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模具几何形状
1-平底凸模 2-平底带锥台凸模 3-锥角凸模a=120º 4-半球面凸模
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凹模锥角的最佳取值计算公式
模具几何形状
t0／t—变形比、μ—摩擦系数
在此值下，模具承受的力最小， 寿命最高。
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变薄拉深
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模具几何形状
对于锤锻模、压铸模、塑料模等型腔 模，型腔结构常需要考虑脱模斜度以 便制件脱模。
采用整体结构很难同时满足这两方面 的性能要求。
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模具结构形式
可采用预应力镶套结构，即用高强、韧材料制造 凹模体，工作部分采用淬硬的高速钢或硬质合金 等高硬度、高耐磨性材料，通过压力将工作部分 镶入凹模体成为组合式模具，以满足型腔表面高 耐磨性和整体高强、韧性的要求。
图（b）是一组合冷镦模
第五章 影响模具寿命的因素
模具结构设计 模具材料 模具的热加工和冷加工 模具的使用状况等。
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影响模具寿命的因素
第一节 模具结构
合理的模具结构，使模具在工作时受力均 匀，应力集中小，也不易受偏载。
模具种类多，形式和工作环境差别很大。 各有特性，但在结构方面也有共性的问题，
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模具几何形状
当变形程度εF不
是很大时，以平底
凸模所受的单位挤
压力最大，半球面
凸模的挤压力最小，
平底带锥台凸模居
中。
1-平底凸模
2-平底带锥台凸模
3-锥角凸模a=120º 4-半球面凸模
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变形程度过大时，球面凸 模的单位挤压力会急剧上 升。
平底凸模刃口处增加圆角 半径，可降低挤压力；
流动、成形力及模具寿命有很大的影 响。
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模具几何形状
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1.凹模的锥角和截面变化
以挤压为例：正挤 压时，主要是凹模 对挤压力产生影响， 为了便于金属塑性 流动和减小模具负 荷，一般都将凹模 出口部分设计成锥 形，如图示。
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从图中看，挤压 力的大小不仅与 入口角α大小有 关，还与锥形进 口正挤压凹模的 截面变化量 lnA0/A1有关。
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模具几何形状
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模具几何形状
从应力图可以看出，不同拐角形式产生的应力集 中源不同，圆角半径越大应力分布越均匀，越不 容易产生应力集中，拐角为尖角结构时应力集中 最严重。
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圆角半径分为: 外(凸)圆角半径 内(凹)圆角半径
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模具几何形状
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模具几何形状
非工作部位凹圆角半径过小，在使用过程 中也易造成应力集中，使抗偏载、抗冲击 的能力降低。
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模具几何形状
从图中可以看出，在采用同一模具条件下，过渡 半径R由2.3增大到3.2，模具寿命就从1.5万件提 高到2万件。
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（二）几何角度
模具几何形状
1.凹模的锥角和截面变化 模具的工作角度对成形过程中坯料的
❖凸圆角半径对工艺影响大 过小的凸圆角半径 ➢ 在板料拉深中增加成型力； ➢ 在模锻中，易造成锻件折叠缺陷。
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模具几何形状
❖凹的圆角半径对模具寿命影响大
小的凹圆角半径会使局部受力恶化，在四 角半径处产生较大的应力集中，易萌生裂 纹导致断裂。
大的圆角半径使模具受力均匀，不易产生 裂纹。
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2.组合凹模结构
模具结构形式
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模具结构形式
(a)、(e)整体式 (b)、(c)、(f)、(g) 纵向分割式 (d)、(h)横向分割式
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模具结构形式
3.预应力镶套凹模
为了防止模具胀裂，冷镦、冷挤压凹 模通常要求具有高的硬度和耐磨性， 同时还要求具有高的强度和韧性。
凸模端部设计成平底带锥 台形，对减轻挤压力也有 明显效果。
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模具几何形状
1-平底凸模 2-平底带锥台凸模 3-锥角凸模a=120º 4-半球面凸模
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中心锥角α为120°～ 130°的凸模结构比较 合理。锥角过大，对降 低挤压力的作用并不明 显，锥角过小易造成侧 向分力不平衡，引起凸 模偏斜、弯曲或折断。
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模具结构形式
（二）模具的工作间隙
冲裁模凸、凹模的刃口间隙是工作间隙 也叫冲裁间隙，不仅影响冲裁过程和冲 裁质量，也影响模具的寿命。
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模具结构Байду номын сангаас式
图示组合冷镦模，原采用高速钢整体式，常 发生早期胀裂失效，寿命不到碳素工具钢凹 模的1/4。
改为预应力镶套结构，模体采用结构钢，工 作部分为高速钢，二者过盈配合使工作部分 预先产生切向压应力，以抵消一部分工作时 产生的切向拉应力，使模具寿命提高，高出 碳素工具钢凹模的8～10倍。
型腔脱模斜度对模具型腔侧壁及底部 的应力状态也有直接的影响。
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二、模具结构形式
（一）整体模具与组合模具 整体模具不可避免的存在
凹圆角半径，易造成应力 集中，并引起开裂。
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❖组合式模具
把模具在应力集中处分 割为两部分或几部分， 再组合起来使用。
如：几何形状和刚度。
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一、模具的几何形状
影响模具寿命的几何形状因素： ➢ 模具的圆角半径、 ➢ 凸模端面形状、 ➢ 凹模锥角的大小、 ➢ 凹模截面变化的大小等。
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（一）圆角半径
采用圆角结构 可以获得良好 的工艺效果， 同时，也可避 免拐角处产生 应力集中。
采用组合式模具 可避 免应力集中和裂纹的产 生。
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模具结构形式
1.组合凸模结构
工作时，凸模前端 小直径心轴部分先 插入毛坯孔内，以 控制挤压件孔径的 位置。但心轴根部 应力集中严重，受 力时容易折断。
若将凸模设计成图b及图c所示的组合形式，则可 避免应力集中，显著提高寿命。
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1.凹模的锥角和截面变化
冷挤压凹模的型腔截 面变化越小，尺寸过 渡越平缓，则挤压力 越小，模具寿命越高。
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2.凸模的端面形状
模具几何形状
平底带锥台的凸模（图a），端部受力面积较大， 因此单位面积承受的挤压力比平底凸模（图b）可 降低20%，模具寿命也相应提高