模具精加工的控制分析
一幅模具是由眾多的零件組配而成毕察,零件的質(zhì)量直接影響著模具的質(zhì)量效荷,而零件的最終質(zhì)量又是由精加工來(lái)完成保證的,因此說(shuō)控制好精加工關(guān)系重大笑敷。
在國(guó)內(nèi)大多數(shù)的模具制造企業(yè)焊虏,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)力条摸,形狀公差及尺寸精度等許多技術(shù)參數(shù)悦污,在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中铸屉,操作困難較多,但仍有許多行之有效的經(jīng)驗(yàn)方法值得借鑒切端。 模具精加工的過(guò)程控制 模具零件的加工彻坛,一個(gè)總的指導(dǎo)思想是針對(duì)不同的材質(zhì),不同的形狀踏枣,不同的技術(shù)要求進(jìn)行適應(yīng)性加工昌屉,它具有一定的可塑性,可通過(guò)對(duì)加工的控制茵瀑,達(dá)到好的加工效果间驮。 根據(jù)零件的外觀形狀不同,大致可把零件分三類(lèi):軸類(lèi)煤蔚、板類(lèi)與異形零件试填,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)——組配加工谦枢。 零件熱處理 零件的熱處理工序三麦,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)行控制怕茉,保證零件加工時(shí)尺寸的穩(wěn)定性屈宿,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)展榨豹,使用的材料種類(lèi)增多了脸嗜,除了Cr12、40Cr樱搪、Cr12MoV亭弥、硬質(zhì)合金外废奖,對(duì)一些工作強(qiáng)度大,受力苛刻的凸置塘、凹模内地,可選用新材料粉末合金鋼,如V10赋除、ASP23等阱缓,此類(lèi)材質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài)。 針對(duì)以Cr12MoV為材質(zhì)的零件举农,在粗加工后進(jìn)行淬火處理荆针,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)裂颁糟,零件淬火后應(yīng)趁熱回火航背,消除淬火應(yīng)力。淬火溫度控制在900-1020℃棱貌,然后冷卻至200-220℃出爐空冷玖媚,隨后迅速回爐220℃回火,這種方法稱(chēng)為一次硬化工藝婚脱,可以獲得較高的強(qiáng)度及耐磨性今魔,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障贸、形狀復(fù)雜的工件错森,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)效處理厨杆,充分釋放應(yīng)力东种。 針對(duì)V10、APS23等粉末合金鋼零件翎郭,因其能承受高溫回火撮译,淬火時(shí)可采用二次硬化工藝,1050-1080℃淬火蒿榄,再用490-520℃高溫回火并進(jìn)行多次央封,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夹昼。粉末合金鋼的造價(jià)較高徐渗,但其性能好,正在形成一種廣泛運(yùn)用趨勢(shì)帘达。 零件的磨削加工 磨削加工采用的機(jī)床有三種主要類(lèi)型:平面磨床店麻、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坐求,在后續(xù)的加工使用中也會(huì)顯露出來(lái)蚕泽。因此,精磨的進(jìn)刀要小桥嗤,不能大须妻,冷卻液要充分,尺寸公差在0.01mm以?xún)?nèi)的零件要盡量恒溫磨削泛领。由計(jì)算可知荒吏,300mm長(zhǎng)的鋼件,溫差3℃時(shí)渊鞋,材料有10.8μm左右的變化绰更,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锡宋。 精磨時(shí)選擇好恰當(dāng)?shù)哪ハ魃拜喪种匾芡澹槍?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执俩,當(dāng)加工硬質(zhì)合金徐钠、淬火硬度高的材質(zhì)時(shí),優(yōu)先采用有機(jī)粘結(jié)劑的金剛石砂輪企电,有機(jī)粘結(jié)劑砂輪自磨利性好嘶在,磨出的工件粗糙可達(dá)Ra=0.2μm,近年來(lái)乃筐,隨著新材料的應(yīng)用,CBN砂輪前茧,也即立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工效果玄饶,在數(shù)控成型磨,坐標(biāo)磨床丰浙,CNC內(nèi)外圓磨床上精加工李腐,效果優(yōu)于其它種類(lèi)砂輪。磨削加工中袄映, 要注意及時(shí)修整砂輪憎苦,保持砂輪的銳利,當(dāng)砂輪鈍化后泽姨,會(huì)在工件表面滑擦叁震、擠壓,造成工件表面燒傷敲坏,強(qiáng)度降低窘问。 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(zhǎng)而薄的薄板零件,此類(lèi)零件的加工較難惠赫。因?yàn)榧庸r(shí)把鉴,在磁力的吸附作用下,工件產(chǎn)生形變儿咱,緊貼于工作臺(tái)表面(見(jiàn)圖1)庭砍,當(dāng)拿下工件后,工件又會(huì)產(chǎn)生回復(fù)變形混埠,厚度測(cè)量一致逗威,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)岔冀,磨削時(shí)以等高塊墊在工件下面凯旭,四面擋塊抵死,加工時(shí)小進(jìn)刀使套,多光刀罐呼,加工好一面后,可不用再墊等高塊确确,直接吸附加工尺夺,這樣可改善磨削效果,達(dá)到平行度要求面啄。 