釹鐵硼永磁生產(chǎn)模具的改造

摘要：在生產(chǎn)和教學(xué)實踐過程中，發(fā)現(xiàn)我校校辦廠壓型模具選用的材料成本過高，型腔的結(jié)構(gòu)有缺陷。通過對模具的改進(jìn)，達(dá)到了提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益的目的。

關(guān)鍵詞：組合式；型腔；互換性

中圖分類號：TQ172.7文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-1145（2009）05-0168-02

壓型模具是影響稀土永磁產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要因素。在生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)過程中，發(fā)現(xiàn)壓型模具型腔容易損壞，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量, 維修模具困難，增加生產(chǎn)成本，給學(xué)校造成不少的經(jīng)濟(jì)損失。在教學(xué)過程中，通過細(xì)心觀察及調(diào)查研究，把模具的型腔由整體式改為組合式，進(jìn)行針對性的改進(jìn)，改進(jìn)后的型腔由側(cè)板、模板和調(diào)整板組合裝配而成。模具的材料由無磁鋼改用不銹鋼和模具鋼。側(cè)板具有互換性，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格不同來選擇合適的模板和調(diào)整板，然后裝配成不同大小的型腔來進(jìn)行生產(chǎn)。解決了壓型模具在材料選用和結(jié)構(gòu)上的不足，降低了生產(chǎn)成本。

一、問題的提出

我校和中國科學(xué)院三環(huán)公司合作創(chuàng)建的廣東肇慶三環(huán)京粵磁材有限責(zé)任公司，專業(yè)生產(chǎn)各種牌號的釹鐵硼稀土永磁材料，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，廣泛應(yīng)用于電機(jī)、電聲、磁吸、磁療、計算機(jī)、通信設(shè)備等各個領(lǐng)域。釹鐵硼稀土永磁材料、元件的制造過程是由選料—→配料—→合金熔煉—→制粉—→壓型—→燒結(jié)與回火—→機(jī)加工—→電鍍—→成品等工序組成。壓型工序是其中一道重要工序。壓型模具原有型腔的材料使用牌號為：7MnCrAl2VWM0無磁鋼，切割加工成整體式，型腔內(nèi)鑲嵌無磁硬質(zhì)合金。壓型時取向磁場要求達(dá)13500GS以上，制作模具的材料使用無磁鋼或無磁硬質(zhì)合金，目的是使磁場傳遞的完全性，保證粉末取向排列充分，保證取向磁場的強(qiáng)度，從而保證毛坯成型前取向的飽和性，這是保證產(chǎn)品質(zhì)量的條件之一。以生產(chǎn)56mm×51mm×31mm規(guī)格毛坯的模具為例，模具型腔在設(shè)計時用無磁鋼加工成整體式，型腔內(nèi)鑲嵌NiW無磁硬質(zhì)合金，如圖1所示。無磁硬質(zhì)合金的硬度高達(dá)62HRC以上，但脆性大。毛坯壓型時的壓力很大，常取3～5Mpa左右的壓力。在裝配、調(diào)試模具及生產(chǎn)過程中，由于型腔受力不均勻或上下模的走位，容易造成型腔內(nèi)鑲嵌的無磁硬質(zhì)合金崩裂而損壞模具。壓型模具的型腔加工成整體式，材料損耗大，維修模具困難，鑲嵌650元/公斤無磁硬質(zhì)合金，加工成本高。生產(chǎn)一套56mm×51mm×31mm規(guī)格毛坯的模具，成本高達(dá)6000元左右。型腔內(nèi)鑲嵌的無磁硬質(zhì)合金崩裂時，如果重新加工鑲嵌，生產(chǎn)成本將大大增加，如果不更換，毛坯容易產(chǎn)生裂紋，又會影響產(chǎn)品質(zhì)量。為了減小模具的退模力，型腔工作面還做成一定斜面，使毛坯退模容易，減少毛坯的崩裂。整體式型腔的斜度較小，斜度只有1：600，退模力較大，毛坯退模時容易產(chǎn)生崩裂，經(jīng)過反復(fù)跟蹤檢測，各種規(guī)格的毛坯的崩缺率達(dá)4%，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品質(zhì)量。由于生產(chǎn)每一種規(guī)格毛坯都要制作配套的模具型腔，材料價格不斷上漲，模具型腔容易碰裂損壞。這樣不但使模具的制造成本上升，而且模具的維修周期長，影響生產(chǎn)效率，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)，給校辦公司造成很大的損失。

