一種挖邊機上下刀片的生產方法
2023-07-16 20:46:01
專利名稱：一種挖邊機上下刀片的生產方法
技術領域：
本發明屬於機械剪切刀具製造技術領域，特別是一種挖邊機上下刀片的生產方法。
背景技術：
金屬剪切過程中，刀具的剪切部分直接完成剪切工作。刀具材料性能的優劣直接 影響到刀具的質量、剪切加工生產率、刀具耐用性能、零件加工精度和表面質量等。刀具材 料性能很大程度上取決於刀具材料的選擇和刀具的加工工藝。在金屬剪切過程中，剪切刀 具不僅承受很大的衝擊載荷還要經受很大的機械摩擦。因此，刀具材料必須具備良好的硬 度、耐熱性、耐磨性和足夠的強度。7Cr7Mo2V2Si簡稱LD (LD-1)，是一種冷作模具鋼，強度韌性是一般冷作模具鋼 的兩倍。該鋼在保持較高韌性的情況下，其抗壓強度、抗彎強度、耐磨性較好，是LD系列中 應用最廣的鋼種，在現剪切技術領域中，用於高衝擊載荷下要求強韌性的剪切刀具。但是 7Cr7Mo2V2Si韌性、耐磨性和淬火不變形性一般，含V量較多，塑性一般，其可加工性較差。 因此降低含碳量，以避免由於一次及二次碳化物而引起鋼的韌性下降；加入Si合金元素， 以提高鋼的回火穩定性和回火溫度(550°C回火)這樣有利於充分消除淬火應力，而又不致 降低硬度；加入W元素形成難熔碳化物的元素以細化晶粒、提高韌性。申請號為200710132M1. 1的中國專利《夾石土耐磨抗衝擊鑽頭》，公開了一種鑽 頭，該鑽頭母體以7Cr7Mo2V2Si (LD)材料為基礎，通過表面熔覆一層耐磨的STELLITE190鈷 基合金強化層，提高其耐磨性能，但其生產成本高，且韌性一般，不適合作為剪切刀具。專利 申請號為200910116770. 1的專利《一種合金材料、其生產方法以及用其製造的刀具》中，該 發明所生產的材料中加入鎢的含量達到0. 4-0. 6%，因為在W含量超過1%時韌性會大大下 降，因此該發明所生產材料的韌性、瞬時和持久強度仍可以提高。另外，利用現有技術生產扭曲面的剪切刀片時，往往通過鋸切之後再磨削，通過普 通夾具定位，造成加工精度低，同時也不便實現刀片生產過程自動化，生產效率低下。
發明內容
本發明所解決的技術問題在於提供一種挖邊機上下刀片的生產方法，提高了加工 刀具的效率。實現本發明目的的技術解決方案為一種挖邊機上下刀片的生產方法，包括以下 步驟
步驟1、對合金進行冶煉，其化學成分為(質量百分比％) =C 0. 6-0. 7，Cr 6. 2-7. 8，Mo 1. 2-1. 6, W 0. 2-0. 3, V 1. 7-2. 2，Si 0. 5-1. 8，Mn 彡 0. 4，P ^ 0. 03, S 彡 0. 03，餘量為 Fe ； 步驟2、連續鑄鋼，得到合金材料鑄坯，並壓製成坯件；
步驟3、對坯件進行熱處理首先將坯件放入箱式爐或鹽浴爐中淬火，之後回火，坯件 淬火後，在深冷冰箱中進行冷處理；
3步驟4、對熱處理後的坯件進行加工，製造出挖邊機上刀片加工夾具； 步驟5、利用步驟4製造的挖邊機上刀片加工夾具來製造挖邊機上刀片； 步驟6、製造挖邊機下刀片，所述下刀片由第一下刀片工件和第二下刀片工件通過結合 面上中心定位銷組合構成，結合面位於兩片下刀片工件對稱面上。本發明原理為本發明以本發明選材上以廢鋼材料為基礎，對其中關鍵元素Mo (鉬)的含量進行調整，同時添加關鍵元素W (鎢)，使合金成分比例更合理，韌性、耐磨性和 加工性能得到很大的提高，再通過熱處理工藝的改進，促進碳化物的形成，最大程度細化組 織，同時改進生產剪切刀片夾具的設計，提高刀片的生產效率和使用壽命。本發明與現有技術相比，其顯著優點為1)提高了合金鋼的韌性、耐磨性和加工性 能；2)提高挖邊機刀片的工作使用壽命，達到國外相同的水平；3)減少了貴金屬鉻的含量， 使生產成本大大降低；4)通過夾具，縮短生產加工的輔助時間，提高原加工刀具的效率，提 高了加工精度的穩定性，便於實現刀片生產過程自動化。
