畢業(yè)論文--冷擠壓模具的失效分析

1、<p>　　內(nèi) 容 摘 要</p><p>　　自從我國(guó)加入WTO之后，模具產(chǎn)品已提升到技術(shù)裝備總體水平至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中，尤其是冷擠壓模具，它是實(shí)現(xiàn)少、無(wú)切削加工的重要工藝裝備，在現(xiàn)代生產(chǎn)加工中日益得到廣泛的應(yīng)用。但在冷擠壓加工時(shí)，常常遇到一些妨礙正常投產(chǎn)的重要問(wèn)題，就是模具受到損壞，最終導(dǎo)致模具失效。 </p><p>　　本文結(jié)合工廠實(shí)際的生產(chǎn)狀況，對(duì)冷擠模具應(yīng)

2、用，冷擠模具的失效形式，以及對(duì)所產(chǎn)生的各種失效形式進(jìn)行分析，而后找出解決的辦法，提高生產(chǎn)效益，減少成本，使冷擠壓得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：冷擠壓加工 冷擠模具 失效</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引 言 …………………………………………………………………………………………1</

3、p><p>　　擠壓的實(shí)質(zhì)及方法分類 …………………………………………………………………2</p><p>　?。ㄒ唬├鋽D壓加工的實(shí)質(zhì) ……………………………………………………………………2</p><p>　　（二）冷擠壓的方法分類 ……………………………………………………………………2</p><p>　　二、冷擠壓的特點(diǎn) ………………………

4、……………………………………………………2</p><p>　?。ㄒ唬├鋽D壓的優(yōu)點(diǎn) …………………………………………………………………………3</p><p>　　（二）冷擠壓的缺點(diǎn) …………………………………………………………………………4</p><p>　　三、冷擠壓的實(shí)現(xiàn)形式 ………………………………………………………………………5</p>&

5、lt;p>　?。ㄒ唬├鋽D壓模具的構(gòu)造及特點(diǎn) ……………………………………………………………5</p><p>　?。ǘ?duì)冷擠壓模具的基本要求 ……………………………………………………………6</p><p>　　四、冷擠壓模具的失效性 ……………………………………………………………………6</p><p>　　（一）模具失效出現(xiàn)的過(guò)程 ……………………………

6、……………………………………6</p><p>　　（二）模具失效的形式 ………………………………………………………………………7</p><p>　　五、冷擠模具的工作條件……………………………………………………………………14</p><p>　　六、模具損壞的各種具體因素………………………………………………………………14</p><p&g

7、t;　?。ㄒ唬┠＞卟牧系挠绊憽?4</p><p>　?。ǘ┠＞呓Y(jié)構(gòu)的影響………………………………………………………………………15</p><p>　?。ㄈ┠＞咧圃旃に嚨挠绊憽?6</p><p>　　七、模具工作條件和使用維護(hù)的影響……………………………………

8、…………………17</p><p>　?。ㄒ唬┍患庸げ牧系挠绊憽?7</p><p>　?。ǘ?rùn)滑條件的影響………………………………………………………………………18</p><p>　　參考文獻(xiàn)………………………………………………………………………………………19</p><p>　　致謝

9、 …………………………………………………………………………………………20</p><p>　　冷擠壓模具的失效性分析</p><p>　　冷擠壓加工的發(fā)展在初期是極其緩慢的，長(zhǎng)期以來(lái)一直局限于鉛和錫等幾種較軟的金屬材料。18世紀(jì)末，法國(guó)人首先成功地冷擠壓出鉛棒。直到19世紀(jì)20世紀(jì)初，才開(kāi)始應(yīng)用于鋅，錫，純銅，無(wú)氧銅及黃銅等，如冷擠壓生產(chǎn)錫制牙膏管，英國(guó)于1886年開(kāi)始運(yùn)用于冷擠壓加工

10、，某一工廠先從加工軟金屬開(kāi)始，后來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)冷擠壓比較堅(jiān)硬的有色金屬，如鋅，鋁，銅極其合金。1903年美國(guó)運(yùn)用冷擠壓制成薄壁黃銅管，隨后，又采用預(yù)制成杯形坯料，然后再用正擠壓的方法，成功地制成深孔杯形件，第一次世界大戰(zhàn)期間，美國(guó)軍火商采用這種擠壓方法大批量生產(chǎn)黃銅彈殼，第一次世界大戰(zhàn)后，德國(guó)用冷擠壓方法可成批生產(chǎn)純鋁和純鋅電容器外殼等各種有色金屬器件。</p><p>　　鋼的冷擠壓正式用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的各行各業(yè)始于

11、1947年。美國(guó)于1949年發(fā)表了關(guān)于各種鋼材冷擠壓前后力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。德國(guó)于1950年發(fā)表了關(guān)于黑色金屬的冷擠壓實(shí)驗(yàn)報(bào)告，得出了一些基本工藝的技術(shù)數(shù)據(jù)，并在1953年公布了關(guān)于鋼的冷擠壓壓力和擠壓功的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，日本于1957年引進(jìn)專用冷擠壓壓力機(jī)以后，在鐘表等精密儀器工業(yè)中開(kāi)始應(yīng)用冷擠壓加工，由于這種技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益極其顯著，不久，便在大批量生產(chǎn)的汽車，電器及紡織等工業(yè)部門中得到了廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在，這種技術(shù)已在機(jī)械零件制造行業(yè)中成為

