❶ 在實際中如何提高模具的使用壽命
精密體積成形模具的設計製造與模具壽命
【摘要】論述了精密體積成形(精鍛)模具的壽命與模具設計製造的關系。採用先進設計手段合理設計精密體積成形件(精鍛件)、鍛壓工藝、模具結構，選擇模具材料，制定模具鋼的鍛造規范和熱處理工藝以及合理確定機械加工工藝及加工精度，可大幅度提高模具壽命。
� 1、引言�
面對廿一世紀的國內建設形勢，企業要適應市場經濟的發展，作為國家支拄產
業的汽車工業將加大輕、微、轎車的產量，因而對模鍛件的精度提出了更高的要求。在生產過程中，提高模具壽命是一個復雜的綜合性問題。所有鍛壓工藝，特別是凈形和近似凈形加工工藝，在很大程度上取決於模具的精度和品質，取決於模具的技術水平。模具技術反映在模具設計和製造上，而模具壽命除與上述兩個環節有關外，還與使用環節有關。�
提高模具壽命有極大的經濟效益，一般在試生產階段模具工裝費用占生產成本的25%左右，而定型生產時僅為10%。�
模具的早期失效形式，多為凸模斷裂、模膛邊緣堆塌、飛邊遭橋部龜裂、模腔底部發生裂紋。影響模具壽命的因素較多，涉及面廣，模具設計是模具壽命的基礎。模具設計環節是指模具的結構設計、成形模腔設計和確定模具鋼種、模具硬度等。模具製造環節是指制模工藝、熱處理規范和表面處理技術等。本文僅從模具設計和模具製造兩個方面探討提高模具壽命的措施。
2、合理設計精密體積成形件(精鍛件)�
模鍛件應盡量避免帶小孔、窄槽、夾角，形狀要盡量對稱，即使不能做到軸對稱，也希望達到上、下對稱或左、右對稱。要設計拔模斜度，避免應力集中和模鍛單位壓力增大，克服偏心受載和模具磨損不均等缺陷。�
對於鍛模模腔邊緣和底部圓角半徑R，設計時應從保證鍛件型腔容易充滿的前提下盡可能放大。若圓角半徑過小，模腔邊緣很容易在高溫高壓下堆塌，嚴重者會形成倒錐，影響模鍛件出模。如底部圓角半徑R過小而又不是光滑過渡，則容易產生裂紋且會不斷擴大。
設計模具時應充分利用CAD系統功能對產品進行二維和三維設計，保證產品原始信息的統一性和精確性，避免人為因素造成的錯誤，提高模具的設計質量。產品三維立體的造型過程以在鍛造前全面反映出產品的外部形狀，及時發現原始設計中可能存在的問題，同時根據產品信息，用電腦設計出加工模具型腔的電極，為後續模具加工做好准備。
採用CAM技術可以將設計的電極精確地按指定方式生產。採用數控銑床(或加工中心)加工電極，可保證電極的加工精度，減小試模時間，減少模具的廢品率和返修率，減少鉗工勞動量。
對於一些外形復雜，精度要求高的鍛件，靠模具鉗工採用常規模具製造方法保證某些外形尺寸而採用CAD/CAM技術可以對這些復雜的鍛件進行精確的尺寸描述，確定合理的分模面，保證合模精度，從模具製造這一環節確保產品精度。
CAD/CAM/CAE技術可以進行有限元分析，對關鍵部位的尺寸設計是否合理可以提供修改依據，從而在為客戶提供高質量鍛件的同時，也為客戶的設計提供了依據，加強了與客戶的合作。
成形是模鍛過程中最重要的工步，模鍛件的幾何形狀是靠鍛模來保證的，模鍛過程中要全面考慮各種因素，尤其是對生產中可能發生的或已暴露出的問題，在模具設計時應採取措施減輕後續工序的加工難度。按照這一原則在預防為減少模鍛件開裂與變形，提高鍛件合格率方面，可以有針對性地採取一些對策和措施。如鍛件的某些部位在切邊和沖孔時易變形而影響產品質量時，可在鍛模設計上適當增加相應變形部位的加工餘量予以補償，這一點對於切邊時鍛件變形大的薄法蘭更為重要。對一些帶有桿部且桿部直徑相對較小的鍛件，在切邊和熱處理過程中會產生有規律的幾何變形，而用冷校正方式無法或難以校直。如某廠生產的TS60曲軸，可根據實踐經驗和統計數據預先將中心線在一定范圍內變形方向反向偏移一定的預補反變形量。
3、合理設計鍛壓工藝�
目前，一般企業無健全的工藝試驗室，缺乏工藝試驗條件，客觀上要求工藝方案必須正確，一次成功。尤其步入市場經濟以後，企業負責人要求鍛造技術人員只能成功，不許失敗，這就給工藝設計人員帶來了較大的困難，要求工藝人員要具有較高
的水平，但即使具有豐富實踐經驗的工藝人員也難免會感到棘手，一旦失誤就會造成較大損失。
