導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇冷作模具鋼，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1冷作模具材料以及性能要求

冷作模具是模具的一種，它包含冷擠壓模、冷沖模、冷鐓模、拉絲模、搓絲模和壓印模等。對(duì)比熱作模具來(lái)說(shuō)，冷作模具的表面質(zhì)量要求、尺寸精度高，工作載荷大，而且加工的批量較大，大多是最終產(chǎn)品?；谶@種工況的要求，冷作模具多數(shù)采用高合金或高碳鋼制作。冷作模具鋼對(duì)硬度、韌度、強(qiáng)度、抗疲勞能力以及抗磨能力的要求較高，對(duì)一些會(huì)產(chǎn)生劇烈變形的模具對(duì)材料的抗斷裂和變形能力要求會(huì)更高。為了給選擇模具材料以及制定熱處理工藝提供一些參考，根據(jù)以往的研究者的文章整理了部分冷作模具鋼的典型熱處理工藝以及力學(xué)性能，列于表1[3]。

2冷作模具失效問(wèn)題分析

表2為國(guó)內(nèi)冷擠壓、冷沖、冷鐓模具的失效情況統(tǒng)計(jì)結(jié)果?？梢钥闯?，磨損失效和過(guò)載失效是冷作模具的主要失效類(lèi)型，大約占總數(shù)的80%以上。而冷沖模具的失效類(lèi)型主要是正常磨損，冷擠壓模具的主要失效類(lèi)型是脆斷或者正常磨損，而冷鐓模具的主要失效類(lèi)型是斷裂或者非正常磨損。

2.1冷作模具鋼的工作應(yīng)力、硬度與壽命之間的關(guān)系經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)調(diào)查知道，冷擠壓模具承受的平均工作應(yīng)力最大，約2500MPa，冷鐓模具約1500MPa，而冷沖模具約是500MPa。另外，實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中還要承受10%~20%的隨機(jī)載荷，局部應(yīng)力會(huì)更大。冷作模具鋼的工作壽命是受硬度等綜合作用影響的。圖1為不同W6Mo5Cr4V2鋼冷擠壓沖頭失效類(lèi)型的使用壽命與硬度?？梢钥闯?，A+B和C是兩個(gè)低硬度和低壽命區(qū)域，在低壽命區(qū)，當(dāng)硬度小于63HRC時(shí)失效以塑變?yōu)橹?，而?dāng)硬度大于64HRC時(shí)失效以脆斷為主。另外早期失效還應(yīng)分析材料以及其他因素影響。

2.2冷作模具的主要失效形式疲勞失效、磨損失效以及過(guò)載失效等是冷作模具的主要失效形式。圖2為幾種冷作模具鋼的典型失效形態(tài)。過(guò)載失效包括強(qiáng)度不足（圖2a）和韌度不足（圖2b）兩大類(lèi)失效，其中更應(yīng)重視的韌度不足導(dǎo)致的脆斷失效，它在失效發(fā)生前沒(méi)有顯著的塑性變形，宏觀斷口也沒(méi)有剪切唇，會(huì)導(dǎo)致模具的永久失效。解決這類(lèi)失效的早期經(jīng)驗(yàn)方法是變形失效增加硬度，脆斷失效減少硬度。磨損失效包括正常磨損（圖2c）與非正常磨損失效（圖2d）兩大類(lèi)，正常磨損失效主要與模具表面的抗磨損能力有關(guān)，而非正常磨損失效容易發(fā)生在冷擠壓模具以及拉伸、彎曲模具中。疲勞失效與多沖疲勞失效（圖2e）類(lèi)似，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，其裂紋源在距表面約200μm處，而改善多沖疲勞抗力的有效方法是改善模具表面應(yīng)力狀態(tài)。

2.3冷作模具的抗斷裂能力分析通常采用硬度、αK、σs、σb、σf等指標(biāo)評(píng)價(jià)失效抗力或者承載能力，存在裂紋缺口的還有缺口強(qiáng)度、KIC和JIC等指標(biāo)，主要是因?yàn)檫@些指標(biāo)的重現(xiàn)性較好，通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)比較穩(wěn)定，可以較好的反映材料的失效抗力。圖3為常見(jiàn)工程材料的斷裂韌度分布圖。脆性失效時(shí)W6Mo5Cr4V2鋼冷擠壓沖頭模具所承受的工作應(yīng)變能是斷裂消耗能的近千倍，基本上所有的能量都轉(zhuǎn)變成擴(kuò)展動(dòng)能，致使沖頭爆裂。在選取模具材料和制定合理的熱處理工藝方面，能夠減少冷作模具失效的途徑主要有：細(xì)化冷作模具鋼的晶粒、提高模具的表面質(zhì)量、復(fù)相組織增韌增強(qiáng)、纖維增強(qiáng)、復(fù)合多層梯度材料，以及通過(guò)不同的加工、熱處理工藝改善模具抗力。

3結(jié)論

篇2

D是一種工具鋼，含碳量達(dá)1．5％，含鉻量達(dá)11．5％，經(jīng)熱處理硬度可達(dá)60HRC。它是一種半不銹鋼，D鋼具有較好的耐磨性以及適中的韌性，缺點(diǎn)是耐腐蝕性略顯不足。