12、一種極重要的加工手段，并遍及于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)工業(yè)部門。</p><p>　　在我國(guó)，解放前，冷擠壓加工技術(shù)是極端落后的。當(dāng)時(shí)只有極少數(shù)的工廠用鉛，錫等有色金屬擠壓牙膏管，線材和管材等，解放后，冷擠壓加工技術(shù)得到了發(fā)展，在改革開(kāi)放以來(lái)，引進(jìn)了一些國(guó)外先進(jìn)的模具材料的使用方面，除了采用高碳高鉻鉬鋼，高速鋼，滾珠軸承鋼，彈簧鋼以外，還采用了不少新型模具鋼以及硬質(zhì)合金，基體鋼，鋼結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金等。冷擠壓模具的使用壽命已從一

13、般可達(dá)5000~50000次增加到400000~5000000次。在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，采用近代的最優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算方法，CAD/CAM系統(tǒng)以及數(shù)字化技術(shù)和專家系統(tǒng)，在保證強(qiáng)度，鋼度等要求的前提下，充分發(fā)揮了模具材料的潛力。再模具制造方面，采用了先進(jìn)的快速造型技術(shù)，并采用先進(jìn)的無(wú)軸高速數(shù)控加工，既快有能精密地制得所需的冷擠壓模具。在冷擠壓壓力機(jī)方面，我國(guó)已擁有各級(jí)噸位擠壓壓力機(jī)的獨(dú)立設(shè)計(jì)和制造能力，現(xiàn)在，除了經(jīng)常采用的冷擠壓壓力機(jī)，通用機(jī)械壓

14、力機(jī)，液壓機(jī)之外，我國(guó)還成功的采用了摩擦壓力機(jī)和高速錘進(jìn)行冷擠壓生產(chǎn)。</p><p>　　冷擠壓的實(shí)質(zhì)及方法分類</p><p>　?。ㄒ唬├鋽D壓加工的實(shí)質(zhì)</p><p>　　冷擠壓的加工方法是利用金屬材料塑性變形的原理，在室溫的條件下，，將冷態(tài)的金屬毛坯放入裝在壓力機(jī)上的模具型腔內(nèi)，在強(qiáng)大的壓力和一定的溫度作用下，迫使金屬毛坯產(chǎn)生塑性流動(dòng)，通過(guò)凸模與凹模的間隙

15、或凹模出口，擠出空心或端面比毛坯斷面要小的實(shí)心零件，可以獲得所需一定形狀及尺寸，還具有較高力學(xué)性能擠壓件的工藝技術(shù)。冷擠壓是無(wú)切削，少切削零件加工工藝之一，所以是近代金屬塑性加工中一種先進(jìn)的加工方法。但在冷擠壓加工時(shí)，常常遇到一些妨礙正常投產(chǎn)的重要問(wèn)題，就是模具受到損壞。</p><p>　　自從我國(guó)加入WTO之后，模具產(chǎn)品已提升到技術(shù)裝備總體水平至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，其中，尤其是冷擠壓模具，它是實(shí)現(xiàn)少、無(wú)切削加工

16、的重要工藝裝備，在現(xiàn)代生產(chǎn)加工中日益得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　冷擠壓成型加工是靠模具來(lái)控制金屬流動(dòng)，靠軟化金屬體積的大量轉(zhuǎn)移來(lái)成形所需的零件。由此可知，冷擠壓工藝的成功與失敗與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，模具材料以及金屬毛坯的軟化處理等密切相關(guān)。</p><p>　　冷擠壓加工的成型速度范圍很廣，所用的設(shè)備可以在專用的冷擠壓壓力機(jī)上進(jìn)行，也可在一般的機(jī)械壓力機(jī)或液壓機(jī)，摩擦壓力機(jī)及高速錘上進(jìn)

17、行。</p><p>　?。ǘ├鋽D壓的方法分類</p><p>　　冷擠壓工藝可按金屬流動(dòng)方向，金屬流動(dòng)速度及變形溫度等進(jìn)行分類：</p><p>　　1、按金屬流動(dòng)方向分類與凸模運(yùn)動(dòng)方向之間的相互關(guān)系，冷擠壓方法分為正擠壓，反擠壓，復(fù)合擠壓，減徑擠壓，徑向擠壓，墩擠壓。</p><p>　　2、按金屬坯料充填模具型腔的流動(dòng)速度有一般速度，

18、低速及高速擠壓之分。</p><p>　　3、按變形溫度狀態(tài)分，有冷擠壓，溫?cái)D壓，熱擠壓。</p><p><b>　　二、冷擠壓的特點(diǎn)</b></p><p>　　冷擠壓技術(shù)是一種高精，高效，優(yōu)質(zhì)低耗的先進(jìn)生產(chǎn)工藝技術(shù)，比較多的應(yīng)用于中小型鍛件規(guī)?；a(chǎn)中。與常規(guī)模鍛工藝技術(shù)相比，可以節(jié)材30%~50%，節(jié)能40%~80%，而且能夠提高鍛件質(zhì)

19、量和改善作業(yè)環(huán)境。二戰(zhàn)后，冷擠壓技術(shù)在國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的汽車，摩托車，家用電器等行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展應(yīng)用，而新型擠壓材料，模具新鋼種和大噸位壓力機(jī)的出現(xiàn)，更拓展了其發(fā)展空間。日本80年代自稱，其轎車生產(chǎn)中以鍛造工藝方法生產(chǎn)的零件，有30%~40%是采用冷墩工藝生產(chǎn)的，近年來(lái)生產(chǎn)的新型轎車則每車平均使用42Kg的冷鍛件。美國(guó)等國(guó)家的轎車生產(chǎn)中，每車平均使用40Kg的冷鍛件。隨著科技的進(jìn)步和汽車，摩托車，家用電器等行業(yè)對(duì)產(chǎn)品技術(shù)要求的不斷提

