1、新型金剛石分齒燒結鋸片的半自動成型模具研制摘要：本文介紹了新型金剛石分齒燒結鋸片半自動成型模具的研發及應用，對金剛石工具制造行業在效率、成本上的影響，以及未來燒結鋸片成型方式的發展趨勢。關鍵詞： 半自動成型機 半自動成型模具 分齒燒結鋸片 成型效率 人工成本 模具壽命一、前言：模具是制造業的重要工藝基礎，在金剛石制品的制造過程中除去電鍍、釬焊工藝外，幾乎所有的金剛石制品都必須使用模具才能完成，模具設計的結構合理性、精度的高低、直接影響金剛石工具的質量、效率和成本。所以可以說模具設計和制造水平的高低，在很大程度上制約著金剛石制品行業的發展水平。在目前，無論是在低端或者高端金剛石工具的制造上，每一

2、個制造商都在效率、成本上想盡一切方法來加以改良，方向是向自動化，少人工的方向上發展。隨著我國金剛石工具企業與國際上知名工具企業的交流以及合作的不斷進行，以及各種用于金剛石工具制造設備的引進，我們在制造金剛石工具的效率上得到快速的提高，同時成本得以降低。而新型新型金剛石分齒燒結鋸片的半自動成型模具的開發就是基于這種情況下進行的。二、傳統成型制造方法：我國傳統的金剛石燒結片的成型制造方法完全依賴手動模具，如附圖1所示， 這種模具的使用方法是在操作臺上將模具的外環、下壓頭、下模芯組裝到一起后倒入粉料，然后旋轉刮平。再搬運到四柱壓機上加壓、退模，再搬回操作臺上拆卸模具、取出壓坯。此種模具從開始生產金剛

3、石燒結鋸片延用至今，仍然被廣泛使用，其優點在于模具的制造成本低廉、組裝方便。但是其最大的缺點在于：1、效率低下、因頻繁組裝模具導致模具使用壽命低。2、操作人員多，在使用過程中需要三個人以上的配合才能完全發揮其效能。3、人均產量低，一般人均8小時的產量在350片到400片左右，4、勞動強度大、用工成本高，因為成型時人工來回搬運模具，勞動強度大，所以消耗的體力多，即使加班生產，產能的提高也是非常有限。況且隨著用工成本的增加， 過多的人員造成因模具落后而導致的人工成本的增加。三、新的成型設備和模具：隨著成型設備的改良，半自動成型機和全自動成型機的出現，新型的燒結片成型模具實現了設計上質的改變，成型工

4、作不再是重體力，人員多的工作，模具成本也得到很好的控制。但是全自動成型設備因為造價高、可壓制的規格范圍窄而被絕大多數廠家放棄，目前國內只有一兩家企業在使用。而半自動成型機因造價相對廉價，壓制范圍寬受到極大的歡送，目前發展趨勢相當的迅猛，相信兩年之內，國內中等規模的金剛石工具企業都會大批購進此種設備進行燒結鋸片的成型。使半自動成型壓機得以短時間內風行整個金剛石工具行業的根本原因是因為一種可壓制分齒燒結鋸片模具的出現。分齒片在金剛石燒結鋸片中的比例大概在65%，在國內和印度市場甚至超過90%2004年，晶日金剛石工具與韓國曉成金剛石工具株式會社合資成立晶成金剛石工具，從韓國引進了半自動燒結片的成型

5、壓機，實現了渦輪及連續邊燒結片的半自動成型，帶來成型效率的成倍增長和人工、模具成本的降低。但是因為沒有開發出分齒片的成型模具，分齒片的生產還是在沿用傳統的模具，甚至韓國曉成公司制作熱壓分齒片的方法還是將連續邊用激光切割冷卻槽，成本非常高。2007年，隨著晶成公司與蘇州博格自動化機械公司聯合開發的同類壓機的成功，晶成公司開始開發用于半自動成型壓機上的分齒片成型模具并取得成功，從此開啟了燒結片成型工藝的又一次全面革新。目前此項技術已申請國家實用新型專利。四、新型模具的結構和原理：因為冷壓模具的結構有以下幾個部分組成：定位件、導向零件；開、合模機構；卸料機構；送料機構等。所以設計者巧妙利用了分齒片基

