关于高温合金锻造模具的加工策略

锻造模具在机械制造行业的应用非常广泛，而高温合金锻造模具的加工工艺本身就是一项难度系数相对较高的工作，若想提高锻造模具的加工效率更是需要一定的技能改革与创新。本论文以高温合金锻造模具的加工为例，对相关概念进行阐述，在分析传统锻造模具加工工艺弊端的基础上研究加工刀具选择及切削参数设置，通过实验分析，确定最佳的切削工艺参数组合：切削速度、切削深度、切削宽度、进给量，给出相应的高温合金锻造模具加工的策略，为后续的生产加工解决难题，减低刀具使用成本，提高加工效率；为高温合金材料模具的加工找到最佳工艺参数，编制优化工艺流程。

相关概念阐述

高温合金

高温合金是一种抗氧化与抗腐蚀性强的金属材料，能够在900℃以上的高温下进行工作，这种金属材料以铁、镍、钴为基础，抗疲劳性强，具有一定的组织稳定性与使用可靠性。目前，高温合金材料被广泛应用于航空、航天、石油、化工等领域。高温合金主要包括以下六种类型：变形高温合金、铸造高温合金、粉末冶金高温合金、氧化物弥散强化合金、金属间化合物高温材料、环境高温合金。本论文主要研究锻造高温合金模具的加工。

第一，对信息渠道进行融合。受大数据技术的影响，媒体信息渠道从以往的电脑PC端逐渐向智能手机端转移。网络是新媒体当下的主要传播渠道，但从新媒体的未来发展形势来看，新媒体的信息渠道发展更偏向于智能手机等移动终端。照片、视频的拍摄作为现代智能手机的一项基本功能，智能手机拍摄照片及视频的清晰度以及照片及视频的色彩处理技术完全满足网络传播的要求。对信息渠道进行融合是增强媒体信息的互动性以及媒体信息话语权的重要途径。

逆变器的键合图模型中存在逆向键合图，所以适合设计开环控制的结构，通过解耦（逆矩阵运算和扰动补偿），并锁定动态误差可以将开环控制结构扩展到闭环控制。

铸造高温合金模具通常情况下是指只能通过铸造的方法成形的一种高温合金。铸造高温合金的主要特性包括：

⑴切削力大，高温合金含有许多高熔点金属元素，构成组织结构致密的奥氏体固溶体，合金的塑性好，原子结构十分稳定，需要很大能量才能使原子脱离平衡位置，因而变形抗力大。其切削力是普通钢材的3 ～5 倍，这就增强了对机床刚性和刀具刚性、锋利程度的要求。

⑶切削温度高，切削时，塑性变形严重，刀具与工件、切屑之间存在着强烈的摩擦，产生出大量的切削热，又因高温合金导热性差，导热系数是45

钢的(1/5 ～1/2），故使变形区的切削热高度集中于狭小的切削区域内，造成1000℃以上的高温，这样的高温必然导致扩散磨损和氧化磨损。同时，也会导致刀具和工件的变形，进而影响工件尺寸精度。

但是，广西依托西江集团开展船闸联合调度也存在一定的局限性，一是西江集团作为广西通航建筑物统一管理、联合调度的运行单位，不具备行政管理职能，不能对船舶过闸的违法违规行为进行执法处罚，也不适宜承担对过闸船舶进行安全检查等职责。二是实现多线多梯级船闸的联合调度，需要建立完善的过闸船舶数据库，融合电子航道图、海事AIS、水位和流量等多个政府部门的数据信息，一些数据还涉及保密，西江集团难以做到信息资源的有效整合。

⑵加工硬化倾向严重，由于切削温度高，基体组织中强化相析出，造成表面硬化，这些析出的硬质点在切削过程中会引起刀具剧烈的磨损。同时，在高温下 刀具与工件之间的亲和作用易造成刀具与工件粘附。

锻造模具

锻造模具主要是指金属在热态或冷态下进行体积成形的过程中所用的模具的总称。由于金属体积成形的形状不尽相同，所以锻造模具的结构也不尽相同，本论文主要研究高温合金等温精锻造具，此类模具具有以下特点：结构复杂、高精度、高硬度、高强度、低导热率、低塑性和高塑性、有硬质点和硬夹物等。此类材料的切削过程符合金属切削的一般原理与规律。但是，此类模具在切削过程中也存在一些显而易见的劣势，切削力大，切削温度高；加工硬化严重；容易出现粘刀现象和高硬质点的摩擦现象。本文将针对以上状况，从工艺与生产两方面入手，寻求高温合金锻造模具加工工艺效率的提高，整合与优化加工工艺路径。

