隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,模具的應用越越廣泛臊整。但目前在我國的許多企業(yè)中够菊，模具的使用壽命還比較低谎跨，進相當于國外的1/3～1/5钥嫌。模具壽命低、工作部分精度保持性差男杈，不僅會影響產(chǎn)品質(zhì)量丈屹，而且會造成模具材料、加工工時等成本的巨大浪費伶棒，大大增加產(chǎn)品的成本并降低生產(chǎn)效率泉瞻，嚴重影響產(chǎn)品的競爭力。

　　研究表明：模具的使用壽命與熱處理不當苞冯、選材不合適袖牙、模具結構不合理、機械加工工藝不合理舅锄、模具滑潤不好鞭达、設計水平差等諸多因素有關。根據(jù)對大量失效模具的分析統(tǒng)計皇忿，在引起模具失效的各種因素中畴蹭，熱處理不當約占45％，選材不當、模具結構不合理約占25％叨襟，工藝問題約占10％堆嘿；滑潤問題、設備問題等因素約占20％慌缨。因此氏走，在模具設計和制造過程中，選用恰當?shù)牟牧嫌楸常侠碓O計模具結構讥燎，選擇合理的熱處理工藝，妥善安排模具各零件的加工工藝路線烂秘，改善模具的工作條件都有利于提高模具的質(zhì)量和使用壽命掰魁。

　　１　合理選用模具材料

　∩训瘛１．１模具材料的選用

　　選用模具材料時低流，應根據(jù)不同的生產(chǎn)批量、工藝方法和加工對象進行選擇帜浇。在大批量生產(chǎn)中辨蓄，應選用長壽命的模具材料，如硬質(zhì)合金囤恶，高強韌偿荷、高耐磨模具鋼（如YG15、YG20）唠椭；對小批量或新產(chǎn)品試制可采用鋅合金跳纳、鉍錫合金等模具材料；對于易變形、易斷裂失效的通用模具，需要選用高強度耀石、高韌性的材料（T10A）；熱鍛模則要選用具有良好的韌性斗塘、強度、耐模性和抗冷熱疲勞性能的材料（如５CrM-nMo）亮靴；壓鑄模要采用熱疲勞抗力高馍盟、高溫強度高的合金鋼（如３Cr2W8V）；塑料模具則應選擇易切削茧吊、組織致密贞岭、拋光性能好的材料。此外搓侄，在設計凸模和凹模時瑞蓉，宜選用不同硬度或不同材料的模具相匹配予乏，如：凸模用工具鋼（如T10A），凹模用高碳高鉻鋼（如Cr12梯撰、Cr12MoV）蟹游，模具使用壽命可提高５～６倍。

　≡跆濉１．２合理的模具結構

　　模具設計的原則是保證足夠的強度蔓捡、剛度、同心度缔龟、對中性和合理的沖裁間隙璃锻，并減少應力集中秘驻，以保證由模具生產(chǎn)出來零件符合設計要求值豫。因此對模具的主要工作零作（如沖模的凸、凹模戳明，注塑模的動澈拖、定模，模鍛模的上赋焕、下模等）要求其導向精度高参歹、同心度和中性好及沖裁的間隙合理。