二、問題的解決

產(chǎn)品質(zhì)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。隨著年產(chǎn)量超過500噸生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品品種的不斷更新、增加，相應(yīng)配套的模具的數(shù)量必定隨之增加。只有對模具進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)，才能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)展的要求。作為一名生產(chǎn)實習(xí)指導(dǎo)教師，通過參觀學(xué)習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗，認(rèn)識到只有把壓型模具的型腔進(jìn)行改進(jìn)，選用低成本、低消耗的材料，才能降低模具制造成本，才能提高公司的競爭力。通過反復(fù)研究、試驗和細(xì)心觀察，我把模具的型腔由整體式改為組合式，進(jìn)行針對性的改進(jìn)，每套模具的型腔由側(cè)板、模板和調(diào)整板各2塊組合裝配而成。模具的材料由無磁鋼改用不銹鋼和模具鋼。以生產(chǎn)56mm×51mm×31mm規(guī)格毛坯的模具為例，模具側(cè)板的材料由無磁鋼改用Cr12MoV模具鋼，如圖2所示。側(cè)板上開有兩條寬30mm，深10mm的直槽，用來安裝調(diào)整板。每條槽上各鉆削3個ф20mm和ф14mm的階梯孔，用來安裝固定調(diào)整板的內(nèi)六角螺釘。另外側(cè)板上還加工有兩條寬25mm，深20mm的型槽，用來搭接固定模具型腔的壓板。側(cè)板上形成型腔的一面磨成1：500的斜面，表面粗糙度值達(dá)0.8um。側(cè)板具有互換性，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格不同來選擇合適的模板和調(diào)整板，然后裝配成不同大小的型腔來進(jìn)行生產(chǎn)。模板使用牌號為1Cr18Ni9不銹鋼，兩個配合面的斜度為1：600，而形成型腔的一面磨成1：500的斜面，表面粗糙度值達(dá)0.8um，如圖3所示。調(diào)整板的材料同樣用1Cr18Ni9不銹鋼加工，在30mm寬度方向上鉆削3個M12螺紋孔，用來連接側(cè)板，達(dá)到固定模板形成型腔的目的，加工螺紋孔時必須與側(cè)板進(jìn)行配鉆，如圖4所示。調(diào)整板上的型槽同樣是用來搭接固定型腔的壓板。不同模具調(diào)整板30mm寬度尺寸保持不變，而調(diào)整板的長度尺寸及模板尺寸可根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格不同而不同。壓制毛坯時側(cè)板承受的壓力相對較大，而用Cr12MoV模具鋼加工的側(cè)板，硬度約為25HRC，為了減小側(cè)板的變形，必須進(jìn)行真空熱處理，熱處理后的硬度可達(dá)62HRC，有較高的強(qiáng)度和耐磨性，從而達(dá)到生產(chǎn)工藝要求。以制作56mm×51mm×31mm規(guī)格毛坯的模具為例，如果材料使用無磁鋼或無磁硬質(zhì)合金設(shè)計加工模具，模具型腔做成整體式，成本費用會高達(dá)6000多元。而采用組合式型腔，用Cr12MoV模具鋼和1Cr18Ni9不銹鋼加工模具，成本約為2000元，節(jié)約成本約4000元。組合式型腔的側(cè)板具有互換性，制造一套規(guī)格接近的新模具時，根據(jù)產(chǎn)品要求只需加工模板和調(diào)整板就可以了，從而節(jié)約了模具制造成本。在生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)毛坯規(guī)格要求，把側(cè)板和配套的模板與調(diào)整板裝配型腔去進(jìn)行生產(chǎn)，靈活、有效地調(diào)配生產(chǎn)進(jìn)度。如果某規(guī)格的模具暫不使用時，可以把模板和調(diào)整板拆下存放，而側(cè)板可以重新和其他規(guī)格的模板與調(diào)整板裝配進(jìn)行生產(chǎn)?？梢?，側(cè)板的使用率提高了，而模具的制作成本卻降低了。在生產(chǎn)過程中遇上模板突然損壞時，可以迅速更換同規(guī)格模板繼續(xù)生產(chǎn)，保證了生產(chǎn)的連續(xù)性、有序性。保證了客戶訂單的交貨日期，使公司避免了不必要的經(jīng)濟(jì)損失。

