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摘 要： 随着模具产业的快速发展，市场对于模具的要求越来越高，尤其关注于如何提高模具的使用寿命。因为延长模具的使用寿命，一方面可以降低零件生产成本，另一方面能够提高整体生产效率，从而有助于提高产品的市场竞争力。本文以汽车覆盖件冲压模为研究对象，通过理论分析并结合试验结果，获得汽车覆盖件冲压模的失效机理和再制造的关键技术。
关 键 词：失效性 冲压模 汽车覆盖件 模具设计特点 分析
1.某汽车覆盖件模具大梁的失效判断
通过工厂了解到该套模具，采用镶块式组合模具，采用销钉进行固定。模具在使用过程后，出现的问题，对于汽车覆盖件产品来说，要求其表面整洁，成形性好。由于模具表面出现破坏，其产品表现为拉毛和积瘤，对镶块失效部位表面形貌及相对运动方向进行宏观分析，可以初步判断，某汽车覆盖件大梁主要出现的失效形式为磨损失效，主要机理是磨粒磨损与咬合磨损。根据对表面拉伤问题的分析及防止措施，解决方法是对模具凹凸面，进行仔细研磨，其重点分析了咬合磨损的产生和减少咬合磨损的一些基本措施。尽量减少接触副之间的负荷、采用陶瓷与陶瓷、塑料与塑料、塑料与金属、陶瓷与金属或塑料与陶瓷配对副、使用体心立方或六方体结构的材料、采用润滑膜等方法来减少咬合磨损。
2.失效的基本形式
汽车大梁主要失效机理为磨粒磨损、咬合磨损和接触疲劳磨损。模具失效的基本形式主要有塑性变形，磨损，疲劳，断裂和开裂。
2.1.塑性变形
模具在工作时，力的大小及作用面积不同，使得存在着应力不均匀的现象。当接触部位的应力值大于工作温度下材料本身的屈服强度时，模具发生塑性变形，从而造成失效。主要表现有塌陷、镦粗、弯曲等。
2.2.磨损模具
在正常工作过程中，因摩擦导致材料的位移和脱离发生的表面现象。由于磨损，使得材料或零件在一段时间内质量逐渐损失，尺寸发生变化，因而不能完成工作，丧失原有的功能因而失效。磨损失效分析的方法和步骤主要是观察磨损表面形貌。模具的表面痕迹保留了当时磨损过程，是判断磨损机理的重要依据。主要解决办法是有针对性和有选择性地提高抗磨措施。比如材料表面硬化处理，使表面硬度高、润滑性好、耐磨性好。
2.3.疲劳模具
在开合过程中，与板材相互接触并在反复作用下，当达到一定次数后，出现疲劳裂纹。应力集中和循环载荷是模具产生疲劳失效的根本原因。尽管模具在工作中承受的载荷明显小于材料的屈服强度，但在局部的应力集中情况下，仍容易形成微裂纹。根据工作环境，循环载荷很容易导致微裂纹的扩展，从而最终因疲劳而失效。
2.4.断裂及开裂
在服役期间，模具因出现较大面积的裂纹或部分材料分离而不能完成规定功能的现象，称为断裂失效。它是在应力的作用下，材料发生机械破坏的结果，主要表现为整体或局部分裂为几部分。在失效形式中，断裂是最严重，它是各种因素的综合。根据断口表面形貌，可以判断塑性断裂或脆性断裂。同时，疲劳裂纹在较低的循环载荷的作用下，工作一段时间后，裂纹不断扩展，当不能承受传递载荷要求时，模具突然断裂。
3.可修复模具结构设计
模具经过一段时间的使用后，模具表面因局部磨损等原因不能正常工作，加上模具的制造周期长、制造费用极高，使得延长模具的使用寿命很有必要。常用办法是将模具容易出现磨损的部位用砂轮机或其它机械进行打磨，除去磨损表面，然后用各种表面处理方法（如 PVD、激光熔覆等）进行修复。表面处理后，打磨原样表面，使其达到精度要求及粗糙度要求即可。一般情况下，凸模采用整体式结构，但因材质不同，凸模与底板分开，存在着加工困难的部位。为此，在结构上采用镶块式，使得维修更加方便。