D鋼材高耐磨、微變形冷作模具鋼，風(fēng)硬工具鋼。D鋼可用來(lái)制造截面大、形狀復(fù)雜、經(jīng)受沖擊力大、要求耐磨性高的冷作模具鋼，如硅鋼片沖模、冷切剪刀、切邊模等。

（來(lái)源：文章屋網(wǎng) ）

篇3

【關(guān)鍵詞】模具制造 熱處理技術(shù)

前言：由于模具制造水平的不斷提高，模具行業(yè)的先進(jìn)技術(shù)也隨之不斷進(jìn)步，模具國(guó)家產(chǎn)業(yè)化也取得了非常好的成績(jī)，這些年來(lái)，我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)不斷進(jìn)步，在模具行業(yè)的發(fā)展增長(zhǎng)的勢(shì)頭也有所控制，模具技術(shù)的機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品出口也在穩(wěn)定增長(zhǎng)，在這樣一個(gè)大環(huán)境下，我國(guó)如何在模具制造技術(shù)方面打開(kāi)一個(gè)新局面變得尤其重要，模具水平象征著一個(gè)國(guó)家的生產(chǎn)力，模具制造技術(shù)的發(fā)展也在影響著國(guó)家的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有著十分重要的作用。熱處理技術(shù)與模具材料的組合也成為了人們眼中比較重要的問(wèn)題之一，如何處理好這些方面的困境將是我們現(xiàn)在重要的課題之一。

一、真空熱處理

模具鋼經(jīng)過(guò)真空熱處理之后有比較良好的表面形態(tài)，變形比較小。同大氣下的淬火相比較而言，真空油淬之后模具表面硬化還算比較均勻，并且稍微高一些，最為主要原因是因?yàn)檎婵占訜岬臅r(shí)候，模具鋼表面表現(xiàn)的活性狀態(tài)，而且不脫碳，不能產(chǎn)生阻礙模具鋼冷卻的一層氧化膜。而在真空之下加熱，鋼的表面有著一種脫氣效果，因而擁有比較高的力學(xué)方面性能，加熱爐內(nèi)真空度越高，鋼抗彎強(qiáng)度也就越高。真空淬火之后，鋼的斷裂韌性也有所增高，模具壽命比常規(guī)工藝普遍提高百分之四十以上，甚至更高。這種冷作模具真空淬火技術(shù)早已得到比較廣泛的應(yīng)用。

二、深冷處理

這些年來(lái)的分析研究工作表明，我們可以了解到，模具鋼經(jīng)深冷處理，可以提高其力學(xué)性能，一些模具經(jīng)深冷處理后顯著提高了使用壽命。模具鋼的深冷可以在淬火和回火工序之間進(jìn)行，也可以在淬火與回火之后再進(jìn)行一下深冷處理。如果在淬火或者回火之后鋼中仍然保留有一些殘余的奧氏體，然而在深層次冷處理之后仍然需要再來(lái)進(jìn)行一次回火。深冷處理能提高鋼的耐磨性和抗回火穩(wěn)定性。深冷處理不僅用于冷作模具，也可用于熱作模具和硬質(zhì)合金。深冷處理技術(shù)已越來(lái)越受到模具熱處理工作者的關(guān)注，早已開(kāi)發(fā)研究出一種專(zhuān)門(mén)用于深冷處理的設(shè)備。不同鋼種在深冷過(guò)程當(dāng)中的組織上變化及其在微觀機(jī)制及其對(duì)物質(zhì)力學(xué)性能方面的影響，尚需進(jìn)一步分析與研究。

三、模具的高溫淬火和降溫淬火

一些熱作模具鋼，例如3Cr2W8V和H13以及5CrNiMo等等，采用一些高于常規(guī)淬火溫度下進(jìn)行加熱淬火，這樣可以減少模具鋼中碳化物的數(shù)量并保證質(zhì)量、加大改善其形態(tài)與分布，使固溶于奧氏體中的一些碳化物分布更加均勻化，淬火之后可以在鋼中能夠獲得更多的板條馬氏體，這樣能夠提高鋼斷裂韌性與冷熱疲勞抗力，從而能延長(zhǎng)該模具使用期限與壽命。打個(gè)比方：3Cr2W8V鋼制的一種熱擠壓模具，一般常規(guī)淬火溫度為1080～1120℃，回火溫度為560～580℃。當(dāng)淬火溫度提高至1200℃，回火溫度為680℃（2次），模具壽命也就提高了好幾倍。

W6Mo5Cr4V2、W18Cr4V高速鋼和Cr12MoV等高合金冷作模具鋼，可適當(dāng)降低它的淬火溫度，可以不斷改善它的塑韌性，也可以減少脆性開(kāi)裂傾向，從而能夠提高模具的使用壽命。比如W6Mo5Cr4V2，它的淬火溫度就可以選1140～1160℃。