圖1為上刀片加工夾具結構示意圖。圖2為上刀片俯視圖。圖3為上刀片主視圖。圖4為上刀片A向主視圖。圖5為上刀片A向俯視圖。圖6為上刀片B-B剖面放大圖。圖7為上刀片C-C剖面圖。圖8為下刀片主視圖。圖9為下刀片左視圖。圖10為本發明的一種挖邊機上下刀片的生產方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。結合圖10，本發明的一種挖邊機上下刀片的生產方法，包括以下步驟
步驟1、對合金進行冶煉，其化學成分為(質量百分比％) =C 0. 6-0. 7，Cr 6. 2-7. 8，Mo 1. 2-1. 6, W 0. 2-0. 3, V 1. 7-2. 2，Si 0. 5-1. 8，Mn 彡 0. 4，P ^ 0. 03, S 彡 0. 03，餘量為 Fe ； 步驟2、連續鑄鋼，得到合金材料鑄坯，並壓製成坯件；
步驟3、對坯件進行熱處理首先將坯件放入箱式爐或鹽浴爐中淬火，之後回火，坯件 淬火後，在深冷冰箱中進行冷處理；對坯件進行熱處理時，淬火的溫度為1200°C，回火的溫 度為550°C，回火的次數為三次，在深冷冰箱中冷處理的溫度為_60°C -80°C，冷處理時間 為2小時；
步驟4、對熱處理後的坯件進行加工，製造出挖邊機上刀片加工夾具；對熱處理後的 坯件進行加工時，具體為首先對坯件進行鋸切，獲得圓盤狀夾具；之後對圓盤狀夾具進行 車、銑、鑽孔，獲得第一定位孔1、軸孔2、工藝孔3、第二定位孔4 ；最後進行平磨、內磨、外磨 處理；圓盤狀夾具的直徑為700mm ；步驟5、利用步驟4製造的挖邊機上刀片加工夾具來製造挖邊機上刀片；具體為首先 對熱處理後的坯件進行鋸切，獲得弧形工件，並用挖邊機上刀片加工夾具進行夾緊；之後車 銑上刀片刃面5和外緣凹邊6 ；接著進行鑽孔，獲得上刀片定位鍵槽9、上刀片工藝孔8和 沉頭螺栓定位孔7，所述定位孔等距排列；最後進行平磨、外磨處理。所述弧形工件的半徑 為371mm，上刀片其外緣半徑371mm，內緣凹口半徑369mm，上刀片定位鍵槽9長132mm、槽寬 16mm、深20mm，上刀片工藝孔8直徑8mm深18mm，沉頭螺栓定位孔7上部直徑34mm、底部直 徑23mm，上刀片的刃面表面粗糙度為0. 8 ；
步驟6、製造挖邊機下刀片，所述下刀片由第一下刀片工件10和第二下刀片工件11通 過結合面上中心定位銷組合構成，結合面15位於兩片下刀片工件對稱面上。加工時，對兩 個下刀片工件分別進行加工，首先利用鑽刀加工下刀片工藝孔12、下刀片沉頭螺栓定位孔 13、下刀片定位銷孔14，所述定位銷孔與底座配鉸；之後進行內磨、外磨處理。下刀片工藝 孔12直徑8mm深18mm，下刀片沉頭螺栓定位孔13上部直徑沈讓、底部直徑17mm，下刀片 定位銷孔14直徑16mm，下刀片的刃面、第一下刀片工件10和第二下刀片工件11結合面的 表面粗糙度均為0.8。更具體的說，針對現有技術中7Cr7Mo2V2Si作為冷作模具鋼，其韌性、耐磨性和淬 火不變形性一般，其可加工性較差，或者通過塗層提高7Cr7Mo2V2Si工作性能，生產成本增 加，以及生產挖邊機刀片效率低下且刀片壽命只為同類國際先進產品的1/5-1/10。本發明 通過對刀具材料的改良和挖邊機刀片工藝的改進，解決7Cr7Mo2V2Si韌性、耐磨性和加工 性能較差的問題，並且提高了挖邊機刀片的工作實用壽命和刀片生產效率。其步驟包括
(1)冶煉、合金化；
