一套五金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,,而零件的最終質(zhì)量又是由精加工來(lái)保證的,,因此控制好精加工是模具質(zhì)量的保證。
??? 在國(guó)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(gè)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(shí)踐中,,操作困難較多,,但仍有許多行之有效的經(jīng)驗(yàn)方法值得借鑒。
??? 2.模具精加工的過(guò)程控制
??? 模具零件的加工,,一個(gè)總的指導(dǎo)思想是針對(duì)不同的材質(zhì),,不同的形狀,不同的技術(shù)要求進(jìn)行適應(yīng)性加工,,它具有一定的可塑性,,可通過(guò)對(duì)加工的控制,達(dá)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(guò)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(shí),,還需對(duì)內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行控制,,保證零件加工時(shí)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(lái)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(duì)一些工作強(qiáng)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)。(導(dǎo)讀:模具高速銑削加工技術(shù))
??? 針對(duì)以Cr12MoV為材質(zhì)的零件,,在粗加工后進(jìn)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(kāi)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(qiáng)度及耐磨性,,對(duì)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(jìn)行去應(yīng)力退火或多次時(shí)效處理,充分釋放應(yīng)力,。
??? 針對(duì)V10,、APS23等粉末合金鋼零件,因其能承受高溫回火,,淬火時(shí)可采用二次硬化工藝,,1050-1080℃淬火,再用490-520℃高溫回火并進(jìn)行多次,,可以獲得較高的沖擊韌性及穩(wěn)定性,,對(duì)以崩刃為主要失效形式的模具很適用。粉末合金鋼的造價(jià)較高,,但其性能好,,正在形成一種廣泛運(yùn)用趨勢(shì)。
??? 2.2零件的磨削加工
??? 磨削加工采用的機(jī)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(shí)要嚴(yán)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(huì)顯露出來(lái),。因此,,精磨的進(jìn)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(jì)算可知,,300mm長(zhǎng)的鋼件,溫差3℃時(shí),,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(shí)選擇好恰當(dāng)?shù)哪ハ魃拜喪种匾?,針?duì)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(dāng)加工硬質(zhì)合金,、淬火硬度高的材質(zhì)時(shí),優(yōu)先采用有機(jī)粘結(jié)劑的金剛石砂輪,有機(jī)粘結(jié)劑砂輪自磨利性好,,磨出的工件粗糙可達(dá)Ra=0.2μm,,近年來(lái),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(biāo)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(shí)修整砂輪,,保持砂輪的銳利,,當(dāng)砂輪鈍化后,會(huì)在工件表面滑擦,、擠壓,,造成工件表面燒傷,強(qiáng)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(huì)遇到一種長(zhǎng)而薄的薄板零件,此類零件的加工較難,。因?yàn)榧庸r(shí),,在磁力的吸附作用下,工件產(chǎn)生形變,,緊貼于工作臺(tái)表面(見(jiàn)圖1),,當(dāng)拿下工件后,工件又會(huì)產(chǎn)生回復(fù)變形,,厚度測(cè)量一致,,但平行度達(dá)不到要求,解決的辦法可采用隔磁磨削法(見(jiàn)圖2),,磨削時(shí)以等高塊墊在工件下面,,四面擋塊抵死,加工時(shí)小進(jìn)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(dá)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(guò)程中,頭架及頂尖相當(dāng)于母線,,如果其存在跳動(dòng)問(wèn)題,,加工出來(lái)的工件同樣會(huì)產(chǎn)生此問(wèn)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(cè)工作,。進(jìn)行內(nèi)孔磨削時(shí),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,最好采用夾持工藝臺(tái),,夾緊力不可過(guò)大,,否則容易在工件圓周上產(chǎn)生“內(nèi)三角”變形。
??? 2.3電加工控制
??? 現(xiàn)代的模具工廠,,?能缺少電加工,,電加工可以對(duì)各類異形、高硬度零件進(jìn)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(dá)±0.003mm,粗糙度Ra=0.2μm,。加工開(kāi)始時(shí),,要先檢查機(jī)床的狀況,查看水的去離子度,,水溫,,絲的垂直度,張力等各個(gè)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(dāng)R<0.2(特別是尖角)時(shí),,應(yīng)向設(shè)計(jì)部門(mén)提出改善建議。加工中處理應(yīng)力集中的方法,,可運(yùn)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(jìn)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(shí),,絲的切入位置及路徑的選擇要仔細(xì)考慮,。如圖3所示,工件左端夾持,,加工時(shí)選擇路線①比路線②要好,,因?yàn)槁肪€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,,第一遍進(jìn)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,,效果最佳。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(dāng)加工帶有錐度的凹模時(shí),,見(jiàn)圖4,,本著快速高效的立場(chǎng),第一遍粗加工直邊,,第二邊錐度加工,,接著再精加工直邊,這樣可不需進(jìn)行X段垂直向精加工,,只精加工刃口段直邊,,既節(jié)約時(shí)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,,最好用CNC數(shù)控機(jī)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(guò)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(jià)格高,,資源少,,一般較少采用。制作電極時(shí),,需要計(jì)算電極的間隙量及電極數(shù)量,,當(dāng)進(jìn)行大面積或重電極加工時(shí),工件和電極裝夾要牢固,,保證具有足夠的強(qiáng)度,,防止加工松動(dòng)。進(jìn)行深臺(tái)階加工時(shí),,對(duì)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。
??? 2.4表面處理及組配
??? 零件表面在加工時(shí)留下刀痕,、磨痕是應(yīng)力集中的地方,,是裂紋擴(kuò)展的源頭,因此在加工結(jié)束后,,需要對(duì)零件進(jìn)行表面強(qiáng)化,,通過(guò)鉗工打磨,處理掉加工隱患,。對(duì)工件的一些棱邊,、銳角、孔口進(jìn)行倒鈍,,R化,。一般地,電加工表面會(huì)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(guò)程中,,工件會(huì)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(duì)工件作退磁處理,,并用乙酸乙脂清洗表面,。組裝過(guò)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(xiàng)應(yīng)注意事項(xiàng),,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(duì)各處間隙,,特別是凸凹模間隙進(jìn)行組配調(diào)整,裝配完成后要實(shí)施模具檢測(cè),,寫(xiě)出整體情況報(bào)告,。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)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(wèn)題。
五金模具的精加工控制分析
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