本篇文章給大家談?wù)劶す鉀_壓鋼印模具，以及印刷激光刀模機(jī)價(jià)格對(duì)應(yīng)的知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)各位有所幫助，不要忘了收藏本站喔。

本文目錄概覽：

• 1、有個(gè)打鋼印的小模具，想請(qǐng)教一下專業(yè)人士
• 2、哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素
• 3、珠寶防偽鋼印怎么沖壓的？
• 4、求“淺談激光加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用”的畢業(yè)論文。。

有個(gè)打鋼印的小模具，想請(qǐng)教一下專業(yè)人士

叫法不重要，根據(jù)不同地區(qū)叫法也可能不同：

在我們這邊叫打字模 ：

各部分名稱從上至下依次為：

模柄、上模（字塊固定座）、字塊、定位塊、下模、墊板、底板

哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素

哪些因素影響沖壓模具壽命-影響沖壓模具壽命的十大因素

研究表明：模具的使用壽命與模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具鋼材選用、熱處理、表面處理、機(jī)械加工研磨、線切割工藝，沖壓設(shè)備、沖壓材料及工藝，模具潤滑、保養(yǎng)維修水平差等諸多因素有關(guān)。下面，我為大家講講影響沖壓模具壽命的十大因素，快來看看吧!

合理選擇熱處理工藝

熱處理不當(dāng)是導(dǎo)致模具早期失效的重要原因，從模具失效分析得知，45%的模具失效是由于熱處理不當(dāng)造成的。模具熱處理包括鋼材鍛造后的退火，粗加工以后高溫回火或低溫回火，精加工后的淬火與回火，電火花、線切割以后的去應(yīng)力低溫回火。只有冷熱加工很好相互配合，才能保證良好的模具壽命。

①.模具型腔大而壁薄時(shí)需要采用正常淬火溫度的上限，以使殘留奧氏體量增加，使模具不致脹大?？焖偌訜岱ㄓ捎诩訜釙r(shí)間短，氧化脫碳傾向減少，晶粒細(xì)小，對(duì)碳素工具鋼大型模具淬火變形小。

②.對(duì)高速鋼采用低淬、高回工藝比較好，淬火溫度低，回火溫度偏高，可大大提高韌性，盡管硬度有所降低，但對(duì)提高因折斷或疲勞破壞的模具壽命極為有效。通常Cr12MoV鋼淬火加熱溫度為1000℃，油冷，然后220℃回火。如能在這種熱處理以前先行熱處理一次，即加熱至1100℃保溫，油冷，700℃高溫回火，則模具壽命能大幅度提高。

③.采用低溫氮碳共滲工藝，表面硬度可達(dá)1200HV，也能大大提高模具壽命。 低溫電解滲硫可降低金屬變形時(shí)的摩擦力，提高抗咬粘性能。使用6W6Mo5Cr4V鋼制作冷擠壓凸模，經(jīng)低溫氮碳共滲后，使用壽命平均提高1倍以上，再經(jīng)低溫電解滲硫處理可以進(jìn)一步提高壽命50%。

④.模具淬火后存在很大的殘留應(yīng)力，它往往引起模具變形甚至開裂。為了減少殘留應(yīng)力，模具淬火后應(yīng)趁熱進(jìn)行回火，回火應(yīng)充分，回火不充分易產(chǎn)生磨前裂紋。對(duì)碳素工具鋼，200℃回火1h，殘留應(yīng)力能消除約50%，回火2h殘留應(yīng)力能消除約75%～80%，而如果500～600℃回火1h，則殘留應(yīng)力能消除達(dá)90%。

⑤.回火后一般為空冷，在回火冷卻過程中，材料內(nèi)部可能會(huì)出現(xiàn)新的拉應(yīng)力，應(yīng)緩冷到100～120℃以后再出爐，或在高溫回火后再加一次低溫回火。

合理的模具表面強(qiáng)化工藝

模具表面強(qiáng)化的主要目的的是提高模具表面的耐磨性、耐蝕性和潤滑性能。表面強(qiáng)化處理工藝主要有氣體氮化法、離子氮化法、點(diǎn)火花表面強(qiáng)化法、滲硼、TD法、CVD法、PVD法、激光表面強(qiáng)化法、離子注入法、等離子噴涂法等。

①. 氣體軟氮化：使氮在氮化溫度分解后產(chǎn)生活性氮原子，被金屬表面吸收滲入鋼中并且不斷自表面向內(nèi)擴(kuò)散，形成氮化層。模具經(jīng)氮化處理后，表面硬度可達(dá)HV950～1200，使模具具有很高的紅硬度和高的疲勞強(qiáng)度，并提高模具表面光潔的度和抗咬合能力。

②. 離子氮化：將待處理的模具放在真空容器中，充以一定壓力的含氮?dú)怏w(如氮或氮、氫混合氣)，然后以被處理模具作陰極，以真空容器的罩壁作陽極，在陰陽極之間加400～600伏的直流電壓，陰陽極間便產(chǎn)生輝光放電，容器里的氣體被電離，在空間產(chǎn)生大量的電子與離子。在電場(chǎng)的作用下，正離子沖向陰極，以很高速度轟擊模具表面，將模具加熱。離能正離子沖入模具表面，獲得電子，變成氮原子被模具表面吸收，并向內(nèi)擴(kuò)散形成氮化層。應(yīng)用離子氮化法可提高模具的耐磨性和疲勞強(qiáng)度。

③. 點(diǎn)火化表面強(qiáng)化：這是一種直接利用電能的高能量密度對(duì)模具表面進(jìn)行強(qiáng)化處理的工藝。它是通過火花放電的作用，把作為電極的導(dǎo)電材料溶滲進(jìn)金屬工件表層，從而形成合金化的表面強(qiáng)化層，使工作表面的物理、化學(xué)性能和機(jī)械性能得到改善。例如采用WC、TiC等硬質(zhì)合金電極材料強(qiáng)化高速鋼或合金工具鋼表面，可形成顯微硬度HV1100以上的耐磨、耐蝕和具有紅硬性的強(qiáng)化層，使模具的使用壽命明顯得到提高。點(diǎn)火花表面強(qiáng)化的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單、操作方便，處理后的模具耐磨性提高顯著;缺點(diǎn)是強(qiáng)化表面較粗糙，強(qiáng)化層厚度較薄，強(qiáng)化處理的效率低。

④. 滲硼：由于滲硼層具有良好的紅硬性、耐磨性，通過滲硼能顯著提高模具表面硬度(達(dá)到HV1300～2000)和耐磨性，可廣泛用于模具表面強(qiáng)化，尤其適用于處理在磨粒磨損條件下的模具。但滲硼層往往存著較大的脆性，這也限制了它的應(yīng)用。

⑤. TD熱處理：在空氣爐或鹽槽中放入一個(gè)耐熱鋼制的坩堝，將硼砂放入坩堝加熱熔化至800℃～1200℃，然后加入相應(yīng)的碳化物形成粉末(如鈦、鋇、鈮、鉻)，再將鋼或硬質(zhì)合金工件放入坩堝中浸漬保溫1～2小時(shí)，加入元素將擴(kuò)散至工件表面并與鋼中的碳發(fā)生反應(yīng)形成碳化物層，所得到的碳化物層具有很高的硬度和耐磨性。