6、體形狀以及模具的上、下壓頭和外環形狀，實現了鋸片基體的定位、壓頭的導向和成型后的卸料。一技術方案：見圖2 1、基體定位：在模具上內芯17上安裝基體固定銷13，與上內芯對基體進行定位的中軸7一起對基體進行定位并防止轉動，保證成型時基體與陰模6之間的配合。用磁鐵10將基體吸緊在上內芯17上。 2、內模芯定位：在上內芯外圓安裝與上壓頭2分齒槽相配合的導向鍵14，防止上內芯轉動。 3、工件取出：在上內芯安裝24個微型氣缸4，通過手動換向閥頂出基體從而頂出工件。防止撬動取片造成壓坯損壞。 附圖2說明 1、工件安裝：中軸7穿入基體中孔，通過磁鐵10靠緊上內芯，用手旋轉基體，使基體定位銷13穿入基體冷卻孔后

7、，基體得到固定。保證基體的冷卻水口與外套6配合。 2、壓 制：用刮板將粉料12刮平后只需按動壓制按鈕就可自動壓制成型。 3、工件取下：當成型保壓后，上下壓頭自動回程并扳動手動換向閥，三個微型氣缸4克服磁力將工件從上內芯17上頂下。其它說明：1、導向鍵14鑲在上內芯17中，與上壓頭的分齒縫滑動配合，保證上內芯17不在上壓頭2中轉動，從而保證了基體的冷卻水口與外套6配合 2、基體定位銷13由彈簧15壓緊。保證基體時的快速安裝。 3、主要部件材質：上下壓頭和外環采用Cr12MoV并真空熱處理，要求硬度在HRC60-62，保證使用壽命上下內模芯采用Gr15熱處理硬度HRC55-58. 五、新型模具的優

8、點及效益分析1、 成型效率為高：傳統手動模具要3個人以上配合才能完全發揮其效能，熟練的職工3人每天8小時生產1150-1250片125以下，而新型設備和模具只需要一人，在8小時工作日內輕松生產1200-1300片2、 勞動強度大大降低：操作人員只需將基體安裝到上模芯上，將工作臺上的粉料用刮板刮入型腔內后按下壓制按鈕即可進行成型工作；壓制完成后由氣缸頂下成型后的鋸片即完成。原來操作工只能依賴男性職工，現在女性職工也可輕松勝任。目前經過改良，采用安裝于上壓頭內的液壓缸自動頂下，效率更高，但是對于超薄片和壓坯強度低的鋸片，刀頭容易破損。3、 人工成本大幅度降低，原來分配到一片鋸片中的2-3個人的壓制

9、人工費用降低到一個人的費用。4、 模具成本降低：原來每片125以下鋸片的成型模具成本在0.0-0.1元范圍內，甚至對外觀要求嚴格的企業因模具過早淘汰成本更高。而采用新型模具后經過中間修復壽命可到達3500040000次。單片模具成本下降到0.04-0.05元。綜合以上幾點采用新型成型模具的某企業人工和模具成本比照：105分齒片單片模具成本元單片成型直接人工成本元合計傳統手動模具壽命4000次0.1450.130.275新型半自動模具壽命40000次，中間經一次修復0.060.070.13費用節省額0.0850.06合計節約：0.145原來由于勞動強度高，收入偏低，所以成型工序的職工辭職率高，現

10、在采用新型模具后，對工人的技術水平要求低，所以不但工作輕松，采用計件工資的收入也高，成型工序的職工辭職率也大幅降低。六、設計模具的要點： 除去公差配合上的要求與傳統模具相同以外，在設計模具上還需要注意如下的事項1、因為基體的冷卻孔穿入定位銷，所以基體的冷卻孔中心距D公差要嚴格要求，防止因孔距不一致造成基體無法安裝。2、冷卻孔的孔徑d要每批基體保持一致，防止固定銷與冷卻孔配合過緊或過松導致的基體在壓制過程中與外環無法配合。3、冷卻孔槽寬H與外環的配合公差要注意不能過緊和過松，以免壓制成型時基體損壞和刀頭不美觀。七、發展趨勢：1、自動送料：目前已經在半自動成型壓機上采用了自動送料的機構，因為存在刀頭上的金剛石分布不均現象太嚴重，所以技術還有待改良，相信解決這一問題的時間不會太長。2、雙工位