在電爐中兌加廢鋼和鐵水，加入造渣料進行造渣，去除原料中的S、P、0以及鋼中氣體 (如H、N)及非金屬夾雜物，調整出鋼溫度，達到符合出鋼的溫度要求。採用LF+VD精煉工 藝裝置，VD裝置真空度一般保持在約10100 的水平，將初煉鋼液倒入鋼包中，移到真空 室內，通過吹Ar攪拌，鋼液在真空條件下激烈沸騰，隨著Ar氣泡流，鋼液被驅動而形成環 流，使鋼液中的氣體隨Ar氣排出，夾雜物上浮，並進行脫硫，通過鋼包中的精煉，鋼中氣體 含量、硫含量等進一步降低，夾雜物的含量也進一步降低。通過LF精煉添加W (鎢)合金， 使鋼水化學成分控制在(質量百分比%) :C 0. 6-0. 7，Cr 6. 2-7. 8，Mo 1. 2-1. 6，W 0. 2-0. 3， V 1. 7-2. 2，Si 0. 5-1. 8，Mn 彡 0. 4，P ( 0. 03，S 彡 0. 03，餘量為 Fe。(2)連鑄，得到合金材料鑄坯，並軋製成坯件；
將上述精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中間包， 中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去，使鑄件成形並迅速凝固結晶。拉矯機與結 晶振動裝置共同作用，將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻後，切割成一定長度的板坯。板坯經 軋制工藝製成坯件。(3)熱處理；
坯件採用箱式爐或鹽浴爐在1200°C溫度下進行淬火，550°C回火3次；坯件淬火後，在 深冷冰箱_60°C ^-80oC的條件下，進行2小時的冷處理。熱處理後，合金材料的抗屈服強度 為^00-3600Mpa，抗彎強度為6000_6300Mpa，彎曲繞度為18_29Mpa，衝擊韌性為140-160J/ cm2 ο(4)製造加工挖邊機上刀片加工夾具；
5通過鋸、車、銑，鑽孔、平磨，內磨，外磨，加工挖邊機刀片生產夾具的定位元件、定位裝 置、夾緊裝置、夾具體。通過夾具，使生產加工縮短輔助時間，提高原加工刀具的效率至一 倍，穩定定位，提高了加工精度的穩定性，便於實現刀片生產過程自動化。(5)製造加工挖邊機上刀片；
利用製造上刀片的加工夾具，通過鋸、車、銑，鑽孔、平磨，內磨，外磨，加工挖邊機上刀 片，上刀片刃面的光潔度為0.8。(6)製造加工挖邊機下刀片。通過鋸、車、銑，鑽孔、平磨，內磨，外磨，加工兩片組合下刀片，下刀片由兩片刀片 通過結合面上中心定位銷組合構成，下刀片刃面的光潔度為0. 8。下面結合實施例對本發明做進一步詳細的描述。
實施例本發明選材上以廢鋼材料為基料，調整材料含量為CO. 7%、Cr7%、Mol. 5%，並增加W 含量0. 2-0. 3%，為合理地促進碳化物的形成，最大程度細化組織，增強材料韌性，提高產品 使用壽命，使成分控制在(質量百分比％) :C:0. 6-0. 7，Cr:6. 2-7. 8，Mo:1. 2-1. 8,ff:0. 2-0. 3 ,V:l. 7-2. 2，Si:0. 5-1. 8，Mn:彡 0· 4，P 彡 0· 03，S 彡 0· 03。將廢鋼熔化，向電爐溶池供氧，把爐料中的碳氧化到規定範圍；造渣去除原料中的 S、p、0以及鋼中氣體如H、N及非金屬夾雜物，以保證鋼的質量；調整合金成分，符合出鋼的 溫度的要求。採用LF+VD精煉工藝裝置。VD裝置真空度一般保持在約10100 的水平，將 初煉鋼液倒入鋼包中，移到真空室內，通過吹Ar攪拌，鋼液在真空條件下激烈沸騰，隨著Ar 氣泡流，鋼液被驅動而形成環流，使鋼液中的氣體隨Ar氣排出，夾雜物上浮，並進行脫硫， 通過鋼包中的精煉，鋼中氣體含量、硫含量等一步降低，夾雜物的含量也進一步降低，通過 LF爐精煉補加W (鎢)合金，減少鉻成分的添加，使成分控制在(質量百分比％):C:0. 