1、引言

面对2101世纪的国内建设情势，企业要适应市场经济的发展，作为国家支拄产业的汽车工业将加大轻、微、轿车的产量，因此对模锻件的精度提出了更高的要求。 在生产进程中，提高模具寿命是1个复杂的综合性问题。 所有锻压工艺，特别是净形和近似净形加工工艺，在很大程度上取决于模具的精度和品质，取决于模具的技术水平。 模具技术反应在模具设计和制造上，而模具寿命除与上述两个环节有关外，还与使用环节有关。

提高模具寿命有极大的经济效益，1般在试生产阶段模具工装费用占生产本钱的25%左右，而定型生产时仅为10%。

模具的初期失效情势，多为凸模断裂、模膛边沿堆塌、飞边遭桥部龟裂、模腔底部产生裂纹。 影响模具寿命的因素较多，触及面广，模具设计是模具寿命的基础。 模具设计环节是指模具的结构设计、成形模腔设计和肯定模具钢种、模具硬度等。 模具制造环节是指制模工艺、热处理规范和表面处理技术等。 本文仅从模具设计和模具制造两个方面探讨提高模具寿命的措施。

2、公道设计精密体积成形件(精锻件)

模锻件应尽可能避免带小孔、窄槽、夹角，形状要尽可能对称，即便不能做到轴对称，也希望到达上、下对称或左、右对称。 要设计拔模斜度，避免应力集中和模锻单位压力增大，克服偏心受载和模具磨损不均等缺点。

对锻模模腔边沿和底部圆角半径R，设计时应从保证锻件型腔容易充满的条件下尽量放大。 若圆角半径太小，模腔边沿很容易在高温高压下堆塌，严重者会构成倒锥，影响模锻件出模。 如底部圆角半径R太小而又不是光滑过渡，则容易产生裂纹且会不断扩大。  设计模具时应充分利用CAD系统功能对产品进行2维和3维设计，保证产品原始信息的统1性和精确性，避免人为因素酿成的毛病，提高模具的设计质量。 产品3维立体的造型进程以在铸造前全面反应生产品的外部形状，及时发现原始设计中可能存在的问题，同时根据产品信息，用电脑设计出加工模具型腔的电极，为后续模具加工做好准备。

采取CAM技术可以将设计的电极精确地按指定方式生产。 采取数控铣床(或加工中心)加工电极，可保证电极的加工精度，减小试模时间，减少模具的废品率和返修率，减少钳工劳动量。  对1些外形复杂，精度要求高的锻件，靠模具钳工采取常范围具制造方法保证某些外形尺寸而采取CAD/CAM技术可以对这些复杂的锻件进行精确的尺寸描写，肯定公道的分模面，保证合模精度，从模具制造这1环节确保产品精度。

CAD/CAM/CAE技术可以进行有限元分析，对关键部位的尺寸设计是不是公道可以提供修改根据，从而在为客户提供高质量锻件的同时，也为客户的设计提供了根据，加强了与客户的合作。  成形是模锻进程中最重要的工步，模锻件的几何形状是靠锻模来保证的，模锻进程中要全面斟酌各种因素，特别是对生产中可能产生的或已暴露出的问题，在模具设计时应采取措施减轻后续工序的加工难度。 依照这1原则在预防为减少模锻件开裂与变形，提高锻件合格率方面，可以有针对性地采取1些对策和措施。 如锻件的某些部位在切边和冲孔时易变形而影响产品质量时，可在锻模设计上适当增加相应变形部位的加工余量予以补偿，这1点对切边时锻件变形大的薄法兰更加重要。 对1些带有杆部且杆部直径相对较小的锻件，在切边和热处理进程中会产生有规律的几何变形，而用冷校订方式没法或难以校直。 如某厂生产的TS60曲轴，可根据实践经验和统计数据预先将中心线在1定范围内变形方向反向偏移1定的预补反变形量。

3、公道设计锻压工艺

目前，1般企业无健全的工艺实验室，缺少工艺实验条件，客观上要求工艺方案必须正确，1次成功 特别步入市场经济以后，企业负责人要求铸造技术人员只能成功，不准失败，这就给工艺设计人员带来了较大的困难，要求工艺人员要具有较高的水平，但即便具有丰富实践经验的工艺人员也难免会感到辣手，1旦失误就会造成较大损失。  对切边时存在容易撕裂部份的锻件可在设计飞边槽时成心减薄薄弱部份飞边桥部的高度，以下降切飞边时此处的切割厚度。 如S195连杆，材料为45钢，锻后冷切边，大头搭子部位由于截面形状小、料薄，在切边时常常出现搭子及附近筋部撕裂，废品率高。 若改成锻后余热切边则可提高切边质量，但由于切边受模锻生产节拍的限制，效力低。 而在设计锻模时减薄此处飞边桥的高度，减少此处飞边冲裁力，可以大大减少切边撕裂。

对冷挤压工艺，必须最大程度地软化毛坯及减少变形时的摩擦力，严格控制变形程度和各工序变形程度的公道分配。  1般低碳钢、碳钢及低碳合金钢的软化退火工艺为：加热至760℃保温4h，以20℃/h的冷却速度冷到680℃保温3h，再以20℃/h的冷却速度冷却到640℃后随炉冷却到350℃出炉。 硬度1般可达125～155HB。