⑥. CVD法(化學(xué)氣相沉積)：將模具放在氫氣(或其它保護(hù)氣體)中加熱至900℃～1200℃后，以其為載氣，把低溫氣化揮發(fā)金屬的化合物氣體如四氯化鈦(TiCI4)和甲苯CH4(或其它碳?xì)浠衔?蒸氣帶入爐中，使TiCI4中的鈦和碳?xì)浠衔镏械奶?以及鋼表面的碳分)在模具表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而生成一層所需金屬化合物涂層(如碳化鈦)。

⑦ PVD法(物理體相沉積)：在真空室中使強(qiáng)化用的金屬原子蒸發(fā)，或通過荷能粒子的轟擊，在一個(gè)電流偏壓的作用下，將其吸引并沉積到工件表面形成化層。利用PVD法可在工件表面沉積碳化鈦、氮化鈦、氧化鋁等多種化合物。

⑧. 激光表面強(qiáng)化：當(dāng)具有一定功率的激光束以一定的掃描速度照射到經(jīng)過黑化處理的模具工作表面時(shí)，將使模具工作表面在很短時(shí)間內(nèi)由于吸收激光的能量而急劇升溫。當(dāng)激光束移開時(shí)，模具工作表面由基材自身傳導(dǎo)而迅速冷卻，從而形成具有一定性能的表面強(qiáng)化層，其硬度可提高15～20%，此外還具有淬火組子細(xì)小、耐磨性高、節(jié)能效果顯著以及可改善工作條件等優(yōu)點(diǎn)。

⑨. 離子注入：利用小型低能離子加速器，將需要注入元素的原子，在加熱器的離子源中電離成離子，然后通過離子加熱器的高電壓電場(chǎng)將其加熱，成為高速離子流，再經(jīng)過磁分析器提煉后，將離子束強(qiáng)行打入模具工作表面，從而改變模具表面的顯微硬度和粗糙度，降低表面摩擦系數(shù)，最終提高工作的使用壽命。

合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)對(duì)模具受力狀態(tài)的影響很大，合理的模具結(jié)構(gòu)能使模具工作時(shí)受力均勻，不易偏載，應(yīng)力集中小。模具設(shè)計(jì)的原則是保證足夠的強(qiáng)度、剛度、同心度、對(duì)中性和合理的沖裁間隙，并減少應(yīng)力集中，以保證由模具生產(chǎn)出來零件符合設(shè)計(jì)要求。因此對(duì)模具的主要工作零作(如沖模的凸、凹模等)要求其導(dǎo)向精度高、同心度和中性好及沖裁的間隙合理。在進(jìn)行模具設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)著重考慮的是：

①.設(shè)計(jì)凸模時(shí)必須注意導(dǎo)向支撐和對(duì)中保護(hù)。特別是設(shè)計(jì)小孔凸模時(shí)采用導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)，能保證模具零件相互位置的精度，增加模具抗彎曲、抗偏載的能力，避免模具不均勻磨損，從而延長模具壽命。

②. 對(duì)小孔、夾角、窄槽等薄弱部位進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，為了減少應(yīng)力集中，要以圓弧過渡，圓弧半徑R可取3～5mm。

③. 整體模具的`凹圓角半徑很易造成應(yīng)力集中，并引起開裂，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，減少應(yīng)力集中。

④. 沖模的凸、凹模圓角半徑R不僅對(duì)沖壓件成形有較大的影響，而且對(duì)于模具的磨損及壽命也影響很大。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從保證成型零件充分接觸的前提下盡可能放大，避免產(chǎn)生倒錐，影響沖件脫料出模，如圓角半徑R過小且沒有光滑過渡，則容易產(chǎn)生裂紋。

⑤.合理增大間隙，改善凸模工作部分的受力狀態(tài)，使沖裁力、卸件力和推件力下降，凸、凹模刃口磨損減少。一般情況下，沖裁間隙放大可以延長切飛邊模壽命。

⑥.模架應(yīng)有良好的剛性，不要僅僅滿足強(qiáng)度要求，模座厚度不宜太薄，至少應(yīng)設(shè)計(jì)到45mm以上。浮動(dòng)模柄可避免沖床對(duì)模具導(dǎo)向精度的不良影響。凸模應(yīng)緊固牢靠，裝配時(shí)要檢查凸?；虬寄５妮S線對(duì)水平面的垂直度以及上下底面之間的平行度。

⑦.模具的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)精度。準(zhǔn)確和可靠的導(dǎo)向，對(duì)于減少模具工作零件的磨損，避免凸、凹?？袀绊憳O大，尤其是無間隙和小間隙沖裁模、復(fù)合模和連續(xù)模則更為有效。為提高模具壽命，必須根據(jù)工序性質(zhì)和零件精度等要求，正確選擇導(dǎo)向形式和確定導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度。一般情況下，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的精度應(yīng)高于凸、凹模配合精度。連續(xù)模具應(yīng)設(shè)計(jì)4根導(dǎo)柱導(dǎo)向，這樣導(dǎo)向性能好。因?yàn)樵黾恿藙偠?，保證了凸、凹模間隙均勻，確保凸模和凹模不會(huì)發(fā)生碰切現(xiàn)象。

⑧.排樣方式與搭邊值大小對(duì)模具壽命的影響很大，過小的搭邊值，往往是造成模具急劇磨損和凸、凹?？袀闹饕?。從節(jié)約材料出發(fā)，搭邊值愈小愈好，但搭邊值小于一定數(shù)值后，對(duì)模具壽命和剪切表面質(zhì)量不利。在沖裁中有可能被拉入模具間隙中，使零件產(chǎn)生毛刺，甚至損壞模具刃口，降低模具壽命。因此在考慮提高材料利用率的同時(shí)，必須根據(jù)零件產(chǎn)量、質(zhì)量和壽命，確定排樣方法和搭邊值。

合理選擇模具材料

沖壓模具工作時(shí)要承受沖擊、振動(dòng)、摩擦、高壓和拉伸、彎扭等負(fù)荷，甚至在較高的溫度下工作(如冷擠壓)，工作條件復(fù)雜，易發(fā)生磨損、疲勞、斷裂、變形等現(xiàn)象。因此，模具材料的性能對(duì)模具的壽命影響較大，不同材質(zhì)的模具壽命往往不同，對(duì)模具工作零件材料的要求比普通零件也高。

①.根據(jù)模具的工作條件、生產(chǎn)批量以及材料本身的強(qiáng)韌性能來選擇模具用材，應(yīng)盡可能選用品質(zhì)好的鋼材。

a.材料的使用性能應(yīng)具有高硬度(58~64HRC)和高強(qiáng)度，并具有高的耐磨性和足夠的韌性，熱處理變形小，有一定的熱硬性。

b.材料的工藝性能良好,具有可鍛性、淬硬性、淬透性、淬火裂紋敏感性和磨削加工性、熱穩(wěn)定性和耐熱疲勞性等。通常根據(jù)沖壓件的材料特性、生產(chǎn)批量、精度要求等，選擇性能優(yōu)良的模具材料，同時(shí)兼顧其工藝性和經(jīng)濟(jì)性。