汽车覆盖件大梁模具在结构上，把工作平面分解为若干个镶块，之后通过拼合，固定在一起，这样做，有利于加工。每个镶块，通过销钉与模座定位，在某个部位损坏后，可以通过快速更换。损坏的镶块进行熔覆再制造，即保证了不影响生产率的同时，提高工作效率，也提高了材料的利用率。在设计时应考虑，某些潜在的可能出现高维修率的部位，加入硬化的嵌套或设计成镶块，以便模具的维修保养。为保证模具吊取时安全，模座一定要设置吊模孔（吊环孔）。
根据结构工艺性要求，对于加工困难的部位，采用镶块式结构。采用镶块型式，就可以采用切削加工的方法来制造，一方面可以方便加工，另一方面，可以有效地提高模具的制造精度。
对于易损件，冲头就是常见的一种。目前，常见的是整体式，由于易损坏，导致需要整体更换，生产成本高。但采用镶块式结构，改进后的冲头，与固定环、定位环及冲头上座进行配合。其中，固定环为两个半环。可以根据需要更换损坏处，提高了材料的利用率。
参考文献：
[1] 《現代模具技术》编委会.汽车覆盖件模具设计与制造[M].北京：国防工业出版社，
1998.1：1-100.
[2] 张明友.失效分析[M].武昌：华中理工大学出版社，1994.8：16-44.
[3] 管朝晖，杨斌.工程用钻杆螺纹断裂失效研究[J].机械设计与制造，2009，12：152-154.
[4] 陈建华.模具失效分析与延长模具寿命的方法[J].汽车制造与装备，2005，04：30-31.
[5] 谌峰，王波.热锻模具失效分析[J].模具制造技术，2008，05：104-105.
作者简介：姓名 方迪 性别 男 出生年月 1992.4.30 籍贯 浙江省诸暨市 学历 在校大学生 毕业院校 宁波工程学院。
关 键 词：失效性 冲压模 汽车覆盖件 模具设计特点 分析
1.某汽车覆盖件模具大梁的失效判断
通过工厂了解到该套模具，采用镶块式组合模具，采用销钉进行固定。模具在使用过程后，出现的问题，对于汽车覆盖件产品来说，要求其表面整洁，成形性好。由于模具表面出现破坏，其产品表现为拉毛和积瘤，对镶块失效部位表面形貌及相对运动方向进行宏观分析，可以初步判断，某汽车覆盖件大梁主要出现的失效形式为磨损失效，主要机理是磨粒磨损与咬合磨损。根据对表面拉伤问题的分析及防止措施，解决方法是对模具凹凸面，进行仔细研磨，其重点分析了咬合磨损的产生和减少咬合磨损的一些基本措施。尽量减少接触副之间的负荷、采用陶瓷与陶瓷、塑料与塑料、塑料与金属、陶瓷与金属或塑料与陶瓷配对副、使用体心立方或六方体结构的材料、采用润滑膜等方法来减少咬合磨损。
2.失效的基本形式
汽车大梁主要失效机理为磨粒磨损、咬合磨损和接触疲劳磨损。模具失效的基本形式主要有塑性变形，磨损，疲劳，断裂和开裂。
2.1.塑性变形
模具在工作时，力的大小及作用面积不同，使得存在着应力不均匀的现象。当接触部位的应力值大于工作温度下材料本身的屈服强度时，模具发生塑性变形，从而造成失效。主要表现有塌陷、镦粗、弯曲等。
2.2.磨损模具
