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,模劑所能達到的生產(chǎn)次數(shù)(沖壓次數(shù)、成型次數(shù))。它包括反復刃磨和更換易損件，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)是指模劑未達到一定的工業(yè)水平下公認的壽命時就不能工作。早期失效的形式有塑性變形、斷裂、局部嚴重磨損等。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；模劑一次修復后到下一次修復前所生產(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，與成形坯料接觸，產(chǎn)生相對運動。由于表面的相對運動，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

兩接觸表面相對運動時，在循環(huán)應力(機械應力與熱應力)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和凹坑的現(xiàn)象叫氣蝕磨損。

液體和固體微小顆粒反復高速沖擊模劑表面，使模劑表面局部材料流失，形成麻點和凹坑的現(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)生化學或電化學反應，再加上摩擦力的機械作用，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)相對運動中，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，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

模劑在工作時承受很大的應力，而且不均勻。當模劑的某個部位的應力超過了當時溫度下模劑材料的屈服極限時，就會以晶格滑移、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，而且不能修復再工作時，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，起主導作用的是機械負荷以及模劑的室溫強度。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)設計、模劑鋼材選用、熱處理、表面處理、機械加工研磨、線切割工藝，沖壓設備、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、選材不當約占25%，熱處理不當約占45%，工藝問題約占10%；設備問題、滑潤問題等因素約占20%。

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

1.1 設計凸模時必須注意導向支撐和對中保護。特別是設計小孔凸模時采用導向裝置結(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 對小孔、夾角、窄槽等薄弱部位進行補強，為了減少應力集中，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力集中，并引起開裂，對于結(jié)構(gòu)復雜的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，減少應力集中。

1.4  沖模的凸、凹模圓角半徑R不僅對沖壓件成形有較大的影響，而且對于模劑的磨損及壽命也影響很大。設計時應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   模架應有良好的剛性，不要僅僅滿足強度要求，模座厚度不宜太薄，至少應設計到45mm以上。浮動模柄可避免沖床對模劑導向精度的不良影響。凸模應緊固牢靠，裝配時要檢查凸模或凹模的軸線對水平面的垂直度以及上下底面之間的平行度。

1.7  模劑的導向機構(gòu)精度。準確和可靠的導向，對于減少模劑工作零件的磨損，避免凸、凹模啃傷影響極大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復合模和連續(xù)模則更為有效。