在大批量生產(chǎn)選用模具材料時(shí)，應(yīng)選用長壽命的模具材料，如硬質(zhì)合金，高強(qiáng)韌、高耐磨模具鋼(如SKD11,SLD,DC53等);對(duì)小批量或新產(chǎn)品試制可采用國產(chǎn)的45#、Cr12等模具材料;對(duì)于易變形、易斷裂失效的通用模具，需要選用高強(qiáng)度、高韌性的材料DF-2;熱沖模則要選用具有良好的韌性、強(qiáng)度、耐磨性和抗冷熱疲勞性能的材料( 如DAC)。

②.對(duì)模具材料要進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)，模板要符合供貨協(xié)議要求，模板的化學(xué)成份要符合國際上的有關(guān)規(guī)定。只有在確信模具材料合格的情況下，才能使用。

③.模具鋼材生產(chǎn)廠家采用電渣重熔鋼H13時(shí)要確保內(nèi)部質(zhì)量，避免可能出現(xiàn)的成份偏析、雜質(zhì)超標(biāo)等內(nèi)部缺陷,要采用超聲波探傷等無損檢測(cè)技術(shù)檢查，確保鋼材內(nèi)部質(zhì)量良好，避免可能出現(xiàn)的冶金缺陷，將廢品及早剔除。根據(jù)碳化物偏析對(duì)模具壽命的影響，必須限制碳化物的不均勻度，對(duì)精密模具和負(fù)荷大的細(xì)長凸模，必須選用韌性好強(qiáng)度高的模具鋼，碳化物不均勻度應(yīng)控制為不大于3級(jí)。

Cr12鋼碳化物不均勻度3級(jí)要比5級(jí)耐用度提高1倍以上。如果碳化物偏析嚴(yán)重，可能引起過熱、過燒、開裂、崩刃、塌陷、拉斷等早期失效現(xiàn)象。而對(duì)于直徑小于或等于50mm的高合金鋼，其碳化物不均勻性一般在4級(jí)以內(nèi)，可滿足一般模具使用要求。通過鍛造能有效改善工具鋼的碳化物偏析，一般鍛造后可降低碳化物偏析2級(jí)，最多為3級(jí)。

沖壓設(shè)備的選擇與安裝運(yùn)行

沖壓設(shè)備的精度與剛度,結(jié)構(gòu)特征,安裝環(huán)境以及沖壓速度都有將對(duì)模具壽命有很大的影響。

①.設(shè)備的精度與剛度 沖壓設(shè)備的精度與剛性對(duì)沖壓模具壽命的影響極為重要。沖壓設(shè)備的精度高、剛性好，沖模壽命大為提高。模具成形工件的力是由設(shè)備提供的，在成形過程中，設(shè)備因受力將產(chǎn)生彈性變形。復(fù)雜硅鋼片沖模材料為Crl2MoV，在普通開式壓力機(jī)上使用，平均復(fù)磨壽命為1-3萬次，而新式精密壓力機(jī)上使用，沖模的復(fù)磨壽命可達(dá)6~12萬次。尤其是小間隙或無間隙沖模、硬質(zhì)合金沖模及精密沖模必須選擇精度高、剛性好的壓力機(jī)，否則，將會(huì)降低模具壽命，嚴(yán)重者還會(huì)損壞模具。

②.沖床本身堅(jiān)固的框架結(jié)構(gòu)和地基隔離帶可以分解沖壓過程中的沖擊力。在沖床地基周圍設(shè)置高濕度的隔離帶,使用地基可以保持沖床的水平度，而水平度影響模具的壽命。

③.控制滑塊的導(dǎo)向精度。 大多數(shù)沖床只靠導(dǎo)軌來控制滑塊的垂直運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌不但控制驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)而且承載機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的力?；壉仨毝ㄆ诟鼡Q，但如果安裝一個(gè)導(dǎo)向套，將延長滑塊和導(dǎo)軌的壽命。這種帶導(dǎo)向套的滑塊吸收偏心輪產(chǎn)生的側(cè)向力，并將其分解。在雙重導(dǎo)向的沖程中，導(dǎo)軌的作用是引導(dǎo)承受模具反作用力的滑塊，因此必須充分利用導(dǎo)軌的全部長度，使滑塊在整個(gè)行程中被充分導(dǎo)向。這種導(dǎo)向套與導(dǎo)軌的組合導(dǎo)向比單獨(dú)由導(dǎo)軌導(dǎo)向的導(dǎo)向面積要大1倍多。使用導(dǎo)向套再加上潤滑油(而不是脂潤滑)，可使導(dǎo)軌間隙(0.0015英寸)比無導(dǎo)向套更小(0.008-0.015英寸)。使用小間隙導(dǎo)向可精確的控制滑塊運(yùn)動(dòng)，盡管這種結(jié)構(gòu)比無導(dǎo)向套初期的成本要高，但它可以使模具的壽命延長30%。

④.降低落料時(shí)或沖裁力很大時(shí)的沖擊力。 當(dāng)切刃剪切至板料厚度的20%-30%時(shí)，板料開始斷裂，并釋放能量，促使滑塊高速下行。在行程末端滑塊速度的突然增大會(huì)對(duì)沖床和模具產(chǎn)生巨大的沖擊，滑塊在材料斷裂點(diǎn)的速度與生成的反作用力直接相關(guān)。為減小這種沖擊，在相同的生產(chǎn)節(jié)拍下使用一種驅(qū)動(dòng)連桿將滑塊在行程末端的速度減小到用曲柄沖床的40%?；瑝K對(duì)于模具的接觸速度和沖擊力也將降為曲柄沖床的60%。這種速度降低意味著減小了上下模的沖擊，從而延長了模具的壽命。

⑤.沖壓速度 沖壓速度愈高，模具在單位時(shí)間內(nèi)受的沖擊力愈大(沖量大);時(shí)間愈短，沖擊能量來不及傳遞和釋放，易集中在局部，造成局部應(yīng)力超過模具材料的屈服應(yīng)力或斷裂強(qiáng)度。因此，沖壓速度越高，模具越易斷裂或塑性變形失效。

日常保養(yǎng)與刃磨維修

為了保護(hù)正常生產(chǎn)，提高沖壓件質(zhì)量，降低成本，延長沖壓模具壽命，必須對(duì)模具進(jìn)行日常保養(yǎng),確保正確使用和刃磨維修。

①.做好沖模的日常保養(yǎng)、維護(hù)工作, 注意保持棋具的清潔和合理的潤滑，嚴(yán)格執(zhí)行沖模“三檢查”制度(使用前檢查，使用過程中檢查與使用后檢查)。

②.模具的正確安裝與調(diào)試: 嚴(yán)格控制凸模進(jìn)入凹模深度;控制校正彎曲、冷擠、整形等工序上模的下止點(diǎn)。

③.沖模刃磨修理: 凸、凹模表面粗糙度值越低，耐疲勞強(qiáng)度越高，粗糙度值每降低1級(jí)，壽命可提高1倍。板料在沖裁時(shí)，隨著凸模進(jìn)入板料深度的增加，材料向凸、凹模刃口流動(dòng)，直到凸模刃口和凹模刃口之間產(chǎn)生的裂紋重合時(shí)為止。在材料流動(dòng)時(shí)，凸、凹模端面產(chǎn)生很大的摩擦力，摩擦力大小在很大程度上取決于凸、凹模端面粗糙度的高低，因此，研磨凸、凹模端面有利于提高沖模壽命，特別是形狀復(fù)雜而精度要求高的中小型沖模。因此，研磨凸、凹模時(shí)，必須研磨側(cè)面后再研磨端面磨削后。