對於切邊時存在容易撕裂部分的鍛件可在設計飛邊槽時有意減薄薄弱部分飛邊橋部的高度，以降低切飛邊時此處的切割厚度。如S195連桿，材料為45鋼，鍛後冷切邊，大頭搭子部位由於截面形狀小、料薄，在切邊時經常出現搭子及附近筋部撕裂，廢品率高。若改為鍛後余熱切邊則可提高切邊質量，但由於切邊受模鍛生產節拍的限制，效率低。而在設計鍛模時減薄此處飛邊橋的高度，減少此處飛邊沖裁力，可以大大減少切邊撕裂。�
對於冷擠壓工藝，必須最大程度地軟化毛坯及減少變形時的磨擦力，嚴格控制變形程度和各工序變形程度的合理分配。
一般低碳鋼、碳鋼及低碳合金鋼的軟化退火工藝為：加熱至760℃保溫4h，以20℃/h的冷卻速度冷到680℃保溫3h，再以20℃/h的冷卻速度冷卻到640℃後隨爐冷卻到350℃出爐。硬度一般可達125～155HB。�
含碳量小於0.2%的碳鋼，鋼材經退火後硬度可小於120HB。鋼材經軟化退火後再經滾光、酸洗、磷化、皂化後再塗豬油拌MoS�2潤滑，可降低變形負載，有效減少凸模、壓模圈、接頭體的斷裂失效。�
採用多工序小變形的冷擠壓方法能有效地降低模具承受的單位擠壓力，工序間坯料可不進行軟化處理，使模具壽命得以延長。國內某些廠家在擠壓生產時貪圖一時之便，減少擠壓工序，雖然也能把樣品(或產品)做出，但模具負荷太大，容易出現斷裂失效。這種急功近利的做法是我國冷擠壓工藝曾經一轟而起未能迅猛發展的主要技術原因之一。�
採用鍛模CAE軟體，可以分析材料的流動情況、磨擦阻力以及材料的充腔溢料情況，幫助設計人員有效合理地進行工藝設計。
4、合理的模具結構設計�
模具結構設計主要考慮導向精度合理、沖裁間隙恰當、剛性好，還要考慮盡量採用組合式模具。
模架應有良好的剛性，不要僅僅滿足強度要求，模板不宜太薄，在可能的情況下盡量增厚，甚至增厚50%。多工位模具不宜僅用2根導柱導向，應盡量做到4根導柱導向，這樣導向性能好。因為增加了剛度，保證了凸、凹模間隙均勻，確保凸模和凹模不會發生碰切現象。
浮動模柄可避免壓力機對模具導向精度的不良影響。凸模應夾緊可靠，裝配時要檢查凸模或凹模的軸線對水平面的垂直度以及上下底面之間的平行度。�
在冷擠壓時，凸模和凹模的硬度要合適，要充分發揮強韌化處理對延長壽命的潛力。如W6Mo5Cr4V2鋼冷擠壓凸模，當硬度≥60HRC時可正常使用，壽命為3000～3500件。但如果憑經驗認為硬度低、塑性好，壽命一定延長時就會大失所望，當硬度為57～58HRC擠壓工件時，凸模的工作帶會鐓粗。某廠檢測擠壓第1件以後凸模的工作帶尺寸發現，鐓粗增大量為0.01～0.04mm。�
對於熱擠凹模就不能套用冷擠摸的經驗，當把3Cr2W8V鋼熱擠凹模的硬度值從＞40HRC降到37～38HRC時，使用壽命從1000～2000次提高到6000～8000次。�
根據經驗，不同的鍛壓設備上的模鍛對鍛模的硬度要求不盡相同，即使在同一種鍛壓設備上的模鍛，鍛不同的產品對模具的硬度要求也不相同。�
在鍛件飛邊切除時，凸模底要盡量與鍛件的上側表面相吻合。如鋼絲鉗模鍛件熱切飛邊時，切飛邊凸模底部的凹形要與鋼絲鉗柄部的弧形相吻合，否則在切飛邊過程中，切飛邊凸模易使鍛件向一側翻轉，使凸模和凹模損壞。一般情況下，沖裁間隙放大可以延長切飛邊模壽命。
5、合理選擇模具材料�
根據模具的工作條件、生產批量以及材料本身的強韌性能來選擇模具用材，應盡可能選用品質好的鋼材。據有關資料介紹，模具的製造費較高，而材料費用一般僅是模具價格的6%～20%。�
對模具材料要進行質量檢測，模塊要符合供貨協議要求，模塊的化學成份要符合國際上的有關規定。只有在確信模塊合格的情況下，才能鍛造。大型模塊(100kg以上)採用電渣重熔鋼H13時要確保內部質量，避免可能出現的成份偏析、雜質超標等內部缺陷。要採用超聲波探傷等無損檢測技術檢查，確保每件鍛件內部質量良好，避
免可能出現的冶金缺陷，將廢品及早剔除。
6、合理制定模具鋼的鍛造規范�
根據碳化物偏析對模具壽命的影響，必須限制碳化物的不均勻度，對精密模具和負荷大的細長凸模，必須選用韌性好強度高的模具鋼，碳化物不均勻度應控制為不大於3級。Cr12鋼碳化物不均勻度3級要比5級耐用度提高1倍以上。滾絲模的碳化物不均勻度為5～6級時最多滾絲2000件，而碳化物不均勻度提高到1～2級時可滾絲550000件。如果碳化物偏析嚴重，可能引起過熱、過燒、開裂、崩刃、塌陷、拉斷等早期
失效現象。帶狀、網狀、大顆粒和大塊堆集的碳化物使製成的模具性能呈各向異性，橫向的強度低，塑性也差。