四、化學(xué)熱處理

化學(xué)熱處理能夠有效地不斷提高一些模具表面的耐磨性、耐蝕性和抗咬合以及抗氧化性等等性能。幾乎絕大多數(shù)的化學(xué)熱處理工藝都可以用于模具鋼的表面處理。

研究工作表明，高碳及低合金工具鋼和中高碳高合金鋼均可進(jìn)行滲碳或碳氮共滲。高碳低合金鋼滲碳或碳氮共滲時(shí)，應(yīng)盡可能選取較低的加熱溫度和較短的保溫時(shí)間，此時(shí)可保證表層有較多的未溶碳化物核心，滲碳和碳氮共滲后，表層碳化物呈顆粒狀，碳化物總體積也有明顯增加，可以增加鋼的耐磨性。W6Mo5Cr4V2和65Nb鋼制模具進(jìn)行滲碳以及65Nb鋼制模具真空滲碳后，模具的壽命均有顯著提高。

采用500～650℃高溫回火的合金鋼模具，均可在低于回火溫度的范圍內(nèi)或在回火的同時(shí)進(jìn)行表面滲氮或氮碳共滲。

滲氮工藝目前多采用離子滲氮、高頻滲氮等工藝。離子滲氮可以縮短滲氮時(shí)間，并可獲得高質(zhì)量的滲層。離子滲氮可以提高壓鑄模的抗蝕性、耐磨性、抗熱疲勞性和抗粘附性能。

氮碳共滲可以在氣體介質(zhì)或者液體介質(zhì)當(dāng)中進(jìn)行，滲透層脆性比較小，共滲時(shí)間對(duì)比滲氮時(shí)間而言也大為縮短。壓鑄模和熱擠壓模經(jīng)氮碳共滲之后可以顯著提高它的熱疲勞性能。氮碳共滲對(duì)于一些冷鐓模和冷擠壓模以及冷沖模等等都有非常好的使用與應(yīng)用效果。

冷作模具與熱作模具也可以進(jìn)行硫氮或者硫氮碳共滲。這些年來(lái)許許多多分析研究工作都可以表明稀土有著比較明顯的催滲效果，從而這樣大力發(fā)展了稀土氮共滲與稀土氮碳共滲等等新型工藝。

結(jié)束語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，在全球經(jīng)濟(jì)一體化這個(gè)背景之下，資本和技術(shù)以及勞動(dòng)力這幾個(gè)市場(chǎng)也在重新進(jìn)行著整合。不難發(fā)現(xiàn)我國(guó)會(huì)成為一個(gè)裝備制造業(yè)上的大國(guó)。但是在現(xiàn)代化的制造行業(yè)之中，所有的工程設(shè)備都會(huì)用到在模具工藝下所制造的產(chǎn)品，模具制造在熱處理方面也就得到一定的應(yīng)用。模具的設(shè)計(jì)及其制造也有了更好的發(fā)展空間，在商業(yè)之上也有著無(wú)限的機(jī)會(huì)。在當(dāng)今大環(huán)境下，模具與熱處理的有效完整結(jié)合，不僅能使模具的使用壽命增加，也能在一定程度上節(jié)約能源，能使得模具使用次數(shù)增多，那些產(chǎn)品的質(zhì)量也能得到一定的保障。在模具行業(yè)領(lǐng)域也是一大壯舉。

參考文獻(xiàn)：

[1]洪慎章，方穎.21世紀(jì)模具的發(fā)展趨勢(shì)[J].中國(guó)模具信息，2006.

篇4

關(guān)鍵詞：模具；材料選用；性能優(yōu)化

1 模具材料的選用

模具材料的選用需要集合模具的具體生產(chǎn)條件和工作條件以及材料的性能等因素進(jìn)行選擇。

1.1 模具的工作條件

不同的工作條件下，模具材料的選擇存在一定的差異，具體如下：

（1）在模具的工作過(guò)程中，對(duì)材料強(qiáng)度的要求隨著其所需承載能力發(fā)生變化，對(duì)材料韌性的要求則隨著其所受沖擊力發(fā)生變化。

（2）冷作模具在工作過(guò)程中，所受的沖擊力和摩擦力通常較大，因此對(duì)模具的強(qiáng)度、硬度及韌性等具有較高的要求，一般選用冷作模具鋼作為主要材料；熱作模具在工程中則主要受到高溫及熱應(yīng)力的作用，因此，需要較好的抗疲勞性能和熱穩(wěn)定性，一般結(jié)合實(shí)際工作溫度選擇合適的熱作模具鋼。

1.2 模具的結(jié)構(gòu)因素

不同的模具結(jié)構(gòu)對(duì)模具材料的要求也有一定差異，針對(duì)模具結(jié)構(gòu)的差異，可以按照如下方法選用不同的材料：

（1）模具在熱處理加工過(guò)程中，受熱與冷卻速度的均勻性受到截面積的影響，當(dāng)截面積越大時(shí)，均勻性越差。在這種條件下，需要選擇導(dǎo)熱性及淬透性較好的材料，從而保證截面性能的均勻性。