消除線切割產(chǎn)生的應(yīng)力

線切割機(jī)加工前,原材料內(nèi)部因?yàn)榇慊鸪世瓚?yīng)力狀態(tài)，線切割時(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力，兩種應(yīng)力疊加的結(jié)果很容易達(dá)到材料的強(qiáng)度極限而產(chǎn)生微裂紋，從而大大縮短沖壓模具壽命，因此要提高沖壓模具的壽命,需要消除線切割產(chǎn)生的應(yīng)力。

①研磨去掉白層 通常模具線切割后，經(jīng)過研磨去掉表面硬度低的灰白層后便可進(jìn)行裝配使用。但這樣做沒有改變線切割造成的應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，即使增大線切割后的研磨余量，但因高硬層硬度高(達(dá)70HRC) ，研磨困難，過大的研磨量容易破壞零件幾何形狀。

②.回火處理 在線切割后，研磨去零件表面的白層，再在160℃～180℃回火2h ，則白層下面的高硬層可降低5HRC～6HRC，線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力亦有所下降，從而提高了沖模的韌性，延長了使用壽命。但是由于回火時(shí)間短，熱應(yīng)力消除不徹底，沖模壽命并不十分理想。

③.磨削加工 線切割后磨削加工，可去掉低硬度的白層和高硬層，提高沖模壽命。因?yàn)槟ハ鲿r(shí)產(chǎn)生的熱應(yīng)力也是拉應(yīng)力，與線切割產(chǎn)生的熱應(yīng)力疊加，無疑也會(huì)加劇沖模損壞。若在磨削后，再進(jìn)行低溫時(shí)效處理，則可消除應(yīng)力影響，顯著提高沖模韌性，使沖模壽命提高。因?yàn)閹缀涡螤顝?fù)雜的沖模大多數(shù)是采用線切割加工，所以磨削形狀復(fù)雜的沖模必須采用價(jià)格昂貴的坐標(biāo)磨床和光學(xué)曲線磨床，而這兩種設(shè)備一般廠家都不具備，故推廣困難。

④.噴丸處理后再低溫回火 噴丸處理可使線切割切口的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，提高沖模的強(qiáng)度和硬度，使表面層應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，拉應(yīng)力降低，甚至變?yōu)閴簯?yīng)力狀態(tài)，使裂紋萌生和擴(kuò)展困難，再結(jié)合低溫回火，消除淬火層內(nèi)拉應(yīng)力，可使沖模壽命提高10～20倍。噴丸處理受設(shè)備條件和沖模零件形狀(內(nèi)表面) 限制，難以普遍應(yīng)用。

⑤.研磨后再低溫時(shí)效處理 線切割表面經(jīng)研磨后，高硬層已基本去掉，再進(jìn)行120℃～150℃5～10h低溫時(shí)效處理(亦稱低溫回火處理) ，亦可經(jīng)過160℃～180℃4～6h 低溫回火處理。這樣可消除淬火層內(nèi)部拉應(yīng)力，而硬度降低甚微(后者硬度降低稍大)，卻大大提高了韌性，降低了脆性，沖模壽命可提高2倍以上。這一方法簡便易行，效果十分明顯，易于推廣。

消除線切割加工產(chǎn)生的應(yīng)力，提高韌性，最佳方法是噴丸+ 低溫回火，其次是磨削后+ 研磨+ 低溫回火，再次是研磨+ 低溫時(shí)效處理，各單位可根據(jù)自己的具體情況選擇。

某單位曾用材料為Cr12MoV的沖模，線切割后分別做如下試驗(yàn)，其壽命差異非常大。

a.直接用于沖裁，刃磨壽命10742次。

b.160℃回火2h，刃磨壽命11180次。

c.研磨去白層，刃磨壽命僅4860次。

d.研磨去白層，160℃2h回火，刃磨壽命為7450次。

e.磨削，刃磨壽命28743次。

f.噴丸后經(jīng)160℃2h回火， 刃磨壽命達(dá)到220000次。

合理的機(jī)械加工工藝和良好的加工精度

機(jī)械加工工藝要能消除加工后的加工變形與殘留應(yīng)力,盡量采用磨削、研磨和拋光等精加工和精細(xì)加工，獲得較小的表面粗糙度值，提高模具使用壽命。

①.粗加工時(shí)表面粗糙度Ra3.2m，模具工作部分轉(zhuǎn)角處要光滑過渡，減少熱處理產(chǎn)生的熱應(yīng)力。

②.模具表面加工時(shí)留下的刀痕、磨痕都是應(yīng)力集中的部位，也是早期裂紋和疲勞裂紋源，因此在沖模加工時(shí)一定要刃磨好刀具。模具人雜志微信公眾平臺(tái)，引領(lǐng)行業(yè)前沿。平面刀具兩端一定要刃磨好圓角R，圓弧刀具刃磨時(shí)要用R規(guī)測(cè)量，絕不允許出現(xiàn)尖點(diǎn)。

③.在精加工時(shí)走刀量要小，不允許出現(xiàn)刀痕。對(duì)于復(fù)雜零件要留一定的打磨余量，即使加工后沒有刀痕，也要再由模具鉗工用風(fēng)動(dòng)砂輪打磨拋光，但要注意防止打磨時(shí)局部出現(xiàn)過熱、燒傷表面和降低表面硬度。

④.模具電加工表面有硬化層，厚10m左右，硬化層脆而有殘留應(yīng)力，直接使用往往引起早期開裂，這種硬化層在對(duì)其進(jìn)行180℃左右的低溫回火時(shí)可消除其殘留應(yīng)力。磨削時(shí)若磨削熱過大會(huì)引起肉眼看不見的與磨削方向垂直的微小裂紋，在拉應(yīng)力作用下，裂紋會(huì)擴(kuò)展。對(duì)Cr12MoV鋼冷沖壓凹模采用干磨，磨削深度為0.04～0.05mm時(shí)，使用中100%開裂;采用濕磨，磨削深度0.005～0.01mm時(shí)，使用性能良好。消除磨削應(yīng)力也可將模具在260～315℃的鹽浴中浸1.5min，然后在30℃油中冷卻，這樣硬度可下降1HRC，殘留應(yīng)力降低40%～65%。對(duì)于精密模具的精密磨削要注意環(huán)境溫度的影響，要求恒溫磨削。

⑤.沖模粗加工時(shí)要為精加工保留合理的加工余量，因?yàn)樗舻挠嗔窟^小，可能因熱處理變形造成余量不夠，必須對(duì)新制沖模進(jìn)行補(bǔ)焊，若留的余量過大，則增加了淬火后的加工難度。