根據顯微硬度測量結果，碳化物正常分布處為740～760HV，碳化物集中處為920～940HV，碳化物稀少處為610～670HV，在碳化物稀少處易回火過度，使硬度和強度降低，碳化物富集區往往因回火不足，脆性大，而導致模具鐓粗或斷裂。�
通過鍛造能有效改善工具鋼的碳化物偏析，一般鍛造後可降低碳化物偏析2級，最多為3級。最好採用軸向、徑向反復鐓拔(十字鐓拔法)，它是將原材料鐓粗後沿斷面中兩個相互垂直的方向反復鐓拔，最後再沿軸向或橫向鍛成，重復一次這一過程就叫做雙十字鐓拔，重復多次即為多次十字鐓拔。�
而對於直徑小於或等於50mm的高合金鋼，其碳化物不均勻性一般在4級以內，可滿足一般模具使用要求。
�7、合理選擇熱處理工藝
熱處理不當是導致模具早期失效的重要原因，據某廠統計，其約占模具早期失效因素的35%。
模具熱處理包括鍛造後的退火，粗加工以後高溫回火或低溫回火，精加工後的淬火與回火，電火花、線切割以後的去應力低溫回火。只有冷熱加工很好相互配合，才能保證良好的模具壽命。
模具型腔大而壁薄時需要採用正常淬火溫度的上限，以使殘留奧氏體量增加，使模具不致脹大。快速加熱法由於加熱時間短，氧化脫碳傾向減少，晶粒細小，對碳素工具鋼大型模具淬火變形小。對高速鋼採用低淬、高回工藝比較好，淬火溫度低，回火溫度偏高，可大大提高韌性，盡管硬度有所降低，但對提高因折斷或疲勞破壞的模具壽命極為有效。通常Cr12MoV鋼淬火加熱溫度為1000℃，油冷，然後220℃回火。如
能在這種熱處理以前先行熱處理一次，即加熱至1100℃保溫，油冷，700℃高溫回火，則模具壽命能大幅度提高。我們在70年代初期對3Cr2W8V鋼施行高淬、高回工藝熱處理鋼絲鉗熱鍛模具也取得良好效果，壽命提高2倍多。採用低溫氮碳共滲工藝，表面硬度可達1200HV，也能大大提高模具壽命。
低溫電解滲硫可降低金屬變形時的摩擦力，提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V鋼製作冷擠壓凸模，經低溫氮碳共滲後，使用壽命平均提高1倍以上，再經低溫電解滲硫處理可以進一步提高壽命50%。模具淬火後存在很大的殘留應力，它往往引起模具變形甚至開裂。為了減少殘留應力，模具淬火後應趁熱進行回火，回火應充分，回火不充分易產生磨前裂紋。對碳素工具鋼，200℃回火1h，殘留應力能消除約50%，回火2h殘留應力能消除約75%～80%，而如果500～600℃回火1h，則殘留應力能消除達90%。�
某廠CrWMn鋼制凸模淬火後回火1h，使用不久便斷裂，而當回火2.5h，使用中未發現斷裂現象。這說明回火不均勻，雖然表面硬度達到要求，但工作內部組織不均勻，殘留應力消除不充分，模具易早期破裂失效。
回火後一般為空冷，在回火冷卻過程中，材料內部可能會出現新的拉應力，應緩冷到100～120℃以後再出爐，或在高溫回火後再加一次低溫回火。�
表面覆層硬化技術中的PVD、CVD近年來獲得較大的進展，在PVD中常用的真空蒸鍍、真空濺射鍍和離子鍍，其中離子鍍層具有附著力強、澆鍍性好，沉積速度快，無公害等優點。離子鍍工藝可在模具表面鍍上TiC、TiN，其使用壽命可延長幾倍到幾十倍。離子鍍是真空蒸膜與氣體放電相結合的一種沉積技術。空心陰極放電法(HCD法)是先用真空泵抽真空，再向真空泵通入反應氣體，並使真空度保持在10-5～10-2Pa范圍內，利用低壓大電流HCD電子槍使蒸發的金屬或化合物離子化，從而在工作表面堆積成一層防護膜。為提高鍍敷效率，一般在工件上施加負電壓。�
鍛模的表面處理技術國內應用不太多，這一領域大有開發的必要。整體模腔的滲碳、滲氮、滲硼、碳氮共滲以及模腔局部的噴塗、刷鍍和堆焊等表面硬化支持都是很有發展前途的，突破這一領域將使我國制模技術得到很大提高。�
模具失效以後的焊補技術，國內90年代初期就有工廠進行研究和應用，如青海鍛造廠，焊補後的鍛模壽命可提高1倍。
8、合理確定機械加工製造工藝和加工精度�
採用先進設備和技術確保每副模具具有高精度和互換性以保證鍛模所要求的高精度和重復精度。製造工藝首先要解決加工後的加工變形與殘留應力不能太大。粗加
工時最好不要使表面粗糙度Ra＞3.2μm，特別應注意在模具工作部分轉角處要光滑過渡，減少熱處理產生的熱應力。�
