模具精加工解決方案分析

在國內(nèi)大多數(shù)的模具制造企業(yè),，精加工階段采用的方法一般是磨削，電加工及鉗工處理,。在這個階段要控制好零件變形,，內(nèi)應(yīng)力，形狀公差及尺寸精度等許多技術(shù)參數(shù),，在具體的生產(chǎn)實踐中,，操作困難較多...

 一幅模具是由眾多的零件組配而成,，零件的質(zhì)量直接影響著模具的質(zhì)量，而零件的質(zhì)量又是由精加工來完成保證的,，因此說控制好精加工關(guān)系重大,。在國內(nèi)大多數(shù)的模具制造企業(yè)，精加工階段采用的方法一般是磨削,，電加工及鉗工處理,。在這個階段要控制好零件變形，內(nèi)應(yīng)力,，形狀公差及尺寸精度等許多技術(shù)參數(shù),，在具體的生產(chǎn)實踐中，操作困難較多,，但仍有許多行之有效的經(jīng)驗方法值得借鑒,。2.模具精加工的過程控制 模具零件的加工，一個總的指導(dǎo)思想是針對不同的材質(zhì),，不同的形狀,，不同的技術(shù)要求進行適應(yīng)性加工，它具有一定的可塑性,，可通過對加工的控制,，達到好的加工效果。 根據(jù)零件的外觀形狀不同,，大致可把零件分三類：軸類,、板類與異形零件，其共同的工藝過程大致為：粗加工——熱處理(淬火,、調(diào)質(zhì))——精磨——電加工——鉗工(表面處理)——組配加工。

    2.1 零件熱處理零件的熱處理工序,，在使零件獲得要求的硬度的同時,，還需對內(nèi)應(yīng)力進行控制，保證零件加工時尺寸的穩(wěn)定性,，不同的材質(zhì)分別有不同的處理方式,。隨著近年來模具工業(yè)的發(fā)展，使用的材料種類增多了,，除了Cr12,、40Cr、Cr12MoV,、硬質(zhì)合金外,，對一些工作強度大，受力苛刻的凸,、凹模,，可選用新材料粉末合金鋼,，如V10、ASP23等,，此類材質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài),。 針對以Cr12MoV為材質(zhì)的零件，在粗加工后進行淬火處理,，淬火后工件存在很大的存留應(yīng)力,，容易導(dǎo)致精加工或工作中開裂，零件淬火后應(yīng)趁熱回火,，消除淬火應(yīng)力,。淬火溫度控制在900-1020℃，然后冷卻至200-220℃出爐空冷,，隨后迅速回爐220℃回火,，這種方法稱為一次硬化工藝，可以獲得較高的強度及耐磨性,，對于以磨損為主要失效形式的模具效果較好,。生產(chǎn)中遇到一些拐角較多、形狀復(fù)雜的工件,，回火還不足以消除淬火應(yīng)力,，精加工前還需進行去應(yīng)力退火或多次時效處理，充分釋放應(yīng)力,。 針對V10,、APS23等粉末合金鋼零件，因其能承受高溫回火,，淬火時可采用二次硬化工藝,，1050-1080℃淬火，再用490-520℃高溫回火并進行多次,，可以獲得較高的沖擊韌性及穩(wěn)定性,，對以崩刃為主要失效形式的模具很適用。粉末合金鋼的造價較高,，但其性能好,，正在形成一種廣泛運用趨勢。

