筛片冲孔模具的结构设计与热处理工艺设计

经验交流2013年第3期第26卷，总第125期机械研究与应用筛片冲孑L模具的结构设计与热处理工艺设计梁其文临夏市农机制造有限责任公司，甘肃临夏731100摘要筛片是易损的粉碎机械的主要零件。通过对筛孔排列的研究和对热处理方法的探讨，解决筛片冲孔模具的结构设计和热处理工艺设计，为筛片的规模化生产提供可靠的技术保证。关键词筛片；结构设计热处理工艺中图分类号TH16文献标志码B文章编号100744L4201303016802STRUCTUREDESIGNOFSIEVEPUNCHINGMOLDANDPROCESSDESIGNOFHEATTREATMENTLIANG0IWENFARMMACHINERYMANUFACTURING，LTD，LINXIAGANSU731100，CHINAABSTRACTSIEVEISTHEMAINPARTOFCRUSHINGMACHINERY，ANDISALSOACONSUMABLEPART，THENEEDISGREATBYTHERESEARCHONSIEVEARRANGEMENTANDTHEDISCUSSIONONHEATTREATMENTMETHOD，THESTRUCTUREDESIGNOFTHESIEVEPUNCHINGMOLDANDTHEPROCESSDESIGNOFHEATTREATMENTARESOLVED，WHICHPROVIDESRELIABLETECHNICALGUARANTEEFORTHELARGESCALEPRODUCTIONOFTHESIEVEKEYWORDSSIEVE；STRUCTURALDESIGN；HEATTREATMENTPROCESS1模具总体结构筛片是粉碎机械的主要零件，不仅决定着粉碎物的粒度，还严重影响机器的效率，同时它又是一个易损件，需用量极大。上面的筛孑L常用筛孔孔径在4,104,50之间是在冲床上用冲孑L模具冲制而成的。为此，笔者就此冲孔模具凸模的刚度、凸模与凹模孑L的排列和热处理工艺做了一些思考，解决了筛片冲孔模具的结构设计和热处理工艺设计，为筛片的规模化生产提供可靠的技术保证。笔者认为开空率较大的小孔模具，在总体结构上选用导向模架，因为它导向精度高，上下部分对准性好，能保证均匀合理的冲裁间隙，安装调试也非常方便。卸料装置采用刚性卸料板，使其同时也具有导向板的功能增加凸模刚度。凸模选用阶梯形，以增加刚度和稳定性；凹模选用阶梯形，其刃口强度高，修磨后尺寸不发生变化，且制造工艺简单。在选料上，固定板、卸料导向板选用45钢，凸模、凹模选用CRL2钢，以上模具构件都应经过锻造和预备热处理。2凸模结构这种长径比较大的4,FL凸模选用什么样的结构呢按先行的说法，除采用导板导向外，可采用加装护套的方式，它对于开孔率小的多孔冲磨来说是可行的，但对开孔率大的多孔冲模未被就可行。若该模具采用这种结构，由于孑L距太小，在安装时护套之见会发生干涉。以冲裁GB39431983园孔和长孔筛片I20号筛片为例以下均以L20号筛片为例，采用截面直径没有变化的2钢丝结果到底会怎样呢根据机械制造工艺学第119页所提供的稳定行校核公式可知JLMM式中D为凸模直径；P为冲裁力。3的剪切强度丁3450KGCM剪切面积SRDH314XO2XO120075CM1个孔的冲裁力PSXT0075X3450258FKG19285MM即L21MM这个结论说明，若选用截面没有变化的凸模，它的最大自由长度不能超过21MM，否则，由于刚度不足而发生弯曲，失去稳定性。从模具结构看，由于卸料板、凹模高度和安全闭合间隙的限制，自由长度不可能小于21MM，所以要施加平衡外力或改变凸模结构，以解决刚度不足。笔者曾认为，在不改变凸模结构的前提下，让卸料板兼有导向板的作用，可以约束凸模，提高稳定性，增加刚度，但此方法从根本上难以解决稳定性的问题，而且此方法要提高导向板的制造精度，同样也对凸模的尺寸精度要求极高，因此，不采用此方法。