生产实践证明，影响模具使用寿命的因素主要有：结构设计、成形及制造工艺（如锻造、铸造、机械加工等）、模具材料的选用、热处理工艺及表面强化、装配精度及维护保养等。

提高模具的使用寿命应从内在因素与外在因素两个方面考虑，包括以下几个方面。

1.模具的设计

（1）正确设计模具结构 实践表明，许多模具的失效皆可归因于设计不当，即模具结构设计不合理。合理的结构有助于增强模具承载能力，减轻模具工作时承受的热或机械载荷水平，防止凸模（冲头）与凹模之间的啃伤。不合理的模具结构则会引起严重的应力集中或使工作温度过高，从而恶化模具的工作条件，导致模具过早失效。

不合理的模具结构设计主要表现在以下几个方面：①尖角、圆角半径过小；②凹槽、窄槽和截面突变；③孔的位置不当造成截面太薄及间隙配合不当；④模具形状不对称，造成模具偏心受载和磨损不均等。

为避免应力集中，应尽可能加大尖角处的圆弧曲率半径，或采用镶嵌、镶套和组合式结构，或修改设计以减小应力集中系数，也可应用计算机辅助设计（CAD），建立新的强度校核方法，提高强度设计精度，增加可靠性系数等。例如，高速锤凸模原为整体式结构，因截面尺寸变化甚大，工作寿命极短，后改为组合式结构，大大减轻了应力集中，使模具使用寿命大幅度增高。

采用预应力结构设计可提高冷挤、冷镦凹模的承载能力，充分发挥高耐磨材料的潜力，特别是使用硬质合金制作的模具，如果不采用预应力结构，则容易发生早期胀裂失效。常用的预应力强化结构有预应力镶套径向强化及小锥度轴向加压强化两种方式，前者可克服径向胀裂，后者除增强径向断裂强度外，还可克服脱底开裂。例如，高速工具钢制M12螺栓冷镦模，外形尺寸为ϕ66（外径）/ϕ12（内径）mm×33（高度）mm，原为整体式结构，其寿命不及用碳素工具钢制模具的1/4，失效形式为胀裂，后改为预应力镶套结构（镶套外径ϕ28mm，其他不变），不但克服了早期胀裂现象，还使模具使用寿命超过了碳素工具钢制模具的8～10倍。

设计模具时，还应考虑加工工艺性，并经价值工程分析证明是合理的。

（2）合理制订模具硬度 模具的硬度影响着模具的强度、韧性及耐磨性等特性。模具发生早期失效，大部分是由于硬度过高而导致早期断裂，只有少部分是因为硬度低而造成早期变形或磨损。因此，合理制订模具硬度可以提高模具寿命，例如，T10A钢模具，硬度为52～56HRC，冲裁硅钢片时只能冲裁几千次，将硬度提高到60～62HRC后则可以冲裁2万次以上。也有的模具硬度不易过高，如Cr12MoV钢制造的六角螺母冷镦凸模，硬度为56～60HRC，寿命为2～3万件，如果将硬度降到50～54HRC，则模具使用寿命可提高到6～8万件。由此可见，模具的硬度必须根据成形性质和失效形式而定。

2.正确地选用模具材料

由于不同的模具的工作条件差别极大，因此模具材料必须根据其工作条件、失效形式、技术要求、材料特性等进行合理选用。为了适应工作条件对模具的更高要求，克服原有模具材料存在的不足，可以选用国内外新研制的成熟的模具材料，如易切削钢、火焰淬火钢、析出硬化钢、预硬型钢、ESR重熔法精炼的模具钢及粉末高速工具钢等。根据这些钢种的特点，正确地加以选用，有效地加以利用，可以较大幅度地提高模具使用寿命。

对于特殊要求的模具材料，采用粉末高速工具钢和粉末高合金模具钢，则可以更好地改善钢的组织和性能，提高模具的使用寿命。

真正优质的模具钢材，不仅要求材料化学成分符合标准，而且要求材料的冶金质量也符合要求。因此，应优先选用经电渣重熔或真空炉外精炼等二次精炼工艺制取的优质模具钢。

选用的模具材料必须满足其对塑性变形抗力、断裂强度、疲劳强度、硬度、耐磨性、耐冷热疲劳性等要求，否则将会发生模具早期失效。显然，模具材料不同，模具的使用寿命也不相同。试验表明：生产同一产品的模具，9Mn2V钢制模具寿命为5万次，而Cr12MoV钢制模具寿命则可达40万次。

在选用模具材料时，还应考虑生产批量的大小、被冲压材料的性质及模具钢的特性，并兼顾其技术性与经济性。例如，当产品的批量较小时，可选用便于制造加工、价格低廉的模具材料；如果产品批量很大，则应选用承载能力强、工作寿命长的高性能模具钢。同时，还应考虑被冲压材料的变形抗力、使用温度、磨耗作用及咬合倾向等对模具的使用寿命的影响。