模腔表面加工時留下的刀痕、磨痕都是應力集中的部位，也是早期裂紋和疲勞裂紋源，因此在鍛模加工時一定要刃磨好刀具。平面刀具兩端一定要刃磨好圓角R，圓弧刀具刃磨時要用R規測量，絕不允許出現尖點。在精加工時走刀量要小，不允許出現刀痕。對於復雜模腔一定要留足打磨餘量，即使加工後沒有刀痕，也要再由鉗工用風動砂輪(或用其它方法)打磨拋光，但要注意防止打磨時局部出現過熱、燒傷表面和降低表面硬度。�
模具電加工表面有硬化層，厚10μm左右，硬化層脆而有殘留應力，直接使用往往引起早期開裂，這種硬化層在對其進行180℃左右的低溫回火時可消除其殘留應力。
磨削時若磨削熱過大會引起肉眼看不見的與磨削方向垂直的微小裂紋，在拉應力作用下，裂紋會擴展。對CrWMn鋼冷擠凹模採用干磨，磨削深度為0.04～0.05mm時，使用中100%開裂；採用濕磨，磨削深度0.005～0.01mm時，使用性能良好。消除磨削應力也可將模具在260～315℃的鹽浴中浸1.5min，然後在30℃油中冷卻，這樣硬度可下降1HRC，殘留應力降低40%～65%。對於精密模具的精密磨削要注意環境溫度的影響，要求恆溫磨削。
鍛模粗加工時要為精加工保留合理的加工餘量，因為所留的餘量過小，可能因熱處理變形造成餘量不夠，必須對新制鍛模進行補焊，若留的餘量過大，則增加了淬火後的加工難度。
當鍛模燕尾支承面與分模面平行度超過要求時，會使鍛模鎖扣啃壞或打裂，重者會打斷錘桿甚至損壞錘頭，所以在鍛模加工中除對模腔尺寸按圖紙要求加工外，對其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工並嚴格檢驗。有些廠對小型鍛模熱處理後用平面磨床磨削上下平面，對大型鍛模用龍門刨床以刨代刮，保證製造精度。
鍛模模腔的粗糙度直接影響鍛模壽命，粗糙度高會使鍛件不易脫模，特別是中間帶凸起部位，鍛件越深，抱得越緊，最後只能卸下鍛模用機加工或氣割的方法破壞鍛件。由於粗糙度值高會使金屬流動阻力增加，嚴重時模鍛若干件以後會將模壁磨損成溝槽，既影響鍛件成形，也易使鍛模早期失效。
工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小，而且抗咬合和抗疲勞能力強，表面粗糙度一般要求Ra=0.4～0.8μm。
模具的製造裝配精度對模具壽命的影響也很大，裝配精度高，底面平直，平行度好，凸模與凹模垂直度高，間隙均勻，亦可獲得相當高的壽命。
❷ 做澆鑄模具用什麼材料好
澆注模一般情況可用鑄鐵，他不是用普通鑄鐵，鑄鐵中有一種叫合金鑄鐵的，它的密度高，耐高溫不變形。也便於加工。
❸ 如何做個簡單又便宜的模具
你查看翻砂技術吧，就是用土翻模，你說的那個受不了熱脹冷縮的，或象做青銅器一樣做個泥范。
❹ 耐火澆注料支設模具時，應當符合哪些要求
耐火澆注料的模具制設
一般規定
（1）氣動澆注，振動澆注，自流平澆注等方法安裝耐火材料時需要模具。
（2）模具在使用前應徹底清潔並做防水處理。
（3）模具間連接縫應平整無階梯、密封緊固，以防止振打時發生耐火材料從模件縫中滲出。
（4）在進行模具安裝時，應進行潤滑或塗上特殊的模件油以防止模具黏著耐火材料。
（5）模具應用鋼制或木製的剛性防水的材料製成；採用木模時應採用不低於10毫米的多層板，對於有嚴格弧度要求的部位可採用不低於5mm的模板，但在支設時應保證做到不漲模、不跑模。
（6）模板應具有足夠的承載強度、剛度和穩定性，應能承受澆注料的重量和壓力引起的振動，在安裝耐火材料時不會發生彎曲和破裂，還要方便模具的拆卸。
（7）模具支設應保證襯里結構和各部位尺寸符合設計文件要求，
（8）模具支設好後預留的澆注口應足夠大，可以在上部看到耐火材料的自由表面。
榮盛耐材提供
❺ 提高壓鑄模具壽命的措施
提高壓鑄模具壽命的措施
致使壓鑄模失效的主要原因是：①熱脹冷縮的交變應力，長期頻繁的反復循環，在模具表面出現熱疲勞龜裂紋;②由於熱應力及機械應力引起的模具整體開裂、破損;③在壓射力和熱應力的作用下，模具會在強度最薄弱處萌生裂紋，使型腔碎裂;④化學腐蝕、機械磨損、沖刷侵蝕、熔損侵蝕造成的模具侵蝕;⑤受到鎖模、插芯壓力和充填壓力作用使模具產生的塑性變形。這些模具失效缺陷出現的原因是復雜多樣的，下邊從實際應用方面探討一些提高壓鑄模具壽命的措施。
1 壓鑄模具材料的選用
