隨著工業(yè)自動化程度的不斷提高,模具的應(yīng)用越越廣泛。但目前在我國的許多企業(yè)中，模具的使用壽命還比較低坟乾，進(jìn)相當(dāng)于國外的１／３～１／５。模具壽命低蝶防、工作部分精度保持性差甚侣，不僅會影響產(chǎn)品質(zhì)量袍城，而且會造成模具材料、加工工時等成本的巨大浪費妇保，大大增加產(chǎn)品的成本并降低生產(chǎn)效率篓翠，嚴(yán)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(dāng)雨担、選材不合適酥徽、模具結(jié)構(gòu)不合理、機械加工工藝不合理由颗、模具滑潤不好铸老、設(shè)計水平差等諸多因素有關(guān)。根據(jù)對大量失效模具的分析統(tǒng)計坛铭，在引起模具失效的各種因素中翰谋，熱處理不當(dāng)約占４５％，選材不當(dāng)秤歼、模具結(jié)構(gòu)不合理約占２５％签孤，工藝問題約占１０％；滑潤問題射桅、設(shè)備問題等因素約占２０％份殿。因此，在模具設(shè)計和制造過程中塔鳍，選用恰當(dāng)?shù)牟牧喜常侠碓O(shè)計模具結(jié)構(gòu)，選擇合理的熱處理工藝轮纫，妥善安排模具各零件的加工工藝路線腔寡，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。

　≌仆佟１　合理選用模具材料

　》徘啊１．１模具材料的選用

　　選用模具材料時，應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)批量糯彬、工藝方法和加工對象進(jìn)行選擇凭语。在大批量生產(chǎn)中，應(yīng)選用長壽命的模具材料撩扒，如硬質(zhì)合金似扔，高強韌、高耐磨模具鋼（如YG15搓谆、YG20）弯棠；對小批量或新產(chǎn)品試制可采用鋅合金、鉍錫合金等模具材料；對于易變形笋据、易斷裂失效的通用模具膛灯，需要選用高強度、高韌性的材料（T10A）下碗；熱鍛模則要選用具有良好的韌性谚熙、強度、耐模性和抗冷熱疲勞性能的材料（如５CrM-nMo）僵棍；壓鑄模要采用熱疲勞抗力高摘形、高溫強度高的合金鋼（如３Cr2W8V）；塑料模具則應(yīng)選擇易切削皆墅、組織致密否癣、拋光性能好的材料。此外灵您，在設(shè)計凸模和凹模時，宜選用不同硬度或不同材料的模具相匹配答倡，如：凸模用工具鋼（如T10A）轰传，凹模用高碳高鉻鋼（如Cr12、Cr12MoV）瘪撇，模具使用壽命可提高５～６倍获茬。

　　１．２合理的模具結(jié)構(gòu)

　　模具設(shè)計的原則是保證足夠的強度倔既、剛度恕曲、同心度、對中性和合理的沖裁間隙渤涌，并減少應(yīng)力集中佩谣，以保證由模具生產(chǎn)出來零件符合設(shè)計要求。因此對模具的主要工作零作（如沖模的凸实蓬、凹模茸俭，注塑模的動、定模安皱，模鍛模的上调鬓、下模等）要求其導(dǎo)向精度高、同心度和中性好及沖裁的間隙合理酌伊。

　　在進(jìn)行模具設(shè)計時尺动，應(yīng)著重考慮的是：

　　① 設(shè)計凸模時必須注意導(dǎo)向支撐和對中保護(hù)吏辫。特別是設(shè)計小孔凸模時采用自身導(dǎo)向結(jié)構(gòu)拨喝，可延長模具壽命。

