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淺談模具配件精密加工控制分析
模具由許多模具零件組成。非標準模具零件的質量直接影響模具的質量,而非標準模具零件的最終質量由精加工保證。因此,精加工的控制是非常重要的。實踐證明,良好的精加工過程控制可以有效降低零件的超差和報廢,有效提高模具的一次性成功率和使用壽命。
在我國大多數模具制造商中,精加工階段采用的方法一般是磨削、電加工和鉗工加工。在這個階段,我們應該控制許多技術參數,如零件變形、內應力、形狀公差和尺寸精度。在具體的生產實踐中,操作困難較大,但仍有許多有效的經驗和方法值得借鑒。
一、模具精加工過程控制
對于模具非標零件的加工,一般的指導思想是適應不同的材料、形狀和技術要求。它具有一定的可塑性,可以通過控制加工達到良好的加工效果。
根據零件的不同外觀和形狀,零件大致可分為三類:軸類、板類和異形零件。其共同工藝流程大致為:粗加工-熱處理(淬火、調質)-精磨-電加工-鉗工(表面處理)-組裝加工。
二、零件熱處理
零件的熱處理工藝不僅要使零件獲得所需的硬度,還要控制內應力,保證零件加工時尺寸的穩定性。不同的材料有不同的處理方法。隨著近年來模具工業的發展,除了模具工業的發展外,材料種類也越來越多。Cr12、40Cr、Cr12MoV、除硬質合金外,對于一些工作強度高、受力苛刻的凸、凹模,可選用新材料粉合金鋼,如V10、ASP23這種材料具有較高的熱穩定性和良好的組織狀態。
針對以Cr12MoV為材質的零件,在粗加工后進行淬火處理,淬火后工件存在很大的存留應力,容易導致精加工或工作中開裂,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℃空冷出爐后迅速回爐220℃回火,這種方法稱為硬化工藝,能獲得較高的強度和耐磨性,對以磨損為主要失效形式的模具有較好的效果?;鼗鸩蛔阋韵慊饝?,多形狀復雜的工件不足以消除淬火應力。精加工前,應進行應力退火或多次及時處理,以充分釋放應力。
針對V10、APS23等粉末合金鋼零件,由于能承受高溫回火,淬火時可采用二次硬化工藝,1050-1080℃淬火,再用490-520℃高溫回火多次可獲得較高的沖擊韌性和穩定性,非常適合以崩刃為主要失效形式的模具。粉末合金鋼成本高,但性能好,正在形成廣泛的應用趨勢。
三、零件的磨削加工
磨削加工主要有三種類型:平面磨床、內外圓磨床和工具磨具。在精加工磨削過程中,應嚴格控制磨削變形和磨削裂紋的產生,即使是非常小的裂紋也會在后續的加工和使用中顯露出來。所以精磨刀要小,不要大,冷卻液要充足,尺寸公差在0.01mm盡量恒溫磨削內部零件。300mm長鋼件,溫差3℃時,材料有10.8μm左右變化,10.8=1.2×3×3(每100mm變形量1.2μm/℃),這一因素的影響應充分考慮每個精加工過程。
精磨時選擇合適的磨砂輪非常重要。根據模具鋼的高釩高鉬情況,選擇GD單晶剛玉砂輪更適用,當加工硬合金、高淬火硬度材料時,優先采用有機粘合劑金剛石砂輪,有機粘合劑砂輪自磨利性好,磨工件粗糙Ra=0.2μm,近年來,隨著新材料的應用,CBN砂輪,即立方氮化硼砂輪在數控成型磨、坐標磨床、CNC內外圓磨床精加工效果優于其他類型的砂輪。磨削過程中,應注意及時修復砂輪,保持砂輪銳利。當砂輪鈍化時,會在工件表面滑擦和擠壓,導致工件表面燒傷,降低強度。
板材零件的加工多采用平面磨床加工,在加工過程中經常會遇到長而薄的板材零件,這類零件的加工難度較大。因為在加工過程中,在磁吸附的作用下,工件變形,靠近工作臺表面,當工件取下時,工件會產生回復變形,厚度測量一致,但平行度不能滿足要求,解決方案可以采用磁磨法,磨等高塊墊在工件下,四面塊死亡,加工小刀、多光刀,加工不需要墊等高塊,直接吸附加工,可以提高磨削效果,滿足平行要求。
軸零件有回轉面,廣泛應用于內外圓磨床和工具磨床。在加工過程中,頭架和頂尖相當于母線。如果有跳動問題,加工工件也會產生這個問題,影響零件的質量。因此,在加工前應做好頭架和頂尖的檢測工作。內孔磨削時,冷卻液應充分澆筑到磨削接觸位置,以便磨削順利排出。薄壁軸零件的加工最好采用夾緊工藝臺,夾緊力不宜過大,否則工件周圍容易產生內三角變形。