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汽车模具钢材

在汽车工业飞速发展的今天，新车型日新月异，经典车型历久弥新。汽车模具作为汽车工业的基础，生产过程中过早失效，必然会造成巨大的浪费。

如何让汽车模具在保证生产的前提下达到所预期的寿命是一个值得研究的问题。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，尺寸精度和表面精度要求高。

如果先加工后淬火，会出现崩口及开裂。只有先整体淬火后加工，才能避免此类现象的发生。如何加工汽车超高强钢板热压成型模具便是一个难点，高速铣削在汽车超高强钢板热压成型模具加工中必然是方向之一。

下面从汽车超高强钢板热压成型模具材料的选择、热压成型模具材料的淬火和热压成型模具材料的加工三个方面作一个简单探讨。

一.汽车超高强钢板热压成型模具材料的选择

模具的使用寿命，直接影响到制件成本。在进行汽车超高强钢板热压成型模具设计时，必须根据不同的使用情况，选用不同的材料，以保证模具的寿命。生产批量确定以后，在模具设计过程中，选择材料时，需要考虑的因素很多：比如材料的硬度、耐磨性、韧性（延展性）、尺寸稳定性、切削加工性、线切割加工性、堆焊性、抛光性、淬火性、热硬性、耐冲击性、切削及剪断性能等。抛光还能对模具动作起到帮助和补充的作用，尤其对脱模非常有意义。

而在汽车超高强钢板热压成型模具领域，开裂以及耐磨损方面更是极为重要的，要求很高。因此，强度、耐磨性和韧性极限对模具寿命起到了关键的作用，也是选用模具材料主要考虑的因素之一。模具材料多为Cr12MoV和5CrMnMo等模具钢（硬度为55-65HRC），属于高强度、高硬度材料。用于这类用途的合金工具用钢一般属于高碳合金钢，碳质量分数在0。而且，多数采用镶块式淬硬钢拼接后整体铣削加工而成，其加工区域存在大比例的非均匀性高硬度表面（硬度为55-65HRC）。

二.汽车超高强钢板热压成型模具材料的淬火

汽车超高强钢板热压成型模具的耐磨性直接影响模具寿命，因此，对模具凸凹模等工作部分进行淬火，会提高其硬度、耐磨性，从而可以直接延长模具寿命。经过淬火等热处理的材料具有更均匀、致密的金属***，强度、韧性均得到提高，具有更好的综合力学性能。

同时，在进行这些处理后的工件也会有不同程度的变形。设计者在设计需要整体淬火镶块时，应考虑材质的淬透性及淬火后加工、刀具磨损、镶块变形、加工余量、模具加工周期、数控及钳工工人的工作量等多方面因素。

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***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。如果不是很清楚冷作模具钢的性能，肯定会问将冷作模具钢当作热作模具钢用可以么。

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。我国装备制造可实现汽车模具制造、金属加工等典型行业2020年装备数控化率达到70%。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。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。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。

以上是从满足产品要求来说，但作为一个设计师，你只考虑这些的话，你不但不可能成为一个好的设计师，可能你的饭碗都有问题，你涉及的模具所需求的成本是重中之重，你还要考虑价格，就拿S136与2316来比较，每公斤相差55—60元，如果你选择不当，你老板不是接不到单，就是做到破产。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。

三级模具用预硬料多，牌号有：S136H，2316H，718H，083H，硬度HB270----340，四五级模具用P20，718，738，618，2311，2711，对于要求特低的模具，还有可能用到S50C，45#钢，即直接在模胚上做型腔。塑料模具用钢要求具有一定的强度、硬度、耐磨性、热稳定性和耐蚀性等性能。玻璃胶)