硬質(zhì)合金模具的設(shè)計與制造

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)制造中運用較多的一種工具。本文主要對硬質(zhì)合金模具的設(shè)計與制造進行了分析。

關(guān)鍵詞：硬質(zhì)合金模具；設(shè)計與制造；經(jīng)驗和方法

1.1模架

模架的設(shè)計和制造關(guān)系著沖壓設(shè)備的生產(chǎn)質(zhì)量，因此在進行模架設(shè)計時，要保證模架兼具有強度和剛度，要防止在沖壓過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)備而導致的零件生產(chǎn)問題。

在進行上下模架的設(shè)計時要保證硬度在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)；在進行導向裝置的設(shè)計時，要保證硬質(zhì)合金模具在工作中始終保持導向精準，一般來說會采用準確度高，耐磨，精準度強的過盈滾珠式導向；在模柄設(shè)計的過程中，一般采用的是浮動式模柄結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的好處是能夠減少設(shè)備誤差對模具的影響，為生產(chǎn)質(zhì)量提供保障。

在進行模架設(shè)計的過程中，還需要注意以下問題：首先是穆家制造的精準度一定要夠高，以保證滾珠導柱模架的平行度；其次是要注意滾珠導柱模架的使用范圍，一般來說間隙小，材料薄的零件生產(chǎn)更適合用滾珠導柱模架，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，因為硬質(zhì)合金模具的刃口部分磨損相較于普通沖模沖裁來說更大，在出事間隙為0.05mm，同樣沖壓100萬次的情況下，硬質(zhì)合金的間隙值會增加到0.25mm，而普通沖裁則不超過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、機械固定和熱套固定三種。目前焊接法已經(jīng)不使用了，因為硬合金的熱膨脹系數(shù)較低，在使用焊接法的過程中容易引起裂縫，使模具發(fā)生故障；機械固定是目前采用最為廣泛的一種方法，在機械固定下，模具不會因為熱脹冷縮如產(chǎn)生不必要的故障，修理起來也比較方便；熱套固定主要用于整體為圓形的硬質(zhì)合金上，熱套過盈量取硬質(zhì)合金外徑的0.1% ～0.2% 。加熱溫度在400℃～500℃。對方形或長方形硬質(zhì)合金也可用同樣方法固定，在實際使用中未發(fā)現(xiàn)問題。凹模加工應(yīng)在熱套后進行，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：第一在卸料板上面要安裝導向裝置，減少與刃口匹配部分的磨損；第二在對于易耗損的零件需要使用硬質(zhì)合金進行處理，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，防止沖裁時變形；第四對多凸模的模具要用固定板分割開來，方便維護和修理；第五為防止彈性卸料板在沖壓時過大的壓力撞擊硬質(zhì)合金鑲塊，當模具閉合時卸料板與硬質(zhì)合金凹模空隙應(yīng)為t（材料厚度）±0.05mm（見圖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。原有結(jié)構(gòu)經(jīng)沖壓一段時間后，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)松動、落掉，改進后結(jié)構(gòu)較好。

2.硬質(zhì)合金模具的制造

2.1靠模線切割加工

在進行靠模線切割加工時，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能夠起到參考的作用。

在進行圖5所示的凸模加工時，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度，以保證加工的精準性。此外，在加工時還應(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度。

在進行凹模靠模加工時的基本要求和凸模時的基本一致，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)書結(jié)合劑和樹脂結(jié)合劑兩種，金屬結(jié)合劑的使用壽命比較長，但是容易卷邊變形，樹脂結(jié)合劑對磨輪的損耗較大，但是磨削性能較好。

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

碳化硅砂輪磨削主要有開槽碳化硅砂輪磨削和大氣孔碳化硅砂輪磨削兩種。開槽碳化硅砂輪磨削目前已經(jīng)停用了，主要是因為在使用的過程中，砂輪不易保持平衡，開槽的質(zhì)量很難保證，工作效率較低，還會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，在實驗的過程中發(fā)現(xiàn)在進行工作時砂輪還沒從A走到B就已經(jīng)造成了垂直進給量0.05mm的磨損，對磨削面的垂直性影響極大，可以采用縱向大走刀量進給解決此問題的軌跡圖。

結(jié)束語

硬質(zhì)合金模具是目前運用比較廣泛，深受相關(guān)企業(yè)喜愛的一種工具技術(shù)，運用好硬質(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)的長足發(fā)展。

參考文獻：

[1]楊建華，林元，張源，朱勇.硬質(zhì)合金模具的設(shè)計與制造[J].中國超日模具].2..5（11），29-33.