為提高熱沖擊韌度，目前常用的H13鋼的化學成分純凈度要求為：優級鋼S 含量(質量分數，下同)要小於0.005%;超級H13 鋼要求S 含量小於0.003%;P含量小於0.015%。鋼的晶界無共晶碳化物夾雜，大塊狀的共晶碳化物和雜質強度極小，不能抵抗熱疲勞，降低了鋼材的塑性，是龜裂發生的起源點。要使用電渣重熔爐的精煉鋼，它不僅純凈度高，還具有組織緻密、優良的熱疲勞抗力、抗熱裂性好、優良的韌性及塑性，優良的拋光性、較好的異向同性等性能。鋼材的均一性要求材料的組織要均勻，鋼坯具備任意方向力學性能同性，不要有縱、橫、深方向的性能差異。
正確選用模具材料，採用高強度合金材料可以提高模具使用壽命。優選用瑞典8407、德國2344、美國H13 (4Gr5MoVlSi)、日本SKD61 材料。日本日立的DAC55、ZHD435 在高硬度時有很好的韌性及抗高溫強度，模具壽命也很高。
2 壓鑄模具的熱處理
採用不同的熱處理工藝會使壓鑄模品質性能不一樣。H13 模具鋼的熱處理工藝和熱處理後的金相組織應參照北美壓鑄學會(NADCA 207—2003)的規定。建議由模具鋼材生產商負責模具的熱處理，避免因為材料和熱處理的廠家不同而引起品質不同。
H13 鋼採用高壓液氮氣冷高真空爐淬火為好，可以有效防止模具表面的脫碳、氧化、變形和開裂。把淬火溫度升高到1020～1050℃，根據模塊材料的尺寸大小，和各個零部件要求的強度和韌性，適當控制溫度和保溫時間，使合金碳化物充分溶人奧氏體，這樣可以減少模具因熱處理碳化物溶解不充分，殘留在晶界之間而造成的模具龜裂。但要注意鋼的臨界點Acl和Ac3及保溫時間，防止奧氏體粗化。淬火後用不同溫度分3 次回火，特別注意回火的效果，如果還要進行氮化處理，可以減少一次回火處理。
模具加工時產生的切削應力、電火花放電變質層的應力、和壓鑄時產生的熱疲勞應力，可以通過退火來減輕或消除。模具應定期退火處理消除應力：第一次去應力退火應安排在淬火之前(退火溫度700～750℃)，第二次去應力退火應安排在試模合格後的量產之前，再在壓鑄1 萬模、3 萬模時各退火處理一次，氮化一次可以代替一次退火處理。對H13 鋼退火消除應力的溫度比淬火時最後一次回火的溫度低20～40℃，保溫時間為1.0～1.5 h。
合理選擇模具的硬度(HRC)，美國AISI H13 ESR類材料用於壓鑄模具，如果硬度偏低，易出現粘模和早期龜裂，如果硬度太高又可能開裂，所以一般建議：鋅合金壓鑄模硬度(HRC)為47～52;中、小型的鋁、鎂合金壓鑄模為46～48;尺寸大的鋁、鎂合金鑄件和比較厚或形狀復雜件的模具，應適當降低硬度(HRC)為44~46。日立的DAC55、ZHD435 及一勝百的DIEVAR鋼在高硬度時有很好的韌性及高溫強度，應用時硬度(HRC)可以比H13 提高2～4。
對壓鑄模的型腔表面容易出現粘模的部位和所有的型芯，應選用氮化、碳氮共滲等表面強化處理，以減少粘模或侵蝕。目前使用日本的KANUC 處理的比較多。如需氮化，型面的氮化層總深度應低於0.2～0.3mm，應根據鑄件壁厚由厚到薄控制在0.04～0.08mm，且應無化合物白亮層，防止過厚的白亮層碎裂後引起模具龜裂。對容易粘模部位的零件，可以每壓鑄1～2 萬模進行一次氮化等表面處理。當模具壓鑄8～10 萬模次之後，由於硬度降低容易出現粘模時，也可以進行氮化處理。每次退火和氮化之前、後都要對模具表面進行拋光處理。為防止模具型腔在量產之前出現氧化銹蝕，在試模合格後，應對模具進行530～560℃保溫1.5～2.0 h 的`預氧化熱處理。
3 壓鑄模具的設計
壓鑄件壁厚應盡量均勻(一般小件厚度為2.5±1mm，中件厚度為3.0±1 mm，大件厚度為4.0±1mm)，稜角過渡要有圓角或斜坡以減小應力集中，可使用筋條結構消除鑄件形成的熱節。過厚的壓鑄件內部組織晶粒粗大，會形成氣孔、縮松、氧化、內部裂紋，並伴隨有應力源產生，以致其強度和耐用性能會低於加強筋輔助結構形成的產品。
模具的易龜裂部位和易損傷部位盡量採取鑲件結構，損壞後便於維修和更換。但成型零件上的鑲拼孔，包括型芯孔至模具的邊緣或附近的另一孔的距離不要太小，並且鑲拼孔的內角要有較大的圓倒角，以免成為模具早期龜裂的薄弱部位。