　　在進行模具設計時隆判，應著重考慮的是：

　∪印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自身導向結構侨嘀，可延長模具壽命臭挽。

　　② 對夾角咬腕、窄槽等薄弱部位欢峰，為了減少應力集中，要以圓弧過渡涨共，圓弧半徑R可取3～5mm纽帖。

　　③ 對于結構復雜的凹模采用鑲拼結構举反，也可減少應力集中懊直。

　　④ 合理增大間隙火鼻，改善凸模工作部分的受力狀態(tài)旱醉，使沖裁力、卸件力和推件力下降诽矩，凸改擂、凹模刃口磨損減少铣翁。

　　２　模具的熱處理工藝

　　從模具失效分析得知胶棕，45％的模具失效是由于熱處理不當造成的供馍。眾所周知，磨損水亮、粘結均發(fā)生在表面刽软，疲勞、斷裂也往往從表面開始枢菇，因此對模具表面的加工質(zhì)量要求非常高奏散。但實際上由于加工痕跡的存在，熱處理時表面氧化脫碳也在所難免噩拼。因此剩喧，模具的表面性能反而比基體差。采用熱處理新技術是提高模具性能的經(jīng)濟而有效的重要措施世吨。模具熱處理工藝包括基體強韌化和表面強化處理澡刹。基體的強韌化在于提高基體的強度和韌度耘婚，減少斷裂和變形罢浇。表面強化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤滑性能沐祷。

　∪卤铡２.1 模具的整體強韌化工藝

　　模具既要具有優(yōu)良的整體強韌化性能，又要具有優(yōu)異的型腔表面性能赖临，這樣才能提高模具使用壽命胞锰，為了達到這個要求，出現(xiàn)了在對模具整體強韌化的基礎上再進行表面強化的各種處理工藝：對普通冷作模具鋼思杯，采用低溫淬火與低溫回火處理胜蛉，可收到增加韌性、減少脆性和折斷的良好效果色乾；對熱作模具鋼誊册，采用高溫淬火與高溫回火處理，可顯著提高熱作模具鋼的強韌性和熱穩(wěn)定性圾框。例如窘吟，對于3Cr2W8V材料制成的壓鑄模，采用400℃～500℃及800℃～850℃的倆次預先正火而后進行高溫淬火残团、回火處理蠕蹋，可提高韌性40％，模具壽命可提高1倍画眯。

　　除此之外阔渔，還可采用形變熱處理务囤。變形熱處理是把鋼的強化與相變強化結合起來的一種強韌化工藝。形變熱處理的強韌化本質(zhì)在于獲得細小的奧氏體晶粒您风、細化馬氏體增加了馬氏體中的位錯密度并形成胞狀亞結構幅挂，同時促進碳化物的彌散硬化作用。

　〔喂ァ２.２模具的表面強化熱處理

　　模具表面強化處理工藝主要有氣體氮化法腺帽、離子氮化法、點火花表面強化法髓绽、滲硼敛苇、TD法、CVD法顺呕、PVD法枫攀、激光表面強化法、離子注入法塘匣、等離子噴涂法等等脓豪。

　∠锏邸① 氣體軟氮化：使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子忌卤，被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴散，形成氮化層楞泼。模具經(jīng)氮化處理后驰徊，表面硬度可達HV９５０～１２００，使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強度堕阔，并提高模具表面光潔的度和抗咬合能力棍厂。

　　② 離子氮化：將待處理的模具放在真空容器中超陆，充以一定壓力的含氮氣體（如氮或氮牺弹、氫混合氣），然后以被處理模具作陰極战架，以真空容器的罩壁作陽極砸新，在陰陽極之間加４００～６００伏的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電咸壮，容器里的氣體被電離拿奥，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場的作用下漆究，正離子沖向陰極母滤，以很高速度轟擊模具表面，將模具加熱钉榔。離能正離子沖入模具表面城砖，獲得電子翅窥，變成氮原子被模具表面吸收，并向內(nèi)擴散形成氮化層廷诺。應用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強度翁旁。

　　③ 點火化表面強化：這是一種直接利用電能的高能量密度對模具表面進行強化處理的工藝廉丽。它是通過火花放電的作用倦微，把作為電極的導電材料溶滲進金屬工件表層，從而形成合金化的表面強化層正压，使工作表面的物理欣福、化學性能和機械性能得到改善。例如采用WC焦履、TiC等硬質(zhì)合金電極材料強化高速鋼或合金工具鋼表面拓劝，可形成顯微硬度HV１１００以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強化層嘉裤，使模具的使用壽命明顯得到提高郑临。點火花表面強化的優(yōu)點是設備簡單、操作方便屑宠，處理后的模具耐磨性提高顯著厢洞；缺點是強化表面較粗糙，強化層厚度較薄典奉，強化處理的效率低躺翻。