（2）當(dāng)模具的形狀較為簡(jiǎn)單時(shí)，容易加工成型，可以選擇低成本的碳素工具鋼作為主要材料；當(dāng)模具形狀較為復(fù)雜時(shí)，部分位置容易產(chǎn)生集中應(yīng)力，因此，需要選擇高性能合金材料，并配合合理的淬火方式進(jìn)行加工。

（3）當(dāng)模具的精度要求越高時(shí)，要求加工過(guò)程中的變形越小，因此，需要根據(jù)具體的加工精度選擇不同變形大小的模具材料。

1.3 模具的設(shè)計(jì)因素

在通常情況下，會(huì)將尺寸小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的模具以整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了滿足整體結(jié)構(gòu)模具型腔工作所需性能，一般會(huì)選擇性能較好的材料；而對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大型模具，由于材料的費(fèi)用在模具制造的總成本中會(huì)占據(jù)較大的比例，因此，通常采用多部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拼接。模具本體主要是對(duì)整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行支承，因此對(duì)性能要求不高，可以選擇成本相對(duì)較低的碳素鋼材料；而針對(duì)模具中對(duì)工作性能要求的關(guān)鍵部位，則應(yīng)該選用高性能的材料。

2 模具材料性能優(yōu)化方法

2.1 強(qiáng)韌化技術(shù)

為了使模具材料的性能充分發(fā)揮，通常采用熱處理技術(shù)來(lái)盡可能地增加板條馬氏體的相對(duì)數(shù)量，從而提升材料的強(qiáng)度和韌性。要想增加板條馬氏體組織的數(shù)量，需要結(jié)合實(shí)際材料的特性選擇合適的淬火溫度及冷卻速度，不同鋼種的特性差異較大，在進(jìn)行熱處理工藝時(shí)難以進(jìn)行精確控制。

下貝氏體形成于貝氏體轉(zhuǎn)變時(shí)的較低溫度范圍，而中、高碳鋼則為350℃～Ms之間[1]。鐵素體在下貝氏體中呈細(xì)小狀且均勻分布，在鐵素體內(nèi)存在沉淀析出大量彌散的細(xì)小碳化物，具有較高的位錯(cuò)密度。因此，下貝氏體具有極高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)還具有較好的機(jī)械性能，有效避免了板條馬氏體容易造成模具變形的缺點(diǎn)。為了提升模具材料的強(qiáng)韌度，需要以模具的使用要求及破壞特征為出發(fā)點(diǎn)，尤其需要注意馬氏體組織材料容易變形的問(wèn)題，可以通過(guò)選用有下貝氏體組織的材料作為模具的主要制造材料。

2.2 表面強(qiáng)化技術(shù)

表面強(qiáng)化處理技術(shù)是提高模具材料性能的方法之一，通過(guò)利用表面工程技術(shù)對(duì)模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理（包括改性和涂覆鍍層兩種方式），可以有效提高模具表面的性能，且不會(huì)對(duì)模具內(nèi)部的性能產(chǎn)生任何影響。目前，常用的模具表面強(qiáng)化技術(shù)主要有化學(xué)熱處理方法、表面覆層及處理和表面淬火及加工強(qiáng)化三種方法。

熱作模具在工作過(guò)程中，由于基體硬度較小，在溫度急速變化過(guò)程中，模具材料存在較大的彈塑性變形，同時(shí)加上模具型腔深切結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面強(qiáng)化層容易發(fā)生塌陷、過(guò)早產(chǎn)生熱疲勞、剝落等問(wèn)題。針對(duì)這一問(wèn)題，在對(duì)熱作模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理時(shí)，應(yīng)該避免對(duì)硬度的過(guò)分追求，而是需要同時(shí)提升模具的強(qiáng)度、韌性和耐熱強(qiáng)度，即可使模具材料在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具有較好的綜合性能。

2.3 復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)

通過(guò)合金化、塑性變形以及熱處理等多種強(qiáng)化技術(shù)結(jié)合起來(lái)，可以更好地滿足模具材料在不同工況下對(duì)性能的需求。

（1）彌散強(qiáng)化。彌散強(qiáng)化是通過(guò)對(duì)合金第二相外加一些堅(jiān)硬的細(xì)質(zhì)點(diǎn)，并使這些細(xì)質(zhì)點(diǎn)以細(xì)小彌散的形態(tài)均勻分布在基體中，從而實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化的目的。在通常情況下，冷作模具可以通過(guò)合適的實(shí)效處理，來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化；而熱作模具則可以通過(guò)加入鈦、鋁等元素，利用微合金化，使過(guò)冷的奧氏體發(fā)生相間沉淀并由鐵素體中析出彌散碳化物，這些微?？梢员苊夂辖鸢l(fā)生錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)，從而使模具性能更加穩(wěn)定。彌散強(qiáng)化對(duì)模具的工作溫度具有一定的要求，通常要求模具的工作溫度小于650℃，如果溫度過(guò)高，就會(huì)使彌散為例集聚長(zhǎng)大的速度加快，材料的塑性變形抗性快速下降，強(qiáng)度也隨之下降。

