梁汝科

（肇慶市技師學院 ，廣東 肇慶 526060）

釹鐵硼稀土永磁生產(chǎn)壓型模具的改造

梁汝科

（肇慶市技師學院 ，廣東 肇慶 526060）

在使用過程中，發(fā)現(xiàn)校辦廠壓型工序壓型模具材料選用不當，模具設計結構有缺陷。通過對模具的改造，提高了產(chǎn)品質量，降低生產(chǎn)成本，達到提高經(jīng)濟效益的目的。

通用壓桿；互換性；無磁硬質合金；模頭

在生產(chǎn)實習教學過程中，發(fā)現(xiàn)學院校辦廠的壓型模具有缺陷，對模具進行針對性的改造，把壓桿改為通用壓桿，通用壓桿有互換性，模頭材料由無磁鋼改為無磁硬質合金，壓桿和模頭分成兩部分制作，根據(jù)需要可把不同規(guī)格毛坯的模頭裝配在通用壓桿上生產(chǎn)不同類別的產(chǎn)品。這樣，解決了壓型模具在材料選用和結構上的不足，收到預期效果。

1 存在的問題

1.1 模具設計有缺陷，材料利用率低

釹鐵硼稀土永磁材料生產(chǎn)的產(chǎn)品，具有高磁能積、高剩磁、高矯頑力以及良好的穩(wěn)定性，能滿足微型、高效能的永磁器件的要求，應用廣泛。產(chǎn)品的制造過程是由選料→配料→合金熔煉→制粉→壓型→燒結與回火→機加工→電鍍→成品等工序組成，壓型工序是其中一道重要工序。產(chǎn)品毛坯壓型時取向磁場要求達12500GS以上，為減少模具對磁場的影響，保證粉末成型質量，模具材料使用7MnCrAl2VWM0牌號無磁鋼。模具設計時壓桿與模頭制成整體，以制作φ17.5×36.5規(guī)格毛坯的模具為例，這是舊版設計的模具，如圖1所示。模具的壓桿和模頭加工成整體，設計有缺陷，壓桿利用率低，互換性差。壓桿和模頭設計制成整體，在生產(chǎn)過程中，如果操作不當或機器故障造成模頭突然損壞時，重新加工模具周期長，影響生產(chǎn)，使生產(chǎn)成本增加。

1.2 模具磨損變形快，毛坯脫模困難

圖1 整體式模具

圖2 通用壓桿

用無磁鋼做的模頭經(jīng)打磨后的表面粗糙度為Ral.6um,達不到工藝要求的Ra0.8um。無磁鋼的韌性較好，但硬度不高，只有30HRC左右。毛坯壓型時的壓制壓力很大，常取3～5MPa左右的壓力，在壓力的反復作用下，模頭容易磨損、變形。由于模具材料硬度低，模頭的表面粗糙度值大、模頭磨損快等原因，毛坯壓型完畢容易粘模，難以脫模，造成崩缺次品多。模頭使用約5000次后，表面粗糙度值變大明顯，磨損變形明顯，特別是凸邊間的變形較嚴重，容易造成毛坯粘模、崩缺、錯位或者暗裂等質量問題。因模具的模頭的表面粗糙度值大，毛坯在壓型中受力不均而在坯料內部產(chǎn)生細小暗裂、沙孔時，往往難以發(fā)現(xiàn),而在毛坯燒結成型出爐檢測，甚至切片加工才發(fā)現(xiàn)裂紋時，往往造成嚴重經(jīng)濟損失。

1.3 毛坯初始密度低，容易崩缺變形

用無磁鋼制作的模具壓制出來的毛坯初始密度低，一般只有3.0g/cm3，過等靜壓后達3.5g/cm3。毛坯的初始密度低，強度低，擺放時容易崩缺，細小規(guī)格毛坯的崩缺更多。毛坯初始密度低，容易吸氧，吸氧嚴重時，燒結困難，燒結時間長，耗電量大，成本上升。毛坯燒結時成型困難，晶體收縮不均勻，毛坯密度差，表層容易起皺皮，光澤較暗，甚至出現(xiàn)氧化等現(xiàn)象。毛坯收縮不均勻，一頭收縮大，一頭收縮小，于是引起彎曲變形，造成廢品。毛坯的崩缺耗損率達4%，彎曲率達6‰，降低了產(chǎn)品合格率，造成了經(jīng)濟損失。

