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塑料模具壽命與注塑模具結構設計

模具壽命與模具結構設計

模具壽命是一定時(shí)期內模具設計、模具材料性能、模具制造水平、模具熱處理水平以及使用和維護水平的綜合反映。模具壽命的高低在一定程度上反映一個(gè)國家、一個(gè)地區的冶金工業(yè)、機械制造工業(yè)的水平。

模具壽命指在保證制件品質(zhì)的前提下,能成形出制件的模具工作次數。如一模1腔的模具壽命為10萬(wàn)次時(shí),表示可以生產(chǎn)10萬(wàn)個(gè)合格制件,一模4腔的模具壽命為10萬(wàn)次時(shí),表示可以生產(chǎn)40萬(wàn)個(gè)合格制件。它包括反復刃磨和更換易損件,直至模具的主要部分更換所成形的合格制件總數。一般工廠(chǎng)在實(shí)際運用中,往往以再次維修所需要的費用達到重新制作費用的約1/3~1/2時(shí),就判定該模具已經(jīng)失效,這時(shí)再進(jìn)行維修往往得不償失。

模具的失效分為非正常失效和正常失效。非正常失效(早期失效)是指模具未達到本行業(yè)公認的壽命時(shí)就不能服役。正常失效是指模具經(jīng)大批量生產(chǎn)使用后,因緩慢塑性變形或較均勻的磨損或疲勞斷裂而不能繼續服役。盡管模具種類(lèi)繁多,工作狀態(tài)差別很大,損壞部位也各異,但依據失效形式可分為三種:即磨損失效、斷裂失效、塑性變形失效。1)磨損是由于表面的相對運動(dòng),接觸表面逐漸失去物質(zhì)的現象;2)斷裂可分為塑性斷裂和脆性斷裂,脆性斷裂又可分為一次性斷裂和疲勞斷裂;3)塑性變形是當模具的某個(gè)部位的應力超過(guò)了當時(shí)溫度下模具材料的屈服極限時(shí),就會(huì )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,而且不能修復再服役,表現為鐓粗、彎曲、形腔脹大、塌陷等。模具的塑性變形是模具金屬材料的屈服過(guò)程。

模具的使用壽命與模具設計水平、模具結構、模具材料熱處理、選材、機械加工工藝、模具滑潤等因素有關(guān)。根據有關(guān)人員對大量失效模具的分析統計,在引起模具失效的各種因素中,由于模具結構不合理而引起模具失效的約占25%,因此,設計合理的模具結構,對提高模具的質(zhì)量和使用壽命將起到事半功倍的作用。合理的模具結構設計應使模具工作時(shí)受力均勻,不易偏載,應力集中小。

無(wú)論何種模具,模架應有良好的剛性,模板不宜太薄,在工作機械空間足夠的情況下要盡量增加厚度,不但要滿(mǎn)足模架的強度要求,更要著(zhù)重考慮模架的剛度。從進(jìn)口的大型模具來(lái)看,國產(chǎn)模具普遍存在模板偏薄的現象,其主要原因是對模架剛性的認識不足。

對多工位模具來(lái)說(shuō),2根導柱導向通常很難保證導向精度的要求,應該采用4根導柱導向,大型的模具要考慮采用6根導柱導向。當采用多根導柱導向時(shí),相關(guān)零件的位置精度要特別重視。

對模具的成型工作部分來(lái)說(shuō),工作部位圓角半徑的大小,不僅對成形過(guò)程及制件品質(zhì)有影響,也對模具的失效形式及壽命產(chǎn)生影響,在滿(mǎn)足制品要求的前提下,盡量加大工作部位過(guò)渡圓角半徑,這對增加模具的壽命會(huì )收到意想不到的效果。對無(wú)法加大圓角半徑的場(chǎng)合和結構復雜的凹模,可以考慮采用鑲拼結構,這樣也可減少應力集中。

對于沖壓模具,在保證制件尺寸精度的前提下,合理增大凸、凹模的間隙,以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,從而提高模具壽命。

多工位高速級進(jìn)沖壓模要注意廢料回跳的問(wèn)題,在結構上增加相應措施,以免在高速沖壓時(shí)由于瞬時(shí)真空效應而產(chǎn)生微小廢料回跳現象,使得廢料進(jìn)入工作區域而使凸模刃口崩裂。

對于高溫模具如熱鍛模具,在結構設計中散熱和冷卻是不可忽視的問(wèn)題,應避免局部溫度過(guò)高,使得模具材料產(chǎn)生塑性變形。

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