模具磨損的案例
abaqus通過umeshmotion子程序模擬沖壓過程中模具的磨損行為
abaqus通過umeshmotion子程序模擬沖壓過程中模具的磨損行為
沖壓過程中，模具磨損是最常見的一種現象。模具磨損不僅會影響磨具的壽命，也會影響沖壓件的成型質量。因此沖壓磨具的磨損分析具有重要意義。
目前磨損分析中使用最為廣泛的理論為Archard理論。Archard模型的一般公式為
式中：dV為磨損體積，dP為接觸面的法向壓力，dL為切向相對滑移，H為模具硬度，K為磨損因子。根據式（1）可以得到模具磨損深度的計算公式
Abaqus中可以通過umeshmotion子程序進行結構的磨損分析。本文編寫了基于archard模型的umeshmotion子程序，并結合model change對沖壓過程中磨具的磨損行為進行了分析,有限元模型如下。
模擬結果如下，為了簡便，這里只模擬了三次沖壓的磨損情況。
磨損前后的輪廓對比
磨損量和沖壓次數的關系
展開 沖壓工藝仿真中界面接觸壓力計算精度研究
由于高強鋼沖壓會帶來嚴重的模具磨損，因此，在成形模具設計階段需要進行模具磨損評估。為了揭示成形工藝仿真參數選擇對板料—模具界面接觸壓力技術精度的影響，本文基于Dynaform軟件，參數化研究了有限元單元尺寸、積分點個數和沖壓速度對仿真結果的影響。研究結果表明：對比于積分點個數和沖壓速度，板料網絡和模具網絡更明顯地影響著仿真結果；而積分點個數和沖壓速度帶來的波動范圍很小。
與普通鋼板相比，先進高強鋼板沖壓時會引起更大的板料—模具界面接觸壓力，加劇成形模具的磨損。為此，在成形模具設計階段需要進行模具磨損評估，對模具壽命進行預判，為選擇合理的模具材質和熱處理方案提供科學依據。
板料―模具界面接觸壓力場和溫度場等物理量是影響模具磨損的關鍵參數。為了精確計算這些物理量，借助數值模擬的技術方法已經成為一種有效的手段。Boher、Pereira、Wagoner、高晶等研究了高強鋼板沖壓過程中凹模圓角處界面接觸壓力分布，并討論了接觸壓力與模具磨損的關系。基于成形過程數值仿真結果，Wagoner、Altan指出先進高強鋼沖壓成形時界面溫升可達到100℃以上。Groche利用數值模擬方法揭示了成形時界面的溫度峰值與模具表面粘模的直接關系。最近，Pereira建立了熱力耦合沖壓過程數值仿真，揭示了DP780冷沖壓成形的界面摩擦熱和塑性變形熱分布特征。目前，為了更為精確計算板料―模具界面接觸壓力，大多數是采用細小的實體單元等技術處理，這種精細仿真模型，雖然保證了計算精度，但也大大增加計算耗時，這種仿真模型難以滿足沖壓工程需求。
在成形模具磨損評估上，一般利用工藝仿真結果，基于磨損預測公式，例如Archad模型，對給定沖壓工藝和模具幾何輪廓下模面磨損量進行評估。然而，在沖壓工藝仿真中，為了兼顧計算精度和效率，采用殼單元，且單元大小也更為粗大。
展開 沖壓模具出現磨損時沖壓件廠的處理方法
4、刃磨方法不當，造成模具的退火，加劇磨損，應當使用軟磨料砂輪，采用小的吃刀量，足量的冷卻液并經常清理砂輪。
DEFORM金屬擠壓成形工藝數值模擬技術
圖6 鋁合金穩態擠壓成形分析
4.4 模具應力分析
在擠壓成形過程中，模具一般承受很大的載荷，由于模具結構設計造成強度不夠而發生破壞或長時間生產發生疲勞斷裂是比較常見的問題。DEFORM通過模具應力分析查找到模具發生破壞的原因并且通過修改模具圓角外形解決了模具破壞的問題。