在正常工作过程中，因摩擦导致材料的位移和脱离发生的表面现象。由于磨损，使得材料或零件在一段时间内质量逐渐损失，尺寸发生变化，因而不能完成工作，丧失原有的功能因而失效。磨损失效分析的方法和步骤主要是观察磨损表面形貌。模具的表面痕迹保留了当时磨损过程，是判断磨损机理的重要依据。主要解决办法是有针对性和有选择性地提高抗磨措施。比如材料表面硬化处理，使表面硬度高、润滑性好、耐磨性好。
2.3.疲劳模具
在开合过程中，与板材相互接触并在反复作用下，当达到一定次数后，出现疲劳裂纹。应力集中和循环载荷是模具产生疲劳失效的根本原因。尽管模具在工作中承受的载荷明显小于材料的屈服强度，但在局部的应力集中情况下，仍容易形成微裂纹。根据工作环境，循环载荷很容易导致微裂纹的扩展，从而最终因疲劳而失效。
2.4.断裂及开裂
在服役期间，模具因出现较大面积的裂纹或部分材料分离而不能完成规定功能的现象，称为断裂失效。它是在应力的作用下，材料发生机械破坏的结果，主要表现为整体或局部分裂为几部分。在失效形式中，断裂是最严重，它是各种因素的综合。根据断口表面形貌，可以判断塑性断裂或脆性断裂。同时，疲劳裂纹在较低的循环载荷的作用下，工作一段时间后，裂纹不断扩展，当不能承受传递载荷要求时，模具突然断裂。
3.可修复模具结构设计
模具经过一段时间的使用后，模具表面因局部磨损等原因不能正常工作，加上模具的制造周期长、制造费用极高，使得延长模具的使用寿命很有必要。常用办法是将模具容易出现磨损的部位用砂轮机或其它机械进行打磨，除去磨损表面，然后用各种表面处理方法（如 PVD、激光熔覆等）进行修复。表面处理后，打磨原样表面，使其达到精度要求及粗糙度要求即可。一般情况下，凸模采用整体式结构，但因材质不同，凸模与底板分开，存在着加工困难的部位。为此，在结构上采用镶块式，使得维修更加方便。
汽车覆盖件大梁模具在结构上，把工作平面分解为若干个镶块，之后通过拼合，固定在一起，这样做，有利于加工。每个镶块，通过销钉与模座定位，在某个部位损坏后，可以通过快速更换。损坏的镶块进行熔覆再制造，即保证了不影响生产率的同时，提高工作效率，也提高了材料的利用率。在设计时应考虑，某些潜在的可能出现高维修率的部位，加入硬化的嵌套或设计成镶块，以便模具的维修保养。为保证模具吊取时安全，模座一定要设置吊模孔（吊环孔）。
根据结构工艺性要求，对于加工困难的部位，采用镶块式结构。采用镶块型式，就可以采用切削加工的方法来制造，一方面可以方便加工，另一方面，可以有效地提高模具的制造精度。
对于易损件，冲头就是常见的一种。目前，常见的是整体式，由于易损坏，导致需要整体更换，生产成本高。但采用镶块式结构，改进后的冲头，与固定环、定位环及冲头上座进行配合。其中，固定环为两个半环。可以根据需要更换损坏处，提高了材料的利用率。
参考文献：
[1] 《現代模具技术》编委会.汽车覆盖件模具设计与制造[M].北京：国防工业出版社，
1998.1：1-100.
[2] 张明友.失效分析[M].武昌：华中理工大学出版社，1994.8：16-44.
[3] 管朝晖，杨斌.工程用钻杆螺纹断裂失效研究[J].机械设计与制造，2009，12：152-154.
[4] 陈建华.模具失效分析与延长模具寿命的方法[J].汽车制造与装备，2005，04：30-31.
[5] 谌峰，王波.热锻模具失效分析[J].模具制造技术，2008，05：104-105.
作者简介：姓名 方迪 性别 男 出生年月 1992.4.30 籍贯 浙江省诸暨市 学历 在校大学生 毕业院校 宁波工程学院。