⑥.沖模滑塊或浮塊的平行度超過要求時(shí)，會(huì)使沖模鎖扣啃壞或打裂，重者會(huì)打斷頂桿甚至損壞模具，所以在沖模加工中除對(duì)模腔尺寸按圖紙要求加工外，對(duì)其它各部分外形尺寸、位置度、平行度、垂直度都要按要求加工并嚴(yán)格檢驗(yàn)。

⑦.沖模模腔的粗糙度直接影響沖模壽命，粗糙度高會(huì)使沖件不易脫模，特別是中間帶凸起部位，沖件越深，脫料越困難，最后只能卸下沖模用機(jī)加工或氣割的方法破壞沖件。由于粗糙度值高會(huì)使金屬流動(dòng)阻力增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)將模壁磨損成溝槽，既影響沖件成形，也易使沖模早期失效。工作表面粗糙度值低的模具不但摩擦阻力小，而且抗咬合和抗疲勞能力強(qiáng)，表面粗糙度一般要求Ra=0.4～0.8m。

⑧.模具的制造裝配精度對(duì)模具壽命的影響也很大，裝配精度高，底面平直，平行度好，凸模與凹模垂直度高，間隙均勻，亦可獲得相當(dāng)高的壽命。

沖壓原材料的選用

①?zèng)_壓件的材料有金屬和非金屬。一般來講，非金屬材料的強(qiáng)度低，所需的成形力小，模具受力小，模具壽命高。因此，金屬件成形模比非金屬成形模的壽命低。

②.實(shí)際生產(chǎn)中，由于沖壓原材料厚度公差超差、材料性能波動(dòng)、表面質(zhì)量較差(如銹跡)或不干凈(如油污)等，會(huì)造成模具工作零件磨損加劇、易崩刃等不良后果。為此，應(yīng)當(dāng)注意：

a.盡可能采用沖壓工藝性好的原材料，以減少?zèng)_壓變形力;

b.沖壓前應(yīng)嚴(yán)格檢查原材料的牌號(hào)、厚度及表面質(zhì)量等，并將原材料擦拭干凈，必要時(shí)應(yīng)清除表面氧化物和銹跡;③根據(jù)沖壓工序和原材料種類，必要時(shí)可安排軟化處理和表面處理，以及選擇合適的潤滑劑和潤滑工序。

針對(duì)工作溫度的良好潤滑

沖壓模具的工作溫度可分為低溫、常溫或交變溫度等幾種狀態(tài)，溫度對(duì)鋼的耐磨性有相當(dāng)大的影響。通常在250度以下時(shí)主要為氧化磨損，即沖壓模具對(duì)接件或沖壓模具與工件之間相對(duì)摩擦，形成氧化膜并反復(fù)形成和剝落，磨損量較小;250度到300度之間時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)檎持p，磨損量達(dá)到最大值;高于300度又轉(zhuǎn)化為氧化磨損為主，磨損量趨向減小，但溫度過高時(shí)，沖壓模具硬度明顯下降，粘著現(xiàn)象加重，甚至形成較大面積燒結(jié)和熔融磨損。

沖壓工作時(shí)，模具因受熱而升溫，隨著溫度的上升，模具的強(qiáng)度下降，易產(chǎn)生塑性變形。同時(shí)，模具同工件接觸的表面與非接觸表面溫度有差別，在模具中造成溫度應(yīng)力。潤滑模具與坯料的相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面，可減少模具與坯料的直接接觸，減少磨損，降低成形力。同時(shí)，潤滑劑還能在一定程度上阻礙坯料向模具傳熱，降低模具溫度，對(duì)提高模具壽命都是有利的。

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珠寶防偽鋼印怎么沖壓的？

1、加打字印的方式不同

激光印記是用電子設(shè)備激光機(jī)刻上去的。

鋼印是人工用字印棒手工敲上去的。

2、功能不同。

激光印機(jī)可以設(shè)置很多字體或者是圖標(biāo)。

鋼印一個(gè)字印棒只能打一個(gè)字印的字體。

3、形狀不同

激光字印是比較平整的字體。

鋼印的形狀是有點(diǎn)不平。

求“淺談激光加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用”的畢業(yè)論文。。

《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 40

激 光 加 工 技 術(shù) 在 模 具 制 造 中 的 應(yīng) 用

江蘇理工大學(xué)(江蘇鎮(zhèn)江 212013) 張 瑩 周建忠 戴亞春

[摘要]隨著激光加工技術(shù)的日趨成熟和工業(yè)用大功率激光設(shè)備價(jià)格的逐漸下降 ,給產(chǎn)品和

模具的制造工藝帶來了新的變革 ,在模具制造、 模具表面強(qiáng)化與維修、 取代模具等 3個(gè)方面 ,就

激光優(yōu)化模具制造工藝作了較為詳細(xì)的分析和探討。

關(guān)鍵詞 模具 激光 工藝優(yōu)化

[ Abstract ]Wi t h t he mat uri ng of t he las e r p r oces si ng t echnology and t he dec r easi ng of p rice of t he

i ndus t rial la r ge - p owe r las e r e quipme nt , a new i nnovat ion was br ought t o t he manuf act uri ng

t echnology of t he p r oduct s and t he dies and moulds . A r elat ively de t ailed analysis and dis cus sion

was made on t he las e r op t imized manuf act uri ng p r oces s f or dies and moulds f r om t hr e e asp ect s of

manuf act uri ng , s urf ace r ei nf orceme nt and mai nt e nance , and s ubs t i t ut ive dies or moulds .

Key words die and mould , las e r , t echnological p r oces s op t imizat ion

1 引 言

激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)使制造企業(yè)對(duì)快速響應(yīng)市場(chǎng)

需求和一次制造成功等要求日益迫切。而在常規(guī)制

造系統(tǒng)中 , 產(chǎn)品生產(chǎn)所需大量模具的設(shè)計(jì)、制造和

裝配調(diào)試不僅耗費(fèi)大量資金 , 更嚴(yán)重的是延長了產(chǎn)

品生產(chǎn)的準(zhǔn)備時(shí)間 , 從而延長了新產(chǎn)品開發(fā)周期 ,

形成制造過程中的瓶頸。因此 , 如何快速有效地制

造出高質(zhì)量、低成本的模具及產(chǎn)品 , 就成為人們不

斷探索的課題。隨著激光加工技術(shù)的日趨成熟和工

業(yè)用大功率激光器設(shè)備價(jià)格的下降 , 給產(chǎn)品和模具

制造工藝帶來了重大變革。本文在模具制造、模具

表面強(qiáng)化與維修、取代模具等 3個(gè)方面 , 就激光加

工在模具制造中的應(yīng)用作一些探討。

2 模具制造

2. 1 模具的激光疊加制造

1982年 ,日本東京大學(xué)的中川教授等人提出用

薄片疊加法制造拉伸模 , 1985年 , 美國加州某公司

推出了模具的激光疊加制造法 , 并獲得專利 , 其工

藝流程見圖 1 ,原理為將激光切割的多層薄板疊加 ,

并使其形狀逐漸發(fā)生變化 , 最終獲得所需的模具立

體幾何形狀。日本在沖模的激光疊加制造方面已達(dá)

