釹鐵硼稀土永磁生產壓型模具的改造

梁汝科

（肇慶市技師學院 ，廣東 肇慶 526060）

釹鐵硼稀土永磁生產壓型模具的改造

梁汝科

（肇慶市技師學院 ，廣東 肇慶 526060）

在使用過程中，發現校辦廠壓型工序壓型模具材料選用不當，模具設計結構有缺陷。通過對模具的改造，提高了產品質量，降低生產成本，達到提高經濟效益的目的。

通用壓桿；互換性；無磁硬質合金；模頭

在生產實習教學過程中，發現學院校辦廠的壓型模具有缺陷，對模具進行針對性的改造，把壓桿改為通用壓桿，通用壓桿有互換性，模頭材料由無磁鋼改為無磁硬質合金，壓桿和模頭分成兩部分制作，根據需要可把不同規格毛坯的模頭裝配在通用壓桿上生產不同類別的產品。這樣，解決了壓型模具在材料選用和結構上的不足，收到預期效果。

1 存在的問題

1.1 模具設計有缺陷，材料利用率低

釹鐵硼稀土永磁材料生產的產品，具有高磁能積、高剩磁、高矯頑力以及良好的穩定性，能滿足微型、高效能的永磁器件的要求，應用廣泛。產品的制造過程是由選料→配料→合金熔煉→制粉→壓型→燒結與回火→機加工→電鍍→成品等工序組成，壓型工序是其中一道重要工序。產品毛坯壓型時取向磁場要求達12500GS以上，為減少模具對磁場的影響，保證粉末成型質量，模具材料使用7MnCrAl2VWM0牌號無磁鋼。模具設計時壓桿與模頭制成整體，以制作φ17.5×36.5規格毛坯的模具為例，這是舊版設計的模具，如圖1所示。模具的壓桿和模頭加工成整體，設計有缺陷，壓桿利用率低，互換性差。壓桿和模頭設計制成整體，在生產過程中，如果操作不當或機器故障造成模頭突然損壞時，重新加工模具周期長，影響生產，使生產成本增加。

1.2 模具磨損變形快，毛坯脫模困難

圖1 整體式模具

圖2 通用壓桿

用無磁鋼做的模頭經打磨后的表面粗糙度為Ral.6um,達不到工藝要求的Ra0.8um。無磁鋼的韌性較好，但硬度不高，只有30HRC左右。毛坯壓型時的壓制壓力很大，常取3～5MPa左右的壓力，在壓力的反復作用下，模頭容易磨損、變形。由于模具材料硬度低，模頭的表面粗糙度值大、模頭磨損快等原因，毛坯壓型完畢容易粘模，難以脫模，造成崩缺次品多。模頭使用約5000次后，表面粗糙度值變大明顯，磨損變形明顯，特別是凸邊間的變形較嚴重，容易造成毛坯粘模、崩缺、錯位或者暗裂等質量問題。因模具的模頭的表面粗糙度值大，毛坯在壓型中受力不均而在坯料內部產生細小暗裂、沙孔時，往往難以發現,而在毛坯燒結成型出爐檢測，甚至切片加工才發現裂紋時，往往造成嚴重經濟損失。

1.3 毛坯初始密度低，容易崩缺變形

用無磁鋼制作的模具壓制出來的毛坯初始密度低，一般只有3.0g/cm3，過等靜壓后達3.5g/cm3。毛坯的初始密度低，強度低，擺放時容易崩缺，細小規格毛坯的崩缺更多。毛坯初始密度低，容易吸氧，吸氧嚴重時，燒結困難，燒結時間長，耗電量大，成本上升。毛坯燒結時成型困難，晶體收縮不均勻，毛坯密度差，表層容易起皺皮，光澤較暗，甚至出現氧化等現象。毛坯收縮不均勻，一頭收縮大，一頭收縮小，于是引起彎曲變形，造成廢品。毛坯的崩缺耗損率達4%，彎曲率達6‰，降低了產品合格率，造成了經濟損失。