20、高，冷鍛件生產(chǎn)工藝技術(shù)已逐步成為中小鍛件精華生產(chǎn)的發(fā)展方向。</p><p><b>　?。ㄒ唬├鋽D壓的優(yōu)點(diǎn)</b></p><p>　　近年來(lái)，在機(jī)械制造工藝方面廣泛采用冷擠壓先進(jìn)技術(shù)，取得了顯著的成效。目前，隨著計(jì)算機(jī)，快速造型及數(shù)字化等現(xiàn)代科學(xué)的迅速發(fā)展及應(yīng)用，使冷擠壓工藝進(jìn)一步得到開(kāi)拓及采用。與其他制造方法相比，冷擠壓工藝已成為金屬塑性變形中最先進(jìn)工藝之一，在

21、技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上它都有很多的顯著優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　1、顯著降低原材料的消耗</p><p>　　冷擠壓是一種金屬塑性成形加工方法，它在不破壞金屬的前提下使金屬體積作出塑性轉(zhuǎn)移，達(dá)到少無(wú)切削而使金屬成形，制得所需的形狀及尺寸零件，這樣就避免了在切削加工是而形成的大量金屬?gòu)U屑，大大節(jié)約了各種有色金屬及鋼鐵原材料。 </p><p><b>　　2、提高

22、勞動(dòng)生產(chǎn)率</b></p><p>　　冷擠壓零件是在壓力機(jī)上進(jìn)行的，操作方便，容易掌握，生產(chǎn)率很高。</p><p>　　3、可形成復(fù)雜形狀的零件</p><p>　　在壓力機(jī)的往復(fù)直線動(dòng)作下完成復(fù)雜的加工工序，并可以制成形狀復(fù)雜的零件。</p><p>　　4、提高零件的力學(xué)性能</p><p>　　在

23、冷擠壓過(guò)程中，金屬材料處于三向不等的壓應(yīng)力作用下，擠壓變形后，金屬材料的晶粒組織更加致密，金屬流線不被切斷，成為沿著擠壓件輪廓連續(xù)分布的金屬流線。同時(shí)，擠壓利用了金屬材料冷變形的加工硬化特性，使冷擠壓件的強(qiáng)度大為提高，從而提供了用強(qiáng)度鋼代替高強(qiáng)度鋼的可能性。</p><p>　　5、可獲得教高尺寸精度及較小表面粗糙度值的零件</p><p>　　經(jīng)冷擠壓成形零件的表面質(zhì)量是十分良好的。在冷

24、擠壓過(guò)程中，金屬表面在高壓下受到模具光滑表面的熨平，因此零件的表面粗糙度值很小，表面強(qiáng)度也大為提高。冷擠壓零件的精度可達(dá)IT7~IT8級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra0.2~1.6。因此，用冷擠壓加工的零件一般很少再切削加工，只需在要求特別高之處進(jìn)行精磨。冷擠壓工藝可以獲得理想的制作表面粗糙度與尺寸精度，有些零件經(jīng)擠壓后可以不再進(jìn)行切削加工，從而為采用冷擠壓加工代替 某些零件的鍛造，鑄造與切削加工開(kāi)辟了一條廣闊的道路。</p>&l

25、t;p>　　6、減少工序，縮短生產(chǎn)周期</p><p>　　冷擠壓工藝是在閉式模具型腔中進(jìn)行金屬塑性變形，所得的擠壓是沒(méi)有飛邊的，故不再需要切邊（或沖孔）后續(xù)工序，從而縮短了生產(chǎn)周期。</p><p><b>　　7、減少設(shè)備投資</b></p><p>　　與模鍛工藝相比，因冷擠壓不產(chǎn)生飛邊，故可以省去切邊模及切邊壓力機(jī)，明顯的減少了設(shè)

26、備投資，另外冷擠壓生產(chǎn)加工，可在專用冷擠壓壓力機(jī)上，也可以在通用液壓機(jī)上進(jìn)行，還可以在非專門為冷擠壓而設(shè)計(jì)的普通壓力機(jī)上進(jìn)行，如通用沖床或摩擦壓力機(jī)。</p><p>　　8、降低零件的生產(chǎn)成本</p><p>　　由于冷擠壓可以大大節(jié)約原材料和加工工時(shí)，因此必然可降低零件的制造成本。</p><p><b>　?。ǘ├鋽D壓的缺點(diǎn)</b>&l

27、t;/p><p>　　雖然冷擠壓有種種優(yōu)點(diǎn)，但是在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中也有它的不足，比如：</p><p><b>　　1、變形抗力高</b></p><p>　　冷擠壓時(shí)，被擠壓材料的變形較高，其中最有實(shí)用意義的是鋼的冷擠壓，其變形抗力高達(dá)2000MPa以上，這樣的超高壓力，對(duì)模具材質(zhì)，結(jié)構(gòu)以及加工制造等提出了更高的要求。</p><

28、;p><b>　　2、模具壽命短</b></p><p>　　由于冷擠壓模具承受著很大的單位擠壓力作用，最高可打3000MPa，模具易磨損，易破壞，雖然在模具材料和模具結(jié)構(gòu)等方面采用了很多有效的措施，但與沖壓模相比，其使用壽命還是不高的。</p><p>　　3、對(duì)毛坯的要求較高</p><p>　　冷擠壓加工時(shí)對(duì)毛坯的要求比其他金屬塑性

29、成形加工工藝都高，否則，會(huì)使模具受到損壞，對(duì)于冷擠壓毛坯，除了要求毛坯具有準(zhǔn)確的幾何形狀和較高的尺寸精度外，還要求在冷擠壓變形之前對(duì)毛坯進(jìn)行一定的軟化退火處理及表面潤(rùn)滑處理。</p><p>　　4、對(duì)冷擠壓設(shè)備要求較高</p><p>　　當(dāng)實(shí)施冷擠壓工藝過(guò)程時(shí)，除了要求冷擠壓設(shè)備應(yīng)有較大的強(qiáng)度以外，還要求有較好的剛度，此外，還要求設(shè)備具有良好的精度并具有可靠的保險(xiǎn)裝置。</p&g