那么只有从改变凸模的结构上去着手，采用阶梯形凸收稿日期20130503作者简介梁其文1963一，男，广东信宜人，工程师，主要从事农机制造方面的工作。168机械研究与应用2013年第3期第26卷，总第125期经验交流模。因为从稳定性校核公式可知，直径增加1倍，自由长度允许值增加4倍，从力学的角度看，采用阶梯形凸模可行，但由于筛片孔距太小，会给多个阶梯形凸模的排列带来困难，这是下面要解决的问题。3凸模与凹模孔的排列从筛片筛孔的分布来看，凸模采用阶梯性几乎不太可能，筛片上筛孔的排列如图1所示，相邻两孔间距为35MMI20号筛片相邻筛QLFL距有30和35两种。按传统的做法，在模具上凸模和凹模孔的排列与筛片上筛孔的排列一致，图2中黑点所示，可称为相邻孔三角形排列。如果采用了这样的排列，由于凹模上孑L与孔之间，固定板上凸模与凸模之问的中心距也是35部颁标准，20号筛片两相邻孔之间的距离是35，不能采用阶梯形凸模。因为阶梯模的形状是从冲裁部分、导向卸料部分到固定部分轴颈依次变大，最小轴颈排列应该是2、3、。到凸模固定板时，固定部分形不成园形，而成锯齿形。再说凹模孔与孔之间由于距离太近，连接过渡材料少，强度低，热处理时，因组织应力和热应力的双重作用，会加速变速，严重时还有可能造成开裂，另外也减少了冲裁受力面积。一一图1筛片上筛孔的排列图2凸模和凹模孔的相令孑L三角形JJ歹0经细致分析，发现可把凸模和凹模孔排列成与筛片筛孔完全不一致的三角形，如图3黑点所示，可称为跨孔三角形排列。它的排列是边长为606的等边三角形，送进步距为35。这样既可以把凸模做成阶梯状，也可以一次成形，与上面的方案相比，孔与孔之间的连接过渡部分的长度增加了2倍，可减小热处理时的变形和开裂趋势。非常可行的方案。凸模的直径分布分别是2、6，2部分的工作长度定为12MM，问题得到很好的解决。通过上面的分析和研究，可得这样的结论，凸模采用阶梯形，凸模和凹模孔的排列采用跨孔三角形排列，可满足筛片冲孔模具的要求，而且非常理想。图3凸模和凹模孔的跨孔三角形排列4热处理工艺设计把凸凹模的材料选为GRL2C2023，GR115一13，淬火后有较高的耐磨性和硬度。由于含有教高的铬，所以能降低马氏体开始转变点胍点，使材料具有一定的残余奥氏体A它是一个不稳定相，在低温和压力的作用下，会慢慢地自发向马氏体转变，故精密零件还需要冷处理，最大限度的减少残余残余奥氏体A。但他也有有利的一面，它的存在，使钢件淬火后的体积和原始状态接近，可减少组织应力，生产中使用的无变形淬火或微变形淬火就是根据这个道理来的。，属微变形材料。更值得一提的是GR还能大幅提高钢的淬透性，降低临界冷却速度，很容易得到马氏体组织。此外还能细化晶粒，提高材料的屈服强度，给热处理提供了容易的工艺条件。经过多次探讨和实验，决定采用正火一球化退火一分级加热，三硝水溶液淬火一中温回火的热处理工艺。GRL2属过共析钢，经锻打而成后，在它的组织中往往有网状渗碳体FEC，由于它割裂了基体，致使钢的性能变脆，在淬火时容易造成开裂。而正火是消除网状渗碳体FEC的有效手段。此外正火还能细化晶粒，锻打造成的热应力得到松驰或重新分布均匀，降低残余应力。在高碳钢的原始组织中，少量的渗碳体以网状的形式存在外，大量的渗碳体以片状的形式存在，会造成工件硬度高，切削加工困难。其比容与马氏体M相比，差别很大，淬火时存在较大的组织应力，容易造成工件变形。对工件进行球化退火，不仅使锻打后的工件得到软化，而且还使片状渗碳体转化为球状渗碳体。把工件加热到球化温度后，经保温，渗碳体由片状转向球状。而球状渗碳体的比容大于片状渗碳体，当然与马氏体的比容差别相对片状要小，不会造成过大的组织应力，相应地在淬火时也不会造成过大的变形。球化退火是高碳钢冲裁模具制造中不可缺少的热处理工序。GRL2的工艺是加热到860，保温24H，然后以每小时小于30的速度冷却到600后，出炉空冷。对模具进行淬火时，既要得到马氏体组织，还要