圖7 擠型模具應力分析
分頁4.5 模具磨損分析
由于擠壓過程的特點，模具可能發生比較嚴重的磨損問題，DEFORM的模具磨損分析功能能夠預測模具的磨損情況，根據磨損深度、磨損區域面積等幫助用戶在模具設計時考慮磨損問題，下面便是一個模具磨損的案例，左上角為實際實驗的結果對比圖。
圖8 模具磨損分析
5 結論
由以上對擠壓成形特點的分析及DEFORM軟件的針對擠壓成形常見問題的工業應用可以得出以下結論：
（1）使用DEFORM的工藝數值模擬分析功能協助工藝工程師完成擠壓成形工藝的制定，能夠減少昂貴的現場試驗成本；
（2）DEFORM可準確預測成形工藝缺陷，通過將大多數試模過程在計算機中通過模擬完成，能夠減少實際試模修模次數，縮短新產品的研發周期；
（3）通過分析模擬結果幫助用戶評估工藝方案優劣，選擇較優的工藝方案，提高產品質量；
（4）幫助企業制造高效低成本的產品，使企業在市場上更有競爭力。
展開 
國內覆蓋件模具發展的難點和方向
（1）模具的強度磨損壽命預測難題。目前國內模具設計基本根據各自主機廠和模具廠的設計標準來完成，設計生產50 萬件的覆蓋件模具和生產 100萬件的模具在設計方法上基本上沒有很大的區別。模具的失效和零件的不合格往往是聯系在一起的，而模具表面磨損是影響零件質量缺陷和模具本體失效的最主要原因。模具的磨損過程一般如下：在模具加工制造階段開始磨合，調試穩定后運輸到主機廠，此階段在正常量產模具過程中磨損可控，生產出來的零件質量穩定可靠，當模具形面磨損到一定程度后進入劇烈磨損期導致模具損壞，同時生產出來的零件質量不滿足質量要求，此時意味著模具達到了壽命終期。
目前對于模具尤其高強鋼模具失效機理研究比較多，但是對于模具表面磨損仿真及使用壽命預測在國內外鮮有相關文獻進行報道；同時模具磨損失效的指標如何定義國內外文獻和研究也沒有涉及，大部分以某一特定的經驗值作為磨損失效的指標。國外的汽車主機廠和模具制造企業發展比較久，甚至是百年老店，模具經驗十分豐富，模具設計標準和模具材料標準非常完善，按照標準設計的模具基本可以達到設計要求。國內的模具企業由于起步較晚，許多技術標準不完善，加上國內模具材料質量以及鑄造技術等基礎工業水平同國外先進企業還有較大的差距，導致國內模具企業對自己生產的模具使用壽命無法精確控制。因此研究模具使用壽命預測對我國模具行業的發展有著重要的意義。
這方面研究包括綜合材質、潤滑、接觸力、相對滑移速度、形面間隙、和熱處理層組織等方面研究；從而實現模具表面磨損的定量分析，系統建立模具磨損失效的評價指標并提出模具壽命的預測與控制方法。
（2）回彈控制難題。
展開 共享資料（關于磨損模擬）
最近一段時間在做磨損，順便把說明文件翻譯了一遍。有點粗糙，大家湊合著看吧，對應著原文應該很容易看懂的。
建議大家把了解的東西順便翻譯一下，中文資料有點少呢。
要是有翻譯錯誤的地方，大家直接在帖子里留言指正，后面的朋友就可以注意到了。
deform模具磨損.part1.rar
deform模具磨損.part2.rar
Simufact.forming在緊固件行業的應用直播回放
