服務(wù)熱線(xiàn)：
沖模材質(zhì)/淬火硬度/制造工藝的搭配
發(fā)布時(shí)間：
2020-07-21
作者：
wmould開(kāi)模師
來(lái)源：
大通精密
沖模材質(zhì)、淬火硬度、制造工藝的搭配技巧
關(guān)鍵詞：
中文：沖模材質(zhì)、淬火硬度、制造工藝、分步精沖
英語(yǔ)：die material、quenching hardness、manufacturing process、step-by-step fine blanking
日語(yǔ)：プレス材質(zhì) 、 焼入れ硬さ、製造プロセス、段階別に精沖
內(nèi)容提要：
沖模凸、凹模材質(zhì)選用和淬火硬度的設(shè)置，設(shè)計(jì)手冊(cè)都有數(shù)據(jù)可查。本文，從沖模材質(zhì)、淬火硬度、制造工藝的搭配角度，給設(shè)計(jì)、制造人員提供一些模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工工藝的經(jīng)驗(yàn)技巧。
如，利用凸模硬、凹模軟的分步精沖制造工藝，可實(shí)現(xiàn)微米公差、刃口無(wú)間隙配合的凸、凹模加工制造;
反之，又可利用凸模軟、凹模硬的材質(zhì)搭配和淬火硬度設(shè)置，使易損部件結(jié)構(gòu)的加工制造和日后維修更趨合理，達(dá)到降低模具制造成本、延長(zhǎng)使用壽命的目的。
1基于批量、壽命考慮的材質(zhì)和硬度選擇思路
通常，設(shè)計(jì)人員對(duì)凸、凹模材質(zhì)和淬火硬度的選擇，是根據(jù)沖件批量、精度以及壽命來(lái)決定的。對(duì)凸、凹模的材質(zhì)選擇可粗分為三檔，將碳素工具鋼、低合金工具鋼歸為一類(lèi)，如T10、T8A、9Mn2V等。將高合金工具鋼歸為一類(lèi)，如Cr12Mo1V1、Cr12、Cr12MoV等。再將高速鋼、硬質(zhì)合金歸為一類(lèi)，如W18Cr4V、W2Mo9Cr4Co8、W6Mo5Cr4V2等。下面每檔各舉一例，說(shuō)明材質(zhì)、淬火硬度與對(duì)應(yīng)沖模的選擇關(guān)系。
凸、凹模材質(zhì)分檔及應(yīng)用沖模選擇低檔類(lèi)：碳素、低合金工具鋼中檔類(lèi)：高合金工具鋼高檔類(lèi)：高速鋼、硬質(zhì)合金舉例國(guó)標(biāo)牌號(hào)：T10對(duì)應(yīng)國(guó)外牌號(hào)：日本SK3美國(guó)W1-1.0C舉例國(guó)標(biāo)牌號(hào)：Cr12Mo1V1對(duì)應(yīng)國(guó)外牌號(hào)：日本 SKD11 美國(guó) D2舉例國(guó)標(biāo)牌號(hào)：W18Cr4V對(duì)應(yīng)國(guó)外牌號(hào)：日本 SKH2 美國(guó) T1淬火硬度：HRc 58～60特點(diǎn)：低淬透性，耐磨性差，淬火容易變形和開(kāi)裂。淬火硬度：HRc 59～64 特點(diǎn)：為高硬度及耐磨性鋼，淬透性強(qiáng)，不會(huì)因淬火開(kāi)裂。淬火硬度：HRc 63～67 特點(diǎn)：紅硬性、強(qiáng)度、韌性、耐磨性均高，更耐沖擊性。有一定強(qiáng)度和韌性，適應(yīng)少量、試制，精度和壽命要求不高的沖件。一般選做小彎曲、卷邊、成型模，輕載拉伸模。薄板、批量生產(chǎn)，模具壽命和制造成本比價(jià)適中的模具。適用于復(fù)雜、高精度的高速?zèng)_模，抗開(kāi)裂、深拉伸的拉伸模。高速、中厚板、大批量生產(chǎn)。磨損對(duì)沖件精度影響敏感，無(wú)潤(rùn)滑高速?zèng)_壓防咬合性，拉伸易粘連處、合金鋼刃口強(qiáng)度不夠部位、冷擠壓等。
2 采用凸模硬、凹模軟的設(shè)計(jì)工藝技巧
有時(shí)，一味選擇高檔材質(zhì)和高淬火硬度，反而很難滿(mǎn)足沖件所需的精度加工要求。