为了能够正确选择模具用钢，首先需对各种典型模具进行失效分析，找出能够表征模具工作特点的性能指标，然后以此为依据，有针对性地选用适当的材料。

3.保证模具材料的冶金质量

模具淬火时出现的工艺缺陷及工作时的承载能力，主要与模具用钢的冶金质量有关。通常情况下，碳含量高及合金元素含量较多的模具钢具有较强的出现冶金缺陷的倾向。因此，应严格控制模具原材料中的非金属夹杂物、化学成分偏析、碳化物偏析、网状碳化物、疏松、白点等冶金缺陷，并按国家、行业等相关标准认真检验模具材料的冶金质量。

合格的模具用钢的冶金质量应具备下列条件：①材质洁净度高，各种有害元素、气体、非金属夹杂物的含量少；②碳化物分布均匀，颗粒细小；③无网状碳化物，带状偏析轻微；④断口宏观组织细密，无孔洞、疏松、白点等缺陷；⑤性能及成分稳定，不同炉号、不同规格之间的性能波动范围小。

4.保证模具钢的锻造质量

为了获得优质锻坯，应选用足够能量的锻锤，以充分的变形量对锻件进行多向反复锻打，并注意控制锻件流线分布和型面位置。合理的锻造工艺不但可以将铸造成形材料中的气孔、疏松、缩孔和微裂纹焊合，提高锻坯的致密度，而且可以使共晶碳化物碎化和细化，把粗大的枝晶状共晶碳化物打碎打散，提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度。采取加大锻造比（如大于4）和采用六面锻造的工艺，不仅能尽量消除或减少钢材中的不良组织（如组织偏析、液析碳化物以及粗晶组织等的遗传），而且还能提高钢材组织和性能的等向性，避免材料的应力的复杂化，为模具的最终热处理作好组织上的准备。例如，规格为M10～M12的搓丝板，如果用Cr12MoV钢轧材直接切削加工而成，则使用寿命不超过6万次，但对毛坯进行充分锻造后，其使用寿命则可提高近一倍，达到10万次。

另外，在对模具坯料采用合理锻造的基础上，锻造后采用锻造余热淬火+高温回火，或将锻坯进行高温固溶+短时等温球化处理，都可使碳化物不均匀分布得到改善，有利于提高模具使用寿命。(www.daowen.com)

5.保证模具热处理质量

模具的热处理主要包括预备热处理和最终热处理（包括表面强化处理）。模具毛坯预备热处理包括正火、退火、调质、去应力回火等，其作用是消除毛坯残存的组织缺陷，形成有利于强韧性、机械加工工艺性和减少淬火缺陷的原始组织。例如，对锻坯中的网状二次碳化物或链状碳化物采用高温固溶处理+正火进行消除后，可以明显提高钢的断裂韧性。又如T10A钢冲头材料中的碳化物经微细化处理后再进行低温淬火，可以显著减少崩裂现象，并使模具的使用寿命提高10倍。

模具热处理常用的有锻造后的球化退火、粗加工后去除加工应力的高温回火或低温回火、精加工后的淬火及回火，以及电火花线切割后的去应力低温回火等。为保证模具热处理质量，可以采取以下措施：

1）正确选择热处理工艺参数（如热处理加热温度、保温时间、冷却速度和炉内保护气氛等）并保证钢材中碳化物溶解，可以提高模具钢的基体强度和组织稳定性，有利于保证模具的硬度、耐磨性和热疲劳强度等。

2）对较大断面的模具毛坯应加大切削量，以保证坯料表面的脱碳层能够全部被切削掉。对于需淬火加热的模具应优先选用真空热处理或保护气氛热处理，以免发生表面氧化脱碳。为减少模具热处理变形及防止出现裂纹，宜采用分级淬火或等温淬火等工艺。

3）优先采用先进的热处理工艺，以提高模具的热处理工艺水平及热处理质量。模具材料在热处理时，应该采用合理的热处理工艺。例如：中碳模具钢（如5CrMnMo钢）采用高温淬火及高温回火工艺，可提高模具的断裂韧度和强度；高碳钢采用低温、短时加热淬火工艺，可提高模具韧性，并对提高模具精度和寿命有益。另外，利用获得一定数量残留奥氏体的淬火工艺，可提高模具的耐磨性和减少变形，适用于形状复杂、精度要求较高的模具；采用碳化物细化淬火工艺，可使模具的强度、韧性、耐磨性等综合性能提高，在轴承钢（GCr15钢）上得到很好的应用；采用循环相变细化奥氏体晶粒的快速加热淬火工艺，可使奥氏体晶粒细化和超细化，提高模具钢的抗弯强度，如Cr12钢模具采用该工艺处理后，其奥氏体晶粒度较常规高温淬火细2级。