30、t;<p>　　通過(guò)上述分析可見(jiàn)，冷擠壓加工方法是一種“優(yōu)質(zhì)，高產(chǎn)，低消耗，低成本”的先進(jìn)工藝，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都有很高的應(yīng)用價(jià)值。目前，冷擠壓技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)汽車，摩托車，儀表，電信器材，輕工，建筑，宇航，船舶，軍工及五金等工業(yè)部門中獲得了廣泛的應(yīng)用，已成為金屬塑性成形技術(shù)中不可缺少的重要加工手段之一。</p><p>　　三、冷擠壓的實(shí)現(xiàn)形式</p><p>　　冷擠模具是

31、實(shí)現(xiàn)少，無(wú)切削加工的重要的工藝裝備，現(xiàn)代生產(chǎn)中日益得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　（一）冷擠壓模具的構(gòu)造及特點(diǎn) </p><p>　　1、冷擠壓模具的構(gòu)造</p><p>　　冷擠壓模具一般由以下四個(gè)部分組成：工作部分（凸模，凹模，上下模座）；導(dǎo)向部分（導(dǎo)柱，導(dǎo)套或?qū)玻?卸料和頂出部分（卸料板，頂桿）；緊固部分（凹模壓板，螺栓，銷釘?shù)龋?。冷擠壓模零件分為工

32、藝零件和輔助零件。常用的模具結(jié)構(gòu)有：專用反擠模，正擠模，復(fù)合模和通用模等</p><p>　　2、冷擠壓模具的特點(diǎn)</p><p>　　冷擠模的外部輪廓形狀酷似板料沖壓模具，但它比普通沖壓模具承受的壓力要大得多，此壓力一般為2000~2500MPa，甚至更高，達(dá)到材料強(qiáng)度的4~6倍，一般接近甚至超現(xiàn)有模具材料的強(qiáng)度極限，這種壓力又作用冷擠模的中心成為相當(dāng)大的載荷，而且工作時(shí)間很長(zhǎng)，這是區(qū)別

33、于其他成型方法和沖壓模具最為突出的特點(diǎn)。另外，在金屬流動(dòng)過(guò)程中，模具還要承受極大的摩擦力和溫度變化的作用，在連續(xù)工作的條件下，變形熱和摩擦熱使得模具溫度達(dá)200度到300度以上?？梢?jiàn)冷擠壓模具的工作條件極其惡劣。因此，冷擠壓模具在結(jié)構(gòu)上和沖壓模具又有許多不同之處，它的特點(diǎn)是，模家鋼性好，強(qiáng)度高，模座厚度和接觸面積大，結(jié)構(gòu)較為對(duì)稱，凸出，凹進(jìn)處較少；凹模多為鑲塊預(yù)應(yīng)力套結(jié)構(gòu)；工作部件，采取分割形式的居多；工作部件直接用螺釘緊固的情況很少，

34、多數(shù)采用壓套和壓板的間接方法緊固；冷擠模一般具有雙重卸，頂料裝置，有時(shí)頂出和卸料裝置還兼有封壓金屬和直接參與完成工藝變形的作用。</p><p>　　（二）對(duì)冷擠壓模具的基本要求</p><p>　　1、保證模具在惡劣的工作條件下，選用具有足夠的強(qiáng)度和鋼度，高的耐磨材料，正確的加工方法和熱處理工藝規(guī)范，特別是模具的工作部分，應(yīng)設(shè)計(jì)合理的幾何形狀，采用強(qiáng)度很好的材料。</p>

35、<p>　　2、模具工作部分能夠方便而可靠地固定在模架上，對(duì)中性能要好。</p><p>　　3、對(duì)尺寸精度要求高的擠壓件，模具應(yīng)有良好而可靠的穩(wěn)定性和導(dǎo)向裝置。</p><p>　　4、模具具有方便而靈活的卸料和頂出裝置，易使零件取出。</p><p>　　5、模具的易損部分拆換方便，在生產(chǎn)批量較大時(shí)要有互換性和通用性。</p><p

36、>　　6、便于毛坯的放置和定位，在大批量生產(chǎn)中要有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化，并配有自動(dòng)送料裝置。</p><p>　　7、模架能牢固的安裝在壓力機(jī)上，具有必要的防護(hù)措施，保證操作工人的人生安全。</p><p>　　8、模具制造要簡(jiǎn)單，成本低廉。</p><p>　　四、冷擠壓模具的失效性</p><p>　　（一）模具失效出現(xiàn)的過(guò)程&l

37、t;/p><p>　　模具經(jīng)安裝調(diào)試后，可以正常生產(chǎn)合格的工件，這一過(guò)程稱為模具的服役。 一般情況下，我們總是希望模具能有足夠長(zhǎng)的服役期限，以滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。</p><p>　　但是模具在制造過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生某些缺陷，或者在服役過(guò)程中逐漸出現(xiàn)了某些缺陷，如微裂紋、輕度磨損、變形等等，在此狀況下模具雖有隱患但仍能繼續(xù)工作，這種雖有缺陷但未喪失服役能力的狀態(tài)稱為模具的損傷。 </p&g

38、t;<p>　　模具因某種原因損壞，或者模具損傷積累至一定程度導(dǎo)致模具損壞，無(wú)法繼續(xù)服役，稱為模具的失效。在生產(chǎn)中，凡模具的主要工作部件損壞，不能繼續(xù)沖壓出合格的工件時(shí)，即認(rèn)為模具失效。</p><p>　　模具的失效按照發(fā)生時(shí)間的早晚，大致可分為兩類：正常失效和早期失效。 </p><p>　　模具經(jīng)過(guò)大量的生產(chǎn)使用，因摩擦而自然磨損或緩慢地產(chǎn)生塑性變形及疲勞裂紋，達(dá)到正常