高温合金锻造模具传统加工的分析

模具加工工艺问题分析

高温合金模具加工是本单位初次接触，根据对模具材料与结构的分析，参考普通锻造模具的加工工艺，编写了模具加工工艺流程如图1 所示。

⑴钻工。钻螺孔、沉孔及导柱孔，在钻孔过程中由于材料特性，普通钻头无法实施钻孔，遇到硬质点更无法加工，更换合金钻头后，加工也非常困难，仅两个

50mm 的导柱孔就加工了40 小时，比普通材料同等直径的孔加工多20 倍。

（1）准备阶段。准备阶段的主要任务是：第一，研究应用领域，并根据现有的本体库和对应用领域的描述来创建应用本体；第二，寻找与应用领域相关的知识源，创建知识源本体；第三，配置知识源网络——在知识源内部进行知识分配。

⑵铣工。铣上下面及基面，由于没有使用冷却方式，造成刀具磨损严重。

⑶数控铣。铣型槽、毛边槽、钳口、阻料沟及48mm×48mm×26mm 的方形沉台，由于数控铣转速达不到高速旋转的要求，出现加工型槽及阻料沟，采用小直径刀具时无法提高加工速度，影响了加工效率。

式中:xl是第l个单元的输入;xl+1是第l个单元的输出,同时是第l+1个单元的输入;W={Wl,k|1≤k≤K}为与第l个残差单元相关的权重和偏差的集合,其中K是残差单元内部的层数;F(xl,Wl)为网络的残差函数;f(yl)为网络的ReLU函数;函数h(xl)为恒等映射。

通过对第一块模具加工的经验总结，对加工工艺路线进行了优化，各工序的加工内容有所变化，分工更合理，并且增加了电加工工序，取消了油模工，具体加工工步图如图3 所示。在模具正式加工之前，可以先利用VERICUT 软件事先对模具加工工艺进行实验仿真模拟，以便于在实际加工的过程中发现问题、寻找不足。

超声造影还具有一些不足，例如操作者依赖性大、有创性、可使患者发生造影剂过敏等[6]。而且，由于动脉相的时间窗不够长及由于微泡所产生的信号在深部病变中受到限制等原因，超声造影在定位多个或位置较深的目标病变中是有挑战性的[7]。

⑸油模工。由于高温合金材料的特性，油石无法油研型槽。

除李约瑟之外，很多中外学者也分别从社会的政治制度、经济制度、文化与宗教传统等角度，对中国没有产生近代科学的原因作了深入探讨。

刀具选用问题分析

最初采用的是普通钻头，钻头磨损很快，修磨一次钻头，钻孔深度仅5mm，造成人、机疲劳，严重影响加工效率。铣刀主要用可转位刀(牛鼻刀）去除粗加工余量，半精加工与精加工用球头刀；采用的是国产株洲普通硬质合金刀片(YD05），每粒刀片加工时间约10min，既费刀片，效率又低。

加工参数的问题分析

工艺路线的安排，重点体现在以下四方面：

高温合金锻造模具优化后加工工艺的分析

铸态高温合金锻造模具结构的分析

传统的高温合金模具的加工缺乏对模具结构进行详细的分析，不了解各个零部件之间的尺寸与构造，对模具结构尺寸掌握不精细，无法深入理解模具的设计意图与工艺性能，以图2 所示的模具模型为例，对其尺寸与构造进行分析，根据锻造模具的加工参数，确定模具加工工艺的尺寸并进行相关的实验。通过对模具结构的分析，其结构比较复杂，成形部分由上下模块组成，有两个导柱孔、四个螺丝沉孔、双型槽、过桥上有R1.5mm×2 的阻尼沟，加工难度非常大。

模具加工工步的实验分析

⑷钳工。由于没有合金铰刀，钻导柱孔无法保证配合精度，导致钳工花大量时间修配导柱孔，而且由于数控铣加工的型槽表面质量较差，钳工修型槽时间所需工时也很多。

提高高温合金锻造模具加工效率的策略分析

设置加工策略

由于初次接触高温合金模具的加工，对材料特性不了解，刀具的频繁更换，导致各工序的加工参数调试时间过长，影响了加工质量与加工效率。

学困生缺乏对数学的学习兴趣：学困生难以学好数学的主要原因还是在于学习数学时的态度，大多数学困生会因为觉得数学学科枯燥乏味，因而在学习数学时会比较随意，往往在学习数学的过程中遇到难题就会丧失学习的兴趣。此外，还有的学困生因为在其他学科的学习成绩也比较落后，从而导致自信心的缺乏，认为自己不够聪明，学什么都学不好，面对数学更是产生了畏惧心理。

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⑵加工高温合金时吃刀抗力大，故机床、刀具、夹具必须具有足够的刚性，尤其是粗加工，首先考虑普通机床加工。普通铣床主轴刚性好，可使用直径比较大的盘铣刀，因此上、下模垫块及上、下模块的上下面先由普通铣床去除余量，单面留1mm 余量，再利用数控铣床进行精加工。这样可以有效的提高加工效率(表1）。根据模具尺寸的要求分模面见光即可，将余量留在底面，加工型腔时在分模面对刀保证型腔深度。

