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浅谈模具配件精密加工控制分析

时间:2022-07-22 作者:百富都

模具由许多模具零件组成。非标准模具零件的质量直接影响模具的质量,而非标准模具零件的最终质量由精加工保证。因此,精加工的控制是非常重要的。实践证明,良好的精加工过程控制可以有效降低零件的超差和报废,有效提高模具的一次性成功率和使用寿命。

在我国大多数模具制造商中,精加工阶段采用的方法一般是磨削、电加工和钳工加工。在这个阶段,我们应该控制许多技术参数,如零件变形、内应力、形状公差和尺寸精度。在具体的生产实践中,操作困难较大,但仍有许多有效的经验和方法值得借鉴。

一、模具精加工过程控制

对于模具非标零件的加工,一般的指导思想是适应不同的材料、形状和技术要求。它具有一定的可塑性,可以通过控制加工达到良好的加工效果。

根据零件的不同外观和形状,零件大致可分为三类:轴类、板类和异形零件。其共同工艺流程大致为:粗加工-热处理(淬火、调质)-精磨-电加工-钳工(表面处理)-组装加工。

二、零件热处理

零件的热处理工艺不仅要使零件获得所需的硬度,还要控制内应力,保证零件加工时尺寸的稳定性。不同的材料有不同的处理方法。随着近年来模具工业的发展,除了模具工业的发展外,材料种类也越来越多。Cr12、40Cr、Cr12MoV、除硬质合金外,对于一些工作强度高、受力苛刻的凸、凹模,可选用新材料粉合金钢,如V10、ASP23这种材料具有较高的热稳定性和良好的组织状态。

浅谈模具配件精密加工控制分析

针对以Cr12MoV为材质的零件,在粗加工后进行淬火处理,淬火后工件存在很大的存留应力,容易导致精加工或工作中开裂,零件淬火后应趁热回火,消除淬火应力。淬火温度控制在900-1020℃,然后冷却至200-220℃空冷出炉后迅速回炉220℃回火,这种方法称为硬化工艺,能获得较高的强度和耐磨性,对以磨损为主要失效形式的模具有较好的效果。回火不足以消除淬火应力,多形状复杂的工件不足以消除淬火应力。精加工前,应进行应力退火或多次及时处理,以充分释放应力。

针对V10、APS23等粉末合金钢零件,由于能承受高温回火,淬火时可采用二次硬化工艺,1050-1080℃淬火,再用490-520℃高温回火多次可获得较高的冲击韧性和稳定性,非常适合以崩刃为主要失效形式的模具。粉末合金钢成本高,但性能好,正在形成广泛的应用趋势。

三、零件的磨削加工

磨削加工主要有三种类型:平面磨床、内外圆磨床和工具磨具。在精加工磨削过程中,应严格控制磨削变形和磨削裂纹的产生,即使是非常小的裂纹也会在后续的加工和使用中显露出来。所以精磨刀要小,不要大,冷却液要充足,尺寸公差在0.01mm尽量恒温磨削内部零件。300mm长钢件,温差3℃时,材料有10.8μm左右变化,10.8=1.2×3×3(每100mm变形量1.2μm/℃),这一因素的影响应充分考虑每个精加工过程。

精磨时选择合适的磨砂轮非常重要。根据模具钢的高钒高钼情况,选择GD单晶刚玉砂轮更适用,当加工硬合金、高淬火硬度材料时,优先采用有机粘合剂金刚石砂轮,有机粘合剂砂轮自磨利性好,磨工件粗糙Ra=0.2μm,近年来,随着新材料的应用,CBN砂轮,即立方氮化硼砂轮在数控成型磨、坐标磨床、CNC内外圆磨床精加工效果优于其他类型的砂轮。磨削过程中,应注意及时修复砂轮,保持砂轮锐利。当砂轮钝化时,会在工件表面滑擦和挤压,导致工件表面烧伤,降低强度。

板材零件的加工多采用平面磨床加工,在加工过程中经常会遇到长而薄的板材零件,这类零件的加工难度较大。因为在加工过程中,在磁吸附的作用下,工件变形,靠近工作台表面,当工件取下时,工件会产生回复变形,厚度测量一致,但平行度不能满足要求,解决方案可以采用磁磨法,磨等高块垫在工件下,四面块死亡,加工小刀、多光刀,加工不需要垫等高块,直接吸附加工,可以提高磨削效果,满足平行要求。

轴零件有回转面,广泛应用于内外圆磨床和工具磨床。在加工过程中,头架和顶尖相当于母线。如果有跳动问题,加工工件也会产生这个问题,影响零件的质量。因此,在加工前应做好头架和顶尖的检测工作。内孔磨削时,冷却液应充分浇筑到磨削接触位置,以便磨削顺利排出。薄壁轴零件的加工最好采用夹紧工艺台,夹紧力不宜过大,否则工件周围容易产生内三角变形。

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