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)量又是由精加工來保證的,,因此控制好精加工是模具質(zhì)量的保證。
??? 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(jìn)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(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(jìn)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(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(jìn)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(yùn)用趨勢,。
??? 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)的加工使用中也會顯露出來。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(dāng)?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(dāng)加工硬質(zhì)合金,、淬火硬度高的材質(zhì)時,,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,,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,,要注意及時修整砂輪,,保持砂輪的銳利,當(dāng)砂輪鈍化后,,會在工件表面滑擦,、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(dāng)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(dá)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(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。加工過程中,,頭架及頂尖相當(dāng)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(jìn)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,,最好采用夾持工藝臺,,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,。加工開始時,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,,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(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,,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,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,,見圖4,本著快速高效的立場,,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(dāng)進(jìn)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(qiáng)度,防止加工松動,。進(jìn)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,。
??? 2.4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(kuò)展的源頭,,因此在加工結(jié)束后,,需要對零件進(jìn)行表面強(qiáng)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(jìn)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(jìn)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,。
五金模具的精加工控制分析
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