    2.2 零件的磨削加工磨削加工采用的機床有三種主要類型：平面磨床,、內(nèi)外圓磨床及工具磨具,。精加工磨削時要嚴格控制磨削變形和磨削裂紋的產(chǎn)生，即使是十分微小的裂紋,，在后續(xù)的加工使用中也會顯露出來,。因此，精磨的進刀要小，不能大,，冷卻液要充分,，尺寸公差在0.01mm以內(nèi)的零件要盡量恒溫磨削。由計算可知,，300mm長的鋼件,，溫差3℃時，材料有10.8μm左右的變化,，10.8=1.2×3×3(每100mm變形1.2μm/℃),，各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響。 精磨時選擇好恰當?shù)哪ハ魃拜喪种匾?，針對模具鋼材的高釩高鉬狀況,，選用GD單晶剛玉砂輪比較適用，當加工硬質(zhì)合金,、淬火硬度高的材質(zhì)時,，優(yōu)先采用有機粘結(jié)劑的金剛石砂輪，有機粘結(jié)劑砂輪自磨利性好,，磨出的工件粗糙可達Ra=0.2μm,，近年來，隨著新材料的應(yīng)用,，CBN砂輪,，也即立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工效果，在數(shù)控成型磨,，坐標磨床,，CNC內(nèi)外圓磨床上精加工，效果優(yōu)于其它種類砂輪,。磨削加工中,， 要注意及時修整砂輪，保持砂輪的銳利,，當砂輪鈍化后,，會在工件表面滑擦、擠壓,，造成工件表面燒傷，強度降低,。 板類零件的加工大部分采用平面磨床加工,，在加工中常會遇到一種長而薄的薄板零件，此類零件的加工較難,。因為加工時,，在磁力的吸附作用下，工件產(chǎn)生形變，緊貼于工作臺表面(見圖1),，當拿下工件后,，工件又會產(chǎn)生回復(fù)變形，厚度測量一致,，但平行度達不到要求,，解決的辦法可采用隔磁磨削法(見圖2)，磨削時以等高塊墊在工件下面,，四面擋塊抵死,，加工時小進刀，多光刀,，加工好一面后,，可不用再墊等高塊，直接吸附加工,，這樣可改善磨削效果,，達到平行度要求。 軸類零件具有回轉(zhuǎn)面,，其加工廣泛采用內(nèi)外圓磨床及工具磨床,。加工過程中，頭架及頂尖相當于母線,，如果其存在跳動問題,，加工出來的工件同樣會產(chǎn)生此問題，影響零件的質(zhì)量,，因此在加工前要做好頭架及頂尖的檢測工作,。進行內(nèi)孔磨削時，冷卻液要充分澆到磨削接觸位置,，以利于磨削的順利排出,。加工薄壁軸類零件，好采用夾持工藝臺,，夾緊力不可過大,，否則容易在工件圓周上產(chǎn)生“內(nèi)三角”變形。

    2.3 表面處理及組配零件表面在加工時留下刀痕,、磨痕是應(yīng)力集中的地方,，是裂紋擴展的源頭，因此在加工結(jié)束后,，需要對零件進行表面強化,，通過鉗工打磨，處理掉加工隱患,。對工件的一些棱邊,、銳角、孔口進行倒鈍，R化,。一般地,，電加工表面會產(chǎn)生6-10μm左右的變質(zhì)硬化層，顏色呈灰白色,，硬化層脆而且?guī)в袣埩魬?yīng)力,，在使用之前要充分消除硬化層，方法為表面拋光,，打磨去掉硬化層,。 在磨削加工、電加工過程中,，工件會有一定磁化,，具有微弱磁力，十分容易吸著一些小東西,，因此在組裝之前,，要對工件作退磁處理，并用乙酸乙脂清洗表面,。組裝過程中,，先參看裝配圖，找齊各零件,，然后列出各零件相互之間的裝備順序,，列出各項應(yīng)注意事項，然后著手裝配模具,，裝配一般先裝導(dǎo)柱導(dǎo)套,，然后裝模架和凸凹模，然后再對各處間隙,，特別是凸凹模間隙進行組配調(diào)整,，裝配完成后要實施模具檢測，寫出整體情況報告,。對發(fā)現(xiàn)的問題,，可采用逆向思維法，即從后工序向前工序,，從精加工到粗加工,，逐一檢查，直到找出癥結(jié),，解決問題,。