含碳量小于0.2%的碳钢，钢材经退火后硬度可小于120HB。 钢材经软化退火后再经滚光、酸洗、磷化、皂化后再涂猪油拌MoS2润滑，可下降变形负载，有效减少凸模、压模圈、接头体的断裂失效。  采取多工序小变形的冷挤压方法能有效地下降模具承受的单位挤压力，工序间坯料可不进行软化处理，使模具寿命得以延长。 国内某些厂家在挤压生产时贪图1时之便，减少挤压工序，虽然也能把样品(或产品)做出，但模具负荷太大，容易出现断裂失效。 这类急功近利的做法是我国冷挤压工艺曾1轰而起未能迅猛发展的主要技术缘由之1。

采取锻模CAE软件，可以分析材料的活动情况、摩擦阻力和材料的充腔溢料情况，帮助设计人员有效公道地进行工艺设计。

4、公道的模具结构设计

模具结构设计主要斟酌导向精度公道、冲裁间隙恰当、刚性好，还要斟酌尽可能采取组合式模具。 模架应有良好的刚性，不要仅仅满足强度要求，模板不宜太薄，在可能的情况下尽可能增厚，乃至增厚50%。 多工位模具不宜仅用2根导柱导向，应尽可能做到4根导柱导向，这样导向性能好。 由于增加了刚度，保证了凸、凹模间隙均匀，确保凸模和凹模不会产生碰切现象。  浮动模柄可避免压力机对模具导向精度的不良影响。 凸模应夹紧可靠，装配时要检查凸模或凹模的轴线对水平面的垂直度和上下底面之间的平行度。

在冷挤压时，凸模和凹模的硬度要适合，要充分发挥强韧化处理对延长寿命的潜力。 如W6Mo5Cr4V2钢冷挤压凸模，当硬度≥60HRC时可正常使用，寿命为3000～3500件。 但如果凭经验认为硬度低、塑性好，寿命1定延长时就会大失所望，当硬度为57～58HRC挤压工件时，凸模的工作带会镦粗。 某厂检测挤压第1件以后凸模的工作带尺寸发现，镦粗增大量为0.01～0.04mm。

对热挤凹模就不能套用冷挤摸的经验，当把3Cr2W8V钢热挤凹模的硬度值从＞40HRC降到37～38HRC时，使用寿命从1000～2000次提高到6000～8000次。

根据经验，不同的锻压装备上的模锻对锻模的硬度要求不尽相同，即便在同1种锻压装备上的模锻，锻不同的产品对模具的硬度要求也不相同。

在锻件飞边切除时，凸模底要尽可能与锻件的上侧表面相吻合。 如钢丝钳模锻件热切飞边时，切飞边凸模底部的凹形要与钢丝钳柄部的弧形相吻合，否则在切飞边进程中，切飞边凸模易使锻件向1侧翻转，使凸模和凹模破坏。 1般情况下，冲裁间隙放大可以延长切飞边模寿命。

5、公道选择模具材料

根据模具的工作条件、生产批量和材料本身的强韧性能来选择模具用材，应尽量选用品质好的钢材 据相关资料介绍，模具的制造费较高，而材料费用1般仅是模具价格的6%～20%。  对模具材料要进行质量检测，模块要符合供货协议要求，模块的化学成分要符合国际上的有关规定。 只有在确信模块合格的情况下，才能铸造。 大型模块(100kg以上)采取电渣重熔钢H13时要确保内部质量，避免可能出现的成分偏析、杂质超标等内部缺点。 要采取超声波探伤等无损检测技术检查，确保每件锻件内部质量良好，避免可能出现的冶金缺点，将废品尽早剔除。

6、公道制定模具钢的铸造规范

根据碳化物偏析对模具寿命的影响，必须限制碳化物的不均匀度，对精密模具和负荷大的细长凸模，必须选用韧性好强度高的模具钢，碳化物不均匀度应控制为不大于3级。 Cr12钢碳化物不均匀度3级要比5级耐用度提高1倍以上。 滚丝模的碳化物不均匀度为5～6级时最多滚丝2000件，而碳化物不均匀度提高到1～2级时可滚丝550000件。 如果碳化物偏析严重，可能引发过热、过烧、开裂、崩刃、塌陷、拉断等初期失效现象。 带状、网状、大颗粒和大块堆集的碳化物使制成的模具性能呈各向异性，横向的强度低，塑性也差。  根据显微硬度丈量结果，碳化物正常散布处为740～760HV，碳化物集中处为920～940HV，碳化物希少处为610～670HV，在碳化物希少处易回火过度，使硬度和强度下降，碳化物富集区常常因回火不足，脆性大，而致使模具镦粗或断裂。

通过铸造能有效改良工具钢的碳化物偏析，1般铸造后可下降碳化物偏析2级，最多为3级。 最好采取轴向、径向反复镦拔(10字镦拔法)，它是将原材料镦粗后沿断面中两个相互垂直的方向反复镦拔，最后再沿轴向或横向锻成，重复1次这1进程就叫做双10字镦拔，重复屡次即为屡次10字镦拔。

而对直径小于或等于50mm的高合金钢，其碳化物不均匀性1般在4级之内，可满足1般模具使用要求。

7、公道选择热处理工艺

热处理不当是致使模具初期失效的重要缘由，据某厂统计，其约占模具初期失效因素的35%。  模具热处理包括铸造后的退火，粗加工以后高温回火或低温回火，精加工后的淬火与回火，电火花、线切割以后的去应力低温回火。 只有冷热加工很好相互配合，才能保证良好的模具寿命。  模具型腔大而壁薄时需要采取正常淬火温度的上限，以使残留奥氏体量增加，使模具不致胀大。 快速加热法由于加热时间短，氧化脱碳