39、使用壽命之后失效是屬于正常的現(xiàn)象，為正常失效。模具未達(dá)到設(shè)計(jì)使用規(guī)定的期限，既產(chǎn)生崩刃 、碎裂、折斷等早期破壞；或因嚴(yán)重的局部磨損和塑性變形而無(wú)法繼續(xù)服役，為早期失效。對(duì)于早期失效的模具，必須查找其產(chǎn)生的原因，努力采取補(bǔ)救的措施。 </p><p>　?。ǘ┠＞叩氖У男问?lt;/p><p>　　冷擠壓模具的凸、凹模由于受力狀況有所不同，所以失效形式有所差異，一般凸模易于折斷，凹模易于脹裂

40、。冷擠壓凸模的失效形式主要有折斷、磨損、鐓粗 、疲勞斷裂和縱向開(kāi)裂；冷擠壓凹模的失效形式主要有脹裂和磨損。</p><p>　　1 、凸模的失效形式</p><p>　　冷擠壓時(shí)，由于花鍵為多齒螺旋形狀，凸?？赡茉趶澢鷳?yīng)力或應(yīng)力集中的作用下折斷，或因脫模時(shí)由于打料器的作用，使花鍵模具受到拉應(yīng)力而拉斷。如圖1、圖2、圖3所示：</p><p>&l

41、t;b>　　圖1模具的拉斷</b></p><p><b>　　圖2模具的拉斷</b></p><p><b>　　圖3模具的拉斷</b></p><p>　　在冷擠壓過(guò)程中，模具反復(fù)使用，使模具的沖次達(dá)到數(shù)萬(wàn)次，凸模肩部承受了很高的壓應(yīng)力和摩擦力，易產(chǎn)生麻點(diǎn)和磨損，成為導(dǎo)致凸模折斷的疲勞源。久而久之，模

42、具在疲勞源處產(chǎn)生開(kāi)裂。如圖4所示：</p><p><b>　　圖4泛白處為疲勞點(diǎn)</b></p><p>　　若凸模選材或熱處理不當(dāng)，在壓應(yīng)力和彎曲應(yīng)力的作用下，將產(chǎn)生縱向彎曲或 鐓粗，鐓粗一般發(fā)生在距工作端部 1/3~1/2 凸模工作長(zhǎng)度處。一旦發(fā)現(xiàn)凸模鐓粗 ，應(yīng)立即重磨。如果凸模因抗壓強(qiáng)度不夠發(fā)生鐓粗 ，在工作部

43、位表面會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力，引起表面縱裂。若繼續(xù)擠壓，裂紋將擴(kuò)展并連接起來(lái)，造成掉塊（凹模表面成片剝落）。如圖5所示：</p><p><b>　　圖5凸模墩粗</b></p><p><b>　　2、凹模的失效形式</b></p><p>　　若凹?？估瓘?qiáng)度不夠，擠壓時(shí)在切向拉應(yīng)力的作用下，會(huì)產(chǎn)生脹裂（縱向開(kāi)裂）， 凹

44、模型腔變化的部位會(huì)發(fā)生橫向開(kāi)裂。如果采用預(yù)應(yīng)力組合凹模，長(zhǎng)期工作中內(nèi)層凹模型腔內(nèi)壁會(huì)因拉、壓交變循環(huán)的切向應(yīng)力作用導(dǎo)致疲勞開(kāi)裂。如圖6、圖7所示  ：</p><p><b>　　圖6凹模斷裂</b></p><p><b>　　圖7斷裂的端面</b></p><p>　　任何模具，其失效形式并非一成不變。模具在

45、服役過(guò)程中，在不同的部位，會(huì)承受不同形式的作用力，可能導(dǎo)致出現(xiàn)多種損傷形式并存的現(xiàn)象。  由于冷擠時(shí)被擠金屬在模具表面的激烈流動(dòng)，所以被擠金屬與凹凸模工作表面產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，于是分別構(gòu)成了滑動(dòng)摩擦付，當(dāng)表面不平時(shí)，使會(huì)出現(xiàn)峰頂接觸，由于接觸面積小，峰頂壓力很高足以引起塑性變形，導(dǎo)致接觸，還發(fā)生粘著現(xiàn)象，在相對(duì)滑動(dòng)情況下，粘著點(diǎn)被剪切，塑性材料就會(huì)轉(zhuǎn)移到另一工作表面上，于是出現(xiàn)粘著，剪切在粘著的循環(huán)過(guò)程，這就形成粘著磨損

46、，我們的凹模芯及凹模出現(xiàn)的“拉毛”現(xiàn)象就屬于此類。</p><p><b>　　如圖8所示： </b></p><p><b>　　圖8零件拉毛</b></p><p>　　當(dāng)凸模出現(xiàn)“拉毛”現(xiàn)象時(shí)，我們可以對(duì)模具進(jìn)行特出的表面處理，這樣即可降低拉毛現(xiàn)象的產(chǎn)生，也可增加模具的耐用性，可以對(duì)車床加工好的模具先進(jìn)行拋光，達(dá)到一

47、定的光潔度，在進(jìn)行表面防磨，防拉毛鍍鈦處理，提高模具的耐用性。如圖12，模具采用鍍鈦處理</p><p>　　當(dāng)凸凹零件產(chǎn)生上述這“毛現(xiàn)象時(shí)種缺陷時(shí)，就不能制造出合格的擠壓件嚴(yán)重影響工廠的生產(chǎn)計(jì)劃，為此面臨工程技術(shù)人員應(yīng)要及時(shí)解決造成這些缺陷的關(guān)鍵性問(wèn)題。生產(chǎn)實(shí)踐指出，每副模具的承載能力，工作使用壽命，制造精度及產(chǎn)品合格率，在很大程度上，取決于模具鋼的化學(xué)成分，模具零件的加工質(zhì)量及熱處理工藝等，為了生產(chǎn)出高質(zhì)量，

