談改進設計及生產工藝及延長熱鐓模的使用壽命論文

　　摘要:模具壽命是一個很重要的問題,熱鐓模具使用壽命較低。總結設計制造使用等方面所存在的問題,從而延長模具的壽命。

　　關鍵詞:模具成型;壽命;改進設計。

　　壓力成型,具有勞動生產率高、加工質量好,節約材料、互換性好等優點,其應用范圍很廣,大批量生產的產品,對冷沖模、塑料模的需求很大,熱鐓模加工成型的應用也越來越廣泛。模具的使用壽命關系到產品的質量、產品的質量關系到企業的生存,模具壽命低、工作部分精度保持性差,不僅會影響產品質量,而且會造成模具材料、加工工時等成本的巨大浪費,嚴重影響產品的競爭力。因此如何提高模具的使用壽命,是模具專業技術人員要研究的問題,本文所論述的是熱鐓模在使用過程中出現的問題、改進的方法,這也是在熱鐓模的設計、制造及使用過程中總結的經驗。

　　一. 熱鐓制件的幾何形狀

　　通過熱鐓模加工的零件多為各種大小尺寸不同的緊定螺釘,為各類機械產品上的非標準螺釘,鐓制的螺釘的材料為45號鋼,熱鐓加工前為棒料, 鐓后一次成型螺釘。

　　根據制件的形狀尺寸需設計熱鐓模具進行壓力加工成型。

　　二. 熱鐓模的工作條件 如下圖

　　熱鐓制件加工前為棒料,將設計制造的模套及組件,與原有的通用模架組裝,置于壓力機上,棒料進行電熱極加熱至1000Co后放入模具型腔,壓力機工作時將棒料鐓制成螺釘,模具受具大的沖擊載荷和高溫作用。 鐓前 鐓后

　　三. 模具設計材料的選擇

　　1. 模套設計:

　　模套的外形與選用的原有的通用模架的尺寸相配合, 模套的型腔與熱鐓后制件形狀一致,因為模套在使用中產生磨損,尺寸加大,所以按制件的下偏差給出尺寸,在六方體高度上不允許有反錐度,這樣制件才易于退出,如下圖:

　　2.模具材料的選擇

　　① 熱鐓模具的材料的選擇要求具有校高的高溫強度,熱穩定性能,耐磨性,杭壓強度。

　　② 對模具的毛坯合理的鍛造,可明顯提高模具的承載能力。

　　③ 碳化物偏析3—4級,材料通常選為4Cr5W2Vsi。

　　四.模具使用中出現的問題熱 鐓 模 模 套

　　模套在使用過程中.只鐓制幾十件,在六方角部蔭生了細小的裂紋,并逐漸向縱向發展,裂紋擴展到一定程度嚴重的削弱了模具的承載能力,而引起斷裂,模具壽命較低。

　　五.分析模具裂紋的原因:

　　1. 制件幾何形狀在鐓制前后變形量較大,鐓制時所需的沖力很大,模具抵抗不了較大沖力而產生裂紋如圖:

　　2. 制件與模具設計時六角R部尺寸小,在應力集中處發生裂紋。

　　3. 模具材料選擇不佳,含碳量偏高

　　4. 材料材質不良(有冶金缺陷)

　　5. 模套的制造的毛坯鐓拔次數不夠,材料的纖維組織 方向變化不大,碳化物偏析沒有達到要求。

　　6. 模具設計外型幾何尺寸小(通用模架尺寸是一定 的),承載面積小抵抗不了零件變形所需要的沖力。

　　7. 模套制造過程中出現殘留的刀痕,出現磨削裂紋,鍛造裂紋熱處理裂紋。

　　8. 模具使用時,鐓制的零件加熱溫度不夠,溫度低則變形難,模具出現裂紋。 熱鐓模模套生了細小的裂紋

　　9. 壓力機精度不符合要求,模具安裝不正,坯料放置不正確,沖床剛度低。

　　以上可能產生模套裂紋的原因,都有可能影響到模具的壽命。

　　六.對出現的問題提出改進的措施

　　為了提高模具的壽命,提出以下解決的措施

　　1、 模具設計改進(如圖)

　　① 模具工作部分的幾何形狀,決定于所加工的產品的結構,與原有的通用模架組裝,模架尺寸與壓力機安裝尺寸有關,在設計模具時,企圖通過模具的體積來提高模具的承載能力是有限的,如能整體式模具改為組合式模具可以提高模具的承載能力。

　　② 從模具結構上改進,將模具的整體結構改為組 改進后的模套的結構

　　合結構,在模套外加上一個外套,兩者過盈配合,目的是外套給模套一個預應力避免沖擊力突變出現裂紋。

　　②加大模具的體積,在一定的限度內,由外徑80mm,加大到100mm,提高模具所能承受的機械載荷,增加承載面積。

　　③在不影響制件使用的前提下加大制件螺釘六角R處的尺寸。

　　④改進模具的材料, 設計模具時選用合適的模具材料,才能使模具有良好的工作性能。對于熱鐓模具應選擇冷熱疲勞抗力、斷裂韌性高的材料,通過分析并從常用熱模具鋼表來看3Cr2U8V含碳量較低有較強的韌性,冷熱疲勞抗力高。

　　常用熱作模具鋼化學成分%

　　鋼號 C Si Mn Cr Mo W V

　　4Cr5MoSiV 0.33~0.43 0.80~1.20 0.20~0.50 4.75~5.50 1.10~1.60 0.30~0.60

　　4Cr5MoSiV1 0.32~0.45 0.80~1.20 0.20~0.50 4.75~5.50 1.10~1.75 0.80~1.20

　　4Cr5W2VSi 0.32~0.42 0.80~1.20 ≤0.40 4.50~5.50 1.60~2.40 0.60~1.00

　　4Cr5MoWSiV 0.30~0.40 0.80~1.20 0.20~0.50 4.75~5.50 1.25~1.75 1.00~1.70 ≤0.50

　　3Cr2W8V 0.30~0.40 ≤0.40 ≤0.40 2.20~2.70 7.50~9.00 0.20~0.50

　　2. 模具制造改進

　　①模具制造時,毛坯必須經過鍛造,改進模具鋼的材質,提高材料的韌性,解決碳化物的分布不均勻。

　　②模具制造切削加工應合理。熱處理操作更嚴格。

　　3.模具使用方面應注意模具的預熱,制件的加溫,確保壓力機的精度。

　　七.模具的使用情況

　　通過各項改進后的模具經使用,每套模具能鐓制制件幾千件, 模套不再出現裂紋現象,使用情況良好,通過技術攻關,改進設計及生產工藝延長熱鐓模壽命,模具的壽命大大提高, 保證了制件質量,降低了模具的制造成本,縮短了模具制造周期,提高了生產效率,年節省模具制造費用相當可觀。

　　通過以上模具改進表明在引起模具失效的各種因素有:

　　1、材料熱處理不當。

　　2、選材不合適。

　　3。模具結構不合理。

　　4、機械加工工藝不合理。

　　5、模具的使用設備情況。

　　因此,在模具設計和制造過程中,選用恰當的材料,合理設計模具結構,選擇合理的熱處理工藝,妥善安排模具各零件的加工工藝路線,改善模具的工作條件都有利于提高模具的質量和使用壽命。

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