提高模具使用寿命的实用方法
随着工业自动化程度的不断提高，模具的应用越来越广泛。但目前在我国的许多企业中，模具的使用寿命还比较低，仅相当于国外的1/3～1/5。模具寿命低、工作部分精度保持性差，不仅会影响产品质量，而且会造成模具材料、加工工时等成本的巨大浪费，大大增加产品的成本并降低生产效率，严重影响产品的竞争力。研究表明：模具的使用寿命与热处理不当、选材不合适、模具结构不合理、机械加工工艺不合理、模具润滑不好、设备水平差等诸多因素有关。根据对大量失效模具的分析统计，在引起模具失效的各种因素中，热处理不当约占45%，选材不当、模具结构不合理约占25%，工艺问题约占10%；润滑问题、设备问题等因素约占20%。因此，在模具设计和制造过程中，选用恰当的材料，合理设计模具结构，选择合理的热处理工艺，妥善安排模具各零件的加工工艺路线，改善模具的工作条件，都有利于提高模具的质量和使用寿命。
1.合理选用模具材料
1.1模具材料的选用
选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，如硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢（如yg15、yg20）；对小批量或新产品试制可采用锌合金、铋锡合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（如t10a）；热锻模则要选用具有良好的韧性、强度、耐磨性和抗冷热疲劳性能的材料（如5crmnmo）；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如3cr2w8v）；塑料模具则应选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸模和凹模时，宜选用不同硬度或不同材料的模具相匹配，如：凸模用工具钢（如t10a），凹模用高碳高铬钢（如cr12、cr12mov），模具使用寿命可提高5～6倍。
1.2合理的模具结构
模具设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性和合理的冲裁间隙，并减少应力集中，以保证由模具生产出来的零件符合设计要求。因此对模具的主要工作零件（如冲模的凸、凹模，注塑模的动、定模，模锻模的上、下模等）要求其导向精度高、同心度和对中性好以及冲裁的间隙合理。
在进行模具设计时，应着重考虑的是：
①设计凸模时必须注意导向支撑和对中保护。特别是设计冲小孔凸模时采用自身导向结构，可延长模具寿命。
②对夹角、窄槽等薄弱部位，为了减少应力集中，要以圆弧过渡，圆弧半径r可取3～5mm。
③对于结构复杂的凹模采用镶拼结构，也可减少应力集中。
④合理增大间隙，改善凸模工作部分的受力状态，使冲裁力、卸件力和推件力下降，凸、凹模刃口磨损减小。
2.模具的热处理工艺
从模具失效分析得知，45%的模具失效是由于热处理不当造成的。*，磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此对模具表面的加工质量要求非常高。但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳也在所难免。因而，模具的表面性能反而比基体差。采用热处理新技术是提高模具性能的经济而有效的重要措施。模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。基体的强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形。表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
2.1模具的整体强韧化工艺
模具既要具有优良的整体强韧化性能，又要具有优异的型腔表面性能，这样才能提高模具使用寿命，为了达到这个要求，出现了在对模具整体强韧化的基础上再进行表面强化的各种处理工艺：对普通冷作模具钢，采用低温淬火与低温回火处理,可收到增强韧性、减少脆性与拆断的良好效果；对热作模具钢，采用高温淬火与高温回火处理,可显著提高热作模具钢的强韧性和热稳定性。例如，对于3cr2w8v材料制成的压铸模，采用400℃～500℃及800℃～850℃的两次预先正火而后进行高温淬火、回火处理，可提高韧性40%，模具寿命可提高1倍。
除此之外，还可采用形变热处理。形变热处理是把钢的强化与相变强化结合起来的一种强韧化工艺。形变热处理的强韧化本质在于获得细小的奥氏体晶粒、细化马氏体增加了马氏体中的位错密度并形成胞状亚结构，同时促进碳化物的弥散硬化作用
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1.1模具材料的选用
选用模具材料时，应根据不同的生产批量、工艺方法和加工对象进行选择。在大批量生产中，应选用长寿命的模具材料，如硬质合金，高强韧、高耐磨模具钢（如yg15、yg20）；对小批量或新产品试制可采用锌合金、铋锡合金等模具材料；对于易变形、易断裂失效的通用模具，需要选用高强度、高韧性的材料（如t10a）；热锻模则要选用具有良好的韧性、强度、耐磨性和抗冷热疲劳性能的材料（如5crmnmo）；压铸模要采用热疲劳抗力高、高温强度高的合金钢（如3cr2w8v）；塑料模具则应选择易切削、组织致密、抛光性能好的材料。此外，在设计凸模和凹模时，宜选用不同硬度或不同材料的模具相匹配，如：凸模用工具钢（如t10a），凹模用高碳高铬钢（如cr12、cr12mov），模具使用寿命可提高5～6倍。
1.2合理的模具结构
模具设计的原则是保证足够的强度、刚度、同心度、对中性和合理的冲裁间隙，并减少应力集中，以保证由模具生产出来的零件符合设计要求。因此对模具的主要工作零件（如冲模的凸、凹模，注塑模的动、定模，模锻模的上、下模等）要求其导向精度高、同心度和对中性好以及冲裁的间隙合理。
在进行模具设计时，应着重考虑的是：
①设计凸模时必须注意导向支撑和对中保护。特别是设计冲小孔凸模时采用自身导向结构，可延长模具寿命。
②对夹角、窄槽等薄弱部位，为了减少应力集中，要以圆弧过渡，圆弧半径r可取3～5mm。
③对于结构复杂的凹模采用镶拼结构，也可减少应力集中。
④合理增大间隙，改善凸模工作部分的受力状态，使冲裁力、卸件力和推件力下降，凸、凹模刃口磨损减小。
2.模具的热处理工艺
从模具失效分析得知，45%的模具失效是由于热处理不当造成的。*，磨损、粘结均发生在表面，疲劳、断裂也往往从表面开始，因此对模具表面的加工质量要求非常高。但实际上由于加工痕迹的存在，热处理时表面氧化脱碳也在所难免。因而，模具的表面性能反而比基体差。采用热处理新技术是提高模具性能的经济而有效的重要措施。模具热处理工艺包括基体强韧化和表面强化处理。基体的强韧化在于提高基体的强度和韧性，减少断裂和变形。表面强化的主要目的是提高模具表面的耐磨性、耐蚀性和润滑性能。
2.1模具的整体强韧化工艺
模具既要具有优良的整体强韧化性能，又要具有优异的型腔表面性能，这样才能提高模具使用寿命，为了达到这个要求，出现了在对模具整体强韧化的基础上再进行表面强化的各种处理工艺：对普通冷作模具钢，采用低温淬火与低温回火处理,可收到增强韧性、减少脆性与拆断的良好效果；对热作模具钢，采用高温淬火与高温回火处理,可显著提高热作模具钢的强韧性和热稳定性。例如，对于3cr2w8v材料制成的压铸模，采用400℃～500℃及800℃～850℃的两次预先正火而后进行高温淬火、回火处理，可提高韧性40%，模具寿命可提高1倍。
除此之外，还可采用形变热处理。形变热处理是把钢的强化与相变强化结合起来的一种强韧化工艺。形变热处理的强韧化本质在于获得细小的奥氏体晶粒、细化马氏体增加了马氏体中的位错密度并形成胞状亚结构，同时促进碳化物的弥散硬化作用
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