提高模具設計剛性，要分析模具型腔各個部位的受力情況。型腔受到的力有合金液充填時的壓力、脹型力、沖擊力，還有脫模時的拉力、摩擦力，溫度高低變化產生的熱應力，開合模、抽插芯時受到的壓力、拉力、預緊力等。設計時要使模具中各組件、各部位都具有足夠的厚度、寬度，使模具有足夠的剛性以承受各種應力。還要使這些受力達到適當的平衡(這一點很重要)，以防止模具變形、開裂。製造時注意模具的細薄截面、模塊的凹角根部是模具出現斷裂的敏感部位，要保證其配合精度，如果模塊配合的預緊力過大，它會把合模力集中到一點上，這是模具出現大面積斷裂的主要因素。
為了較好的預防模具出現整體變形。正確設計模具型腔的受力中心位置，使其盡量靠近壓鑄機的受力中心。動模背後的兩個墊塊要盡量支撐在模具的型腔鑲塊上，不要只支撐在型腔鑲塊外的套板上;動模背後中間的支撐柱或支撐塊的支撐面積要足夠大，否則會使支撐塊的端面(甚至使壓鑄機的模具安裝板面)，容易被壓變形而失去支撐的效果。
模具上有凹角的部位容易產生應力集中。產品轉角處盡量要有較大的過渡圓角，避免出現窄而深的凹角、凹槽。鋁、鎂合金壓鑄模具的型腔轉角半徑應大於1.0 mm，表面粗糙度要小，避免圓角處早期開裂。在內澆口附近，盡量加大圓角半徑，能夠較好的延緩模具早期龜裂紋的出現。合理選用鑲塊、活動滑塊組合結構，避免模塊上出現較銳的尖角;並使鑲拼接觸密封面的結合面積要比較大，要使滑塊出現退讓時，也不會出現鋁水從密封面竄入到滑塊的導滑槽里;為防止運動卡滯，滑塊的側面使用斜面配合。
正確設計澆注系統，設計內澆口的位置和充填流向時，盡量防止高速充填的鋁水正面噴射沖擊到型壁或型芯。設計內澆口截面大小時，如果選用的壓射充填速度太高，有大量的動能減速後轉變成熱能傳遞到模具上，使模具溫度升高，促使模具出現粘模、龜裂、沖蝕缺陷。壓鑄鋁水的最大充填速度不應超過56m/s，充填速度以≤46 m/s 為好。設計內澆口的厚度時，在保證產品表面品質的情況下，還是選用厚而大一點的內澆口為好，這樣可以增加流量，又不增加對模具的沖擊力。
要正確選擇各組件的配合公差和表面粗糙度，因模具受熱不均勻和膨脹不均勻，會使配合公差產生變化，會使部件運動失靈而導致模具表面損傷，也會使動、定模套板之間的合模間隙增加，引起飛邊和飛料。為防止飛料，在分型面上，動、定模型腔鑲塊平面應比動定模套板平面略高，一般在0～0.080 mm 范圍內，特別要求緊密合模後，動、定模套板的間隙要在0.030～0.100mm 范圍內。在套板上的排氣道最淺處的深度為0.12～0.15 mm，它一定要包括合模後動、定模套板的間隙。只有這樣才能防止飛邊、飛料和粘模。盡量讓套板各部位的分型面與模塊的分型面一致，從模塊到套板一樣平齊，減少分型面的台階，便於排氣和防止飛邊粘模。
盡量不要在內澆口附近的型腔平面上設置產品的字樣、標記和頂桿。這些都會引起模具過早的龜裂，也會使字樣標記過早的變得不清晰。
盡量利用-Q2圖，使模具能夠很好的與壓鑄機進行匹配，提高產品的合格率和生產效率，延長模具的使用壽命。
4 壓鑄模具的冷卻和加熱系統的設計
為了能夠調控模具溫度，防止模具變形和龜裂，一定要給模具設計冷卻、加熱溫控系統。通常在模具模塊的內部開設(6～12)mm孔徑的管道，在型芯和模塊中開設(3～12)mm 冷卻孔，通水進行冷卻，通熱油進行加熱。在沒有模溫機的壓鑄廠，也可以使用電加熱管(要控制發熱溫度≤400℃) 和測溫儀置λ模具，進行自動加熱來預熱模具。
在型腔模塊的背面，加工出(6～8)mm 的孔，此孔要距離型腔表面(25±5)mm，要距離冷卻水或加熱油通道在50 mm 以上，插入熱電偶連接在壓鑄機的測溫儀器上。
在模具的橫澆道、分支澆道、內澆口附近，在鑄件厚壁處的型腔、型芯等模具吸收熱量比較多的部位要通水冷卻。對薄壁處的型腔，對遠離內澆口的滑塊抽芯，和模具型腔的一些吸收熱量少、散熱快的部位，要設計用熱油或用電加熱管加熱模具。一般通入的熱油溫度為200～350℃。注意模具的冷卻水通道距離模具表面或模具轉角要有足夠的距離，以避免這些部位的型面出現早期龜裂或開裂。
模具每個進水管接頭要有開關，能控製冷卻水的流量，以便調節模具各部位的溫度。冷卻水管道里出現的銹蝕和集垢，會影響模具的冷卻效果，要及時清除。模具外接的管道和接頭建議使用銅材和不銹鋼材質，以防生銹後堵塞管道。
5 壓鑄模具的製造加工對模具壽命的影響
模具製造的尺寸精度和配合精度要高，密封接觸的配合面，必須密封配合，密封接觸的面積要大，防止鋁液鑽入。盡量避免人為因素造成的燒焊修補處理，因模具燒焊修補過的部位，很容易出現龜裂。
