模具精加工控制分析

19910124曼

模具精加工控制分析
1.引言
　　一幅模具是由众多的零件组配而成，零件的质量直接影响着模具的质量，而零件的最终质量又是由精加工来完成保证的，因此说控制好精加工关系严重。
# m& ?" S7 h" p' l9 Y　　在国内大多模具制造企业，精加工阶段采用的方法普通是磨削，电加工及钳工处置。在这个阶段要控制好零件变形，内应力，外形公差及尺寸精度等许多技术参数，在细致的消费理论中，操作困难较多，但仍有许多卓有成效的经历方法值得自创。
+ B2 T7 u5 }+ h) u5 O; h　　2.模具精加工的过程控制
　　模具零件的加工，一个总的指导思想是针对不同的材质，不同的外形，不同的技术请求停止顺应性加工，它具有一定的可塑性，可经过对加工的控制，到达好的加工效果。
, H: G! P9 z0 [5 d　　根据零件的外观外形不同，大致可把零件分三类：轴类、板类与异形零件，其共同的工艺过程大致为：粗加工——热处置(淬火、调质)——精磨——电加工——钳工(外表处置)——组配加工。
　　2.1零件热处置
　　零件的热处置工序，在使零件获得请求的硬度的同时，还需对内应力停止控制，保证零件加工时尺寸的稳定性，不同的材质分别有不同的处置方式。随着近年来模具工业的开展，运用的材料品种增加了，除了Cr12、40Cr、Cr12MoV、硬质合金外，对一些工作强度大，受力苛刻的凸、凹模，可选用新材料粉末合金钢，如V10、ASP23等，此类材质具有较高的热稳定性和良好的组织状态。
/ Q( a) h& ]. G4 V! C　　针对以Cr12MoV为材质的零件，在粗加工后停止淬火处置，淬火后工件存在很大的存留应力，容易招致精加工或工作中开裂，零件淬火后应趁热回火，消弭淬火应力。淬火温度控制在900-1020℃，然后冷却至200-220℃出炉空冷，随后疾速回炉220℃回火，这种方法称为一次硬化工艺，可以获得较高的强度及耐磨性，关于以磨损为主要失效方式的模具效果较好。消费中遇到一些拐角较多、外形复杂的工件，回火还缺乏以消弭淬火应力，精加工前还需停止去应力退火或屡次时效处置，充分释放应力。
　　针对V10、APS23等粉末合金钢零件，因其能承受高温回火，淬火时可采用二次硬化工艺，1050-1080℃淬火，再用490-520℃高温回火并停止屡次，可以获得较高的冲击韧性及稳定性，对以崩刃为主要失效方式的模具很适用。粉末合金钢的造价较高，但其性能好，正在构成一种普遍运用趋向。
% E% c! L' Z4 o+ S  d　　2.2零件的磨削加工
; t0 ?; f8 B9 V, T0 I0 b　　磨削加工采用的机床有三种主要类型：平面磨床、内外圆磨床及工具磨具。精加工磨削时要严厉控制磨削变形和磨削裂纹的产生，即使是非常微小的裂纹，在后续的加工运用中也会显显露来。因此，精磨的进刀要小，不能大，冷却液要充分，尺寸公差在0.01mm以内的零件要尽量恒温磨削。由计算可知，300mm长的钢件，温差3℃时，材料有10.8μm左右的变化，10.8=1.2×3×3(每100mm变形量1.2μm/℃)，各精加工工序都需充分思索这一要素的影响。
　　精磨时选择好恰当的磨削砂轮非常重要，针对模具钢材的高钒高钼情况，选用GD单晶刚玉砂轮比拟适用，当加工硬质合金、淬火硬度高的材质时，优先采用有机粘结剂的金刚石砂轮，有机粘结剂砂轮自磨利性好，磨出的工件粗糙可达Ra=0.2μm，近年来，随着新材料的应用，CBN砂轮，也即立方氮化硼砂轮显现出非常好的加工效果，在数控成型磨，坐标磨床，CNC内外圆磨床上精加工，效果优于其它品种砂轮。磨削加工中，要留意及时修整砂轮，坚持砂轮的锐利，当砂轮钝化后，会在工件外表滑擦、挤压，构成工件外表烧伤，强度降低。
　　板类零件的加工大局部采用平面磨床加工，在加工中常会遇到一种长而薄的薄板零件，此类零件的加工较难。由于加工时，在磁力的吸附作用下，工件产生形变，紧贴于工作台外表(见图1)，当拿下工件后，工件又会产生回复变形，厚度丈量分歧，但平行度达不到请求，处理的方法可采用隔磁磨削法(见图2)，磨削时以等高块垫在工件下面，四面挡块抵死，加工时小进刀，多光刀，加工好一面后，可不用再垫等高块，直接吸附加工，这样可改善磨削效果，到达平行度请求。
