(qiáng)度、耐磨性、韌性的要求，防止凹模斷裂失效。

對(duì)于承受載荷極大的冷擠壓模，采用圖1—3—6a、b的整體式、組合式凹模都難以避免凹模產(chǎn)生縱向破裂。此時(shí)，應(yīng)將凹模設(shè)計(jì)成預(yù)應(yīng)力組合凹棋，如圖1—3—6c、d所示。

(5)防止制件或廢料堵塞、回升  

在沖裁成形時(shí)，制件或廢料由于各種原因可能堵塞在凹模型孔內(nèi)，或者隨凸模向上回升。當(dāng)制件或廢料堵塞在凹模型孔內(nèi)時(shí)，容易使凹模脹裂及凸模受力過(guò)大而折斷；隨凸?；厣龝r(shí)，會(huì)影響模具的正常工作，甚至損壞模具。凹模刃口采用斜刃壁式結(jié)構(gòu)是防止制件或廢料堵塞的有效措施，但是這種結(jié)構(gòu)在凹模修磨后會(huì)引起成形尺寸的變化，在制件尺寸精度要求較高時(shí)不宜采用。凹模刃口采用直刃壁式結(jié)構(gòu)時(shí)，為了防止制件或廢料堵塞，應(yīng)適當(dāng)減小凹模刃口長(zhǎng)度。此外，適當(dāng)增大凸、凹模間隙也能防止制件或廢料堵塞。防止制件或廢料回升可采用圖1—3—7的方法，其中：圖1—3—7a、b是利用裝在凸模中的彈頂銷(xiāo)防止制件或廢料回升的，常用于凸模尺寸較大的場(chǎng)合；圖1—3—7c是利用壓縮空氣防止制件或廢料回升的，常用于凸模尺寸較小的場(chǎng)合。

(6)模具安全檢測(cè)裝置  

當(dāng)因某種意外原因危及模具的安全時(shí)，如果在模具上設(shè)計(jì)、安裝有安全檢測(cè)裝置，能夠及時(shí)地指令設(shè)備停止工作并且發(fā)出警報(bào)，就能使模具免遭損壞。常用的模具安全檢測(cè)裝置有光電式安全檢測(cè)裝置和接觸式安全檢測(cè)裝置。圖1—3—8是用于檢測(cè)制作是否起模的光電式安全檢測(cè)裝置的工作原理。其中：圖(1—3—8a為透射型，發(fā)射器能發(fā)出的可見(jiàn)或紅外光線(xiàn)被接收器接收。模具在工作時(shí)，每完成一個(gè)工作循環(huán)，制件起模后必須穿過(guò)發(fā)射器和接受器之間使光線(xiàn)被遮斷一次，設(shè)備才能開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)；否則，設(shè)備將停止工作，并發(fā)出報(bào)警。圖1—3—8b為反射型，制件起模后，必須經(jīng)過(guò)檢測(cè)裝置附近，使發(fā)射器發(fā)出的光線(xiàn)經(jīng)制件反射后被接收器接收到，設(shè)備才能開(kāi)始下一個(gè)工作循環(huán)。

圖1—3—9是在多工位級(jí)進(jìn)模上檢測(cè)送料是否準(zhǔn)確的接觸式安全檢測(cè)裝置。如果送料不到位，或因凸模折斷沒(méi)有沖出導(dǎo)正孔，在上模下行時(shí)，導(dǎo)正銷(xiāo)將受到條料(或帶料)的阻礙而相對(duì)上模向上運(yùn)動(dòng)，然后通過(guò)觸銷(xiāo)使微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，指令壓力機(jī)停止工作并且發(fā)出警報(bào)。

2．材料選擇

除了耐磨性外，材料還有下列使用性能指標(biāo)：

(1)塑性交形抗力指標(biāo)，包括抗拉屈服極限、抗壓屈服極限、抗彎屈服極限。

(2)斷裂抗力指標(biāo)，包括抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度。

(3)韌性指標(biāo)，通常用沖擊韌度Aku作為評(píng)價(jià)材料韌性的指標(biāo)。

(4)疲勞抗力指標(biāo)，即材料的耐疲勞性。

(5)熱疲勞抗力指標(biāo)，即材料的耐熱疲勞性。

不同類(lèi)型的材料具有各自的性能特點(diǎn)，在模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)全面了解模具的工作條件和主要失效形式，針對(duì)特定模具對(duì)材料性能的要求，選擇合適的材料。

