模具精加工控制分析


模具精加工的過程控制
模具零件的加工，一個總的指導思想是針對不同的材質，不同的形狀，不同的技術要求進行適應性加工，它具有一定的可塑性，可通過對加工的控制，達到好的加工效果。
根據零件的外觀形狀不同，大致可把零件分三類-軸類、板類與異形零件，其共同的工藝過程大致為-粗加工-熱處理(淬火、調質)-精磨-電加工-鉗工(表面處理)-組配加工。
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，還需對內應力進行控制，保證零件加工時尺寸的穩定性，不同的材質分別有不同的處理方式。隨著近年來模具工業的發展，使用的材料種類增多了，除了Cr12、40Cr、Cr12MoV、硬質合金外，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℃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。生產中遇到一些拐角較多、形狀復雜的工件，回火還不足以消除淬火應力，精加工前還需進行去應力退火或多次時效處理，充分釋放應力。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。表面處理及組配零件表面在加工時留下刀痕、磨痕是應力集中的地方，是裂紋擴展的源頭，因此在加工結束后，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，電加工表面會產生6-10μm左右的變質硬化層，顏色呈灰白色，硬化層脆而且帶有殘留應力，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。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、內外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時要嚴格控制磨削變形和磨削裂紋的產生，即使是十分微小的裂紋，在后續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。