（2）固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化主要是通過(guò)形成固溶體的方式提升材料的性能，其利用溶質(zhì)原子與錯(cuò)位的交互作用來(lái)達(dá)到強(qiáng)化材料的目的。當(dāng)模具的工作溫度超高650℃時(shí)[2]，彌散強(qiáng)化的強(qiáng)化作用會(huì)出現(xiàn)大幅度降低，而固溶強(qiáng)化的效果與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度越高時(shí)，固溶強(qiáng)化的效果越明顯，因此，當(dāng)彌散強(qiáng)化效果降低時(shí)，可以利用固溶強(qiáng)化機(jī)制保證模具材料的性能。

3 結(jié)束語(yǔ)

模具材料的具體選擇需要結(jié)合材料的化學(xué)成分、模具的性能要求、處理工藝等多個(gè)方面的因素。同時(shí)，還需要考慮材料的成本及加工難度等因素，確定合適的模具材料。另外，可以通過(guò)強(qiáng)化技術(shù)對(duì)模具材料的性能進(jìn)行優(yōu)化，以彌補(bǔ)材料在某些特定條件下或者某方面的性能缺陷，全面提升模具產(chǎn)品的質(zhì)量水平，進(jìn)一步推動(dòng)整個(gè)裝備制造業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

篇5

關(guān)鍵詞數(shù)控車(chē)床；滾壓刀具；滾壓；反光燈罩

廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校的校企合作車(chē)間接到了如圖1所示的反光燈罩的加工，此類(lèi)產(chǎn)品在批量生產(chǎn)中通常采用沖壓工藝。由于是試樣，為了提高效率通^在數(shù)控車(chē)床上的滾壓加工，達(dá)到了產(chǎn)品所需的效果。

該反光燈罩壁厚為1mm，而且表面要求無(wú)裂痕，如果通過(guò)沖壓成型需要制作一套專(zhuān)業(yè)模具，不但提高了生產(chǎn)成本，同時(shí)也耽誤時(shí)間；數(shù)控車(chē)削加工也容易產(chǎn)生變形。經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了一把專(zhuān)用滾壓刀具，并對(duì)工件進(jìn)行特殊裝夾（圖2）在數(shù)控車(chē)床上進(jìn)行滾壓加工。從而不僅達(dá)到了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求，也減少生產(chǎn)時(shí)間，降低了生產(chǎn)成本。

1工藝分析

1.1模芯的材料

由于板材本身的鋼性和硬度不高，塑性較高，不需要對(duì)表面處理做特殊要求，因此對(duì)模具材料的強(qiáng)度及剛性要求相對(duì)較低，最終從經(jīng)濟(jì)性及使用壽命兩方面進(jìn)行考慮，通過(guò)分析和查表選擇牌號(hào)為Cr12的冷作模具鋼當(dāng)作模芯材料。

1.2刀具與工件裝夾

由于燈罩材料選用#1070鋁合金薄板，在使用中需要起到聚光和反光作用，因此對(duì)產(chǎn)品內(nèi)壁的粗糙度要求比較高，同時(shí)產(chǎn)品厚度較薄，如果是普通滾刀滾壓的話很容易把產(chǎn)品壓裂。我們經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，并尋找相應(yīng)的加工方案，最終設(shè)計(jì)了一把形狀如圖2所示的滾刀。滾刀體材料選擇高速鋼（w18cr4v），這種鋼材具有良好的塑性、韌性、強(qiáng)度和硬度，能承受震動(dòng)和沖擊負(fù)荷，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)滾刀體的直徑約為產(chǎn)品最大外徑值的1/2～3/5，這里取1/2，通過(guò)計(jì)算得出旋輪工作直徑為30mm。

產(chǎn)品在滾壓過(guò)程中，采用三爪卡盤(pán)1外加活動(dòng)頂尖5進(jìn)行安裝，首先用采用三爪卡盤(pán)夾住粗加工過(guò)的模芯2，以模芯左端的臺(tái)階定位裝夾，安裝后進(jìn)行精加工使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)尺寸；毛坯3安裝在模芯的右端面處，為了便于拆裝模芯的右端設(shè)計(jì)有一個(gè)外圓直徑為19mm的臺(tái)階，裝夾的時(shí)候?yàn)榱四苁姑髋c模芯同時(shí)旋轉(zhuǎn)，我們?cè)陧敿馓幖佣嘁唤赝鈭A直徑為40mm，內(nèi)孔直徑為20mm的尼龍?zhí)最?lèi)零件，最后再用活動(dòng)頂尖5頂住，這樣能保證裝夾牢固可靠，拆裝便捷。同時(shí)設(shè)計(jì)了一把專(zhuān)用滾壓刀具安裝在刀架上面，具體的裝夾方式如圖2所示。