　　② 對夾角能狼、窄槽等薄弱部位比邮，為了減少應(yīng)力集中，要以圓弧過渡顺雪，圓弧半徑R可然醯酢３～５mm。

　∴曳铩③ 對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)抠蕊，也可減少應(yīng)力集中。

　∽庠辍④ 合理增大間隙姆迄，改善凸模工作部分的受力狀態(tài)，使沖裁力查吊、卸件力和推件力下降谐区，凸、凹模刃口磨損減少逻卖。

　∷瘟小２　模具的熱處理工藝

　　從模具失效分析得知，４５％的模具失效是由于熱處理不當(dāng)造成的评也。眾所周知炼杖，磨損、粘結(jié)均發(fā)生在表面盗迟，疲勞坤邪、斷裂也往往從表面開始，因此對模具表面的加工質(zhì)量要求非常高罚缕。但實際上由于加工痕跡的存在艇纺，熱處理時表面氧化脫碳也在所難免。因此怕磨，模具的表面性能反而比基體差喂饥。采用熱處理新技術(shù)是提高模具性能的經(jīng)濟(jì)而有效的重要措施。模具熱處理工藝包括基體強韌化和表面強化處理醇颗≡陕ィ基體的強韌化在于提高基體的強度和韌度，減少斷裂和變形搭诬。表面強化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性蘸橡、耐蝕性和潤滑性能。

　∽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层褥，又要具有優(yōu)異的型腔表面性能哮怯，這樣才能提高模具使用壽命，為了達(dá)到這個要求彼兆，出現(xiàn)了在對模具整體強韌化的基礎(chǔ)上再進(jìn)行表面強化的各種處理工藝：對普通冷作模具鋼危漱，采用低溫淬火與低溫回火處理，可收到增加韌性邀秕、減少脆性和折斷的良好效果赐匕；對熱作模具鋼，采用高溫淬火與高溫回火處理仓坞，可顯著提高熱作模具鋼的強韌性和熱穩(wěn)定性背零。例如，對于3Cr2W8V材料制成的壓鑄模无埃，采用４００℃～５００℃及８００℃～８５０℃的倆次預(yù)先正火而后進(jìn)行高溫淬火徙瓶、回火處理，可提高韌性４０％嫉称，模具壽命可提高１倍侦镇。

　　除此之外，還可采用形變熱處理澎埠。變形熱處理是把鋼的強化與相變強化結(jié)合起來的一種強韌化工藝虽缕。形變熱處理的強韌化本質(zhì)在于獲得細(xì)小的奧氏體晶粒、細(xì)化馬氏體增加了馬氏體中的位錯密度并形成胞狀亞結(jié)構(gòu)蒲稳，同時促進(jìn)碳化物的彌散硬化作用。
　　　

　∥榕伞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江耀、離子氮化法、點火花表面強化法诉植、滲硼祥国、TD法、CVD法蘑砖、PVD法初瓜、激光表面強化法、離子注入法永僚、等離子噴涂法等等否北。

　　① 氣體軟氮化：使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子伙二，被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴(kuò)散叹匹，形成氮化層。模具經(jīng)氮化處理后崔三，表面硬度可達(dá)HV９５０～１２００挺寒，使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強度，并提高模具表面光潔的度和抗咬合能力。

　∩夯汀② 離子氮化：將待處理的模具放在真空容器中锚署，充以一定壓力的含氮氣體（如氮或氮、氫混合氣）刻撒，然后以被處理模具作陰極骨田，以真空容器的罩壁作陽極，在陰陽極之間加４００～６００伏的直流電壓疫赎，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電盛撑，容器里的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子捧搞。在電場的作用下抵卫，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面胎撇，將模具加熱介粘。離能正離子沖入模具表面，獲得電子晚树，變成氮原子被模具表面吸收姻采，并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層。應(yīng)用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強度爵憎。