例如電影膠卷沖孔模，一次沖壓16個(gè)孔，上、下兩排各8孔。精度要求在任意2孔之間或16個(gè)孔相互之間的間距公差，都小于2微米μm，即千分之二毫米mm，參照一般人的頭發(fā)絲舉例，也就是頭發(fā)絲粗細(xì)的1/40那點(diǎn)微細(xì)公差，并且要求凸、凹模為無(wú)間隙配合，才能保證膠卷沖裁后無(wú)毛刺現(xiàn)象，達(dá)不到上述公差和間隙要求，沖后的膠卷會(huì)不合格，因電影放映時(shí)會(huì)抖動(dòng)模糊，影響觀看效果。
在微米制造公差和無(wú)間隙刃口配合的條件下沖16個(gè)孔，如選擇凸、凹模都是高檔材料，高淬火硬度的話(huà)，無(wú)論國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口設(shè)備都難有精度確保加工，即使有進(jìn)口設(shè)備能達(dá)到上述的加工精度要求，也會(huì)因16個(gè)孔的加工效率和報(bào)廢比率，使電影膠卷沖孔模價(jià)格高到難以承受的地步。
然而，采用凸模硬、凹模軟的分步精沖制造工藝，就能解決這一難題。在低成本的加工工藝條件下，實(shí)現(xiàn)高精度、無(wú)間隙配合的電影膠卷沖孔模制造。
其中，凸模硬是指沖孔凸模采用W18Cr4V高速鋼，淬火硬度HRc67。凹模軟是指采用40Cr低合金結(jié)構(gòu)鋼，調(diào)質(zhì)硬度到HRc28-30。40Cr含有Cr合金成分，精加工后表面不易生銹，也特別適宜做少量切削的精沖修整加工，可得到光潔的凹模刃口精沖表面。在采用電加工工藝加工凹模預(yù)沖孔后，用凸模分步精沖修光凹模孔，每次加工5絲左右精沖修光余量，經(jīng)N道擴(kuò)孔精沖修光后，達(dá)到凹模孔所需的尺寸和精度要求。
詳見(jiàn) 圖1A 分步精沖工藝制作的電影膠片沖孔模。
描述分步精沖的加工工藝概念很簡(jiǎn)單，但要用分步精沖工藝實(shí)際制造出合格產(chǎn)品，并不那樣簡(jiǎn)單，因其牽涉到?jīng)_孔模整個(gè)加工工藝過(guò)程，牽涉到多門(mén)學(xué)科知識(shí)的集成應(yīng)用。如對(duì)鍛打、淬火、高溫回火、定位基準(zhǔn)面加工、電加工凹模預(yù)沖孔、分步精沖等，任何一個(gè)工藝環(huán)節(jié)脫離質(zhì)量控制，都有可能否定分步精沖這一加工工藝的可行性。所以，設(shè)計(jì)的概念，不是簡(jiǎn)單畫(huà)張圖紙，標(biāo)下制造尺寸和公差，而要集成模具材質(zhì)、熱處理、加工工藝等多門(mén)專(zhuān)業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)，制定可供操作、檢驗(yàn)的工藝規(guī)范，在實(shí)際生產(chǎn)中貫徹自檢、互檢的嚴(yán)格確認(rèn)程序，才能使分步精沖的加工工藝，在緊扣各環(huán)節(jié)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的共同努力下，最終達(dá)到理想的精度要求和實(shí)際使用壽命。
為使學(xué)習(xí)借鑒分步精沖加工工藝時(shí)不走彎路，特別對(duì)可能影響分步精沖工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，作重點(diǎn)的說(shuō)明，以供參考。
2.1 沖孔凸模選用高速鋼，兼顧硬度、韌性、防變形因素
沖孔尺寸以凸模為準(zhǔn)，2微米制造公差能否實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵點(diǎn)在于凸模，16個(gè)沖孔凸模由8塊拼塊組成(詳見(jiàn)圖1 B)。
拼合面除四緊固螺釘處受力外，其他面積部分可適當(dāng)透空，既減少了研磨加工的有效面積，可提高加工效率，又便于控制小于2微米的制造公差精度。
硬度,淬火,精度
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