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談改進(jìn)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝及延長熱鐓模的使用壽命論文
摘要:模具壽命是一個(gè)很重要的問題,熱鐓模具使用壽命較低�？偨Y(jié)設(shè)計(jì)制造使用等方面所存在的問題,從而延長模具的壽命。
關(guān)鍵詞:模具成型;壽命;改進(jìn)設(shè)計(jì)。
壓力成型,具有勞動(dòng)生產(chǎn)率高、加工質(zhì)量好,節(jié)約材料、互換性好等優(yōu)點(diǎn),其應(yīng)用范圍很廣,大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品,對(duì)冷沖模、塑料模的需求很大,熱鐓模加工成型的應(yīng)用也越來越廣泛。模具的使用壽命關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)品的質(zhì)量關(guān)系到企業(yè)的生存,模具壽命低、工作部分精度保持性差,不僅會(huì)影響產(chǎn)品質(zhì)量,而且會(huì)造成模具材料、加工工時(shí)等成本的巨大浪費(fèi),嚴(yán)重影響產(chǎn)品的競爭力。因此如何提高模具的使用壽命,是模具專業(yè)技術(shù)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(xiàn)的問題、改進(jìn)的方法,這也是在熱鐓模的設(shè)計(jì)、制造及使用過程中總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)。
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(jī)械產(chǎn)品上的非標(biāo)準(zhǔn)螺釘,鐓制的螺釘?shù)牟牧蠟?5號(hào)鋼,熱鐓加工前為棒料, 鐓后一次成型螺釘。
根據(jù)制件的形狀尺寸需設(shè)計(jì)熱鐓模具進(jìn)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(shè)計(jì)制造的模套及組件,與原有的通用模架組裝,置于壓力機(jī)上,棒料進(jìn)行電熱極加熱至1000Co后放入模具型腔,壓力機(jī)工作時(shí)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(shè)計(jì)材料的選擇
1. 模套設(shè)計(jì):
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?yàn)槟Ｌ自谑褂弥挟a(chǎn)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
�、� 熱鐓模具的材料的選擇要求具有校高的高溫強(qiáng)度,熱穩(wěn)定性能,耐磨性,杭?jí)簭?qiáng)度。
�、� 對(duì)模具的毛坯合理的鍛造,可明顯提高模具的承載能力。
�、� 碳化物偏析3—4級(jí),材料通常選為4Cr5W2Vsi。
四.模具使用中出現(xiàn)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(xì)小的裂紋,并逐漸向縱向發(fā)展,裂紋擴(kuò)展到一定程度嚴(yán)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(shí)所需的沖力很大,模具抵抗不了較大沖力而產(chǎn)生裂紋如圖:
2. 制件與模具設(shè)計(jì)時(shí)六角R部尺寸小,在應(yīng)力集中處發(fā)生裂紋。
3. 模具材料選擇不佳,含碳量偏高
4. 材料材質(zhì)不良(有冶金缺陷)
5. 模套的制造的毛坯鐓拔次數(shù)不夠,材料的纖維組織 方向變化不大,碳化物偏析沒有達(dá)到要求。
6. 模具設(shè)計(jì)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(xiàn)殘留的刀痕,出現(xiàn)磨削裂紋,鍛造裂紋熱處理裂紋。
8. 模具使用時(shí),鐓制的零件加熱溫度不夠,溫度低則變形難,模具出現(xiàn)裂紋。 熱鐓模模套生了細(xì)小的裂紋
9. 壓力機(jī)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(chǎn)生模套裂紋的原因,都有可能影響到模具的壽命。
六.對(duì)出現(xiàn)的問題提出改進(jìn)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(shè)計(jì)改進(jìn)(如圖)
�、� 模具工作部分的幾何形狀,決定于所加工的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),與原有的通用模架組裝,模架尺寸與壓力機(jī)安裝尺寸有關(guān),在設(shè)計(jì)模具時(shí),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。
�、� 從模具結(jié)構(gòu)上改進(jìn),將模具的整體結(jié)構(gòu)改為組 改進(jìn)后的模套的結(jié)構(gòu)
合結(jié)構(gòu),在模套外加上一個(gè)外套,兩者過盈配合,目的是外套給模套一個(gè)預(yù)應(yīng)力避免沖擊力突變出現(xiàn)裂紋。
�、诩哟竽＞叩捏w積,在一定的限度內(nèi),由外徑80mm,加大到100mm,提高模具所能承受的機(jī)械載荷,增加承載面積。
�、墼诓挥绊懼萍褂玫那疤嵯录哟笾萍葆斄荝處的尺寸。
�、芨倪M(jìn)模具的材料, 設(shè)計(jì)模具時(shí)選用合適的模具材料,才能使模具有良好的工作性能。對(duì)于熱鐓模具應(yīng)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(qiáng)的韌性,冷熱疲勞抗力高。
常用熱作模具鋼化學(xué)成分%
鋼號(hào) 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(jìn)
�、倌＞咧圃鞎r(shí),毛坯必須經(jīng)過鍛造,改進(jìn)模具鋼的材質(zhì),提高材料的韌性,解決碳化物的分布不均勻。
�、谀＞咧圃烨邢骷庸�(yīng)合理。熱處理操作更嚴(yán)格。
3.模具使用方面應(yīng)注意模具的預(yù)熱,制件的加溫,確保壓力機(jī)的精度。
七.模具的使用情況
通過各項(xiàng)改進(jìn)后的模具經(jīng)使用,每套模具能鐓制制件幾千件, 模套不再出現(xiàn)裂紋現(xiàn)象,使用情況良好,通過技術(shù)攻關(guān),改進(jìn)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝延長熱鐓模壽命,模具的壽命大大提高, 保證了制件質(zhì)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(chǎn)效率,年節(jié)省模具制造費(fèi)用相當(dāng)可觀。
通過以上模具改進(jìn)表明在引起模具失效的各種因素有:
1、材料熱處理不當(dāng)。
2、選材不合適。
3。模具結(jié)構(gòu)不合理。
4、機(jī)械加工工藝不合理。
5、模具的使用設(shè)備情況。
因此,在模具設(shè)計(jì)和制造過程中,選用恰當(dāng)?shù)牟牧?合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu),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(zhì)量和使用壽命。
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