　】住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(jìn)行強化處理的工藝。它是通過火花放電的作用宝鼓，把作為電極的導(dǎo)電材料溶滲進(jìn)金屬工件表層婶签，從而形成合金化的表面強化層，使工作表面的物理乾爆、化學(xué)性能和機械性能得到改善彪壳。例如采用WC、TiC等硬質(zhì)合金電極材料強化高速鋼或合金工具鋼表面舆伺，可形成顯微硬度HV１１００以上的耐磨暴赡、耐蝕和具有紅硬性的強化層，使模具的使用壽命明顯得到提高阀洛。點火花表面強化的優(yōu)點是設(shè)備簡單蒂茶、操作方便，處理后的模具耐磨性提高顯著赖谷；缺點是強化表面較粗糙慢沉，強化層厚度較薄，強化處理的效率低滥氏。

　”盖ⅰ④ 滲硼：由于滲硼層具有良好的紅硬性慷甩、耐磨性，通過滲硼能顯著提高模具表面硬度（達(dá)到HV１３００～２０００）和耐磨性了嚎，可廣泛用于模具表面強化泪漂，尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存著較大的脆性歪泳，這也限制了它的應(yīng)用萝勤。

　　⑤ TD熱處理：在空氣爐或鹽槽中放入一個耐熱鋼制的坩堝呐伞，將硼砂放入坩堝加熱熔化至８００℃～１２００℃敌卓，然后加入相應(yīng)的碳化物形成粉末（如鈦、鋇伶氢、鈮趟径、鉻），再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫１～２小時癣防，加入元素將擴(kuò)散至工件表面并與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)形成碳化物層蜗巧，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。

　±俣ⅰ⑥ CVD法（化學(xué)氣相沉積）：將模具放在氫氣（或其它保護(hù)氣體）中加熱至９００℃～１２００℃后幕屹，以其為載氣，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?xì)浠衔铮┱魵鈳霠t中取涕，使TiCI4中的鈦和碳?xì)浠衔镏械奶迹ㄒ约颁摫砻娴奶挤郑┰谀＞弑砻孢M(jìn)行化學(xué)反應(yīng)触良，從而生成一層所需金屬化合物涂層（如碳化鈦）。

　⊥词选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)渣先，或通過荷能粒子的轟擊，在一個電流偏壓的作用下未奋，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妖职、氮化鈦冻绊、氧化鋁等多種化合物。

　⌒⑧ 激光表面強化：當(dāng)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瓷忙，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(dāng)激光束移開時晃尖，模具工作表面由基材自身傳導(dǎo)而迅速冷卻泵网，從而形成具有一定性能的表面強化層，其硬度可提高１５～２０％撑蚌，此外還具有淬火組子細(xì)小上遥、耐磨性高搏屑、節(jié)能效果顯著以及可改善工作條件等優(yōu)點。

　》鄢⑨ 離子注入：利用小型低能離子加速器辣恋，將需要注入元素的原子，在加熱器的離子源中電離成離子模软，然后通過離子加熱器的高電壓電場將其加熱伟骨，成為高速離子流，再經(jīng)過磁分析器提煉后燃异，將離子束強行打入置于靶室中的模具工作表面携狭，從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度，降低表面摩擦系數(shù)回俐，最終提高工作的使用壽命逛腿。

　　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)鲫剿。由于模具零件的形狀多種多樣而且精度要求高鳄逾，因此在加工過程中除了使用車床、銑床锭鸣、刨床灌笙、鍤床和磨床等普通機械加工設(shè)備外，還需要應(yīng)用各種先進(jìn)設(shè)備局限，諸如點火花加工機床汗绰、點火花線切割加工機床和精密磨削機床等等。目前針對結(jié)構(gòu)復(fù)雜且工藝要求特殊的模具棵辟，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)展琴坏。采用這種方法，不要求工具材料比工件材料更硬渗蚁，也不需要在加工過程中施加明顯的機械力束澄，而是直接利用電能、化學(xué)能尖洞、光能和聲能對工件進(jìn)行加工妇张，以達(dá)到一定的形狀尺寸和表面粗糙度要求。加工實踐證明：采用正確的加工工藝煞秤，使高精度模具的型腔表面粗糙度改善一倍氏仗，就可使模具使用壽命提高５０％。這一點對塑料模具尤為重要夺鲜。

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