模具零件精密加工工艺控制

来源：塑胶五金网发布时间：2014-03-11 10:13:36点击率：

　　每一套模具都是由许多零件构成，其中一部分是工艺零件，另一部分是结构零件。工艺零件直接对成型产品质量造成影响，工艺零件的终品质在当下的模具加工企业里均用精加工手段来完成，如何控制精密加工过程关系到模具寿命和成型产品能否交付。

　　在模具制造企业中，精加工阶段除采用慢走丝线切割、割一多修的工艺手段外，另采用的方法即是在半精加工后，热处理基础上磨削加工，在这个阶段要控制好零件的变形、内应力、形状公差及尺寸精度等许多技术参数。在具体的生产实践中，操作困难较多，但仍有许多行之有效的经验方法值得借鉴。

　　一、模具精加工的过程控制

　　模具零件的加工，总的指导思想是针对不同的模具零件、不同的材质、不同的形状和不同的技术要求进行适应性加工，选择性方案很多。但是，通过对加工过程的控制，达到的加工效果和经济性是我们关注的重点。根据模具零件的外观形状，零件主要可分为三类：轴类、盘类、板类与成型异类零件。这三类零件的工艺过程一般为：粗加工——半精加工——(淬火、调质)——精密磨削——电加工——钳工修整——组装加工。

　　(一)模具零件热处理

　　模具零件要获得所要求的热处理硬度，必要对零件热处理内应力进行控制，使零件加工时和加工后尺寸公差、形位公差能够稳定，针对不同材质的零件作用，有不同的热处理方式。其工艺要考虑的是经济性、材料淬透性、淬硬性、过热敏性以及脱碳敏感性。随着近年来模具工业的发展，使用的材料种类很多，除了CrWMn、Cr12、40Cr、GCr15、Cr12MoV、9Mn2V硬质合金外，对一些工作强度大，受力苛刻的凹模、凸模，可选用新材料粉末合金钢，如S2、S3、V10、APS23S1、G2、G3、G4、G8等等。此类材料具有较高的热稳定性和良好的组织状态。

　　淬火后一般工件都存留内应力，容易导致后续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。形状复杂、内外转角较多的工件，回火有时还不足以消除淬火应力，精加工前还需进行去应力退火或多次时效处理，充分释放应力。根据不同的要求采取不同的方法。以Cr12为材质的零件为例，在粗加工后进行淬火处理，淬火时仅仅冷却方式就有：空气冷却(将加热后的工件置于空气中冷却，此法操作简便、工件变形小，但硬度偏低，表面易氧化。适合于尺寸小、精度高、厚薄不均的工件)、油冷却(将工件加热后置于油中，冷却到300℃～200℃，取出在空气中冷却。此法操作简便，工件硬度较高，但变形较大，易产生工件变形，适用于尺寸较大，形状简单的工件)、平板夹紧在空气中冷却(将加热后的工件置于两块铁板或铜板之间压紧，在空气中冷却。此法操作较繁，但工件变形小，只适合于某种特殊形状的工件)、分级淬火(将工件加热后置高于Ms点温度的硝盐中，停留一定时间，待工件的内外温度基本一致后，取出在空气中冷却。此法既能保证工件的硬度，又能减少工件的变形，广泛用于形状复杂变形要求小的工件)。如对V10、APS23等粉末合金钢零件，因其能承受高温回火，淬火时可采用二次硬化工艺，1040℃～1080℃淬火，再用490℃～520℃高温回火并进行多次，可以获得较高的冲击韧性及稳定性，对以崩刃为主要失效形式的模具很适用。

　　(二)模具零件磨削加工

　　磨削加工采用的机床有三种主要类型：平面磨床、内外圆磨床及工具成型磨削机床。精加工磨削时要严格控制磨削变形和磨削裂纹的出现，哪怕是工件表面的显微裂纹，否则在后续的工作中也会渐渐显露出来。因此，精密磨削时的进刀量要小，磨削中冷却要充分，尽量选择冷却液介质，加工余量在0.01mm内的零件要尽量恒温磨削。

　　磨削工件时一定要谨慎选择磨削砂轮：针对模具钢材的高钨、高钒、高钼、高合金状况，工件硬度高的特点，可选用PA铬钢和GC绿碳化硅砂轮;当加工硬质合金、淬火硬度高的材质时，优先采用有机粘结剂的金刚石砂轮，有机粘结剂砂轮自磨利性好，磨出的工件精度在IT5以上，粗糙度可达Ra=0.16μm的要求。随着新材料的应用，近年CBN立方氮化硼砂轮的应用，显示出了良好的加工效果，在数控成型磨、坐标磨床C内外圆磨床上精加工，效果甚至优于其它种类砂轮。磨削加工中要及时修整砂轮，保持砂轮的锐利，当砂轮钝化后会在工件表面滑擦、刻划、挤压，造成工件表面烧伤、显微裂痕或产生沟槽，对以后的使用显著地降低效用。

　　盘类、板类零件的加工大部分采用平面磨床加工，加工长而薄的薄板件时，有一定的加工难度。加工前在磨床磁力台的强力吸引下，工件原先存在某种弯曲产生平直形变，贴紧于工作台表面，待磨削后，工件又在原应力作用下变形回复，测量板件厚度时显示一致，但由于变形回复，平面度达不到模具零件应该的要求，解决的方法是磨削前以等高垫铁垫在工件下面，四周用挡块挡住工件防止走动，磨削时磨头进刀量要小，用多次走刀方式完成个基准平面，个基准平面加工好一面后，可用这一基准平面吸附在磁力台上，通过如上所述的磨削方法可改善大部分工件平面度，如通过一次磨削过程达不到理想的平面度效果，可以再一次重复上面过程;经过几次这样磨削均能够在平面度符合要求，但对于板件厚度尺寸有严格要求时，备料中必须根据工件材料、形状、切削加工手段、热处理方法等综合因素，适当加放厚度余量。

　　轴类零件的特点是由多个回转面构成，现代企业精密加工方法一般采用内外圆磨床磨削。加工过程中，利用磨床夹头和尾架夹紧定位工件或者用首尾两顶针定位工件，此时夹头与顶针中心的连线就是磨削后工件的中心线，如果中心线跳动，加工出来的工件就会产生不同心问题，因此在加工前要做好夹头及的同心检测和首尾顶针对中检查。如果是用夹头与中心顶针夹紧定位一次磨削台阶轴，则在这一次磨削前要对夹紧部分先进行外圆磨削，一次磨削时通过夹紧就能定心定位。簿壁内孔磨削时要考虑采用夹持工艺台，即在车加工时有意多留下一段厚壁部分，待磨削内孔完成后进行切除，如不留工艺台则夹紧力不可过大，否则容易在工件圆周上产生“内三角”变形，同样每次磨削进刀量要小，通过多次进刀才能磨出合格的要求，另外磨削过程中冷却液要充分喷淋到被磨削位置，以使磨出的铁屑和磨料尘粒能顺利排出磨削区域。

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