    2.4 電加工控制現(xiàn)代的模具工廠，不能缺少電加工,，電加工可以對各類異形、高硬度零件進行加工，它分為線切割與電火花二種,。慢走絲線切割加工精度可達±0.003mm,，粗糙度Ra=0.2μm。加工開始時,，要先檢查機床的狀況,，查看水的去離子度，水溫,，絲的垂直度,，張力等各個因素，確保良好的加工狀態(tài),。線切割加工是在一整塊材料上去除加工,，它破壞了工件原有的應(yīng)力平衡，很容易引起應(yīng)力集中,，特別是在拐角處,，因此當R＜0.2(特別是尖角)時，應(yīng)向設(shè)計部門提出改善建議,。加工中處理應(yīng)力集中的方法,，可運用矢量平移原理，精加工前先留余量1mm左右,，預(yù)加工出大致形狀,，然后再進行熱處理，讓加工應(yīng)力在精加工前先行釋放,，保證熱穩(wěn)定性,。 加工凸模時，絲的切入位置及路徑的選擇要仔細考慮,。如圖3所示,，工件左端夾持，加工時選擇路線①比路線②要好,，因為路線①工件與材料的夾持部位聯(lián)接緊密,，加工穩(wěn)定，若采用路線②,，一遍進刀后,，工件成懸壁狀，受力差,，影響后續(xù)幾遍加工,。路線③，采用打孔穿絲加工,，高精線切割加工,，通常切割遍數(shù)為四次,，可以保證零件質(zhì)量。當加工帶有錐度的凹模時,，見圖4,，本著快速高效的立場，一遍粗加工直邊,，第二邊錐度加工,，接著再精加工直邊，這樣可不需進行X段垂直向精加工,，只精加工刃口段直邊,，既節(jié)約時間又節(jié)約成本。 電火花加工先要制作電極,，電極有粗,、精之分。精加工電極要求形狀符合性好,，用CNC數(shù)控機床加工完成,。電極的材質(zhì)選擇上，紫銅電極主要用于一般鋼件加工,。Cu-W合金電極,，綜合性能好，特別是加工過程中消耗量明顯比紫銅小,，配合足量的沖刷液,，很適合難加工材料加工及截面形狀復(fù)雜件精加工。Ag-W合金電極比Cu-W合金電極性能更優(yōu),，但其價格高,，資源少，一般較少采用,。制作電極時,，需要計算電極的間隙量及電極數(shù)量，當進行大面積或重電極加工時,，工件和電極裝夾要牢固,，保證具有足夠的強度，防止加工松動,。進行深臺階加工時,，對電極各處的損耗及因排液不暢引起的電弧放電，要予以注意,。

3.結(jié)束語

    實踐證明,，良好的精加工過程控制，可以有效減少零件超差,、報廢,，有效提高模具的一次成功率及使用壽命,。 一幅模具是由眾多的零件組配而成，零件的質(zhì)量直接影響著模具的質(zhì)量,，而零件的終質(zhì)量又是由精加工來完成保證的,，因此說控制好精加工關(guān)系重大。在國內(nèi)大多數(shù)的模具制造企業(yè),，精加工階段采用的方法一般是磨削，電加工及鉗工處理,。在這個階段要控制好零件變形,，內(nèi)應(yīng)力，形狀公差及尺寸精度等許多技術(shù)參數(shù),，在具體的生產(chǎn)實踐中,，操作困難較多，但仍有許多行之有效的經(jīng)驗方法值得借鑒,。 2.模具精加工的過程控制模具零件的加工,，一個總的指導(dǎo)思想是針對不同的材質(zhì)，不同的形狀,，不同的技術(shù)要求進行適應(yīng)性加工,，它具有一定的可塑性，可通過對加工的控制,，達到好的加工效果,。 根據(jù)零件的外觀形狀不同，大致可把零件分三類：軸類,、板類與異形零件,，其共同的工藝過程大致為：粗加工——熱處理(淬火、調(diào)質(zhì))——精磨——電加工——鉗工(表面處理)——組配加工,。