該如何延長模劑的使用壽命？

模劑壽命是指在保證制件品質(zhì)的前提下,模劑所能達(dá)到的生產(chǎn)次數(shù)(沖壓次數(shù)、成型次數(shù))。它包括反復(fù)刃磨和更換易損件，直至模劑的主要部分更換所成形的合格制件總數(shù)。

一、模劑使用壽命

模劑已經(jīng)生產(chǎn)的次數(shù)。模劑的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模劑未達(dá)到一定的工業(yè)水平下公認(rèn)的壽命時(shí)就不能工作。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴(yán)重磨損等。正常失效是指模劑經(jīng)大批量生產(chǎn)使用，因緩慢塑性變形或較均勻地

磨損或疲勞斷裂而不能繼續(xù)工作。

1.模劑正常壽命

模劑正常失效前，生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫模劑正常壽命，簡稱模劑壽命，模劑首次修復(fù)前生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫首次壽命；模劑一次修復(fù)后到下一次修復(fù)前所生產(chǎn)出的合格產(chǎn)品的數(shù)目，叫修模壽命。模劑壽命是首次壽命與各次修復(fù)壽命的總和。

2.模劑失效形式及原理

模劑種類繁多，工作狀態(tài)差別很大，損壞部位也各異，但失效形式歸納起來大致有三種，即磨損、斷裂、塑性變形。

一、磨損失效：

模劑在工作時(shí)，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于表面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現(xiàn)象叫磨損。磨損失效可分以下幾種：

a. 疲勞磨損

兩接觸表面相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在循環(huán)應(yīng)力(機(jī)械應(yīng)力與熱應(yīng)力)的作用下，使表面金屬疲勞脫落的現(xiàn)象稱為疲勞磨損。

b. 氣蝕磨損和沖蝕磨損

金屬表面的氣泡破裂，產(chǎn)生瞬間的沖擊和高溫，使模劑表面形成微小麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫氣蝕磨損。

液體和固體微小顆粒反復(fù)高速?zèng)_擊模劑表面，使模劑表面局部材料流失，形成麻點(diǎn)和凹坑的現(xiàn)象叫沖蝕磨損。

c. 磨蝕磨損

在摩擦過程中，模劑表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)，再加上摩擦力的機(jī)械作用，引起表面材料脫落的現(xiàn)象叫磨蝕磨損。

在模劑與工件(或坯料)相對(duì)運(yùn)動(dòng)中，磨損往往是以多種形式并存，并相互影響。

二、斷裂失效

模劑出現(xiàn)大裂紋或分離為兩部分和數(shù)部分喪失工作能力時(shí)，成為斷裂失效。

斷裂可分為塑性斷裂和脆性斷裂。模劑材料多為中、高強(qiáng)度鋼，斷裂的形式多為脆性斷裂。脆性斷裂又可分為一次性斷裂和疲勞斷裂。

三、塑性變形失效

模劑在工作時(shí)承受很大的應(yīng)力，而且不均勻。當(dāng)模劑的某個(gè)部位的應(yīng)力超過了當(dāng)時(shí)溫度下模劑材料的屈服極限時(shí)，就會(huì)以晶格滑移、孿晶、晶界滑移等方式產(chǎn)生塑性變形，改變了幾何形狀或尺寸，而且不能修復(fù)再工作時(shí)，叫塑性變形失效。塑性變形的失效形式表現(xiàn)為鐓粗、彎曲、形腔脹大、塌陷等。

模劑的塑性變形是模劑金屬材料的屈服過程。是否產(chǎn)生塑性變形，起主導(dǎo)作用的是機(jī)械負(fù)荷以及模劑的室溫強(qiáng)度。在高溫下工作的模劑，是否產(chǎn)生塑性變形，主要取決于模劑的工作溫度和模劑材料的高溫強(qiáng)度。

四、影響沖壓模劑壽命的主要因素

  研究表明：模劑的使用壽命與模劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模劑鋼材選用、熱處理、表面處理、機(jī)械加工研磨、線切割工藝，沖壓設(shè)備、沖壓材料及工藝，模劑潤滑、保養(yǎng)維修水平差等諸多因素有關(guān)。其中引起模劑失效的各種因素中，模劑結(jié)構(gòu)不合理、選材不當(dāng)約占25%，熱處理不當(dāng)約占45%，工藝問題約占10%；設(shè)備問題、滑潤問題等因素約占20%。

1.合理的模劑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模劑結(jié)構(gòu)對(duì)模劑受力狀態(tài)的影響很大，合理的模劑結(jié)構(gòu)能使模劑工作時(shí)受力均勻，不易偏載，應(yīng)力集中小。模劑設(shè)計(jì)的原則是保證足夠的強(qiáng)度、剛度、同心度、對(duì)中性和合理的沖裁間隙，并減少應(yīng)力集中，以保證由模劑生產(chǎn)出來零件符合設(shè)計(jì)要求。因此對(duì)模劑的主要工作零作（如沖模的凸、凹模等）要求其導(dǎo)向精度高、同心度和中性好及沖裁的間隙合理。在進(jìn)行模劑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重考慮的是：

1.1 設(shè)計(jì)凸模時(shí)必須注意導(dǎo)向支撐和對(duì)中保護(hù)。特別是設(shè)計(jì)小孔凸模時(shí)采用導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)，能保證模劑零件相互位置的精度，增加模劑抗彎曲、抗偏載的能力，避免模劑不均勻磨損，從而延長模劑壽命。

1.2 對(duì)小孔、夾角、窄槽等薄弱部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，為了減少應(yīng)力集中，要以圓弧過渡，圓弧半徑R可取3～5mm。

1.3  整體模劑的凹圓角半徑很易造成應(yīng)力集中，并引起開裂，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中。

1.4  沖模的凸、凹模圓角半徑R不僅對(duì)沖壓件成形有較大的影響，而且對(duì)于模劑的磨損及壽命也影響很大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從保證成型零件充分接觸的前提下盡可能放大，避免產(chǎn)生倒錐，影響沖件脫料出模，如圓角半徑R過小且沒有光滑過渡，則容易產(chǎn)生裂紋。

1.5  合理增大間隙，改善凸模工作部分的受力狀態(tài)，使沖裁力、卸件力和推件力下降，凸、凹模刃口磨損減少。一般情況下，沖裁間隙放大可以延長切飛邊模壽命。

1.6   模架應(yīng)有良好的剛性，不要僅僅滿足強(qiáng)度要求，模座厚度不宜太薄，至少應(yīng)設(shè)計(jì)到45mm以上。浮動(dòng)模柄可避免沖床對(duì)模劑導(dǎo)向精度的不良影響。凸模應(yīng)緊固牢靠，裝配時(shí)要檢查凸模或凹模的軸線對(duì)水平面的垂直度以及上下底面之間的平行度。

1.7  模劑的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)精度。準(zhǔn)確和可靠的導(dǎo)向，對(duì)于減少模劑工作零件的磨損，避免凸、凹?？袀绊憳O大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復(fù)合模和連續(xù)模則更為有效。