裝配、調(diào)試模具須小心謹(jǐn)慎，以免損壞型腔的工作面。裝配時將側(cè)板放在平臺上，把調(diào)整板順著測板的凹槽用木頭輕輕敲入去，小心敲壞配合面。調(diào)整板完全裝配到槽中后，把模板的垂直配合面緊貼調(diào)整板裝配到型腔內(nèi)，保證垂直度。然后用M12×25內(nèi)六角螺釘把調(diào)整板慢慢旋緊，螺釘?shù)男弦獙ΨQ、交替進(jìn)行，從而把模板鎖緊牢固，形成組合式型腔。裝配后的型腔不允許有松動，配合面貼合均勻完全，保證裝配質(zhì)量。制作生產(chǎn)56 mm×51mm×31mm規(guī)格毛坯的模具改進(jìn)后的組合式型腔裝配圖，如圖5所示。用Cr12MoV模具鋼和1Cr18Ni9不銹鋼加工的組合式型腔，材料雖有少許吸磁，但對取向磁場的強(qiáng)度影響不大，同樣能保證毛坯成型前取向的飽和性。組合式型腔的斜面有所改善，減小了退模力，毛坯退模時造成的崩裂料減少了，經(jīng)過跟蹤檢測，各種規(guī)格的毛坯的崩缺率減少為1%，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。制造模具型腔的材料有較好的耐磨性、韌性，很少發(fā)生型腔崩裂現(xiàn)象。當(dāng)模板與側(cè)板因各種原因損壞工作面時，可以快速維修保養(yǎng)或更換，而耗損的成本并不多。用組合式型腔壓制出的毛坯的初始密度與整體式型腔壓制出的毛坯相比較，并沒有太大的分別，同樣達(dá)3.5g/cm3，過等靜壓后可達(dá)到4.0g/cm3以上。燒結(jié)出爐的毛坯光澤鮮亮，致密性好，毛坯產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性好，磁能積、剩磁、矯頑力等質(zhì)量指標(biāo)均符合要求。生產(chǎn)56mm×51mm×31mm規(guī)格毛坯的模具改進(jìn)前后毛坯的性能及模具的成本比較（見表1）。

可見，模具改進(jìn)后不但降低了產(chǎn)品崩缺率，而且節(jié)約了模具的制造成本，從而為學(xué)校校辦公司創(chuàng)造了效益，模具的改進(jìn)收到了預(yù)期的效果。

三、結(jié)果與體會

通過對校辦工廠壓型工序模具的改進(jìn)，提高了產(chǎn)品合格率，降低了模具的制造成本，節(jié)約了不必要的浪費，為學(xué)校創(chuàng)造了效益。對于模具型腔的改進(jìn)及使用，產(chǎn)品的各項質(zhì)量指標(biāo)都達(dá)到性能要求。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，產(chǎn)品規(guī)格的增加，模具的數(shù)量也隨之增加。如果按原設(shè)計加工新模具，每年模具的制造成本估計將達(dá)30多萬元。而采用新版結(jié)構(gòu)加工模具，模具的制造成本約為10萬元，節(jié)約成本20萬元。隨著模具改進(jìn)后的成效的不斷深入影響，得到了同行的認(rèn)同與推廣使用。

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作者簡介：梁汝科，廣東懷集人，供職于廣東省肇慶市高級技工學(xué)校，研究方向：生產(chǎn)實習(xí)教學(xué)。