在緊固件行業中，金屬模具的設計加工扮演著重要的角色。其中模具應力集中、模具磨損嚴重、模具壽命、零件開裂、零件尺寸超差等問題一直困擾著整個行業。如何利用先進的技術來分析解決、減少類似問題，減少研發測試周期，降低成本是整個行業都值得思考的問題。
如今仿真已成冷成形模具設計過程中不可或缺的工具，通過仿真，可有效節約模具研發成本，縮短產品升級周期。在設計前段利用仿真工具分析成形過程的問題、模具應力、模具磨損等，可以有效幫助企業提升競爭力。
緊固件加工中工序繁多，如何實現緊固件成形工序、滾齒、搓絲、鉚接、鉚接后的拉伸等工藝鏈仿真，是我們在選擇一款仿真軟件必須要思考的問題。因為每個工序的成形過程中的應力、缺陷等帶到下個工位直接影響整體的產品性能。
Simufact仿真解決方案，在軟件開發之初，建立了工藝鏈仿真平臺。針對不同工藝類型，細分成三個產品方向：Simufact.forming（金屬成形和熱處理）、Simufact.welding（焊接和熱處理/金屬增材制造-送粉\送絲）、Simufac.Additive（金屬增材制造-鋪粉）。這三個產品線的有限元模型和計算的結果數據可以互通，并且和鑄造軟件（Magma、ProCAST）有直接接口，可以輸入鑄造的分析結果，藉此達到鑄鍛焊和熱處理的全工藝鏈仿真，其中Simufact.forming中提供了專業的緊固件成形、模具應力分析、機械連接、拉伸測試分析以及熱處理等金屬成形工藝。使用戶在一個界面下較容易的實現緊固件行業的全工藝鏈仿真。
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展開 延長沖壓模具使用壽命的幾點措施
模具設計應盡可能采用帶導向的模具設計，同時還應考慮模具設計間隙，設計間隙過小或過大也會增加凸、凹模磨損程度，從而導致模具損壞，使用壽命降低。
3、要合理使用維護模具
在沖壓過程中，冷鐓坯料應經過磷化或鍍銅處理是為了降低工作時的摩擦阻力，預防模具的粘附咬合，所以冷鐓前金屬板材必須經過預熱來改進材料的加工性能，從而減少出現裂紋的可能性，延長模具的所以壽命。冷鐓時進行潤滑也是一種好方法，潤滑良好顯然可以增加金屬板材的表面光潔度，減小摩擦阻力，減小磨損，延長模具的使用壽命，在冷鐓形狀復雜的零件時，潤滑就顯得更為重要。
模具存放時，上下模之間應保持一定空隙，以保護刃口不被損壞。沖壓時，凸模進入凹模的深度要控制好，以免磨損加劇。在沖壓實踐中，沖裁，沖壓一段時間后，凹凸模刃口將出現磨損、磨損溝痕現象。如果此時修模，既減小摩擦力阻力、同時預防磨損溝痕導致的裂紋，還能避免因磨損后凹模與凸模的刃口間隙不均而導致的附加彎矩，延長模具的使用壽命。凹模與凸模的刃口再次磨削后，刃口間隙更加不均勻，此時就要用細油石對刃口仔細研磨、拋光，去除磨削毛刺，一般來說，表面粗糙度值要達到Ra≤0.10μm以下，這樣才能即時消除凹凸模刃口磨損隱患。
4、良好的潤滑條件
良好的潤滑，可以模具具有防銹功能，還能降低摩擦熱、摩擦力、沖壓力，減少模具的磨損，模具的壽命延長。如在沖裁變壓器中的硅鋼片時，如果潤滑良好，模具壽命大約是潤滑差的模具的大約15倍。還有，潤滑劑種類使用恰當也能延長模具壽命。
展開 新功能 | 用DEFORM分析大批量鍛壓生產中的模具壽命，只需這樣做
600次循環模擬結果
圖中模具幾何根據磨損情況的更新也是一大亮點，軟件根據Archard磨損準則，對磨損率進行平滑處理，以提供更規則的幾何形狀更新。
