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影响模具寿命的主要因素

从塑性成形的磨擦机理来讲,影响磨擦系数的主要因素有:金属材料的成分;模具表面的粗糙度;相对滑动速度;润滑剂的黏度,温度单位面积的接触压力等。对于这些因素而言,金属材料的成分、模具表面的粗糙度、相对滑动速、润滑剂的黏度、接触压力在设备一定、加工手段不变、模具的材料确定的条件下的基本不发生变化,而变形量的大小与锻件形状、预锻模具的设计有关系,直接影响磨损量和磨损速度,直接影响模具的使用寿命。

1、锻件的精度等级、公差范围

锻件设计时选择合理的精度等级、公差范围。精度越高、公差范围越窄,模具允许磨损的程度越小,模具寿命相对约低。有资料显示,精密级的寿命约为普通级别的50~75%。

2、锻件形状

锻件存在小而深的凹坑、窄而深开挡,模具相应存在高而窄的突起,这部分成为模具相对薄弱的部位,容易产生变形、塌陷,典型零件如某曲轴舌头部位;宽而薄的幅板类零件,由于薄幅板部位成为难变形区(温度降低快、变形困难),需要的变形力大,金属流动速度快,流动距离长、磨损的速度快,模具寿命相对很低,典型零件如某发动机系列齿轮;锻件形状需要和客户沟通确定,在客户认可的前提下,尽量简化锻件,避免设计小而深的凹坑、窄而深开挡,以利于模具寿命和模具成本的降低。

3、合理的锻件圆角

锻件的凸、凹圆角是不允许呈尖角的,其大小与零件的深度、宽度、加工余量大小有关,合理的选择R 的大小,可以有效提高模具寿命:凸圆角的作用是避免模具相应部位产生应力集中导致模具来裂,R越大避免应力集中的效果越明显。但是R越大,相应部位的加工余量越小。设计时锻件时,在满足加工余量的条件下,尽可能增加R 的大小,可以有效减少应力集中而产生的模具开裂失效。凹圆角r 的作用是使金属易于充满型腔,避免锻件产生折纹,防止模具早期压塌失效。凹圆角r越大,模具压塌变形、锻件产生折纹的可能越小,锻件相应部位的加工余量越大。设计锻件图时,在客户认可的条件下,尽可能增加R 大小,可以减少模具压塌变形的概率。

4、合理的模具设计

在模具设计时考虑合理制坯,合理的预锻,合理分配金属,减少金属的流动量,可以有效提高模具的使用寿命。

5、合理的模具材料和热处理

合理的模具热处理包括合适的硬度、充分的回火。锻压机上锻造工序一般为制坯、预锻,终锻、(精锻),作为制坯和预锻的合理设计,起到合理分配金属、保证锻件充满良好,提高材料利用率的目的;合理的预锻设计可以减少金属在终锻流动量,减少终锻磨损,对提高锻件质量,提高模具寿命起到至关重要的作用。零件不同其设计思路有一定的差别,如果在设计时按照统一的设计方法,预锻模的作用就会弱化,不仅起不到提高寿命的作用也有可能适得其反。

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