硬質(zhì)合金模具的設(shè)計(jì)與制造

王海霞

摘 要：硬質(zhì)合模具是一種較為耐磨的工具，在生產(chǎn)過(guò)程中能夠大大提高生產(chǎn)效率，減少生產(chǎn)損耗，降低生產(chǎn)成本，是目前工業(yè)零件生產(chǎn)制造中運(yùn)用較多的一種工具。本文主要對(duì)硬質(zhì)合金模具的設(shè)計(jì)與制造進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)合金模具；設(shè)計(jì)與制造；經(jīng)驗(yàn)和方法

1.1模架

模架的設(shè)計(jì)和制造關(guān)系著沖壓設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量，因此在進(jìn)行模架設(shè)計(jì)時(shí)，要保證模架兼具有強(qiáng)度和剛度，要防止在沖壓過(guò)程中刃口相啃及固定硬質(zhì)合金的支持部分彎曲變形，減少因沖壓設(shè)備而導(dǎo)致的零件生產(chǎn)問(wèn)題。

在進(jìn)行上下模架的設(shè)計(jì)時(shí)要保證硬度在25HRC到30HRC之間，平行度在0.01，保證模架的硬度和厚度都在合理的范圍內(nèi)；在進(jìn)行導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)時(shí)，要保證硬質(zhì)合金模具在工作中始終保持導(dǎo)向精準(zhǔn)，一般來(lái)說(shuō)會(huì)采用準(zhǔn)確度高，耐磨，精準(zhǔn)度強(qiáng)的過(guò)盈滾珠式導(dǎo)向；在模柄設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一般采用的是浮動(dòng)式模柄結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的好處是能夠減少設(shè)備誤差對(duì)模具的影響，為生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。

在進(jìn)行模架設(shè)計(jì)的過(guò)程中，還需要注意以下問(wèn)題：首先是穆家制造的精準(zhǔn)度一定要夠高，以保證滾珠導(dǎo)柱模架的平行度；其次是要注意滾珠導(dǎo)柱模架的使用范圍，一般來(lái)說(shuō)間隙小，材料薄的零件生產(chǎn)更適合用滾珠導(dǎo)柱模架，而間隙大，質(zhì)量要求不高的則采用一般模架更為經(jīng)濟(jì)合理。

1.2硬質(zhì)合金材料選擇

影響模具硬質(zhì)合金材料選擇的因素很多，主要參考條件是零件沖壓的材料，工件的形狀，工件的厚薄程度，工件的質(zhì)量要求等，目前采用比較多的是鎢鈷類(lèi)合金。

1.3模具間隙

硬質(zhì)合金沖模沖裁的間隙和普通沖模沖裁的間隙差距是比較大的的，因?yàn)橛操|(zhì)合金模具的刃口部分磨損相較于普通沖模沖裁來(lái)說(shuō)更大，在出事間隙為0.05mm，同樣沖壓100萬(wàn)次的情況下，硬質(zhì)合金的間隙值會(huì)增加到0.25mm，而普通沖裁則不超過(guò)0.04mm。

1.4硬質(zhì)合金上、下模的固定

硬質(zhì)合金上下模的固定方式主要有焊接法、機(jī)械固定和熱套固定三種。目前焊接法已經(jīng)不使用了，因?yàn)橛埠辖鸬臒崤蛎浵禂?shù)較低，在使用焊接法的過(guò)程中容易引起裂縫，使模具發(fā)生故障；機(jī)械固定是目前采用最為廣泛的一種方法，在機(jī)械固定下，模具不會(huì)因?yàn)闊崦浝淇s如產(chǎn)生不必要的故障，修理起來(lái)也比較方便；熱套固定主要用于整體為圓形的硬質(zhì)合金上，熱套過(guò)盈量取硬質(zhì)合金外徑的0.1% ～0.2% 。加熱溫度在400℃～500℃。對(duì)方形或長(zhǎng)方形硬質(zhì)合金也可用同樣方法固定，在實(shí)際使用中未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。凹模加工應(yīng)在熱套后進(jìn)行，防止變形或碎裂。