2D模具幾何磨損更新
3D幾何磨損更新
04
疲勞是影響模具壽命的重要因素，疲勞分析需要批量生產中模具應力的循環加載歷史（應力/應變變化），而傳統的耦合法模具應力分析計算量大，插值法應力分析只能同時計算某一個時刻的應力分析，DEFORM軟件在新的版本中對計算效率高的插值法設置進行更新，允許選擇多個時刻的受力狀態，同時進行插值法模具應力分析，快速提取模具的應力/應變加載過程。
多步插值法模具應力法分析
再結合DEFORM工序循環設置，得到循環鍛打過程中的模具應力變化，如下圖所示，十個循環鍛打過程中模具不同位置的應力變化曲線。
最后可通過Basquin方程，對模具疲勞分析。DEFORM在未來的版本開發中將進一步完善相關設置，推出更多更先進的模擬計算功能。
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展開 沖壓模具：常見五大類問題及其解決方案匯總
在普通生產中，沖壓工藝由于比較傳統機器加工來說有節約材料和成本，產量高，對操作者技能要求不高及通過種種模具使用能夠做出機器加工所無法到達的產品這些長處，因此它的用處越來越普遍。但隨之而來的模具問題也會越來越多：
(1)凸模磨損太快
模具間隙偏小，通常模具總間隙為材料板厚的15%，25%。
凸凹模具的對中性不好，模座和模具導向組件及轉塔鑲套精度不夠等情況形成模具出件不順。
凸模溫度過高，主要是由于長期不間斷生產，使模具沖壓形成沖頭過熱。
模具刃磨方法不對，形成模具退火，磨損加劇。
部分的單邊沖切，如步沖、沖角或剪切時，鋁合金門窗配件側向力會使沖頭傾向一邊，該邊的間隙減小，形成模具磨損嚴峻，假如機床模具安裝精度不高，還可能會使沖頭偏過上模，形成凸模和凹模破壞。
(2)模具帶料問題
模具帶料會形成廢料反彈，其相干要素：
模具刃口的尖利程度，刃口的圓角越大，越容易形成廢料回彈。
模具的入模量，機床每個上位的入模量是肯定的，模具大模量小，容易形成廢料反彈。
模具的間隙需要合理，假如模具間隙不適宜，容易形成廢料反彈。
被加工板材表是否存在較多的油物。
彈簧原件出現破壞。
防止模具帶料的辦法：
運用專用的防帶料凹模。鋁合金門窗配件
模具經常刃磨保持尖利，并退磁處置。
增大凹模間隙。
接納斜刃n模具替代平刃口模具。
模具安裝退料器。
適當的增大模具的入模量。
檢查模具彈簧或卸料套的磨損程度。
(3)模具對中性
模具在運用時容易發作沖芯各側地位的磨損量差別，有的部分有較大劃痕，磨損較快，這種狀況在細窄的長方模具上特別顯著。該問題主要緣由：
機床轉塔設計或加工精度不夠．主要是上下轉盤間模具安裝座的對中性不好。
模具的設計或加上精度不能滿意要求。
展開 353130B 型軸承后擋鍛造工藝研究
圖11 不同下料方案所需打擊力
不同下料方案對上模的磨損量分布情況如圖12所示，由圖12 可以看出，φ100mm 的35
#鋼下料方案對上模磨損最小，在50
#鋼3種下料方案中，φ160mm×46mm下料方案對上模的磨損最大，φ180mm×37mm 的下料方案對上模的磨損最小，單次鍛造的磨損深度在1×10
-6 ～4× 10
-6mm 之間，并且可以預測上模最可能由于磨損失效的位置是上模的凸臺圓角處，該位置磨損過大，會導致切邊沖孔時，沖孔處的厚度增加，降低沖孔模具刃口的使用壽命及沖孔質量，在實際生產中需要對該位置的磨損情況重點關注。
