一幅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)量又是由精加工來完成保證的,,因此說控制好精加工關(guān)系重大,。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,。
模具零件的加工,根據(jù)零件的外觀形狀不同,,大致可把零件分三類:板類,、異形零件及軸類,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,。
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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),。
針對以Cr12MoV為材質(zhì)的零件,在粗加工后進行淬火處理,,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)先采用有機粘結(jié)劑的金剛石砂輪,,有機粘結(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,,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,,磨削時以等高塊墊在工件下面,,四面擋塊抵死,加工時小進刀,,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,。
3,、電加工控制
現(xiàn)代的模具工廠,不能缺少電加工,,電加工可以對各類異形,、高硬度零件進行加工,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Ra0.2μm。加工開始時,,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。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,本著快速高效的立場,,第一遍粗加工直邊,,第二遍錐度加工,接著再精加工直邊,,這樣可不需進行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,。制作電極時,,需要計算電極的間隙量及電極數(shù)量,當(dāng)進行大面積或重電極加工時,,工件和電極裝夾要牢固,,保證具有足夠的強度,防止加工松動,。進行深臺階加工時,,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,。
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,,是裂紋擴展的源頭,,因此在加工結(jié)束后,需要對零件進行表面強化,,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,。
實踐證明,,良好的精加工過程控制,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。