軸類(lèi)零件具有回轉(zhuǎn)面舒叨,其加工廣泛采用內(nèi)外圓磨床及工具磨床。加工過(guò)程中焊蕉,頭架及頂尖相當(dāng)于母線滔测,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)題谊弯,影響零件的質(zhì)量罚迹,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)霍鹿,冷卻液要充分澆到磨削接觸位置异这,以利于磨削的順利排出。加工薄壁軸類(lèi)零件障漓,最好采用夾持工藝臺(tái)愤售,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”變形胎许。 電加工控制 現(xiàn)代的模具工廠峻呛,不能缺少電加工,電加工可以對(duì)各類(lèi)異形呐萨、高硬度零件進(jìn)行加工杀饵,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切距。加工開(kāi)始時(shí)朽缎,要先檢查機(jī)床的狀況,查看水的去離子度谜悟,水溫话肖,絲的垂直度,張力等各個(gè)因素葡幸,確保良好的加工狀態(tài)最筒。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)力平衡蔚叨,很容易引起應(yīng)力集中床蜘,特別是在拐角處,因此當(dāng)R<0.2(特別是尖角)時(shí)议猛,應(yīng)向設(shè)計(jì)部門(mén)提出改善建議玛呐。加工中處理應(yīng)力集中的方法,可運(yùn)用矢量平移原理蟋晾,精加工前先留余量1mm左右冻咆,預(yù)加工出大致形狀,然后再進(jìn)行熱處理策哈,讓加工應(yīng)力在精加工前先行釋放炮家,保證熱穩(wěn)定性。 加工凸模時(shí)泪缨,絲的切入位置及路徑的選擇要仔細(xì)考慮媚瘫。如圖3所示,工件左端夾持挟撑,加工時(shí)選擇路線①比路線②要好伤很,因?yàn)槁肪①工件與材料的夾持部位聯(lián)接緊密,加工穩(wěn)定嫩坷,若采用路線②,第一遍進(jìn)刀后檐春,工件成懸壁狀逻淌,受力差,影響后續(xù)幾遍加工疟暖。路線③卡儒,采用打孔穿絲加工,效果最佳俐巴。高精線切割加工骨望,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)擎鸠,見(jiàn)圖4缀磕,本著快速高效的立場(chǎng),第一遍粗加工直邊劣光,第二邊錐度加工袜蚕,接著再精加工直邊,這樣可不需進(jìn)行X段垂直向精加工绢涡,只精加工刃口段直邊消弧,既節(jié)約時(shí)間又節(jié)約成本。 電火花加工先要制作電極搀尊,電極有粗室域、精之分。精加工電極要求形狀符合性好针容,最好用CNC數(shù)控機(jī)床加工完成杜域。電極的材質(zhì)選擇上,紫銅電極主要用于一般鋼件加工悟肉。Cu-W合金電極喝园,綜合性能好,特別是加工過(guò)程中消耗量明顯比紫銅小乞挥,配合足量的沖刷液省瓜,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)赤巢,但其價(jià)格高彤笼,資源少,一般較少采用仁热。制作電極時(shí)榜揖,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)抗蠢,工件和電極裝夾要牢固举哟,保證具有足夠的強(qiáng)度,防止加工松動(dòng)迅矛。進(jìn)行深臺(tái)階加工時(shí)妨猩,對(duì)電極各處的損耗及因排液不暢引起的電弧放電,要予以注意秽褒。 表面處理及組配 零件表面在加工時(shí)留下刀痕壶硅、磨痕是應(yīng)力集中的地方,是裂紋擴(kuò)展的源頭销斟,因此在加工結(jié)束后庐椒,需要對(duì)零件進(jìn)行表面強(qiáng)化椒舵,通過(guò)鉗工打磨,處理掉加工隱患约谈。對(duì)工件的一些棱邊笔宿、銳角、孔口進(jìn)行倒鈍补搅,R化安蔚。一般地,電加工表面會(huì)產(chǎn)生6-10μm左右的變質(zhì)硬化層舱闪,顏色呈灰白色眼栽,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阶务,方法為表面拋光贸渐,打磨去掉硬化層。 在磨削加工忧龙、電加工過(guò)程中当盘,工件會(huì)有一定磁化,具有微弱磁力渣雁,十分容易吸著一些小東西驮肄,因此在組裝之前,要對(duì)工件作退磁處理兑蹦,并用乙酸乙脂清洗表面悬朱。組裝過(guò)程中,先參看裝配圖脖母,找齊各零件士鸥,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)谆级,然后著手裝配模具烤礁,裝配一般先裝導(dǎo)柱導(dǎo)套,然后裝模架和凸凹模肥照,然后再對(duì)各處間隙脚仔,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)舆绎,寫(xiě)出整體情況報(bào)告玻侥。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,可采用逆向思維法亿蒸,即從后工序向前工序,從精加工到粗加工掌桩,逐一檢查边锁,直到找出癥結(jié)姑食,解決問(wèn)題。 結(jié)束語(yǔ) 實(shí)踐證明乾哆,良好的精加工過(guò)程控制道竖,可以有效減少零件超差、報(bào)廢翩愧,有效提高模具的一次成功率及使用壽命汰浊。 |
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