圖12 不同下料方案上模磨損量分布情況
不同下料方案對下模的磨損量分布情況如圖13所示，磨損量的分布規律與上模相似，φ100mm 的35
#鋼下料方案對下模磨損最小，下模磨損最大位置在連皮凸臺平面，由于連皮最終將被切掉，所以該處磨損對后擋的毛坯生產影響不大。
圖13 不同下料方案下模磨損量分布情況
生產驗證
從成形結果、材料利用率、模具壽命等方面考量，最終選擇φ180mm×37mm的尺寸進行實際生產，最終得到了合格的鍛造毛坯如圖14 所示。
圖14 后擋鍛造毛坯實物
結束語
通過對不同下料方案的后擋鍛造過程進行模擬，對變形過程中溫度場、等效應力場、打擊力分布、模具磨損量等工藝參數進行對比分析，揭示后擋變形過程中的成形規律，用于指導生產，最終確定了采用φ180mm×37mm 的尺寸作為50
#鋼的下料方案，并經實際生產驗證，該方案可行。
作者簡歷
楊海峰，高級工程師，齊車公司鍛造分廠技術組組長，主要從事鍛造工藝開發，工藝管理，鍛造設備技術改造。
展開 
沖壓模具：常見五大類問題及其解決方案總結歸納
在普通生產中，沖壓工藝由于比較傳統機器加工來說有節約材料和成本，產量高，對操縱者技能要求不高及通過種種模具使用能夠做出機器加工所無法到達的產品這些長處，因此它的用處越來越普遍。但隨之而來的模具問題也會越來越多：
(1)凸模磨損太快
模具間隙偏小，通常模具總間隙為材料板厚的15%，25%。
凸凹模具的對中性不好，模座和模具導向組件及轉塔鑲套精度不夠等情況形成模具出件不順。
凸模溫度過高，主要是由于長期不間斷生產，使模具沖壓形成沖頭過熱。
模具刃磨方法不對，形成模具退火，磨損加劇。
部分的單邊沖切，如步沖、沖角或剪切時，鋁合金門窗配件側向力會使沖頭傾向一邊，該邊的間隙減小，形成模具磨損嚴峻，假如機床模具安裝精度不高，還可能會使沖頭偏過上模，形成凸模和凹模破壞。
(2)模具帶料問題
模具帶料會形成廢料反彈，其相干要素：
模具刃口的尖利程度，刃口的圓角越大，越容易形成廢料回彈。
模具的入模量，機床每個上位的入模量是肯定的，模具大模量小，容易形成廢料反彈。
模具的間隙需要合理，假如模具間隙不適宜，容易形成廢料反彈。
被加工板材表是否存在較多的油物。
彈簧原件出現破壞。
防止模具帶料的辦法：
運用專用的防帶料凹模。鋁合金門窗配件
模具經常刃磨保持尖利，并退磁處置。
增大凹模間隙。
接納斜刃n模具替代平刃口模具。
模具安裝退料器。
適當的增大模具的入模量。
檢查模具彈簧或卸料套的磨損程度。
(3)模具對中性
模具在運用時容易發作沖芯各側地位的磨損量差別，有的部分有較大劃痕，磨損較快，這種狀況在細窄的長方模具上特別顯著。該問題主要緣由：
機床轉塔設計或加工精度不夠．主要是上下轉盤間模具安裝座的對中性不好。
展開 五金沖壓件生產廠家要注意沖壓模具的檢測和維護
在五金沖壓件廠的日常沖壓生產過程，一定要注意沖壓模具的維護與檢測，因為模具磨損嚴重，會導致加工出的沖壓件尺寸不符合要求，從而造成產品報廢。
沖壓模具在長期的生產使用過程中，會出現磨損或配件松動，會導致加工出的沖壓件尺寸不符合要求，從而造成產品報廢。有許多沖壓件廠家，在安裝好模具進行生產后根本不對模具進行日常的檢測和維護，僅僅當毛刺比較大的時候才將模具拆下簡單的修磨刀口了事。其實，模具的磨損不僅僅是刀口磨損，還有一些模具配件也會隨著使用而出現磨損，這些配件磨損后，會對整個模具的精度產生影響。