沖薄板的沖模所受的載荷較小，選擇材料時(shí)應(yīng)以耐磨性為主．兼顧韌性、抗疲勞性等其他性能。沖厚板的沖模在工作時(shí)承受較大的沖擊載荷，應(yīng)選擇既有足夠的耐磨性同時(shí)又有良好韌性的材料，如基體鋼(LD；65Nb；CG2；LMl；LM2)、低合金高強(qiáng)度鋼(GD)、降碳高速鋼(6W6Mo5Cr4V)、火焰淬火鋼(7CrSiMnMov)、馬氏體時(shí)致鋼(18Ni)等。冷擠壓模在有重載條件下工作時(shí)，要求材料同時(shí)具備足夠的耐磨性和良好的抗壓強(qiáng)度和韌性。高速鋼(W18Cr4V；W6Mo5CrV2)的抗壓強(qiáng)度和耐磨性在冷作模具鋼中是最高的，因而常用于制作冷擠壓模。但是，高速鋼的韌性較差，易發(fā)生脆性斷裂失效，其中尤其以W18Cr4V更為嚴(yán)重。與高速鋼相比，降碳高速鋼、基體鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、馬氏體時(shí)效鋼等材料的耐磨性稍差，然而它們具有良好的韌性，用這些材料代替高速鋼，能顯著提高冷擠壓模的承載能力和使用壽命。

鋅合金壓鑄模的型腔表層溫度較低，可以選用5CrNiMo、5CrMnMo等高強(qiáng)度而耐熱疲勞性較低的材料，在模具壽命要求較低時(shí)甚至可以選用40Cr、30CrMnSi等合金結(jié)構(gòu)鋼。如選用3Cr2W8V、4CrMoSiV等材料，能延長(zhǎng)模具的使用壽命。鋁合金、鎂合金壓鑄模的型腔表層溫度較高，要求材料既有良好的熱穩(wěn)定性，又有較高的耐熱疲勞性。符合上述要求的鋁合金、鎂合金壓鑄模常用材料有3Cr2W8V、4Cr5MoSiv、4Cr5MoSiVl，其中3Cr2W8V的熱穩(wěn)定性最好，但其耐熱疲勞性最差。因此，對(duì)于鋁合金、鎂合金壓鑄模，選用4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl時(shí)的模具使用壽命遠(yuǎn)高于選用3Cr2W8V時(shí)的使用壽命。銅合金壓鑄模的型腔表層溫度很高，工作條件極為苛刻，要求材料具有很好的綜合性能，即同時(shí)具有很高的熱穩(wěn)定性、韌性、導(dǎo)熱性、耐疲勞性、耐熱疲勞性等。目前國(guó)內(nèi)使用3Cr2W8V、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiVl等材料制作銅合金壓鑄模．模具壽命較低。國(guó)外已采用加鉆的鎢系高熱強(qiáng)模具鋼、鎢基合金、鉬基合金、馬氏體時(shí)效鋼、加鈷的鉻鉬釩鋼等材料制作銅合金壓鑄模，模具壽命較長(zhǎng)。

塑料模承受的載荷較輕，型腔表層溫度較低，選材的靈活性較大。目前，塑料模常用的材料有：滲碳鋼(20、20Cr、12CrNi3A)、調(diào)質(zhì)鋼(45、40Cr、30CrMnSi、38CrMoAIA、35CrMo)、碳素工具鋼(T7A、T10A)、合金工具鋼(9Mn2v、CrWMn、9CrWMn、Cr12、Crt2MoV)、熱作模具鋼(5CrNiMo、5CrMnMo、3Cr2w8V)等。其中：合金工具鋼具有良好的耐磨性；熱作模具鋼具有良好的韌性、熱穩(wěn)定性和耐熱疲勞性；38CrMoA1A、3Cr2W8V調(diào)質(zhì)后經(jīng)滲氮處理，既有良好的耐磨性、韌性、熱穩(wěn)定性、耐熱疲勞性，又有很好的耐腐蝕性。

針對(duì)模具的制造安全措施

1．保證毛坯鍛造質(zhì)量

模具的重要零件在機(jī)械加工前一般都需對(duì)毛坯進(jìn)行鍛造，鍛造的目的不僅是提高材料的加工性能，更重要的是改善材料的使用性能，提高模具的承載能力。正確合理的鍛造可以達(dá)到如下效果：

(1)消除碳化物偏析  

高碳商合金模具鋼的原材料中，碳化物的分布極不均勻，常出現(xiàn)帶狀或網(wǎng)狀偏析，如不加以消除，將嚴(yán)重削弱鋼的韌性，使零件極易產(chǎn)生脆性斷裂。通過(guò)鍛造，可以便材料中的大塊碳化物破碎，并且分布均勻，減輕或消除碳化物偏析。

(2)控制材料流線(xiàn)  

材料中的流線(xiàn)方向和分布狀況使材料在各個(gè)方向的承載能力存在差異。通過(guò)鍛造，可以根據(jù)模具零件的形狀和受力方向，控制材料的流線(xiàn)方向，并使流線(xiàn)合理分布。

