正確的模具加工工藝，不但保證精度，還可延長(cháng)模具壽命
/ 2021/6/5 14:41:42
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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)行適應性加工，它具有一定的可塑性，可通過(guò)對加工的控制，達到好的加工效果。
根據零件的外觀(guān)形狀不同，大致可把零件分三類(lèi)：軸類(lèi)、板類(lèi)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、調質(zhì))——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(shí)，還需對內應力進(jìn)行控制，保證零件加工時(shí)尺寸的穩定性，不同的材質(zhì)分別有不同的處理方式。隨著(zhù)近年來(lái)模具工業(yè)的發(fā)展，使用的材料種類(lèi)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(lèi)材質(zhì)具有較高的熱穩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(jìn)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(kāi)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(chēng)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、形狀復雜的工件，回火還不足以消除淬火應力，精加工前還需進(jìn)行去應力退火或多次時(shí)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(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(jià)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
磨削加工采用的機床有三種主要類(lèi)型：平面磨床、內外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時(shí)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?xún)鹊牧慵M量恒溫磨削。由計算可知，300mm長(cháng)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(zhì)合金、淬火硬度高的材質(zhì)時(shí)，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(lái)，隨著(zhù)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(lèi)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，強度降低。 板類(lèi)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(cháng)而薄的薄板零件，此類(lèi)零件的加工較難。因為加工時(shí)，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(jiàn)圖1)，當拿下工件后，工件又會(huì )產(chǎn)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(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，達到平行度要求。
軸類(lèi)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(guò)程中，頭架及頂尖相當于母線(xiàn)，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工作。進(jìn)行內孔磨削時(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(lèi)零件，違禁詞采用夾持工藝臺，夾緊力不可過(guò)大，否則容易在工件圓周上產(chǎn)生“內三角”變形。
3電加工控制
現代的模具工廠(chǎng)，不能缺少電加工，電加工可以對各類(lèi)異形、高硬度零件進(jìn)行加工，它分為線(xiàn)切割與電火花二種。
慢走絲線(xiàn)切割加工精度可達±0.003mm，粗糙度Ra=0.2μm。加工開(kāi)始時(shí)，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(gè)因素，確保良好的加工狀態(tài)。線(xiàn)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(shí)，應向設計部門(mén)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(jìn)行熱處理，讓加工應力在精加工前先行釋放，保證熱穩定性。
加工凸模時(shí)，絲的切入位置及路徑的選擇要仔細考慮。工件左端夾持，加工時(shí)選擇路線(xiàn)①比路線(xiàn)②要好，因為路線(xiàn)①工件與材料的夾持部位聯(lián)接緊密，加工穩定，若采用路線(xiàn)②，第一遍進(jìn)刀后，工件成懸壁狀，受力差，影響后續幾遍加工。路線(xiàn)③，采用打孔穿絲加工，效果最佳。高精線(xiàn)切割加工，通常切割遍數為四次，可以保證零件質(zhì)量。當加工帶有錐度的凹模時(shí)，見(jiàn)圖4，本著(zhù)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(zhù)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，既節約時(shí)間又節約成本。
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，違禁詞用CNC數控機床加工完成。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(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)，需要計算電極的間隙量及電極數量，當進(jìn)行大面積或重電極加工時(shí)，工件和電極裝夾要牢固，保證具有足夠的強度，防止加工松動(dòng)。進(jìn)行深臺階加工時(shí)，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
零件表面在加工時(shí)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(jìn)行表面強化，通過(guò)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(huì )產(chǎn)生6-10μm左右的變質(zhì)硬化層，顏色呈灰白色，硬化層脆而且帶有殘留應力，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(zhù)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(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，列出各項應注意事項，然后著(zhù)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(jìn)行組配調整，裝配完成后要實(shí)施模具檢測，寫(xiě)出整體情況報告。對發(fā)現的問(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，解決問(wèn)題。
實(shí)踐證明，良好的精加工過(guò)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。