48、高經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)品擠壓件，必須從模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選用模具材料，機(jī)械加工，熱處理，生產(chǎn)成本等方面，全面進(jìn)行考慮，才能達(dá)到應(yīng)有的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。</p><p>　　由于模具材料的性能、模具的結(jié)構(gòu)、制造工藝、壓力加工設(shè)備的特性和加工操作方法的不同，各種損傷形式的發(fā)展速度有很大的差異，多種損傷形式的相互促進(jìn)會(huì)加速模具的失效。因此，同樣的模具可能會(huì)導(dǎo)致完全不同的失效形式和服役壽命。  對(duì)模具進(jìn)行失效分析，不

49、僅要查明其失效形式、失效原因及影響因素，還應(yīng)當(dāng)了解其它可能導(dǎo)致?lián)p傷的原因及影響因素，掌握全面的情況。在克服某一種失效形式時(shí)，還要防止其它損傷的發(fā)展，以確保和延長(zhǎng)模具的服役期限。</p><p>　　今半年，對(duì)冷擠壓模具早期失效的原因作了一次統(tǒng)計(jì)分析，現(xiàn)將其數(shù)據(jù)結(jié)果列于表。</p><p><b>　　表1</b></p><p>　　因此，為了

50、防止模具早期失效，延長(zhǎng)模具使用壽命，應(yīng)從上述幾個(gè)方面采取有效的，相應(yīng)的預(yù)防措施。</p><p>　　由表1可知熱處理對(duì)冷擠壓模具的影響最大，比如加熱速度不當(dāng)，淬火溫度不當(dāng)，冷卻溫度不當(dāng)，保溫時(shí)間不當(dāng)，爐內(nèi)氣氛不當(dāng)，回火次數(shù)不夠等都能夠影響模具的使用壽命。</p><p>　　防止冷作模具的熱處理缺陷基本途徑利用相變體積脹縮效應(yīng)增加殘余奧氏體含量；直接形成貝氏體；利用深冷處理調(diào)節(jié)體積脹縮；

51、利用回火調(diào)節(jié)體積脹縮；合理配置模塊的流線方向；淬火前體積預(yù)脹縮處理。 降低淬火熱應(yīng)力及組織應(yīng)力消除毛坯中的殘余應(yīng)力；加熱及冷卻過(guò)程中溫度均勻；優(yōu)選冷卻方式，控制應(yīng)力平衡 提高斷裂抗力及塑性變形抗力碳化物分布細(xì)小，圓勻；獲得板條狀隱晶狀馬氏體，避免顯微裂紋；奧氏體晶粒細(xì)化；及時(shí)回火消除淬火應(yīng)力。 限形、整形防護(hù)及校正利用相變超塑性效應(yīng)，限形、整形；對(duì)危險(xiǎn)部位進(jìn)行防護(hù)；利用局部熱應(yīng)力整形。</p>

52、<p>　　五、冷擠模具的工作條件</p><p>　　其條件極其惡劣，冷擠凸模的受力情況隨擠壓方法的不同而異，正擠壓凸模主要承受壓應(yīng)力的作用，而反擠壓凸模或復(fù)合擠壓凸模，在擠壓工作行程時(shí)承受著很大的壓應(yīng)力作用，在回程時(shí)則承受較小的拉應(yīng)力，這個(gè)拉，壓應(yīng)力交變產(chǎn)生的不論正壓和反壓往往還受到偏心負(fù)荷所引起的彎曲應(yīng)力作用，由此可以看出，冷擠壓凸模受到拉，壓和彎曲應(yīng)力的綜合作用，其受力狀態(tài)是比較復(fù)雜的。冷擠壓

53、凹模內(nèi)壁由于承受著較大的內(nèi)壓力的作用，從而使凹模的圓周方向上作用較大的拉應(yīng)力。</p><p>　　由此，冷擠壓成型是在很短時(shí)間內(nèi)完成的，且將大截面的坯料變成小截面的擠壓件，從而使模具承受著交變的沖擊載荷，冷擠過(guò)程中的熱效應(yīng)以及模具工作表面受到的劇烈摩擦作用，使冷擠壓件溫升高達(dá)300-400度，從而使模具在工作時(shí)溫度高度，不工作的溫度又下降，這就是說(shuō)模具還承受著冷熱交變應(yīng)力的作用。</p><

54、p>　　如此苛刻工作條件，使得冷擠壓模具的使用壽命，比其它模具短的多，因此，為了延長(zhǎng)模具的使用壽命，降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，查明模具失效的根本原因，并采取得力措施加以解決，對(duì)冷擠壓模具顯得比其他的模具更為重要。</p><p>　　六、模具損壞的各種具體因素</p><p>　　冷擠壓模具因受到使用情況不同，使用的鋼種更復(fù)雜，加工工序多等可影響模具使用壽命的各種具體因素可分為以下

55、幾個(gè)方面：</p><p>　　（一）模具材料的影響 </p><p>　　1、 模具材料性能的影響</p><p>　　各種模具材料的硬度、耐磨性、耐腐蝕性、塑性變形抗力、斷裂抗力、冷熱疲勞抗力等性能均有所不同，材料的性能必須滿足模具的具體使用要求，否則將導(dǎo)致模具的早期失效。如模具工作在循環(huán)載荷下時(shí)，使用疲勞抗力差的材料將會(huì)萌生疲勞裂紋，裂紋的不斷擴(kuò)展將引起模具的