2 改造的措施

2.1 改進模具構造，提高利用率

產(chǎn)品質量好，生產(chǎn)成本低，是每個企業(yè)保持競爭能力的重要因素。隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，年產(chǎn)量超過800噸，產(chǎn)品品種的不斷更新、增加，相應配套模具的數(shù)量必定隨之增加。只有對模具進行適當?shù)母脑?，才能適應生產(chǎn)發(fā)展的要求。作為一名生產(chǎn)實習指導教師，在生產(chǎn)實踐和實習指導過程中，通過細心觀察、反復研究和試驗，針對性改造模具構造，改善模頭材質，把壓桿改成通用性壓桿，具有互換性，提高利用率。把模具的壓桿和模頭分成兩部分設計和制作，為降低成本，壓桿的材料用無磁鋼，改成通用壓桿，互換性強，如圖2所示。而模頭材料使用牌號為YN20的無磁硬質合金，設計構造如圖3所示。

以制作ф17.5×36.5規(guī)格毛坯模具為例，如果用無磁硬質合金制作舊版整體式模具一套，生產(chǎn)成本會大幅度增加，成本約需1萬多元。但是如果不改造模具構造和使用材料，既不適應生產(chǎn)發(fā)展需要，又影響產(chǎn)品質量。通過對模具構成和模頭材料進行改造，把壓桿改成通用壓桿，用無磁鋼制作，僅模頭用無磁硬質合金制作，制作一套模具成本約為7千元，節(jié)約成本達3千多元，隨著生產(chǎn)規(guī)模擴大和產(chǎn)品品種的增加，一年新做模具約50套，可節(jié)約成本達15萬元。通用壓桿的互換性強，可以循環(huán)使用，制作新產(chǎn)品的模具時，只需制作模腔、模頭就可以了。改進模具構造后，提高了壓桿使用率，降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。

2.2 改良模頭材料，提高生產(chǎn)率

模頭用牌號為YN20無磁硬質合金制作，硬度高達62HRC以上，但脆性大，裝配、調試模具要小心謹慎，避免損壞模頭，保證裝配質量。如圖4所示，這是改進后的ф17.5×36.5規(guī)格毛坯模具裝配圖。

圖3 YN20的無磁硬質合金模頭

圖4 模具裝配圖

用無磁硬質合金制作的模頭，硬度高，表面粗糙度達Ra0.8μm以上，與無磁鋼模頭相比較，在同樣壓力反復作用下，即使壓制大約10000次后，磨損變形小，毛坯脫模容易，裂紋毛坯數(shù)量和模具維修減少。遇到模頭損壞，可以迅速拆卸模具，換裝新的模頭投入生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。壓型壓力的相對加大，毛坯強度提高，減少崩缺、暗裂等廢品，降低了成本。

2.3 改善毛坯密度，提高合格率

模具用無磁硬質合金制作模頭，生產(chǎn)毛坯的初始密度有了提高，達3.5g/cm3，過等靜壓后可達到4.0g/cm3以上。毛坯初始密度高，減少吸附氧分的程度，容易燒結，燒結時間相對縮短，使毛坯的燒結耗電量減少，降低了生產(chǎn)成本。毛坯的崩缺耗損率由4%下降為2%，彎曲率由6‰下降為3‰。跟用無磁鋼模頭壓制的毛坯相比，燒結出爐的毛坯光澤鮮亮，致密性好，產(chǎn)品的各項質量指標都有不同程度提高。毛坯的彎曲、崩缺減少，廢次品減少，提高了產(chǎn)品合格率，節(jié)約了成本，模具的改造收到了預期的效果。通過對壓型工序壓型模具的構造進行改造，壓桿和模頭由整體式改造成獨立式設計，壓桿和模頭分別用無磁鋼和無磁硬質合金制作，提高了產(chǎn)品合格率，降低了模具的制造成本，創(chuàng)造了效益，得到了同行的認同與推廣使用。

[1]張道行. 機修鉗工[M].北京：中國勞動出版社 ，2002.

[2]單小君. 金屬材料與熱處理[M].北京：中國勞動社會保障出版社，2005.

TQ330.4+1

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1671-0711（2016）12（上）-0109-03