為了保證產(chǎn)品的合格率，刀具的安裝角度非常重要。分別設(shè)置為：1）引導(dǎo)角y，它主要對(duì)毛坯起預(yù)壓的作用，防止在擠壓過(guò)程中使材料表面出現(xiàn)隆起或堆積的現(xiàn)象，普通滾壓中，一般取3°～9°之間，通過(guò)實(shí)際加工刀具引導(dǎo)角y為4°；2）成型角，它的大小直接影響著滾壓時(shí)軸向力與徑向力之間的分配，成型角過(guò)小會(huì)使徑向分力變大，軸向分力變小，材料表面出現(xiàn)隆起的情況就會(huì)變小，所以一般取值為15°～45°之間，實(shí)際取值為22°；3）退出角B，退出角對(duì)于零件的影響較小，主要是滾壓后退刀的時(shí)候不能碰到零件。但是也不能選擇過(guò)大的退出角度，角度過(guò)大會(huì)影響到圓角半徑處的強(qiáng)度，造成圓角處的強(qiáng)度降低，導(dǎo)致圓角斷裂。實(shí)際取值約為60°。

2燈罩類(lèi)產(chǎn)品的滾壓

加工時(shí)參數(shù)的選擇：轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度也對(duì)零件的加工起著至關(guān)重要的作用，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)鋁合金件的旋壓加工轉(zhuǎn)速控制在500r/min～800r/min，轉(zhuǎn)速快旋輪接觸毛坯時(shí)容易產(chǎn)生較大的沖擊力將毛坯打壞，太慢則會(huì)使零件表面壓痕間距過(guò)大，影響粗糙度，因此選擇轉(zhuǎn)速為600r/min；旋壓進(jìn)給速度的選擇根據(jù)滾壓刀具圓弧處的半徑和產(chǎn)品最小處的半徑來(lái)確定，因?yàn)楫a(chǎn)品最小處的變形量最大，所以根據(jù)計(jì)算得出進(jìn)給速度約為107mm/min；滾壓的次數(shù)約為20次，最后兩次作為根據(jù)以上要求最終完成該零件的滾壓加工。

3加工出現(xiàn)的主要問(wèn)題及分析

1）滾刀刀柄安裝不正確，導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)裂，加工時(shí)滾刀如果不能合理的與鋁板接觸，導(dǎo)致滾刀不能與鋁板同時(shí)旋轉(zhuǎn)，滾刀直接將鋁板擠裂。因此必須多次對(duì)滾刀安裝的角度進(jìn)行調(diào)整，并進(jìn)行多次試車(chē)，使?jié)L刀體與鋁板同時(shí)旋轉(zhuǎn)，讓加工達(dá)到可行狀態(tài)。2）滾刀處的圓弧半徑不合理，導(dǎo)致產(chǎn)品開(kāi)裂，滾刀與鋁板第一時(shí)間接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力，如果應(yīng)力過(guò)于集中，很容易使鋁板出現(xiàn)開(kāi)裂的狀態(tài)，導(dǎo)致鋁板報(bào)廢。因此滾刀兩邊的圓角顯得非常重要，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)驗(yàn)，我們得出把圓角半徑設(shè)為1.9mm，能使產(chǎn)品加工達(dá)到所需要的要求。

篇6

近幾年，使用切削刀具的用戶的需求也發(fā)生了變化。以前，人們普遍認(rèn)為刀具是消耗品，所以想通過(guò)減少使用量來(lái)降低刀具費(fèi)用。最近人們的觀點(diǎn)發(fā)生了轉(zhuǎn)變，認(rèn)為應(yīng)該通過(guò)充分發(fā)揮刀具的作用來(lái)降低加工費(fèi)。這也正是日立工具公司4年前提出的“加工減半運(yùn)動(dòng)”的觀點(diǎn)。為了配合用戶這種需求的變化，工具生產(chǎn)商有必要集中精力開(kāi)發(fā)效率更高的刀具。

1．整體硬質(zhì)合金立銑刀“Epoch深加工圓角立銑刀（Epoch Deep Radius）”

（1）切削性能

近幾年，用切削加工替代以前的放電加工的趨勢(shì)越來(lái)越明顯，這種需求漸漸轉(zhuǎn)向切削工件上窄而深的部位。使用立銑刀深切削加工這種窄而深的部位時(shí)，適用的主流刀具是小直徑球頭立銑刀（日立工具也在生產(chǎn)Epoch深切削球頭立銑刀、Epoch筆式深切削球頭立銑刀系列）。但是，使用小直徑球頭立銑刀進(jìn)行高效深切削時(shí)會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題（即用切削加工替代放電加工存在的問(wèn)題）：①切削阻力容易增大；②中心部位的切削速度很難提高（頂端中心刃部分易受損）；③存在理論上的切削殘留部分（刀具徑向切入量不能太大）。

日立工具為解決以上問(wèn)題，開(kāi)發(fā)了小直徑長(zhǎng)頸系列Epoch深切削圓角立銑刀。在使用小直徑立銑刀進(jìn)行深切削時(shí)，如果刀具切削刃前端的切削阻力太大，就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)而無(wú)法在高效切削條件下加工，從而影響加工效率。從切削阻力的角度對(duì)球頭立銑刀與R角立銑刀進(jìn)行對(duì)比可知，后者的切削刃接觸面積較小，切削阻力也相對(duì)較小。