56、斷裂失效。 </p><p>　　2、模具鋼材冶金質(zhì)量的影響</p><p>　　鋼中含有強(qiáng)度低、塑性差的非金屬夾雜物，則容易形成裂紋源，引起模具早期斷裂失效。 當(dāng)鋼中的碳化物過(guò)多，形成網(wǎng)狀、大塊狀或帶狀偏析時(shí)，將嚴(yán)重降低鋼的沖擊韌度及斷裂抗力，引起模具的早期斷裂、崩塊及開(kāi)裂（如圖9所示）等。鋼材中存在中心疏松和白點(diǎn)，會(huì)降低模具的抗壓強(qiáng)度，使模具淬火開(kāi)裂及工作表面凹陷。 </p>

57、;<p><b>　　圖9凸模崩角</b></p><p>　　（二）模具結(jié)構(gòu)的影響   </p><p>　　1、模具幾何形狀的影響</p><p>　　模具的幾何形狀對(duì)成形過(guò)程中坯料的流動(dòng)和成形力產(chǎn)生很大的影響，從而影響模具的壽命。如圖10所示為三種形狀的反擠壓凸模其中a 、b兩種結(jié)構(gòu)的凸模比c結(jié)構(gòu)的凸模降低擠壓力2

58、0%，但a 、b兩種結(jié)構(gòu)的凸模端面傾斜角不能過(guò)大，否則雖然降低了擠壓力，但凸模容易因擠偏受到彎曲應(yīng)力而折斷。 </p><p>　　a) 整體式       b) 組合式</p><p>　　圖 10擠壓 凸模結(jié)構(gòu) 形式</p><p><b>　　2、結(jié)構(gòu)形式的影響</b></p><

59、;p>　　模具的結(jié)構(gòu)形式不合理將導(dǎo)致應(yīng)力集中而斷裂失效。如圖 10-a 所示為正擠壓空心工件的整體凸模，擠壓時(shí)極易在心軸根部產(chǎn)生應(yīng)力集中而折斷。改為圖 10-b 所示組合式，消除了應(yīng)力集中，可以防止模具的早期斷裂失效。 </p><p>　?。ㄈ┠＞咧圃旃に嚨挠绊?</p><p><b>　　1、鍛造工藝的影響</b></p><p>

60、;　　如果鍛造工藝不合理，會(huì)降低鋼材的性能，造成鍛造缺陷，形成導(dǎo)致模具早期失效的隱患。常見(jiàn)的鍛件表面缺陷有裂紋、折疊、凹坑等，內(nèi)部缺陷有組織偏析、流線分布不合理、疏松、過(guò)熱、過(guò)燒等。 </p><p>　　鍛造時(shí)鐓擊力過(guò)大，變形量過(guò)大，易產(chǎn)生裂紋。加熱不均，溫度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生材料晶粒粗大的過(guò)熱現(xiàn)象、或?qū)е戮Ы缛刍脱趸倪^(guò)燒現(xiàn)象。停鍛后冷卻速度過(guò)快容易開(kāi)裂，特別是高碳高合金鋼，鍛造溫度范圍較窄，操作不當(dāng)極易開(kāi)裂。 鍛

61、造不充分會(huì)產(chǎn)生組織應(yīng)力，熱處理時(shí)也易發(fā)生變形開(kāi)裂。若模具材料中的非金屬夾雜物鍛壓后，流線分布走向與凸模軸線垂直，則可能引起橫向折斷；如果分布走向與軸線平行，則可能發(fā)生縱向劈裂。 </p><p><b>　　2、加工工藝的影響</b></p><p>　　切削加工時(shí)沒(méi)有徹底去除材料表面脫碳層，將會(huì)降低模具的表面硬度，加劇了模具 磨裂及淬裂 的傾向。切削的表面粗糙、尺寸

62、連接處不光滑，或留有尖角和加工刀痕，將萌生疲勞裂紋，造成模具疲勞失效。磨削加工時(shí)進(jìn)給量過(guò)大、冷卻不足則容易產(chǎn)生磨削裂紋和磨削燒傷，減低模具的疲勞疲勞強(qiáng)度和斷裂抗力。電火花成形及線切割加工，會(huì)使模具表面產(chǎn)生拉應(yīng)力和顯微裂紋，導(dǎo)致表面剝落和早期開(kāi)裂。若材料淬火后的內(nèi)應(yīng)力很高，電火花加工時(shí)應(yīng)力會(huì)重新分布，引起模具變形或開(kāi)裂。 </p><p>　　3、熱處理工藝的影響</p><p>　　模具淬

63、火加熱時(shí)溫度過(guò)高，容易造成模具的過(guò)熱、過(guò)燒，沖擊韌度下降，導(dǎo)致早期斷裂。如果淬火溫度過(guò)低，會(huì)降低模具的硬度、耐磨性及疲勞抗力，容易造成模具的塑性變形、磨損失效。淬火加熱時(shí)不注意采取保護(hù)措施，會(huì)使模具表面氧化和脫碳，脫碳將造成淬火軟點(diǎn)或軟區(qū)，降低模具的耐磨性、疲勞強(qiáng)度和抗咬合能力，影響其使用壽命。淬火冷卻速度過(guò)快或油溫過(guò)低，模具容易產(chǎn)生淬火裂紋。如果回火溫度太低，而且不夠充分，將無(wú)法消除淬火過(guò)程中的殘余應(yīng)力使模具的韌性降低，容易發(fā)生早期斷

64、裂。 </p><p>　　七、模具工作條件和使用維護(hù)的影響 </p><p>　?。ㄒ唬┍患庸げ牧系挠绊?lt;/p><p>　　被加工材質(zhì)的不同、厚度的不同對(duì)模具壽命有很大的影響。被加工材料的強(qiáng)度越高、厚度越大，模具承受的力也越大，模具的壽命相對(duì)較低若被加工材質(zhì)與模具材料的親和力大，在沖壓成形過(guò)程中會(huì)和模具發(fā)生粘附磨損，降低模具的壽命。如用Cr12MoV鋼制作冷擠壓