6-0. 7， Cr:6. 2-7. 8, Mo:1. 2-1. 8,ff:0. 2-0. 3, V:l. 7-2. 2，Si :0. 5-1. 8，Mn:彡 0· 4，P 彡 0· 03，S彡 0. 03。將上述精煉好鋼水的鋼包運至迴轉臺，迴轉臺轉動到澆注位置後，將鋼水注入中 間包，中間包再由水口將鋼水分配到各個結晶器中去，使鑄件成形並迅速凝固結晶。拉矯 機與結晶振動裝置共同作用，將結晶器內的鑄件拉出，經冷卻、電磁攪拌後，切割成一定長 度的板坯。熱處理中，採用箱式爐或鹽浴爐在1200°C溫度下進行淬火，550°C回火3次；刀坯 淬火後，在深冷冰箱-60°C --80°C的條件下，進行2小時的冷處理，使材料組織中殘餘奧氏 體完全向馬氏體轉變，有效的清除了熱處理中的應力對材料進行清理、精整。鍛造加熱溫度 為1120 1140°C，始鍛溫度為1100 1200°C，終鍛溫度彡850°C，鍛後冷卻方式為砂冷。加工製造挖邊機上刀片加工夾具
如圖1所示，製造挖邊機上刀片加工夾具，其加工工藝為通過鋸切獲得直徑為700mm 圓盤狀專用夾具，車、統，鑽孔獲得定位孔1、軸孔2、工藝孔3、定位孔4，平磨，內磨，外磨挖 邊機刀片生產夾具，加工挖邊機刀片生產夾具的定位元件、定位裝置、夾緊裝置、夾具體。通 過夾具，可以使生產加工縮短輔助時間，每次可以生產兩片圓弧狀挖邊機上刀片，提高原加 工刀具的效率至一倍，本專用夾具可以穩定定位加工，提高了加工精度的穩定性，便於實現 刀片生產過程自動化。
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加工挖邊機上刀片
如圖2、3、4、5、6和7所示，製造挖邊機上刀片加工夾具，其加工工藝為將加工工件鋸 切獲得半徑為371mm弧形工件、通過裝配墊鐵，利用製造上刀片的加工夾具如圖1所示定位 夾緊，車銑上刀片刃面5和外緣凹邊6，外緣半徑371mm內緣凹口半徑369mm，鑽孔獲得上刀 片定位鍵槽9長132mm、槽寬16mm、深20mm，工藝孔8直徑8mm深18mm，沉頭螺栓定位孔7 上部直徑34mm、底部直徑23mm，定位孔等距排列。平磨，外磨，使挖邊機上刀片的刃面表面 粗糙度為0. 8，加工成型如圖2所示的挖邊機上刀片。加工挖邊機下刀片
將加工工件車銑如圖8和9所示、由下刀片工件10和下刀片工件11通過結合面上中心 定位銷組合構成，結合面15在兩片下刀片對稱面上，鑽刀加工工藝孔12直徑8mm深18mm， 沉頭螺栓孔13上部直徑^mm、底部直徑17mm，定位銷孔14直徑16mm，定位銷孔與底座配 鉸，內磨、外磨下刀片，下刀片的刃面和工件10和11的結合面表面粗糙度為0. 8。表格1合金材料機械性能測試對比表
權利要求
1.一種挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，包括以下步驟步驟1、對合金進行冶煉，其化學成分為(質量百分比％) =C 0. 6-0. 7，Cr 6. 2-7. 8，Mo 1. 2-1. 6, W 0. 2-0. 3, V 1. 7-2. 2，Si 0. 5-1. 8，Mn 彡 0. 4，P ^ 0. 03, S 彡 0. 03，餘量為 Fe ； 步驟2、連續鑄鋼，得到合金材料鑄坯，並壓製成坯件；步驟3、對坯件進行熱處理首先將坯件放入箱式爐或鹽浴爐中淬火，之後回火，坯件 淬火後，在深冷冰箱中進行冷處理；步驟4、對熱處理後的坯件進行加工，製造出挖邊機上刀片加工夾具；步驟5、利用步驟4製造的挖邊機上刀片加工夾具來製造挖邊機上刀片；步驟6、製造挖邊機下刀片，所述下刀片由第一下刀片工件[10]和第二下刀片工件[11]通過結合面上中心定位銷組合構成，結合面[15]位於兩片下刀片工件對稱面上。