此外，在進(jìn)行等高線切削時(shí)，球頭立銑刀存在理論上的切削殘留部分，尤其是切削速度低的端部橫刃容易破損。而圓角立銑刀加工時(shí)通常能形成一定的切削面，故具有加工穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)在開(kāi)發(fā)的Epoch深切削圓角立銑刀能夠防止深切削時(shí)產(chǎn)生的顫振。為了進(jìn)一步提高加工效率，采用了倒錐形設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)可防止切削過(guò)程中因刀具彎曲造成外周刃與被切削材料接觸，從而可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工。此外，刀具涂層采用了具有高硬度和高耐熱、耐磨性能的TH（TiSiN）硬涂層，非常適合高硬度材料的直接深切削加工。

以下通過(guò)加工實(shí)例介紹Epoch深切削圓角立銑刀的特點(diǎn)。

（2）加工實(shí)例

①溝槽高效加工實(shí)例

為了對(duì)溝槽進(jìn)行高效加工，需要在一定程度上加大XY方向的步距，但如果使用球頭立銑刀加工，就會(huì)使無(wú)法提高切削速度的中心刃承受很大的負(fù)荷而不得不降低切削條件。

從使用球頭立銑刀加工溝槽的結(jié)果可以看出：若加大設(shè)定的XY步距，則中心刃處的破損程度也會(huì)加大；若減小設(shè)定的XY步距，降低切削條件，雖未觀察到中心刃受損，但前端中心橫刃的磨損卻有所增大。從使用Epoch深切削圓角立銑刀加工溝槽的結(jié)果可知，不但切削穩(wěn)定，而且磨損減小，對(duì)高硬度（約50HRC）熱模鍛鋼工件的溝槽加工效果良好。

在本加工實(shí)例中，與球頭立銑刀相比，新型圓角立銑刀所需加工時(shí)間縮短約1/4，加工費(fèi)用降低一半以上。

②高硬度材料的深切削

從用長(zhǎng)頸型立銑刀加工SKD11冷作模具鋼（60HRC）的結(jié)果可以看出，球頭立銑刀的外周切削刃有很大破損；而Epoch深加工圓角立銑刀無(wú)破損，只有均勻磨損。可以推斷，由于球頭立銑刀的切削刃接觸長(zhǎng)度較大，因此切削阻力也大，切削速度高的外周切削刃容易受損。這一點(diǎn)與例①相同，圓角立銑刀具有明顯優(yōu)勢(shì)。

由在相同加工條件下日立工具的圓角立銑刀與其它公司圓角立銑刀的對(duì)比可以看到，其它公司生產(chǎn)的圓角立銑刀由于沒(méi)有采用倒錐形設(shè)計(jì)，對(duì)超過(guò)60HRC的高硬度材料加工效果不太理想。日立工具的新一代深切削圓角立銑刀因?yàn)椴捎昧吮承笔叫螤畹莫?dú)特設(shè)計(jì)，外周切削刃為點(diǎn)接觸式切削，即使在用直切法加工高硬度材料時(shí)，切削阻力也很小，且加工狀態(tài)穩(wěn)定。

由Epoch深切削圓角立銑刀的加工實(shí)例可知，該刀具性能優(yōu)異，尤其對(duì)高硬度材料進(jìn)行深切削時(shí)具有明顯優(yōu)勢(shì)?？傊浞职l(fā)揮圓角立銑刀的作用，可對(duì)經(jīng)過(guò)熱處理淬火的材料直接進(jìn)行溝槽加工，因加工過(guò)程縮短，可大幅降低加工費(fèi)用。實(shí)驗(yàn)證明，采用圓角立銑刀加工效率可提高5倍以上，而加工費(fèi)可降低35%。

2．用于大進(jìn)給粗加工的可轉(zhuǎn)位圓角立銑刀

（1）多刃型大進(jìn)給圓角立銑刀

模具行業(yè)普遍采用小切深、大進(jìn)給的切削方式來(lái)實(shí)現(xiàn)高效加工，但市場(chǎng)需求要求進(jìn)一步提高加工效率。針對(duì)這種需要，日立工具開(kāi)發(fā)了多切削刃刀具，以及在大進(jìn)給條件下也能承受高切削速度的涂層。

多刃型大進(jìn)給圓角刀具的設(shè)計(jì)理念是在有限的刀具外徑內(nèi)，根據(jù)以往的刃數(shù)設(shè)計(jì)方法，將切削刃尺寸縮小，但又不會(huì)降低刃口強(qiáng)度。將大進(jìn)給圓角立銑刀的刀片主切削刃半徑設(shè)定為R8。與半徑同為R8的圓刀片相比，它具有相同的刃口強(qiáng)度，但又最大限度地縮小了刀片面積，從而實(shí)現(xiàn)了多刃化。以前外徑為φ32的刀片都是2個(gè)刀刃，而多刃型大進(jìn)給圓角立銑刀的刀刃數(shù)多達(dá)5個(gè)，比以往的產(chǎn)品提高了2.5倍。

（2）大進(jìn)給刀具的特點(diǎn)