65、模，擠壓低碳圓鋼時(shí)，極易產(chǎn)生粘附咬合及拉毛現(xiàn)象，改用YG20C鋼結(jié)硬質(zhì)合金制作擠壓凹模，粘附咬合傾向大為減輕，提高了模具的壽命。 </p><p>　　被加工材料的表面狀態(tài)，對(duì)模具的磨損也有很大的影響。采用表面沒(méi)有氧化黑皮、脫碳層，僅有極薄的氧化膜或磷化膜的坯料，對(duì)模具沖壓最為有利。如用 YG20C 鋼為工作部件制造的擠壓模，擠壓表面光亮磷化膜的坯料時(shí)，每副模具可擠壓 4 萬(wàn)多件 ，擠壓同等厚度的有磷化膜圓鋼時(shí)，

66、只要金屬表面有氧化黑皮，每副模具可擠壓1.5 萬(wàn)件左右。 </p><p>　　在冷擠時(shí)，為了降低坯料與模具之間的摩擦，減少模具磨損，延長(zhǎng)模具使用壽命，改善和提高擠壓零件的表面質(zhì)量，廣泛采用磷化-皂化處理的方法（如圖11所示），磷化，就是將經(jīng)過(guò)除油和酸洗，表面潔凈的鋼料放入磷酸猛鐵鹽或磷酸二氫鋅水溶液中，是金屬與磷酸相互作用生成不容于水的磷酸膜層的過(guò)程。磷化膜本身的摩擦系數(shù)并不低，因此磷酸鹽不能單獨(dú)使用，在磷化的

67、基礎(chǔ)上，普遍采用皂化處理，來(lái)降低摩擦系數(shù)。</p><p>　　圖11磷皂化處理的坯料</p><p>　?。ǘ?rùn)滑條件的影響</p><p>　　良好的潤(rùn)滑條件可以有效降低摩擦力、摩擦熱和擠壓力，減少模具的磨損，顯著提高模具的使用壽命。</p><p>　　冷擠壓模具的工作條件極為復(fù)雜和惡劣，一副模具在使用過(guò)程中往往交織著各種損傷形狀，這

68、些損傷相互作用、相互促進(jìn)，最后以一種或多種形式失效。為此，對(duì)冷擠壓模具使用壽命的影響因素應(yīng)進(jìn)行認(rèn)真細(xì)致研究及分析，如有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，可直接選用有效的方法，應(yīng)以不斷探索、不斷更新、不斷提高、不斷總結(jié)的精神來(lái)完成現(xiàn)代模具生產(chǎn)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　?。?］楊長(zhǎng)順，《冷擠壓模具設(shè)計(jì)》，國(guó)防工業(yè)出版社，1994年</p&g

69、t;<p>　?。?］陳金德，《材料成形技術(shù)基礎(chǔ)》，機(jī)械工業(yè)出版社，2005年</p><p>　?。?］沈蓮，《機(jī)械工程材料》，機(jī)械工業(yè)出版社，2003年</p><p>　?。?］夏立芳，《金屬熱處理工藝學(xué)》，國(guó)防工業(yè)出版社，1999年</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>

70、　　在x大即將畢業(yè)前夕，有機(jī)會(huì)在xxx老師的指導(dǎo)下，結(jié)合本人從事冷擠壓模具修理的工作背景，對(duì)冷擠壓模具的失效性進(jìn)行了分析。在x老師的鼓勵(lì)下，我把《冷擠壓模具的失效性分析》作為我大專畢業(yè)的論文題目。</p><p>　　在近四個(gè)月寫畢業(yè)論文的同時(shí)，得到了x老師的許多關(guān)心和鼓勵(lì)，老師不僅傳授給我專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)我獨(dú)立開(kāi)展寫論文的能力，更是給了我許多幫助和支持。因此，在本文完成之際，我首先要感謝x老師的關(guān)心和指導(dǎo)，他嚴(yán)謹(jǐn)

71、的學(xué)術(shù)作風(fēng)和崇高的人格極大地的影響著我，使我不敢有片刻的懈怠，而惟有不斷地進(jìn)取，才能無(wú)愧于老師對(duì)我的期望，相信我會(huì)把學(xué)習(xí)期間獲得的知識(shí)與能力，較好地運(yùn)用到今后的工作中去，為學(xué)校做出更多的貢獻(xiàn)。</p><p>　　在本文的寫作過(guò)程中，得到許多領(lǐng)導(dǎo)和同事的幫助，使我獲得了許多第一手的資料，在此深表感謝。同時(shí)，作為在職大專生，工作與學(xué)習(xí)任務(wù)都比較繁重，當(dāng)兩者發(fā)生沖突時(shí)，便要有所取舍，所以在此我也要感謝我的工作單位——

72、xxxx廠對(duì)我學(xué)習(xí)的支持，感謝校領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)心，感謝x部領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我學(xué)習(xí)的支持。</p><p>　　最后我要深深地感謝我的家人，他們?yōu)槲夷軌蛲瓿蓪W(xué)業(yè)，在背后默默無(wú)私地奉獻(xiàn)和支持，并且在我不堪負(fù)重、灰心喪氣的時(shí)候不斷地鼓勵(lì)著我，所幸我沒(méi)有讓我的家人失望。</p><p>　　本文在寫作中參閱了幾位專家學(xué)者的研究，謹(jǐn)表示衷心地感謝。在此論文完成之際，我再次衷心感謝所有給予我關(guān)心和幫助的人們。<