　　④ 滲硼：由于滲硼層具有良好的紅硬性卫玖、耐磨性真葱，通過滲硼能顯著提高模具表面硬度（達到HV１３００～２０００）和耐磨性，可廣泛用于模具表面強化辐胆，尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具讨砍。但滲硼層往往存著較大的脆性，這也限制了它的應用卸研。

　∨逄帧⑤ TD熱處理：在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝，將硼砂放入坩堝加熱熔化至８００℃～１２００℃药扒，然后加入相應的碳化物形成粉末（如鈦榆眷、鋇、鈮隙殴、鉻）屡旺，再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫１～２小時，加入元素將擴散至工件表面并與鋼中的碳發(fā)生反應形成碳化物層掷栋，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性端制。

　∩ね颉⑥ CVD法（化學氣相沉積）：將模具放在氫氣（或其它保護氣體）中加熱至９００℃～１２００℃后，以其為載氣灸叼，把低溫氣化揮發(fā)金屬的化合物氣體如四氯化鈦（TiCI４）和甲苯CH4（或其它碳氫化合物）蒸氣帶入爐中神汹，使TiCI4中的鈦和碳氫化合物中的碳（以及鋼表面的碳分）在模具表面進行化學反應，從而生成一層所需金屬化合物涂層（如碳化鈦）古今。

　∑ㄎ骸⑦ PVD法（物理體相沉積）：在真空室中使強化用的金屬原子蒸發(fā)，或通過荷能粒子的轟擊捉腥，在一個電流偏壓的作用下氓拼，將其吸引并沉積到工件表面形成化層。利用PVD罰可在工件表面沉積碳化鈦抵碟、氮化鈦桃漾、氧化鋁等多種化合物。

　∧獯⑧ 激光表面強化：當具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經(jīng)過黑化處理的模具工作表面時撬统，將使模具工作表面在很短時間內(nèi)由于吸收激光的能量而急劇升溫。當激光束移開時敦迄，模具工作表面由基材自身傳導而迅速冷卻恋追，從而形成具有一定性能的表面強化層，其硬度可提高１５～２０％烙凝，此外還具有淬火組子細小连欲、耐磨性高、節(jié)能效果顯著以及可改善工作條件等優(yōu)點宠录。

　　⑨ 離子注入：利用小型低能離子加速器帘战，將需要注入元素的原子祸麸，在加熱器的離子源中電離成離子，然后通過離子加熱器的高電壓電場將其加熱斑永，成為高速離子流椭斜，再經(jīng)過磁分析器提煉后，將離子束強行打入置于靶室中的模具工作表面蛀埂，從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度揣煤，降低表面摩擦系數(shù)，最終提高工作的使用壽命盾轮。

　×故省３　模具的機械加工工藝

　　模具的機械加工工藝是直接影響模具使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。由于模具零件的形狀多種多樣而且精度要求高糙箍，因此在加工過程中除了使用車床渤愁、銑床牵祟、刨床、鍤床和磨床等普通機械加工設備外抖格，還需要應用各種先進設備诺苹，諸如點火花加工機床、點火花線切割加工機床和精密磨削機床等等雹拄。目前針對結構復雜且工藝要求特殊的模具收奔，一種有別于傳統(tǒng)機械加工的新型加工方法－模具特種加工（電加工）也得到了快速發(fā)展。采用這種方法滓玖，不要求工具材料比工件材料更硬筹淫，也不需要在加工過程中施加明顯的機械力，而是直接利用電能呢撞、化學能损姜、光能和聲能對工件進行加工，以達到一定的形狀尺寸和表面粗糙度要求殊霞。加工實踐證明：采用正確的加工工藝摧阅，使高精度模具的型腔表面粗糙度改善一倍，就可使模具使用壽命提高５０％雌褥。這一點對塑料模具尤為重要铣啰。

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