以前用于粗加工的可轉(zhuǎn)位刀具普遍配用圓刀片，表面上看似乎可獲得很大的切深量，可一次切除大量材料，但由于其切削刃與被加工材料的接觸長(zhǎng)度大于直線刃刀片的接觸長(zhǎng)度，因此切削阻力增大，很難實(shí)現(xiàn)大進(jìn)給切削。此外，圓刀片在刀具懸伸較長(zhǎng)的加工場(chǎng)合受到徑向力作用，易造成刀具彎曲而發(fā)生振顫。多刃型大進(jìn)給圓角立銑刀的切削刃設(shè)計(jì)在刀具回轉(zhuǎn)軸的底部，因此切削阻力主要作用于軸向，即多刃型大進(jìn)給圓角立銑刀即使懸伸較長(zhǎng)也不易發(fā)生顫振，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定加工。同時(shí)，通過(guò)將刀片小型化，使切削刃長(zhǎng)度比以往的大進(jìn)給刀具明顯縮短，減小了切削阻力，從而通過(guò)多刃化有效控制了切削力。

（3）小切深、大進(jìn)給加工的優(yōu)點(diǎn)

小切深、大進(jìn)給加工是大進(jìn)給刀具的應(yīng)用條件，其優(yōu)點(diǎn)是材料切除率大、加工效率高。與采用大切深的高效加工相比，在切深量減小的情況下，可在機(jī)床工作臺(tái)的最大進(jìn)給限制范圍內(nèi)進(jìn)行高效率的快速進(jìn)給加工。

采用圓刀片通過(guò)加大切深來(lái)提高加工效率時(shí)，加工后工件上會(huì)留下明顯的切削殘留部分，這將增加后續(xù)精加工刀具的加工負(fù)荷。雖然粗加工效率很高，但會(huì)降低后續(xù)工序的加工效率。與此相比，采用小切深、大進(jìn)給加工時(shí)，粗加工的切削殘留部分減少，更接近最終精加工的形狀，從而可減輕后續(xù)工序精加工刀具的負(fù)荷，使粗加工和精加工的效率同時(shí)得到提高，穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)高效加工。

3．超JX涂層

如上所述，在通過(guò)改進(jìn)刀刃形狀、增加刀刃數(shù)量以提高加工效率的同時(shí)，如能提高刀具回轉(zhuǎn)速度，加快切削速度和進(jìn)給速度，就能進(jìn)一步提高加工效率。但是，在高于現(xiàn)行切削速度時(shí)，目前的刀具涂層對(duì)切削產(chǎn)生的高溫和壓力承受能力不足。因此，我們重新認(rèn)識(shí)了小切深、大進(jìn)給切削對(duì)切削刃的影響，確定了高速化必需的性能：即使在高溫下也具有能抑制大進(jìn)給切削產(chǎn)生的切屑與刀具之間摩擦的性能。為此，日立工具成功地開(kāi)發(fā)了性極強(qiáng)的鈦化合物系列涂層。這種能用于高效加工的新性能JX涂層能有效降低月牙洼磨損和后刀面磨損，并有效防止刃口粘結(jié)現(xiàn)象。

（1）低摩擦系數(shù)、高硬度、高韌性的JX涂層

JX涂層在鈦、鋁系化合物中添加了自材料，能利用切削熱在涂層表面形成薄氧化層。該氧化層可提高性能，控制切削溫度上升，同時(shí)降低切削刃與被加工工件之間的親和性，抑制切削刃的粘結(jié)。JX涂層的硬度與硬度最高的TiSiN系涂層相當(dāng)，高硬度可防止高速高效加工環(huán)境下的切削刃磨損，大幅延長(zhǎng)刀具的使用壽命。陶瓷系硬質(zhì)涂層難以有效防止銑削加工特有的斷續(xù)切削造成的熱裂紋，但JX涂層由于韌性大幅提高，因此具有很高的抗崩刃性?？梢钥闯?，JX涂層是同時(shí)具有性、耐摩耗性、抗崩刃性的新一代涂層。在刀刃數(shù)和使用壽命相同的前提下，它比以前涂層的切削速度提高了40%。

（2）多刀刃、大進(jìn)給圓角立銑刀的高速切削實(shí)例

使用多刃型大進(jìn)給圓角立銑刀和JX涂層刀片在最新型的數(shù)控加工中心機(jī)床（切削進(jìn)給速度最高可達(dá)50m/min）上進(jìn)行高效加工的實(shí)例：多刃型大進(jìn)給圓角立銑刀的刀刃外徑為φ32mm，有5個(gè)切削刃；刀片牌號(hào)為JX1045；被加工材料為40CrMnMo7（相當(dāng)于JIS標(biāo)準(zhǔn)的SKT3）。在切削速度Vc＝300mm/min、主軸轉(zhuǎn)速n=3000/min、切削進(jìn)給速度Vf＝50m/min、每齒進(jìn)給量fz＝3.3mm/齒、切深ɑp×ɑe＝0.3×25mm的切削條件下，可輕快完成切削。加工所用的高速數(shù)控加工中心在國(guó)內(nèi)外尚未普遍使用，與目前普遍使用的切削進(jìn)給速度10～20m/min的高速數(shù)控加工中心相比，加工效率可提高2.5～5倍。而新一代多刃型大進(jìn)給圓角立銑刀可使現(xiàn)有高速數(shù)控機(jī)床的功能發(fā)揮到極致。

總結(jié)