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汽车模具钢材

汽车超高强钢板热压成型模具材料的加工

国内汽车模具企业通常采用两种方法加工淬硬钢模具：一种是大多数企业采用的传统的磨削加工；另一种是少数企业采用的高速硬态铣削加工。

相比于传统的磨削加工而言，高速硬态铣削加工具有加工柔性好、无污染及生产效率较高等优点，所以，汽车淬硬钢模具高速硬态铣削加工，必将成为我国汽车超高强钢板热压成型模具制造业重点研究和发展的关键技术之一，对研究汽车超高强钢板热压成型模具的制造水平和推动汽车模具行业的发展具有重要的现实意义。残余应力是在没有外力作用下内部自相平衡的应力，各种截面的热轧型钢都有这类残余应力，一般型钢截面尺寸越大，残余应力也越大。

下面主要从高速切削力因素、高速切削方法优化及高速切削刀具材料选择等三个方面作一个简单探讨。

1.影响硬态切削力的因素

主要包括切削速度、切削深度、进给量、后刀面磨损量及工件硬度等因素。

大量的试验研究表明：随着切削速度的提高，切削力随之增加。当切削速度超过某一特定值后，切削力会减小。高速铣削淬硬钢，轴向力（Z轴）远远高于其他两个分力，为主切削力。刀具磨损及刃形对切削力影响大。1：模具长时间使用后必须磨刃口，研磨后刃口面必须进行退磁，不能带有磁性，否则易发生堵料。随着刀具磨损的加剧，切削力分量都增加，研磨的刀刃比倒棱的刀刃产生的切削力更大一些，轴向切削深度增加，切削力增加。

2.高速铣削淬硬钢模具工艺参数优化

由于高速切削与传统的切削机理不同，目前，高速铣削淬硬钢模具不能简单地沿用常规铣削相关理论和概念。因此，国内外一些学者对高速铣削淬硬钢模具工艺参数进行优化研究，采取的方法主要有：用试验优化的方法、试验优化与算法优化组合的方法。这些方法主要是以切削速度、进给量及切削深度等主要切削参数为设计变量，设定优化目标，在高速铣削试验的基础上，采用优化算法建立模型，找到切削参数的搭配。高速铣削淬硬钢模具工艺参数优化由于高速切削与传统的切削机理不同，目前，高速铣削淬硬钢模具不能简单地沿用常规铣削相关理论和概念。常用的试验方法为正交试验，优化算法应用较多的为遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等，并与人工智能方法相结合，在高速切削工艺参数优化的研究中取得了一定效果。

3.高速切削刀具材料选择

由于汽车超高强钢板热压成型模具的轮廓尺寸大小不一、型面复杂，存在大量的沟槽、转角、凸起和凹陷等，为了保证淬硬钢模具的表面质量，一道工序通常要求同一把刀完成，所以，要求刀具硬度高、耐热性和化学稳定性好，具有良好的抗冲击、耐磨损等特性。

刀具材料主要选择涂层硬质合金、PCBN及陶瓷等，具主要特点是抗粘结能力比硬质合金强，PCBN的主要特点是硬度高、耐磨性和耐热性好，在淬硬钢模具的铣削加工中，PCBN的相对性能较好。

模具材料的选用在谈模具材料之前，我们要先了解注塑模具的一些基本的东西，首先是模具的分类，一般把模具按使用寿命的长短分五级，一级在百万次以上，二级是50万----100万次，三级在30万-----50万次，四级在10万---30万次，五级在10万次以下，一级与二级模具都要求用可以热处理硬度在HRC50左右的钢材，否则易于磨损，注塑出的产品易超差，故所选的钢材既要有较好的热处理性能，又要在高硬度的状态下有好的切削性能，当然还有其他方面的考虑。因我很少接触国产塑胶模钢材，故只能介绍在珠三角常用的进口料。通常选用瑞典的8407，S136,美国的420,H13,欧洲的2316，2344，083，或日本的SKD61，DC53（原为五金模材料，特殊情况下使用。）一类的钢材。模具工艺的安排尤为重要，合理的工艺安排能加快生产周期，缩短加工时间，有效节省成本。除此外，注塑的原料及其所增加的填料对选用刚才有很大的影响，尤其是玻璃纤维对模具的磨损大。

模具钢大致可分为（冷作模具钢）、（热作模具钢）和（塑料模具钢）3类由于各种模具用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢，按其所制造模具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性，足够的韧性，以及高的淬透性、淬硬性和其他工艺性能。由于这类用途不同，工作条件复杂，因此对模具用钢的性能要求也不同。许多钢铁企业为了应对新材料的冲击正积极和汽车企业合作开发能够与铝合金、塑料、碳纤维复合材料抗衡的轻量化高强度钢。

模具刚包括冷冲模、拉丝模、拉延模、压印模、搓丝模、滚丝板、冷镦模和冷挤压模等。冷作模具有钢，按其所制造具的工作条件，应具有高的硬度、强度、耐磨性、足够的韧性，以及高的率透性、率硬性和其他工艺性能。

冷作模具钢在工作时．由于冷作模具钢被加工材料的变形抗力比较大，模具的工作部分承受很大的压力、弯曲力、冲击力及摩擦力。因此，冷作模具钢的正常报废原因一般是磨损．也有因断裂、崩力和变形超差而提前失效的。 　　

冷作模具钢与刃具钢相比．有许多共同点。要求模具有高的硬度和耐磨性、高的抗弯强度和足够的韧性，以保证冲压过程的顺利进行、其不同之处在于模具形状及加I工艺复杂．而且摩擦面积大．磨损可能性大．所以修磨起来困难。