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冲模材质/淬火硬度/制造工艺的搭配

  • 分类:大通新闻
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  • 发布时间:2020-07-21
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冲模材质/淬火硬度/制造工艺的搭配

冲模材质、淬火硬度、制造工艺的搭配技巧

关键词:

中文:冲模材质、淬火硬度、制造工艺、分步精冲

英语:die material、quenching hardness、manufacturing process、step-by-step fine blanking

日语:プレス材質 、 焼入れ硬さ、製造プロセス、段階別に精沖

内容提要:

冲模凸、凹模材质选用和淬火硬度的设置,设计手册都有数据可查。本文,从冲模材质、淬火硬度、制造工艺的搭配角度,给设计、制造人员提供一些模具结构设计和加工工艺的经验技巧。

如,利用凸模硬、凹模软的分步精冲制造工艺,可实现微米公差、刃口无间隙配合的凸、凹模加工制造;

反之,又可利用凸模软、凹模硬的材质搭配和淬火硬度设置,使易损部件结构的加工制造和日后维修更趋合理,达到降低模具制造成本、延长使用寿命的目的。

1基于批量、寿命考虑的材质和硬度选择思路

通常,设计人员对凸、凹模材质和淬火硬度的选择,是根据冲件批量、精度以及寿命来决定的。对凸、凹模的材质选择可粗分为三档,将碳素工具钢、低合金工具钢归为一类,如T10、T8A、9Mn2V等。将高合金工具钢归为一类,如Cr12Mo1V1、Cr12、Cr12MoV等。再将高速钢、硬质合金归为一类,如W18Cr4V、W2Mo9Cr4Co8、W6Mo5Cr4V2等。下面每档各举一例,说明材质、淬火硬度与对应冲模的选择关系。

凸、凹模材质分档及应用冲模选择低档类:碳素、低合金工具钢中档类:高合金工具钢高档类:高速钢、硬质合金举例国标牌号:T10对应国外牌号:日本SK3美国W1-1.0C举例国标牌号:Cr12Mo1V1对应国外牌号:日本 SKD11 美国 D2举例国标牌号:W18Cr4V对应国外牌号:日本 SKH2 美国 T1淬火硬度:HRc 58~60特点:低淬透性,耐磨性差,淬火容易变形和开裂。淬火硬度:HRc 59~64 特点:为高硬度及耐磨性钢,淬透性强,不会因淬火开裂。淬火硬度:HRc 63~67 特点:红硬性、强度、韧性、耐磨性均高,更耐冲击性。有一定强度和韧性,适应少量、试制,精度和寿命要求不高的冲件。一般选做小弯曲、卷边、成型模,轻载拉伸模。薄板、批量生产,模具寿命和制造成本比价适中的模具。适用于复杂、高精度的高速冲模,抗开裂、深拉伸的拉伸模。高速、中厚板、大批量生产。磨损对冲件精度影响敏感,无润滑高速冲压防咬合性,拉伸易粘连处、合金钢刃口强度不够部位、冷挤压等。

2 采用凸模硬、凹模软的设计工艺技巧

有时,一味选择高档材质和高淬火硬度,反而很难满足冲件所需的精度加工要求。

例如电影胶卷冲孔模,一次冲压16个孔,上、下两排各8孔。精度要求在任意2孔之间或16个孔相互之间的间距公差,都小于2微米μm,即千分之二毫米mm,参照一般人的头发丝举例,也就是头发丝粗细的1/40那点微细公差,并且要求凸、凹模为无间隙配合,才能保证胶卷冲裁后无毛刺现象,达不到上述公差和间隙要求,冲后的胶卷会不合格,因电影放映时会抖动模糊,影响观看效果。

在微米制造公差和无间隙刃口配合的条件下冲16个孔,如选择凸、凹模都是高档材料,高淬火硬度的话,无论国产和进口设备都难有精度确保加工,即使有进口设备能达到上述的加工精度要求,也会因16个孔的加工效率和报废比率,使电影胶卷冲孔模价格高到难以承受的地步。

然而,采用凸模硬、凹模软的分步精冲制造工艺,就能解决这一难题。在低成本的加工工艺条件下,实现高精度、无间隙配合的电影胶卷冲孔模制造。

其中,凸模硬是指冲孔凸模采用W18Cr4V高速钢,淬火硬度HRc67。凹模软是指采用40Cr低合金结构钢,调质硬度到HRc28-30。40Cr含有Cr合金成分,精加工后表面不易生锈,也特别适宜做少量切削的精冲修整加工,可得到光洁的凹模刃口精冲表面。在采用电加工工艺加工凹模预冲孔后,用凸模分步精冲修光凹模孔,每次加工5丝左右精冲修光余量,经N道扩孔精冲修光后,达到凹模孔所需的尺寸和精度要求。

详见 图1A 分步精冲工艺制作的电影胶片冲孔模。

描述分步精冲的加工工艺概念很简单,但要用分步精冲工艺实际制造出合格产品,并不那样简单,因其牵涉到冲孔模整个加工工艺过程,牵涉到多门学科知识的集成应用。如对锻打、淬火、高温回火、定位基准面加工、电加工凹模预冲孔、分步精冲等,任何一个工艺环节脱离质量控制,都有可能否定分步精冲这一加工工艺的可行性。所以,设计的概念,不是简单画张图纸,标下制造尺寸和公差,而要集成模具材质、热处理、加工工艺等多门专业知识,设计质量控制的关键点,制定可供操作、检验的工艺规范,在实际生产中贯彻自检、互检的严格确认程序,才能使分步精冲的加工工艺,在紧扣各环节质量标准的共同努力下,最终达到理想的精度要求和实际使用寿命。

为使学习借鉴分步精冲加工工艺时不走弯路,特别对可能影响分步精冲工艺的关键环节,作重点的说明,以供参考。

2.1 冲孔凸模选用高速钢,兼顾硬度、韧性、防变形因素

冲孔尺寸以凸模为准,2微米制造公差能否实现关键点在于凸模,16个冲孔凸模由8块拼块组成(详见图1 B)。

拼合面除四紧固螺钉处受力外,其他面积部分可适当透空,既减少了研磨加工的有效面积,可提高加工效率,又便于控制小于2微米的制造公差精度。