2 改造的措施

2.1 改進模具構造，提高利用率

產品質量好，生產成本低，是每個企業保持競爭能力的重要因素。隨著生產規模的不斷擴大，年產量超過800噸，產品品種的不斷更新、增加，相應配套模具的數量必定隨之增加。只有對模具進行適當的改造，才能適應生產發展的要求。作為一名生產實習指導教師，在生產實踐和實習指導過程中，通過細心觀察、反復研究和試驗，針對性改造模具構造，改善模頭材質，把壓桿改成通用性壓桿，具有互換性，提高利用率。把模具的壓桿和模頭分成兩部分設計和制作，為降低成本，壓桿的材料用無磁鋼，改成通用壓桿，互換性強，如圖2所示。而模頭材料使用牌號為YN20的無磁硬質合金，設計構造如圖3所示。

以制作ф17.5×36.5規格毛坯模具為例，如果用無磁硬質合金制作舊版整體式模具一套，生產成本會大幅度增加，成本約需1萬多元。但是如果不改造模具構造和使用材料，既不適應生產發展需要，又影響產品質量。通過對模具構成和模頭材料進行改造，把壓桿改成通用壓桿，用無磁鋼制作，僅模頭用無磁硬質合金制作，制作一套模具成本約為7千元，節約成本達3千多元，隨著生產規模擴大和產品品種的增加，一年新做模具約50套，可節約成本達15萬元。通用壓桿的互換性強，可以循環使用，制作新產品的模具時，只需制作模腔、模頭就可以了。改進模具構造后，提高了壓桿使用率，降低了生產成本，提高了生產效率和經濟效益。

2.2 改良模頭材料，提高生產率

模頭用牌號為YN20無磁硬質合金制作，硬度高達62HRC以上，但脆性大，裝配、調試模具要小心謹慎，避免損壞模頭，保證裝配質量。如圖4所示，這是改進后的ф17.5×36.5規格毛坯模具裝配圖。

圖3 YN20的無磁硬質合金模頭

圖4 模具裝配圖

用無磁硬質合金制作的模頭，硬度高，表面粗糙度達Ra0.8μm以上，與無磁鋼模頭相比較，在同樣壓力反復作用下，即使壓制大約10000次后，磨損變形小，毛坯脫模容易，裂紋毛坯數量和模具維修減少。遇到模頭損壞，可以迅速拆卸模具，換裝新的模頭投入生產，大大提高了生產效率。壓型壓力的相對加大，毛坯強度提高，減少崩缺、暗裂等廢品，降低了成本。

2.3 改善毛坯密度，提高合格率

模具用無磁硬質合金制作模頭，生產毛坯的初始密度有了提高，達3.5g/cm3，過等靜壓后可達到4.0g/cm3以上。毛坯初始密度高，減少吸附氧分的程度，容易燒結，燒結時間相對縮短，使毛坯的燒結耗電量減少，降低了生產成本。毛坯的崩缺耗損率由4%下降為2%，彎曲率由6‰下降為3‰。跟用無磁鋼模頭壓制的毛坯相比，燒結出爐的毛坯光澤鮮亮，致密性好，產品的各項質量指標都有不同程度提高。毛坯的彎曲、崩缺減少，廢次品減少，提高了產品合格率，節約了成本，模具的改造收到了預期的效果。通過對壓型工序壓型模具的構造進行改造，壓桿和模頭由整體式改造成獨立式設計，壓桿和模頭分別用無磁鋼和無磁硬質合金制作，提高了產品合格率，降低了模具的制造成本，創造了效益，得到了同行的認同與推廣使用。

[1]張道行. 機修鉗工[M].北京：中國勞動出版社 ，2002.

[2]單小君. 金屬材料與熱處理[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

TQ330.4+1

A

1671-0711（2016）12（上）-0109-03