到實(shí)用階段 ,所制的凸、 凹模質(zhì)量高 ,加工尺寸精度

— — —— — —— — —— — —— — —— — ——

收稿日期:2000年8月10日

已達(dá) 0. 01mm ,切割厚度為 12mm。 經(jīng)激光切割后 ,

在切口表面形成深 0. 1～0. 2mm、 硬度為 800HV 的

硬化層 ,用來沖裁 1mm 厚的鋼板 ,單憑自冷硬化層

就可沖壓 10 000 件 , 如在激光切割后再經(jīng)火焰淬

火 ,則可沖壓 3～5萬件。 由于各薄板間的連接簡單 ,

故用疊加法制作沖模 ,成本可降低一半 ,生產(chǎn)周期大

大縮短。用來制造復(fù)合模、落料模和級(jí)進(jìn)模等都取

得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

圖 1 激光疊加模具制造工藝流程

由模具 CAD 和激光切割相結(jié)合構(gòu)成一個(gè)完整

的模具 CAD/ CAM 系統(tǒng) ,實(shí)現(xiàn)板料切割的 FMS ,適

用于多品種小批量生產(chǎn)。用激光切割的薄板來疊加

合成任意三維曲面的制造系統(tǒng) , 不僅為在塑性加工

和模具領(lǐng)域中實(shí)行 FMS 提供了思路 , 而且對(duì)于內(nèi)

部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具制造 ,如型孔、 中孔體及復(fù)雜的冷

卻管道等 ,也是快速而經(jīng)濟(jì)的制造模具的有效方法 ,

并且能帶動(dòng)其他技術(shù)如固相擴(kuò)散等的發(fā)展。

2. 2 快速模具制造

模具 CAD

三維設(shè)計(jì)

二維外形

NC 程序

激光

切割

去除

梯級(jí)

創(chuàng)層面

精加工

成形

模具

裝

配

薄片

連結(jié)

精加工

NC 程序

模 具 制 造 技 術(shù)《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 41

快速成型制造技術(shù)(RPM)是 80年代后期出現(xiàn)

的一項(xiàng)制造技術(shù) , 目前 RPM 技術(shù)已發(fā)展了十幾種

工藝方法?；?RPM 技術(shù)快速制造模具的方法多

為間接制模法 , 即利用 RPM 原型間接地翻制模

具。

(1) 軟質(zhì)簡易模具 (如汽車覆蓋件模具) 的制

作。采用硅橡膠、低熔點(diǎn)合金等將原型準(zhǔn)確復(fù)制成

模具 , 或?qū)υ捅砻嬗媒饘賴娡糠ɑ蛭锢碚舭l(fā)沉積

法鍍上一層熔點(diǎn)極低的合金來制作模具。這些簡易

模具的壽命為 50～5 000件 ,由于其制造成本低 ,制

作周期短 , 特別適用于產(chǎn)品試制階段的小批量生

產(chǎn)。

(2) 鋼質(zhì)模具制作。RPM 原型 — — — 三維砂輪

— — — 整體石墨電極 — — — 鋼模 ,一個(gè)中等大小、 較為復(fù)

雜的電極一般 4～8h 即可完成。 美國福特汽車公司

用此技術(shù)制造汽車覆蓋件模具取得了滿意的效果 ,

與傳統(tǒng)機(jī)械加工制作模具相比 , 快速模具制造省去

了耗時(shí)、 昂貴的 CNC加工 ,加工成本及周期大大降

低 ,具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 模具表面強(qiáng)化與修復(fù)

為提高模具的使用壽命 , 常常需對(duì)模具表面進(jìn)

行強(qiáng)化處理。常用的模具表面強(qiáng)化處理工藝有化學(xué)

處理 (如滲碳、 碳氮共滲等) 、 表層復(fù)合處理 (如堆

焊、 熱噴涂、 電火花表面強(qiáng)化、 PVD 和 CVD 等) 以

及表面加工強(qiáng)化處理(如噴丸等) 。這些方法大多工

藝較為復(fù)雜 , 處理周期較長 , 且處理后存在較大的

變形。采用激光技術(shù)來強(qiáng)化和修復(fù)模具 , 具有柔性

大 , 表面硬度高 , 工藝周期短 , 工作環(huán)境潔凈等優(yōu)

點(diǎn) ,因此具有很強(qiáng)的生命力。

3. 1 激光相變硬化

激光相變硬化 (激光淬火) 是利用激光輻照到

金屬表面 , 使其表面以很高的升溫速度達(dá)到相變溫

度 (但低于熔化溫度) 而形成奧氏體 ,當(dāng)激光束離開

后 , 利用金屬表面本身熱傳導(dǎo)而發(fā)生自淬火 , 使金

屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變 , 形成硬度高、抗磨損的表

層 , 從而使金屬表面得到強(qiáng)化。所用設(shè)備為三軸聯(lián)

動(dòng)的數(shù)控激光加工機(jī)。

影響激光強(qiáng)化的主要因素有激光功率、光斑尺

寸和掃描速度。在強(qiáng)化過程中要對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行優(yōu)

化 , 并對(duì)具體材料選擇合適的激光處理參數(shù)。對(duì)于

CrWMn、 Cr12MoV、 Cr12、 T10A 及 Cr-Mo 鑄鐵等

的常用模具材料 , 在激光處理后 , 其組織性能較常

規(guī)熱處理普遍改善。 例如 ,CrWMn 鋼在常規(guī)加熱時(shí)

易在奧氏體晶界上形成網(wǎng)狀的二次碳化物 , 顯著增

加工件脆性 ,降低沖擊韌性 ,使用在模具刃口或關(guān)鍵

部位壽命較低。采用激光淬火后可獲得細(xì)馬氏體和

彌散分布的碳化物顆粒 ,清除網(wǎng)狀 ,并獲得最大硬化

層深度以及最大硬度 1 017. 2HV。Cr12MoV 鋼激

光淬火后的硬度、抗塑性變形和抗粘磨損能力均較

常規(guī)熱處理有所提高。對(duì) T8A 鋼制造的凸模和

Cr12Mo 鋼制造的凹模 ,激光硬化深 0. 12mm ,硬度

1 200HV , 壽命提高 4～6倍 , 既由沖壓 2萬件提高

到 10～14萬件。 對(duì)于 T10鋼 ,激光淬火后可獲得硬

度 1 024HV、 深 0. 55mm 的硬化層;對(duì)于 Cr12 ,激光

淬火后可獲得硬度 1 000HV、 深 0. 4mm 的硬化層 ,

使用壽命均得到了較大的提高。

3. 2 激光涂覆

激光涂覆是用激光在基體表面覆蓋一層薄的具

有一定性能的涂覆材料 , 這類材料可以是金屬或合

金 ,也可以是非金屬 ,還可以是化合物及其混合物。

在涂覆過程中 , 涂覆層在激光作用下與基體表面通

過熔合迅速結(jié)合在一起。它與激光合金化的主要區(qū)