? 沖壓模具的日常維護和檢測，不僅關系到沖壓模具使用壽命的長短，還關系到五金沖壓件的質量好壞及廢品率的高低，直接影響到企業的經濟效益。因此五金沖壓件生產廠家一定要把這個問題重視起來，否則不僅會影響到生產，還會給企業造成損失，模具的制造成本越高損失就越大。
? 文章來源：http://www.hangzhouaoda.com/
展開 DEFORM軟件在大批量鍛壓生產中的模具壽命分析
批量鍛造生產下模具溫度模擬原理如下圖所示，工藝研究人員先模擬設置一個循環周期的前處理設置，包括了模具鍛前、鍛中、鍛后的傳熱、噴霧冷卻等模擬，形成一個完整生產周期的模擬，再對整個工序N次循環模擬，之后對每次循環模擬的熱流結果提取，通過數學模型預測后期的熱流變化，將熱流重新施加到模具表面，得到M此循環周期后的溫度分布，這里N的值遠遠小于M。同樣的方法也適用于模具磨損預測。
模擬計算原理
循環設置
整個設置過程向導化操作，自動化程度高，分為研究物體選擇、數據提取、曲線擬合、模擬控制、DB文件生成五個過程。
設置流程
后處理結果的展示方面，DEFORM軟件同時開發了新的顯示功能，包括了多次循環后的模具溫度、磨損率、磨損深度、幾何變化等結果分布，用戶只需輸入循環次數，即可自動顯示相關變量的分布。
600次循環模擬結果
圖中模具幾何根據
磨損情況的更新也是一大亮點，軟件根據Archard磨損準則，對磨損率進行平滑處理，以提供更規則的幾何形狀更新。
2D模具幾何磨損更新
3D幾何磨損更新疲勞是影響模具壽命的重要因素，疲勞分析需要批量生產中模具應力的循環加載歷史（應力/應變變化），而傳統的耦合法模具應力分析計算量大，插值法應力分析只能同時計算某一個時刻的應力分析，DEFORM軟件在新的版本中對計算效率高的插值法設置進行更新，允許選擇多個時刻的受力狀態，同時進行插值法模具應力分析，快速提取模具的應力/應變加載過程。
展開 端子模下料原理及沖裁斷面間隙講解，值得一看！
其磨損量與接觸壓力，相對滑動距離成正比，與材料的曲阜強度成正比，是模具磨損的主要形式
當間隙較小時，接觸壓力增加，摩擦距離增長，摩擦發熱嚴重，導致模具磨損加劇，使模具和材料產生粘結現象，還會引起刀口的壓縮疲勞破壞，使之崩刃
間隙較大時，材料彎曲拉伸相對增加，模具刀口端面的正壓力增大，容易產生崩刃或塑性變形，從而加速磨損
間隙過大或過小都會降低模具的壽命，因此間隙合適或者適當增大模具間隙，可以使凸、凹模與材料間的摩擦減小，并減緩間隙不均勻的不利因素，從而提高模具壽命
凹模端面磨損比凸模大，原因是凹模端面材料活動較為自由，而凸模下的材料沿版面方向的滑動則受到限制
凸模側面的磨損最大，則是因為凸模側面受到卸料作用的長距離摩擦而加大了磨損
為了提高模具的壽命，可以采用加大間隙，如果用較小間隙，就必須提高模具硬度和制造精度，對沖模刀口充分潤滑，以減少磨損
看完本文，各位看官朋友有沒有學到呢？喜歡小編文章的朋友給小編點個“關注”吧！你們每一次的點贊和轉發都是我寫作的動力！
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