電脈沖放電加工後的型腔表面會產生出一個變質層，這一層的化學成分、金相組織、力學性能( 強度、硬度、韌性) 等都發生了改變，變質層又硬又脆，並有應力和大量的微裂紋，會引起模具早期龜裂;電脈沖或線切割放電精細加工時，應盡量採用低的電流及高的頻率，以減小模具表面的過燒深度。使用好的電火花專用油液，可以起到沖洗、冷卻、潤滑、絕緣、防電離和減輕變質層的作用。放電時浸油比沖油能更好地減輕變質層。無論變質層深淺，它在模具表面均有極大的應力，若不消除其白亮層和殘余應力，在使用過程中，模具表面就會較早的產生龜裂、沖蝕和開裂。
模具型腔精加工時，走刀量要小，不要留下刀痕，必要時需留下打磨拋光的餘量。模具型腔的所有表面，即使沒有留下加工刀痕的表面，都要進行一次打磨拋光，用以消除刀具加工或放電加工產生的硬化層和白亮層。但要注意，打磨時不要讓模具局部過熱，以防燒傷模具表面和降低模具的硬度。消除硬化層、白亮層和去除應力的方法有：①用油石打磨、研磨拋光、化學溶蝕去除;②噴 玻 璃丸的方法既可以去除表面熔化凝固層，消除殘余拉應力，還可以形成壓應力，是目前延緩龜裂的好方法;③在不降低硬度的情況下，低溫回火也可大幅度降低模具的表面應力。模具型腔表面拋光時，粗糙度要以產品而定：①薄壁、表面要求光亮的產品表面位置，型腔表面要適當拋光，表面粗糙度Ra 為0.2～0.4μm;②厚壁、表面要求一般的產品表面處，型腔表面可拋光，表面粗糙度Ra 為0.4～0.8μm;③一般不要求拋光為鏡面，要使脫模劑能在模具表面均勻附著，但刀痕一定要拋光，以免模具過早的出現龜裂;④要注意交叉打磨，模具表面打磨過的痕跡，不要有明顯的打磨方向。
6 壓鑄工藝和生產操作對壓鑄模具壽命的影響
增加壓鑄鋁合金中的鐵含量，可以有效地減輕粘模程度，一般要求鋁合金的鐵含量≤1.5%，實際生產中鋁水的鐵含量控制在0.65%～0.90%范圍內為好。在壓鑄過程中鋁液溫度波動應在±10℃之內，ADCl2鋁合金春、秋季澆注溫度建議小於660℃，冬、夏季溫度可以上下變化10℃，這樣可以消除季節性的缺陷。模具內澆口附近容易龜裂、侵蝕，遠離內澆口的部位不容易龜裂、侵蝕，這主要是因為在內澆口附近，高溫的鋁水傳遞給模具的熱量比較多，致使模具溫度比較高。所以在不影響產品品質的前提下，應盡量降低鋁水的澆注溫度。
在滿足成形情形下，盡量使用比較低的低速壓射速度和高速壓射速度。充填速度過高會造成粘模、沖蝕、龜裂;當低速壓射速度較高使金屬液包裹較多的氣體時，氣體在高速壓射進入型腔中的低壓區會膨脹，氣體膨脹產生爆破，氣體帶動鋁液以很高的速度沖擊、侵蝕型腔表面，造成型腔表面氣蝕缺損(這種氣蝕在溢流槽澆口處也會出現)，被氣蝕的表面也會有裂紋產生。
在滿足成形良好的條件下，盡可能選用較小的壓力。可以觀察殼形和圓形產品，在模具壓鑄幾萬模之後，在產品同一部位的外表面比內表面龜裂紋大出很多，這說明在相同的條件之下，模具受到鋁液包裹擠壓與膨脹拉伸的力量方向不同，致使模具出現龜裂的缺陷大小相差很大;特別是在模具型腔的凹角處，拉伸和熱應力都會集中在這里，凹角處會過早的出現龜裂和開裂裂紋;而在模具的凸角和型芯表面受到擠壓和熱沖擊力，雖然會出現粘模，但出現應力集中情況很小，模具不容易出現龜裂。可見鋁液壓力的大小和受力方向對模具龜裂的影響是很大的，有時為了配套不容易出現龜裂模塊的壽命，可以採用比較好的模具材料或熱處理的方法，來提高容易龜裂模塊的壽命。
壓鑄時模具表面溫度由100℃上升到610℃，比200℃上升到610℃容易引起龜裂，表面溫度由200℃上升到680℃，比200℃上升到610℃更容易引起龜裂;模具在500℃以上保持6 s比保持3 s也是更容易引起龜裂，所以一定要使模具承受的溫度低、溫差變化量比較小、處於高溫的時間短。一般產品壓鑄開模後的2～3 s時測量模具表面的溫度(或用熱電偶測量模具內部溫度) 應不高於澆注的合金液溫度的40%～45%，即鋁合金模具溫度應小於320℃，以200～280℃為好。合模時模具表面的溫度應不低於合金澆注溫度的20%，一般以130～210℃為好。
壓鑄鋁合金模具預熱至180～300℃再澆注壓射，比用鋁液直接澆注壓射來預熱模具，能延緩模具表面龜裂紋的出現。因為用鋁液直接澆注壓射來預熱模具，模具表面承受到的溫度差比較大。模具預熱後壓鑄的前10～20 模鑄件，要使用低速壓射，以減小鋁液與模具接觸的緊密程度，降低熱量傳遞給模具的速度，達到緩慢加熱的目的。