別在于經(jīng)激光作用后涂層的化學(xué)成分基本上不變

化 , 基體的成分基本上不進(jìn)入涂層內(nèi)。激光涂覆工

藝實(shí)用的材料范圍很廣 , 正在研究的母體材料有低

碳鋼、 合金鋼、 鑄鐵、 鎳鉻鈦耐熱合金等 ,研究的添加

材料有鈷基合金、 鐵基合金和鎳基合金等。

采用激光技術(shù)在有送粉器的 2kW CO2 激光器

上 , 對(duì) 4Cr5MoV1Si 鋼基體表面涂覆一層由鎳基高

溫合金和 WC + W2C 粒子組成的高溫耐磨合金粉

末 ,在激光功率 P = 1 500W ,送粉量為 10g/ min ,工

件移動(dòng)速度為 2～3mm/ s 條件下 ,獲得多道搭接的

大面積高溫耐磨合金。 在試驗(yàn)溫度為 600℃ 時(shí) ,硬度

為 550～580HV0 .2 ; 在溫度為 950℃時(shí) , 硬度為

100～200HV0 .2。 可見在 1 000℃ 左右高溫下 ,涂覆層

仍有很高的強(qiáng)硬性 , 是較理想的高溫模具耐磨合

金。另外 , 采用激光涂覆方法來修復(fù)已磨損的沖模

及拉伸模等 ,可大大延長模具的使用壽命 ,降低模具

的使用成本。

3. 3 激光堆焊

對(duì)于一些汽車覆蓋件沖裁修邊模具 , 為提高使

用壽命 ,節(jié)省優(yōu)質(zhì)模具材料 ,刃口往往采用在較差的

基體材料上堆焊一層性能優(yōu)異的合金。 過去 ,堆焊大

多采用人工氧 — 乙炔火焰堆焊法 ,這種方法雖然設(shè)備《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 42

費(fèi)用低 ,但功率密度不高(10

2

～10

3

W/ cm 2

) ,且難以

進(jìn)行精確控制 , 因而堆焊質(zhì)量和生產(chǎn)率都較低。70

年代以來 , 開發(fā)成功了等離子粉末堆焊技術(shù) , 由于

其具有較高的功率密度且控制性能也較好 , 因而得

到了廣泛的應(yīng)用。但等離子堆焊存在著電極壽命

短、 堆焊層母材稀釋率較高等問題。80年代以來出

現(xiàn)的激光堆焊法與使用同一材料的氧 —乙炔火焰

堆焊法相比 ,激光堆焊層組織細(xì)微、 致密 ,不良品率

僅為前者的 1/ 10。激光堆焊的速度快 ,生產(chǎn)率比氧

— 乙炔火焰堆焊高 1. 75倍 , 而堆焊的材料使用量

僅為其 1/ 2。而且激光堆焊層的室溫硬度比氧 — 乙

炔火焰堆焊的高 50HV 左右。 激光堆焊質(zhì)量與激光

的光束模式、 功率及堆焊速度等因素有關(guān)。

4 激光加工替代模具沖壓加工

4. 1 激光切割替代薄板件的沖裁模

激光切割替代鈑金件及汽車車身制造中的沖

裁修邊模大有可為。三維激光切割技術(shù) , 由于其本

身具有加工靈活和保證質(zhì)量的特性 , 在 80 年代就

開始在汽車車身制造中應(yīng)用。切割時(shí)只需用平直的

支撐塊來支撐工件 , 因此夾具的制作不僅成本低而

且快速。由于與 CAD/ CAM 技術(shù)相結(jié)合 ,切割過程

易于控制 , 可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)和并行加工 , 從而實(shí)現(xiàn)

高效率的切割生產(chǎn)。

切割板材所使用的激光器主要有兩大類 , 即

CO2 激光器和 Nd : YA G激光器 ,功率為 100～1 500

W , 因?yàn)楣β市∮?1 500W 的激光器其振動(dòng)模式為

單模 , 切縫寬度為 0. 1～0. 2mm , 切割面也很整潔 ,

而輸出功率大于 1 500W 時(shí)激光器的振動(dòng)模式為多

模 , 割縫寬度近 1mm , 切割面質(zhì)量較差。因 Nd :

YA G的激光可通過光導(dǎo)纖維輸送 , 比較靈活方便 ,

適用于機(jī)器人手執(zhí)激光噴嘴配程序控制進(jìn)行精確

操作 , 因此在三維切割時(shí)大多采用。影響激光切割

工件質(zhì)量的主要因素有切割速度、焦點(diǎn)位置、輔助

氣體壓力、 激光輸出功率及模式。

美國福特和通用汽車公司以及日本的豐田、日

產(chǎn)等汽車公司 , 在汽車生產(chǎn)線上普遍采用激光切割

技術(shù) , 它不必采用各種規(guī)格的金屬模具 , 除了快速

方便地切割各種不同形狀的坯料外 , 還用來大量切

割加工因規(guī)格不同需要更改的零件安裝孔位置 , 如

汽車標(biāo)志燈、 車架、 車身兩側(cè)裝飾線等。通用汽車公

司生產(chǎn)的卡車僅車門就有直徑為 2. 8～39mm 的

20種孔 , 公司采用 Rofin- Sinar 的 500W 激光器通

過光纖連接到裝在機(jī)械手的焊頭上 , 用以切割這些

孔 ,1min 就完成一扇門開孔的加工 ,孔邊緣光滑 ,背

面平整 。2. 8mm 孔的公差為 0. 03～0. 08mm ,

12mm 孔的公差為 - 0. 25mm～ + 0. 03mm。該公

司生產(chǎn)的卡車和客車有 89 種孔徑和孔位配置不同

的底盤 ,經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計(jì) ,現(xiàn)在只需要沖壓 5種不同的

底盤 ,然后再由激光切割出配置不同的孔 ,簡化了工

藝 ,提高了效率 ,降低了成本。

我國自然科學(xué)基金委在 1997 年把大功率 CO2

及 YA G激光三維焊接和切割理論與技術(shù)作為重點(diǎn)

項(xiàng)目進(jìn)行資助 , 國家產(chǎn)學(xué)研激光技術(shù)中心的課題組

成員對(duì)此進(jìn)行了系統(tǒng)的研究 , 為在我國汽車車身制

造業(yè)中應(yīng)用三維激光立體加工技術(shù)做出了很大貢

獻(xiàn)。該中心為一汽轎車公司、寶山鋼鐵公司等國有

大型企業(yè)的技術(shù)改造開展了重大工程項(xiàng)目攻關(guān) , 其

中開發(fā)紅旗加長型轎車覆蓋件的三維激光制造工藝

技術(shù) , 在我國轎車生產(chǎn)中是首次采用。在汽車用薄

厚鋼板激光大拼板拼接工藝試驗(yàn)研究中首次采用了

激光切割替代精裁工藝技術(shù) , 取得了較好的技術(shù)經(jīng)

濟(jì)效果。三維激光切割在車身裝配后的加工也十分

有用 ,例如開行李架固定孔、 頂蓋滑軌孔、 天線安裝

孔、修改車輪擋泥板形狀等。在新車試制中用于切

割輪廓和修正 ,既縮短了試制周期又節(jié)省了模具 ,充

分體現(xiàn)出采用激光切割加工的優(yōu)點(diǎn)。

4. 2 激光打標(biāo)替代沖模打標(biāo)