(3)提高材料密度  

采用常規(guī)工藝生產(chǎn)的熱軋鋼材，常常存在許多微小的氣孔、裂紋等組織缺陷，使材料機(jī)械性能下降。通過(guò)鍛造，可以焊合氣孔和微裂紋，提高材料的密度，保證材料的機(jī)械性能。但是，如果鍛造工藝不合理，不僅達(dá)不到目的，反而會(huì)出現(xiàn)各種鍛造缺陷，惡化材料的使用性能。例如：模具鋼的鍛造溫度范圍狹窄，操作中稍有不當(dāng)，就極易產(chǎn)生鍛造裂紋。鍛造時(shí)坯料冷卻速度過(guò)快，也容易出現(xiàn)裂紋。毛坯鍛造后需經(jīng)退火處理，目的是消除鍛造應(yīng)力，細(xì)化晶料，提高鋼材的韌性，同時(shí)還能降低硬度以便于切削加工。如果退火不充分，仍保留粗大的晶粒和較大的內(nèi)應(yīng)力，模具零件在工作時(shí)容易斷裂。如果流線(xiàn)的方向和分布不合理，也將降低零件的斷裂抗力。

2．保證零件加工質(zhì)量

模具零件的加工質(zhì)量必須滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，除此以外，應(yīng)著重注意下列問(wèn)題：

(1)過(guò)渡圓弧  零件尺寸過(guò)渡處的圓弧半徑不得減小。圓弧與直線(xiàn)的銜接應(yīng)保證平滑過(guò)渡，否則容易在銜接處產(chǎn)生疲勞裂紋。

(2)表面加工痕跡  模具成形表面不允許殘留任何刀具痕跡和劃傷痕跡，因?yàn)檫@些痕跡是誘發(fā)疲勞和熱疲勞裂紋的重要原因。

(3)加工裂紋  模具零件在加工時(shí)，如果工藝條件選擇不當(dāng)，表面層材料出現(xiàn)許多微裂紋，就會(huì)直接影響零件的耐疲勞性和耐熱疲勞性，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致零件斷裂。例如：磨削時(shí)如果磨削用量、冷卻介質(zhì)選擇不當(dāng)，砂輪選擇或修磨不當(dāng)，都容易使零件表面產(chǎn)生燒傷和磨削裂紋；電火花加工、電火花線(xiàn)切割加工時(shí)，如果電規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng)，零件表層材料就會(huì)產(chǎn)生許多顯微裂紋。

(4)凹模型孔倒錐  采用下出料方式的沖裁模，如果凹模型孔出現(xiàn)倒錐，容易使制件或廢料堵塞在凹模型孔內(nèi)，導(dǎo)致凹模脹裂或凸模折斷。

3．保證零件熱處理質(zhì)量

正確合理的熱處理是保證模具零件獲得所需技術(shù)性能的重要措施，但是，如果熱處理規(guī)范選擇或操作不當(dāng)，將嚴(yán)重降低零件的承載能力，危害模具的安全。

常見(jiàn)的熱處理質(zhì)量問(wèn)題有：

(1)淬火過(guò)熱  對(duì)于沖模等承受很大沖擊載荷的模具，應(yīng)避免淬火過(guò)熱。如果淬火時(shí)的加熱溫度過(guò)高，就會(huì)使晶粒長(zhǎng)大，導(dǎo)致材料沖擊韌性下降，疲勞裂紋的萌生時(shí)間縮短，擴(kuò)展速率加快。

(2)淬火溫度過(guò)低  對(duì)于壓鑄模、塑料模等熱加工模具，應(yīng)適當(dāng)提高淬火時(shí)的加熱溫度。如果淬火溫度過(guò)低，則模具零件在高溫時(shí)的強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性較差，容易產(chǎn)生塑性變形和熱疲勞開(kāi)裂。

(3)熱處理肥碳或增碳  零件在淬火加熱時(shí)未加保護(hù)，容易造成表面層材料氧化脫碳或增碳。如果氧化脫碳層在后續(xù)加工中末被去除，將嚴(yán)重降低零件的耐磨性。表面增碳后，對(duì)于冷加工模具容易產(chǎn)生崩刃等斷裂失效，對(duì)于熱加工模具容易產(chǎn)生熱疲勞失效。

(4)應(yīng)力集中和裂紋  模具零件如果在淬火時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力集中和裂紋，在使用時(shí)將很容易產(chǎn)生斷裂破壞。應(yīng)力集中的部位容易萌生疲勞裂紋，影響零件的疲勞壽命。

(5)回火不充分或回火過(guò)度  如果回火時(shí)的溫度不夠或保溫時(shí)間不足，模具零件中將殘留較大的淬火應(yīng)力，并使材料的韌性下降，工作時(shí)容易產(chǎn)生斷裂。熱加工模具的回火溫度一般應(yīng)高于模具的工作溫度，以避免模具零件的表層材料在工作時(shí)發(fā)生回火轉(zhuǎn)變而產(chǎn)生組織應(yīng)力，降低其使用壽命。

回火過(guò)度將降低模具零件的強(qiáng)度和硬度，使零件在工作時(shí)容易產(chǎn)生塑性變形，磨損速度也大大加快。