4）对模具进行表面强化处理，是提高使用寿命的重要途径。模具工作型面直接承受机械载荷，是磨损、咬合断裂失效的发源地。为了提高模具的耐磨性、耐蚀性及耐热疲劳性等性能，可采用众多的表面处理技术，如堆焊技术、电镀及电刷镀技术、化学镀技术、非金属镀技术、热喷涂技术、等离子喷涂技术、物理及化学气相沉积技术、化学热处理技术、激光相变硬化技术、电子束相变硬化技术和离子注入技术等。

此外，采用表面强化处理工艺及基体强韧化工艺相结合也是延长模具寿命的有效途径之一。

6.保证模具的机械加工质量

模具在制造过程中，要经过车、铣、刨、钻、磨、冷压、刻印等多种形式的机械加工工序。模具表面的机械加工质量，对模具的耐磨性、抗咬合能力和断裂抗力等都有着显著的影响，对此应予以足够重视。

（1）合理选择模具材料纤维组织方向 除了采用合理锻造工艺，改善金属材料的纤维组织取向，在模具制造时，还应合理选择材料的纤维组织方向，以减少模具变形及开裂倾向，提高模具强度。

（2）保证模具表面加工精度 模具工作部位的几何形状（如过渡处圆角半径、拔模斜度、刀口角度的加工）应按设计要求进行，在不能实现机械加工时，应由人工修磨并严格测量，以保证模具合理的受力状态。有配合尺寸的部位，应保证公差或进行配磨。

（3）降低模具表面粗糙度值 由于模具经热处理后处于高硬度、低塑性的状态，故对表面缺陷十分敏感。表面残存的加工刀痕、尺寸变化处的圆角半径、刻印的标记、锻压引起的夹层、裂纹、撞击伤痕等，如果位于应力很大的部位，就会很快成为断裂失效源，促成模具的早期脆断，降低其工作寿命。因此，应降低模具表面粗糙度值，减少表面宏观缺陷。

模具型腔表面粗糙度值的降低，一方面可以减少坯料流动的阻力，降低模膛的磨损率。另一方面，还可以减少产生表面缺陷和裂纹的倾向。例如，用6Cr3VSi钢制冷挤压模，表面粗糙度Ra为1.6～1.8μm时，其寿命为3万件左右，在经过表面精抛光后，表面粗糙度Ra达0.1～0.2μm时，其寿命可提高到4.5～5万件。

（4）保证磨削加工质量 模具在磨削过程中，由于模具钢存在组织缺陷及磨削工艺不当，易造成模具表面烧伤及磨削裂纹。模具表面的磨削烧伤和磨削裂纹是模具制造过程中最常见、影响最大的冷加工缺陷。因此，磨削加工时应严格执行磨削工艺，合理控制磨削速度及进给量，选用粒度合适的砂轮，并用冷却液进行冷却。另外，模具磨削加工后应再经250～350℃回火，以消除磨削应力。

（5）保证模具电加工（包括线切割及电火花成形）质量 目前，冷、热作模具都广泛使用电火花穿孔、线切割及电火花成形。模具经电火花加工后，其表面有一层具有较高硬度的白亮层，其厚度与电火花加工规范有关。白亮层较厚时，其内部可观察到显微裂纹。因此，模具在进行电加工后应用机械加工的方法去除白亮层，尤其是要去除其中的微裂纹，并进行一次低温回火，以降低电加工层的脆性。

（6）除尽表面脱碳层 模具钢材或锻坯表面通常存在厚度为0.5～3.0mm的脱碳层。脱碳层的存在会使模具表面在淬火后出现软点或软区，甚至会使整个表面硬度普遍偏低，并且降低模具的耐磨性、抗咬合能力、抗热疲劳能力和疲劳强度。此外，表面脱碳层还会明显加剧合金工具钢和高速工具钢的淬裂和磨裂倾向（对此较敏感的常用钢种有Cr2、CrWMn、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2钢等）。因此，机械加工时应除尽表面脱碳层。

7.改进加工设备和工艺，提高模具的制造精度

采用先进的模具加工设备和工艺，确保模具具有高的精度和互换性，以保证模具在合理的受力状态下工作，如机械加工优先采用数控加工设备及其工艺，热处理优先采用真空热处理设备及其工艺等。

8.改善模具的工作条件，合理装配、使用及维护模具

在使用模具进行生产时，除设备调整不当会造成模具意外损伤外，工作条件、设备的精度及刚性、模具的润滑及预热条件等均能够影响模具的承载能力及寿命。对此，应采取以下措施：①仔细调整模具间隙，增加配合承载面及合模接触面，保证凸模和凹模受力中心一致，提高模具的装配精度；②改善压力机等机械设备的特性（如设备的精度、刚度等）；③改善被加工材料的性质（如被加工坯料的表面状态差、强度及硬度过高都会加剧模具磨损，而硬度过低又会产生粘模现象）；④加强操作人员的责任心，严格执行操作规程，正确选用润滑剂，热作模具在使用前预热，使用中进行适当冷却，间歇工作时保温，长时间工作期间进行去应力回火等；⑤模具入库前进行防锈处理并及时维护等。