企業(yè)在其生產(chǎn)的零部件上常常需要打上企業(yè)自

己的標(biāo)志或特定的符號(hào)與數(shù)字 , 以往的方法是使用

沖模打標(biāo)或用鑄模成型 , 打標(biāo)質(zhì)量不高。采用數(shù)控

激光機(jī)打標(biāo)不僅速度快 , 而且克服了沖模打標(biāo)中常

見的毛邊、尖銳的邊緣和畸變。由于采用計(jì)算機(jī)控

制 , 因此可以打出任意復(fù)雜的圖案 , 省去了模具設(shè)

計(jì)、 制造及調(diào)試等環(huán)節(jié) ,大大縮短了產(chǎn)品的開發(fā)制造

周期 , 同時(shí)也降低了成本。因激光打標(biāo)機(jī)所需功率

小 ,成本低 ,打出的標(biāo)記美觀、 漂亮 ,現(xiàn)已為大多數(shù)企

業(yè)所采用。

4. 3 激光成形替代彎曲模成形

金屬板料的激光成形技術(shù)是一種利用聚焦光束

以一定的速度掃描金屬板料表面 (掃描速度應(yīng)足夠

快以防止表面熔化) ,使熱作用區(qū)內(nèi)的材料產(chǎn)生明顯

的溫度梯度 ,導(dǎo)致非均勻分布的熱應(yīng)力 ,從而使板料

塑性變形的方法。與常規(guī)成形方法相比 , 激光成形《模具工業(yè)》2001. No . 4 總 242 43

具有許多優(yōu)點(diǎn): ① 屬于無模成形 ,生產(chǎn)周期短 ,柔性

大 , 可不受加工環(huán)境限制 , 通過優(yōu)化激光加工工藝

參數(shù) , 精確控制熱作用區(qū)域以及熱應(yīng)力的分布 , 將

板料無模成形; ② 因其是一種僅靠熱應(yīng)力而不用模

具使板料變形的塑性加工方法 , 因此屬無外力成

形; ③ 為非接觸式成形 ,所以不存在模具制作、 磨損

和潤滑等問題 ,也不存在貼模、 回彈現(xiàn)象 ,成形精度

高; ④ 可使板料通過復(fù)合成形得到形狀復(fù)雜的異形

件(如球形件、 錐形件和拋物形件等) 。

激光成形機(jī)理的實(shí)質(zhì)就是彎曲機(jī)理。當(dāng)激光加

熱板料時(shí) , 一方面在激光作用區(qū)及其周圍產(chǎn)生熱應(yīng)

力 , 同時(shí)降低了被加熱區(qū)域板料的屈服極根 , 從而

使熱應(yīng)力作用區(qū)的熱態(tài)材料產(chǎn)生非均勻的塑性變

形 ,實(shí)現(xiàn)板料的彎曲成形。試驗(yàn)表明 ,激光每掃描一

道次 ,金屬板料可彎曲 1 ～5 ,不同的掃描軌跡和工

藝參數(shù)組合能夠產(chǎn)生不同的成形效果和不同程度

的變形量 , 即可得到各種復(fù)雜形狀的工件。圖 2表

示在工藝參數(shù)為激光速功率 1. 5kW , 激光束直徑

5. 4mm , 材料 SUS304 , 厚 1mm , 碳涂覆面的條件

下 ,激光掃面速度與材料彎曲角之間的變化關(guān)系。

圖 2 激光掃描速度對(duì)彎曲角的影響

現(xiàn)在世界上許多國家都投入較大的人力、物力

對(duì)激光成形技術(shù)進(jìn)行專項(xiàng)研究 , 在某些領(lǐng)域現(xiàn)已開

始了初步的工業(yè)應(yīng)用。波蘭基礎(chǔ)技術(shù)研究所的

HFrackiewicz 教授利用激光成形先后制造出了筒

形件、 球形件、 波紋管和金屬管的擴(kuò)口縮口、 彎曲成

形等;德國學(xué)者 MGeiger 等將激光成形與其他加工

工序復(fù)合運(yùn)用于汽車制造業(yè) , 進(jìn)行了汽車覆蓋件的

柔性校平和其他成形件的成形 , 而且對(duì)彎曲成形過

程進(jìn)行計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制 , 提高了成形精度。德國

Trumpf 公司于 1997 年開發(fā)了商品化激光成形多

用機(jī)床 Trumat ic L 3030。 相信隨著研究的不斷深入

以及其他相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 , 激光成形技術(shù)將逐趨成

熟 ,進(jìn)入實(shí)用化階段。

5 結(jié)束語

激光加工技術(shù)作為一種先進(jìn)的加工工藝 , 在國

外各行業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用 ,我國機(jī)械行業(yè)在 “九

五”期間也將其作為十大技術(shù)之一。國家自然科學(xué)

基金委也把激光加工工藝和激光加工設(shè)備的研究作

為重點(diǎn)研究項(xiàng)目進(jìn)行資助 , 并明確指出其主要應(yīng)用

領(lǐng)域應(yīng)該在汽車制造業(yè)。模具作為一種工具 , 其生

產(chǎn)周期、質(zhì)量和成本直接影響產(chǎn)品的制造過程和銷

售。而激光作為一種萬能加工工具 , 在減少模具制

造裝備 ,縮短模具制造周期 ,降低制造成本和保證模

具質(zhì)量等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。如何在實(shí)際生產(chǎn)中

應(yīng)用激光加工技術(shù)來優(yōu)化模具制造工藝 , 對(duì)傳統(tǒng)的

模具制造工藝進(jìn)行改進(jìn)和組合 , 需要我們做出不斷

的努力。

參 考 文 獻(xiàn)

1 陳大明 ,徐有容 . 模具鋼表面激光熔覆硬面合金層改性

研究.金屬熱處理 ,1998 , (1)

2 李懦荀 ,平雪良.連續(xù)激光強(qiáng)化模具刃口的工藝研究.電

加工 ,1995 , (6)

3 孫中發(fā) . 我國激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策.上海交通大學(xué)學(xué)報(bào) ,

1997 , (10)

4 曹 能 ,馮 梅.激光加工技術(shù)在汽車工業(yè)中的應(yīng)用 ,寶

鋼技術(shù) ,1998 , (3)

5 管延錦 ,孫升.激光快速成形與制造技術(shù)及其在汽車工

業(yè)中的應(yīng)用.汽車工藝與材料 ,1999 , (9)

6 A Domenico . 加工汽車車身部件的三維激光切割技術(shù) .

機(jī)電信息 ,1999 , (6)

7 周建忠 ,袁國定.應(yīng)用激光強(qiáng)化技術(shù)提高覆蓋件模具壽

命.模具工業(yè) ,2000 , (4)

8 胡曉峰 . 基于數(shù)控激光切割的快速制模方法研究 . 江

蘇理工大學(xué)碩士論文 ,1997.

9 M Geiger ,F Voll tert sen. Flexible St raightening of

car Body Shells by laser .

10 Bob Trving. Welding Tailorde Blanks. Welding Jou-

rnal ,1995 , (8)

11 M Geiger . Synergy of laser Material Porcessing and

Metal Forming. Annals of t he CIRP ,1994 ,43(2)

12 H Arnet ,F Vollert sen. Extending Laset bending

for t he generation of convex shapes. Porc . Inst n.

Mech. Engrs. ,1995 , (209)

13 Trumf Lt d. The heat is on for laser profiler . Sheet

Metal Indust ries ,1997 , (1)

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