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一幅模具是由眾多的零件組配而成,,零件的質量直接影響著模具的質量,,而零件的至終質量又是由精加工來完成保證的,因此說控制好精加工關系重大,。在國內大多數的模具制造企業(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,,內應力,形狀公差及尺寸精度等許多技術參數,,在具體的生產實踐中,操作困難較多,,但仍有許多行之有效的經驗方法值得借鑒,。
模具零件的加工,根據零件的外觀形狀不同,,大致可把零件分三類:板類,、異形零件及軸類,其共同的工藝過程大致為:粗加工——熱處理(淬火,、調質)——精磨——電加工——鉗工(表面處理)——組配加工,。
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,,還需對內應力進行控制,,保證零件加工時尺寸的穩(wěn)定性,不同的材質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力,,容易導致精加工或工作中開裂,,零件淬火后應趁熱回火,消除淬火應力,。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,。生產中遇到一些拐角較多,、形狀復雜的工件,回火還不足以消除淬火應力,,精加工前還需進行去應力退火或多次時效處理,,充分釋放應力。
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,。
2零件的磨削加工
磨削加工模具加工制造廠家采用的機床有三種主要類型:平面磨床、內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變形量1.2μm/℃),,各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響,。
精磨時選擇好恰當的磨削砂輪十分重要,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,,當加工硬質合金、淬火硬度高的材質時,,優(yōu)先采用有機粘結劑的金剛石砂輪,,有機粘結劑砂輪自磨利性好,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,,在數控成型磨,坐標磨床,,CNC內外圓磨床上精加工,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,,工件產生形變,,緊貼于工作臺表面,當拿下工件后,,工件又會產生回復變形,,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,,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,。
軸類零件具有回轉面,其加工廣泛采用內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生此問題,,影響零件的質量,因此在加工前要做好頭架及頂尖的檢測工作,。進行內孔磨削時,,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,,至好采用夾持工藝臺,夾緊力不可過大,,否則容易在工件圓周上產生“內三角”變形,。
3電加工控制
現代的模具加工制造廠家,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Ra0.2μm。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力平衡,,很容易引起應力集中,特別是在拐角處,,因此當R<0.2(特別是尖角)時,,應向設計部門提出改善建議。加工中處理應力集中的方法,,可運用矢量平移原理,,精加工前先留余量1mm左右,預加工出大致形狀,,然后再進行熱處理,,讓加工應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。采用打孔穿絲加工,,效果至佳,。高精線切割加工,通常切割遍數為四次,,可以保證零件質量,。當加工帶有錐度的凹模時,本著快速高功效的立場,,首先一遍粗加工直邊,,其次一遍錐度加工,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,至好用CNC數控機床加工完成,。電極的材質選擇上,,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雜件精加工,。制作電極時,,需要計算電極的間隙量及電極數量,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,。
4表面處理及組配
模具加工制造廠家零件表面在加工時留下刀痕,、磨痕是應力集中的地方,是裂紋擴展的源頭,,因此在加工結束后,,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,,電加工表面會產生6-10μm左右的變質硬化層,,顏色呈灰白色,硬化層脆而且?guī)в袣埩魬?,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,,工件會有部分磁化,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,,列出各項應注意事項,然后著手裝配模具,,裝配一般先裝導柱導套,,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,,解決問題,。
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,。
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