[00732739]模具钢硬态铣削关键技术

本项目属于先进制造技术领域。模具是衡量一个国家工业化水平和创新能力的重要标志之一。我国是模具制造和使用大国，但大型、精密、复杂、长寿命模具的制造水平与国外相比仍存在较大差距。如何通过寻求新的加工技术来保证制造精度和表面质量，简化工艺流程，缩短制造周期，降低生产成本已经成为模具行业急需解决的重要问题之一。硬态铣削不仅缩短工艺流程，提高金属去除率，降低加工成本，而且能够获得理想的加工精度和表面质量；同时，硬态铣削工艺符合“绿色制造、清洁生产”要求。因此，采用硬态铣削代替磨削或EDM已经成为工业发达国家模具制造业的共识。然而国内研究单位和模具制造企业对硬态铣削这一新兴技术还缺乏系统深入的研究，限制了该技术的优势发挥和推广应用。1. 主要技术内容及关键技术创新点：基于理论分析、实验研究和数值仿真的结合，本项目围绕H13热作模具钢的硬态铣削工艺，通过对硬态铣削机理、表面形貌和粗糙度、表面完整性（白层、残余应力、显微硬度）、刀具磨损及其对白层形成的影响、低温MQL的流体动力学特性及冷却润滑性能、工艺参数优化等的系统深入研究，揭示模具钢硬态铣削过程中的切削效率、加工质量、刀具寿命之间的内在联系，形成一整套指导淬硬模具钢高效加工、清洁生产的工艺理论和方法体系，解决制约我国模具制造业快速发展的瓶颈难题。本项目的主要创新点及技术先进性体现在：通过优化硬态铣削参数，降低了工件变质层深度，能够抑制白层出现，获得有利于提高模具热疲劳性能和使用寿命的高完整性表面；研究了低温MQL作用下的刀具磨损及其对加工表面完整性的影响规律，提出了基于表面完整性要求的刀具磨钝标准，达到了刀具寿命长和表面完整性高的效果。2012年6月23日山东省科技厅组织有关专家，对该项目进行了科技成果鉴定，鉴定结论为：“该项目成果对推动我国模具制造业向着高性能、高品质方向发展具有重要的意义，在模具钢硬态铣削关键技术研究方面综合水平达到国际先进。”2. 知识产权情况及人才培养：本项目已获授权实用新型专利1项，发表SCI/EI收录论文8篇，培养硕士研究生2名。3. 技术经济指标：针对模具钢材料成分及热处理状态，通过应用硬态铣削工艺，达到以下技术指标：① 在保证加工精度（尺寸精度不低于±0.05mm）和加工质量的条件下，切削效率提高12-15%以上。② 干切削条件下，刀具寿命提高10-20%；低温MQL则可使刀具寿命提高1.3倍以上。③ 通过优化工艺参数，可以有效降低工件变质层深度，抑制白层出现，获得有利于提高模具热疲劳性能和使用寿命的高完整性表面。4. 应用推广及效益情况：目前，研究成果处于成熟应用和大规模推广阶段，济南方德利模具有限公司、青岛海图模具有限公司和大连韩道新月精密机械有限公司等单位通过应用本项目的相关研究成果，有效地缩短了模具制造周期，提高了模具的抗疲劳性能和使用寿命，增强了模具企业的竞争力。同时，硬态铣削工艺符合“清洁生产、绿色制造”要求，对于实现可持续发展，构建环境友好型社会具有重要意义。