金属加工钻齿模具的优化设计，你了解吗？

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编者按
结合硬质合金钻齿模体设计改进的成功实例，介绍了为提高效率、缩短模具生产周期和降低模具成本对钻齿模体结构进行的优化设计。通过对成形模体内部结构进行改进，将原来电加工成形的工艺调整在精磨工艺上完成。实践结果表明：该模体的优化改进缩短了模具生产周期，提高了模具的使用寿命，同时降低了制造成本，对类似的外圆带倒角产品模压成形模具的设计具有重要的指导借鉴意义。
矿用钻齿需装配在钻头本体内，钻齿外圆与钻头本体过盈配合，将钻齿底部设计为装配过程中的精确导向部位。近几年用模单位对模具的要求越来越高，不仅要求成本低廉，同时要求提供模具的生产周期越来越短。为了解决公司快速发展与模具成本高、生产周期长之间的矛盾，技术人员以缩短生产周期和降低生产成本为目标，在不改变压制工艺的基础上，改进钻齿模具的结构并优化生产工艺，从而满足用模单位的需求。 1
矿用钻齿介绍如图1所示，该产品的外圆下端带有18°的导向锥，有利于合金钻齿产品顺畅地压入钻头本体中并与钻头紧密配合，使钻齿在高强度工作状态下不会从钻头本体上脱落。钻齿导向锥的长度为2.5mm 。该钻齿产品的导向锥部分具有锥度小、导向段长度短的特点。

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图1矿用钻齿该钻齿产品的硬质合金粉末压制品通过DORST自动压力机压制完成，模具采用上下压制（沿高度方向）成形，模具为一件上冲、一件下冲和一件模体的结构模式。上冲头将产品的顶部球冠部分带出。产品锥度部分如果由下冲带出，则会影响下冲头的使用寿命，并且造成产品在下冲过程中脱模困难，因此锥度部分由模体内型腔带出角度。如图2所示，模具在内型腔上加工小角度的锥体部分，小内孔加工完成后由电脉冲设备加工出大内孔和锥体部分，再在模具抛光机上将电脉冲加工出的型腔表面抛光，达到模压所需的表面粗糙度要求。上述工艺的模具制造成本高，模具生产周期长。通过反复分析研究模具的加工及使用，我们突破以往的传统工艺，采用分体式模腔代替整体模腔：将模腔分成上、下两段，倒角的锥体部分置于下模腔中。此结构可将模腔部分的加工工序全部放在磨床上完成，无需使用数控电火花和模体抛光机加工，因此也无需制作电火花设备所需的电极。在分体模腔组装时，为了避免热镶时上、下模腔因回弹产生的不贴合，压装后采用在施加外力状态下缓冷至室温的措施，并加工出空刀端，减少端面的接触。此生产工艺的加工周期明显缩短，生产成本比之前低了一半以上。

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图2改进前的钻齿模具2
具体设计思路钻齿模具的结构决定了工艺路线，在保证使用功能的前提下，优化模具结构：将整体式改进成分体式，取消电脉冲和抛光工序，在分体模腔的对接上采用施压热镶法。（1）钻齿模具结构分析将产品小角度锥体部分设计在模腔内成形是合理的，原模腔是整体结构，内部的18°倒角面和大内孔由电脉冲加工完成，需制作电脉冲加工使用的电极，电脉冲完成后再在抛光机上抛光成形面，工艺成本高，制作周期长。为了解决这个问题，设计了分体式模腔结构，如图3所示，倒角的上端面作为分模线，将模腔分成上、下两段，这样就能使用精密磨床加工合金模腔的内、外圆：精加工成形内孔、小角度面及外圆，将最大与最小尺寸的差异控制在0.005mm以内，保证上、下两段模腔外圆尺寸的一致性。通常是一次性加工外圆后再切断成两部分，这样更容易控制外圆的一致性。同时需保证上、下成形模腔的内、外圆同轴度，便于模腔压装进模体中。此模腔加工工艺无需再在电脉冲设备、抛光机上加工，也不需要制作电脉冲加工时使用的电极。该技术方案的改进实施，可使钻齿模具的生产周期缩短1/3 ，加工成本只需原来的1/2 ，经济效益显著。