壓鑄操作時均勻噴塗脫模劑，可以減輕鋁液對模具的粘模和磨損。為了防止脫模劑對模具激冷，冬天對水基脫模劑要預熱到20～30℃為好。噴脫模劑要形成霧狀，噴嘴應距型面(20±10)cm，斜向模面角度15°±5°的效果最好。不可噴塗過多脫模劑，噴塗時間控制在0.5～2.5 s 之間;禁止噴灑、澆灌式的噴塗，以防對模具表面急速的激冷。可以採用動、定模多次交換噴塗的方法，以減小激冷的速度。另外，鑄件頂出後，要在頂桿頭部噴塗上塗料得到潤滑之後再退回，以防頂桿運動卡滯。
對許多模具，常用噴 玻 璃丸、陶瓷丸或用微電脈沖打磨加粗模具某些部位的粗糙度，甚至在模具表面修出間隔在0.5～1.5 mm細小的網狀筋條。這樣不僅能防止龜裂延長模具壽命，還能減小鋁液的流動速度，消除產品表面的冷隔和花紋;能提高模具表面的吸熱速度，使產品表面急速凝固，又因模具表面快速吸熱增加了模具表面的溫度，加快塗料和水的揮發，消除水的殘留，能防止鑄件出現氣泡和發黑。
7 壓鑄模的使用和維護保養
模具在安裝時，動、定模每半模至少要安裝6 個壓板螺栓，如果每半模只安裝4 個壓板螺栓，只要有一個螺栓松動，其他3 個螺栓受力嚴重失衡，螺栓就會很快被拉變形或拉斷，甚至會出現模具被拉而掉下來的事故。
壓鑄過程中，要及時打磨拋光模具型腔的粘模痕跡，但要注意不要用硬的工具鑿傷或敲傷模具。當模具型腔表面粗糙度變大後，要進行很好的拋光處理。當產品全部或部分粘模在模具型腔里時，要由有經驗的模具修理人員來處理，以防壓鑄工處理時損壞模具。
每班給模具滑塊、導柱、頂桿塗一次潤滑油，每班檢查疏通模具的冷卻水通道，使其暢通和密封。每班觀察模具的分型面和滑塊的密封配合情況，對模具的飛邊和披縫一定要早發現、早修理，以防其致使模具出現嚴重的壓傷、凹陷、變形及飛料的缺陷。
當模具停產不使用時，最好在壓鑄最後一模之後，不要給模具再噴刷塗料，如果已經噴塗了塗料，也要用壓縮空氣吹乾凈模具表面和深腔里的殘留水分，以防模具生銹。每批生產完成後，或在每生產一萬模時，要對模具進行維護保養。每次保養時，需塗紅丹粉檢查模具的變形和密封配合情況，消除間隙防止飛料，消除模塊或滑塊受力不均衡，防止模塊壓壞、爆裂。保養後要給模具型腔、抽芯滑塊、頂桿、導柱，分型面等塗防銹油。
模具已經出現小范圍的沖蝕、掉塊、缺損、裂紋缺陷後，在不能做成鑲件更換時，只有給模具用氬弧焊修補。為有效地防止壓鑄模具焊補後容易出現龜裂，焊補時首先要選用模具鋼材製造廠家指定使用的氬弧焊焊條，並注意區分在模具淬火處理前後使用的焊條規格有可能不一樣。對模具進行氬弧焊之前，先要把模具龜裂等缺陷修磨掉呈現出金屬基體，使用電熱爐預熱模塊達到300～450℃(若使用乙 炔 氧焊的火焰慢慢烘烤預熱模具，由於預熱的范圍小，不一定達到要求的溫度范圍，溫度也不均勻，對防止焊補後出現龜裂沒有明顯的效果。)並把表面清理干凈之後再進行氬弧焊，防止焊補時出現氣孔;當模具溫度高於475℃時要停止焊補，讓模具降溫後再焊;焊接時注意，一定要隔行焊補，不要一行挨一行焊補，這樣可以較好的降低焊接時產生的升溫和應力。淬火之後的焊補，再在低於淬火回火溫度以下20～50℃，保溫2～3h 去應力退火(淬火之前的焊補，退火溫度是750℃)這樣可以很好的消除焊接時產生的應力。
對於模具表面粘附的塗料燒結集碳，除用油石和砂紙拋光外，用氣動噴投 玻 璃丸或噴陶瓷丸的方法，不僅能均勻有效的清除掉集碳，還不影響模具的尺寸精度。
;❻ 模具製作廠家如何在生產過程中能夠保證模具的質量
1、模具的設計是提高模具質量的最重要的一步，需要考慮到很多因素，包括模具材料的選用，模具結構的可使用性及安全性，模具零件的可加工性及模具維修的方便性，這些在設計之初應盡量考慮得周全些，以保證前期模具製造的質量。
2、在確保製品質量的前提下，模具所能完成的工作循環次數或生產的製件數量。模具的製造過程也是確保模具質量的重要一環，模具製造過程中的加工方法和加工精度也會影響到模具的使用壽命。
3、模具的使用維護：是否屬最方便使用、脫模容易、生產輔助時間盡可能的短。對模具主要成形零部件進行表面強化，以提高模具零件表面耐磨性，從而更好地提高模具質量。模具的正確使用與維護，也是提高模具質量的一大因素。
4、有一套完善的品管監控系統，不斷的、全方位的檢測各個進程的品質。以確保模具製造全過程的質量達到標准。