1.5硬質(zhì)合金模具一般零件的要求

硬質(zhì)合金模具一般零件的要求主要有以下七點(diǎn)：第一在卸料板上面要安裝導(dǎo)向裝置，減少與刃口匹配部分的磨損；第二在對(duì)于易耗損的零件需要使用硬質(zhì)合金進(jìn)行處理，降低損耗；第三要在硬質(zhì)合金拼鑲凹模底面加淬硬較厚的墊片承壓，防止沖裁時(shí)變形；第四對(duì)多凸模的模具要用固定板分割開(kāi)來(lái)，方便維護(hù)和修理；第五為防止彈性卸料板在沖壓時(shí)過(guò)大的壓力撞擊硬質(zhì)合金鑲塊，當(dāng)模具閉合時(shí)卸料板與硬質(zhì)合金凹模空隙應(yīng)為t（材料厚度）±0.05mm（見(jiàn)圖3）；第六推件板卸料螺釘?shù)牟贾茫瑧?yīng)注意推件力分布的平衡；第七卸料螺釘?shù)母倪M(jìn)。原有結(jié)構(gòu)經(jīng)沖壓一段時(shí)間后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)松動(dòng)、落掉，改進(jìn)后結(jié)構(gòu)較好。

2.硬質(zhì)合金模具的制造

2.1靠模線(xiàn)切割加工

在進(jìn)行靠模線(xiàn)切割加工時(shí)，首先要做一塊形狀和凸模或凹模相適應(yīng)的靠模，這塊靠模在使用電極絲切割時(shí)能夠起到參考的作用。

在進(jìn)行圖5所示的凸模加工時(shí)，必須要先做一件圖6所示的靠模，靠模的尺寸按照公式B=A+δ±δ1可以進(jìn)行換算。要注意的是靠模的粗糙度應(yīng)該大于0.4μm，厚度應(yīng)該在3mm到5mm之間，要盡量減小電極絲與靠模的接觸長(zhǎng)度，以保證加工的精準(zhǔn)性。此外，在加工時(shí)還應(yīng)該如圖7所示靠模與坯料之間每隔一件0.5mm 膠合板，以保證切割加工的精準(zhǔn)度。

在進(jìn)行凹模靠模加工時(shí)的基本要求和凸模時(shí)的基本一致，但凹模的靠模要求是必須和凸模很好的吻合，目前比較常用的是低熔點(diǎn)合金澆鑄方法。所示為已澆鑄好凹模靠模。

2.2硬質(zhì)合金的磨削加工

硬質(zhì)合金的磨削加工主要有鉆石磨輪磨削、碳化硅砂輪磨削兩種。鉆石磨輪磨削又可以分為經(jīng)書(shū)結(jié)合劑和樹(shù)脂結(jié)合劑兩種，金屬結(jié)合劑的使用壽命比較長(zhǎng)，但是容易卷邊變形，樹(shù)脂結(jié)合劑對(duì)磨輪的損耗較大，但是磨削性能較好。

在進(jìn)行鉆石磨輪磨削的過(guò)程中需要注意以下幾點(diǎn)：首先是磨床的精準(zhǔn)度要比較高，磨頭主軸也要具有剛性；其次每一個(gè)磨輪都有一個(gè)與之相配套的襯套，不可以隨意調(diào)換使用；其三新磨輪在使用之前需要進(jìn)行修正；其四在使用的過(guò)程中需要使用冷卻液，防止磨輪溫度過(guò)高；最后磨輪的垂直進(jìn)給量要適當(dāng)，不能過(guò)多也不能過(guò)少。

碳化硅砂輪磨削主要有開(kāi)槽碳化硅砂輪磨削和大氣孔碳化硅砂輪磨削兩種。開(kāi)槽碳化硅砂輪磨削目前已經(jīng)停用了，主要是因?yàn)樵谑褂玫倪^(guò)程中，砂輪不易保持平衡，開(kāi)槽的質(zhì)量很難保證，工作效率較低，還會(huì)給工件表面留下不可消除的裂痕。大氣孔碳化硅砂輪磨削是目前被廣泛使用的一種方式，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)在進(jìn)行工作時(shí)砂輪還沒(méi)從A走到B就已經(jīng)造成了垂直進(jìn)給量0.05mm的磨損，對(duì)磨削面的垂直性影響極大，可以采用縱向大走刀量進(jìn)給解決此問(wèn)題的軌跡圖。

結(jié)束語(yǔ)

硬質(zhì)合金模具是目前運(yùn)用比較廣泛，深受相關(guān)企業(yè)喜愛(ài)的一種工具技術(shù)，運(yùn)用好硬質(zhì)合金模具不僅能夠提高產(chǎn)量和質(zhì)量，還有利于企業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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