2.根據權利要求1所述的挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，步驟3對坯件進行 熱處理時，淬火的溫度為1200°C，回火的溫度為550°C，回火的次數為三次，在深冷冰箱中 冷處理的溫度為_60°C _80°C，冷處理時間為2小時。
3.根據權利要求1所述的挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，步驟4對熱處理 後的坯件進行加工時，具體為首先對坯件進行鋸切，獲得圓盤狀夾具；之後對圓盤狀夾具 進行車、銑、鑽孔，獲得第一定位孔[1]、軸孔[2]、工藝孔[3]、第二定位孔W]；最後進行平 磨、內磨、外磨處理。
4.根據權利要求3所述的挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，圓盤狀夾具的直 徑為700mm。
5.根據權利要求1所述的挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，步驟5製造挖邊 機上刀片時，具體為首先對熱處理後的坯件進行鋸切，獲得弧形工件，並用挖邊機上刀片 加工夾具進行夾緊；之後車銑上刀片刃面[5]和外緣凹邊W]；接著進行鑽孔，獲得上刀片 定位鍵槽[9]、上刀片工藝孔[8]和沉頭螺栓定位孔[7]，所述定位孔等距排列；最後進行平 磨、外磨處理。
6.根據權利要求5所述的挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，所述弧形工件 的半徑為371mm，上刀片其外緣半徑371mm，內緣凹口半徑369mm，上刀片定位鍵槽[9]長 132mm、槽寬16mm、深20mm，上刀片工藝孔[8]直徑8mm深18mm，沉頭螺栓定位孔[7]上部直 徑34mm、底部直徑23mm，上刀片的刃面表面粗糙度為0. 8。
7.根據權利要求1所述的挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，步驟6製造挖邊機 下刀片時，對兩個下刀片工件分別進行加工，首先利用鑽刀加工下刀片工藝孔[12]、下刀片 沉頭螺栓定位孔[13]、下刀片定位銷孔[14]，所述定位銷孔與底座配鉸；之後進行內磨、外 磨處理。
8.根據權利要求7所述的挖邊機上下刀片的生產方法，其特徵在於，下刀片工藝孔[12]直徑8mm深18mm，下刀片沉頭螺栓定位孔[13]上部直徑^mm、底部直徑17mm，下刀 片定位銷孔[14]直徑16mm，下刀片的刃面、第一下刀片工件[10]和第二下刀片工件[11] 結合面的表面粗糙度均為0. 8。
全文摘要
本發明公開了一種挖邊機上下刀片的生產方法，屬於機械剪切刀具製造技術領域。本發明的步驟為首先對合金進行熔煉，使成分控制在(質量百分比%)C:0.6-0.7,Cr:6.2-7.8,Mo:1.2-1.6,W:0.2-0.3,V:1.7-2.2,Si:0.5-1.8,Mn:≤0.4,P≤0.03,S≤0.03，餘量為Fe；之後連鑄、熱處理；接著製造加工挖邊機上刀片加工夾具，之後製造加工挖邊機上刀片，最後製造加工挖邊機下刀片。本發明的方法能提高挖邊機刀片的工作使用壽命，使刀片的指標達到與國外相同的水平並縮短生產加工輔助時間，提高加工刀具的效率和加工精度的穩定性，便於實現刀片生產過程自動化。
文檔編號C22C38/24GK102126120SQ201110086759
公開日2011年7月20日 申請日期2011年4月8日 優先權日2011年4月8日
發明者劉道豹 申請人:馬鞍山市凌鋒模具製造有限公司