　　轴类零件具有回转面，其加工普遍采用内外圆磨床及工具磨床。加工过程中，头架及顶尖相当于母线，假设其存在跳动问题，加工出来的工件同样会产生此问题，影响零件的质量，因此在加工前要做好头架及顶尖的检测工作。停止内孔磨削时，冷却液要充分浇到磨削接触位置，以利于磨削的顺利排出。加工薄壁轴类零件，最好采用夹持工艺台，夹紧力不可过大，否则容易在工件圆周上产生“内三角”变形。
' k9 ~+ k2 \  g, ^; G, ?　　2.3电加工控制
5 g3 z- |8 v/ f! ?8 F0 Q4 l; x6 H　　现代的模具工厂，不能缺少电加工，电加工可以对各类异形、高硬度零件停止加工，它分为线切割与电火花二种。
　　慢走丝线切割加工精度可达±0.003mm，粗糙度Ra=0.2μm。加工开端时，要先检查机床的情况，查看水的去离子度，水温，丝的垂直度，张力等各个要素，确保良好的加工状态。线切割加工是在一整块材料上去除加工，它毁坏了工件原有的应力平衡，很容易惹起应力集中，特别是在拐角处，因此当R＜0.2(特别是尖角)时，应向设计部门提出改善建议。加工中处置应力集中的方法，可运用矢量平移原理，精加工前先留余量1mm左右，预加工出大致外形，然后再停止热处置，让加工应力在精加工前先行释放，保证热稳定性。
7 U% |9 s2 w2 D2 T9 S; q　　加工凸模时，丝的切入位置及途径的选择要认真思索。如图3所示，工件左端夹持，加工时选择道路①比道路②要好，由于道路①工件与材料的夹持部位联接紧密，加工稳定，若采用道路②，第一遍进刀后，工件成悬壁状，受力差，影响后续几遍加工。道路③，采用打孔穿丝加工，效果最佳。高精线切割加工，通常切割遍数为四次，可以保证零件质量。当加工带有锥度的凹模时，见图4，本着快速高效的立场，第一遍粗加工直边，第二边锥度加工，接着再精加工直边，这样可不需停止X段垂直向精加工，只精加工刃口段直边，既节约时间又节约本钱。
　　电火花加工先要制造电极，电极有粗、精之分。精加工电极请求外形契合性好，最好用CNC数控机床加工完成。电极的材质选择上，紫铜电极主要用于普通钢件加工。Cu-W合金电极，综合性能好，特别是加工过程中耗费量明显比紫铜小，配合足量的冲刷液，很适宜难加工材料加工及截面外形复杂件精加工。Ag-W合金电极比Cu-W合金电极性能更优，但其价钱高，资源少，普通较少采用。制造电极时，需求计算电极的间隙量及电极数量，当停止大面积或重电极加工时，工件和电极装夹要结实，保证具有足够的强度，防止加工松动。停止深台阶加工时，对电极各处的损耗及因排液不畅惹起的电弧放电，要予以留意。
- q' I) f/ J: I: F　　2.4外表处置及组配
　　零件外表在加工时留下刀痕、磨痕是应力集中的中央，是裂纹扩展的源头，因此在加工完毕后，需求对零件停止外表强化，经过钳工打磨，处置掉加工隐患。对工件的一些棱边、锐角、孔口停止倒钝，R化。普通地，电加工外表会产生6-10μm左右的蜕变硬化层，颜色呈灰白色，硬化层脆而且带有残留应力，在运用之前要充分消弭硬化层，方法为外表抛光，打磨去掉硬化层。
7 L: \0 H/ X' n7 e8 n　　在磨削加工、电加工过程中，工件会有一定磁化，具有微小磁力，非常容易吸着一些小东西，因此在组装之前，要对工件作退磁处置，并用乙酸乙脂清洗外表。组装过程中，先参看装配图，找齐各零件，然后列出各零件互相之间的配备次第，列出各项应留意事项，然后着手装配模具，装配普通先装导柱导套，然后装模架和凸凹模，然后再对各处间隙，特别是凸凹模间隙停止组配调整，装配完成后要施行模具检测，写出整体情况报告。对发现的问题，可采用逆向思想法，即从后工序向前工序，从精加工到粗加工，逐一检查，直到找出症结，处理问题。
　　3.完毕语
　　理论证明，良好的精加工过程控制，可以有效减少零件超差、报废，有效进步模具的一次成功率及运用寿命。