⑶主要工序是数控加工，合理的安排数控铣与雕刻机分工合作，先由数控铣将顶杆孔、导柱孔、毛边槽及钳口加工到位，再将型槽及阻尼沟转至雕刻机上进行加工，利用雕刻机的高速切削功能，加工复杂型槽与R1.5mm 的阻尼沟比数铣加工效率可提高5 倍，而且加工精度及表面质量远比数控加工好。

⑷已经钻过通孔的48mm×48mm×26mm 的方形沉台，选用电脉冲加工是最佳选择，避免数控铣小刀清角；同时取消了油模工工序，采购抛光轮由钳工抛光，加工工艺的优化大大提高了加工效率。

由于对模具结构及材料的了解不够细化，没有通过对模具造型分析模具的整体结构，了解模具的尺寸精度，没有意识到高温合金锻造模具的加工是一项技术性强，难度高的工艺，导致模具工艺编写不合理，影响了加工质量与加工进度。

选用合理的切削参数

根据高温合金的性能和切削过程中的特点，加工时应考虑以下几个方面：

⑴钻孔是模具加工难度最大的工作。先由数控确定孔的中心位置，钻好中心孔，为了提高加工质量，导柱孔可先钻

35mm 的荒孔，再由数控铣加工至尺寸，为后序钳工配导柱节约了时间。

⑴切削参数。在切削高温合金时切削速度与刀具耐用度的关系具有较明显的驼峰性，切削速度过高或过低时刀具磨损均较快。一般采用低转速、小走刀量、大切削深度加工(表2）。

⑵刀具几何参数。一般刀具前角应略小(0 ～10°） ，后角应较大(10°～15°），主偏角应尽可能小些(45°～75°），原则是选择较小前角、较大后角、较小主偏角的刀片。为避免刀尖烧损和崩刃，刀尖采用圆弧过渡；钻头使用全合金钻头，相比普通钻头效率提高了50%。

⑶数控铣刀采用进口钨钴类硬质合金刀具。瑞典山特维克(HIP）和日本三菱(HTi20T），此两种硬质合金刀片具有高硬度和耐磨性，耐热性和导热性较好，而且有较好的抗粘结性。刀片选用时刀口不能有崩刃、裂纹、缺口，刀具要锋利。

⑷加工高温合金时，不论何种切削，都必须连续不断地加注冷却润滑液，严禁加工中断流忽冷忽热而造成刀具崩刃，采取柴油加机油混合冷却(比例10：1）。

优化数控加工程序

优化数控加工程序及走刀路径方式，主要从以下五个方面进行改进。

⑴利用VERICUT 软件进行夹具建模，在模拟中能明确看出是否有碰撞或过切现象。

⑵粗、精铣加工程序分开，粗加工用数控铣床程序，精加工用雕刻机程序。

⑶加工毛边槽选用偏置区域清除策略加工，精加工导柱孔则选用最佳等高策略加工，铣阻料沟选用R1.5mm 的成形球头刀沿沟槽中心轮廓加工。根据不同结构、不同精度要求选用不同的加工策略，这样既能保证模具加工质量，又能提高加工效率。

⑷调整加工参数，不同的刀具、机床选用不一样的加工参数(表2）。

⑸根据型槽结构分段采取不同的加工路径方式，由平行加工三维偏置加工及等高加工等几个方式组合而成。

加工中应注意的事项

由于此材料加工硬化倾向严重，所以最后一刀切削深度要不小于0.1mm，且所有的切削加工工序都要求实现均匀的切削进给，避免手动进给。在切削过程中，不允许刀具中途停顿，以免加剧刀具磨损。对于有型面要求的零件，成形刀无法直接加工成形，应尽可能使刀具在数控机床上按设定的轨迹进行加工，或先用一般刀具进行粗加工，最后留少许余量用成形刀精加工，以保证型面要求。

此外，“水资源监控终端产品认证实施规则”“国家水资源监控能力建设项目监测站设备安装调试规范”“国家水资源监控能力建设项目通信及计算机网络技术条件”“国家水资源监控能力建设项目软件平台业务功能规范”等一系列标准规范即将制定。

加工效果对比

同等结构的模具加工工时由原来的321 小时缩短至225 小时(图4），提高了加工效率，缩短了制模周期。

高温合金模具加工工艺的拓展

针对铸态(K403）高温合金材料通过现场加工实践、对比，将机床、刀具等多种相关因素固化，得出一组可指导现场实际加工的有效参数。参考以上总结的参数，后期连续加工了三套不同结构的圆锥形挤压模具(图5），增加了车工工序，总结出了车削加工参数(表3）及刀具前角、机床转速和切削量与刀具耐用度的关系(图6），并保证了一次试模合格。

结束语

随着新材料、新工艺技术的不断创新发展，加工模具或零件将向高品质、高效率的方向发展，考虑集成加工时所有影响加工的因素，使得切削参数高度集成化。在不久的将来，通过我们加倍的努力，模具和零件加工行业会不断发展壮大，切削技术将更上一个台阶。