基于UG的鎖芯冷擠壓模具模芯數(shù)控加工

胥永林

【摘 要】冷擠壓模具模芯材料通常選用為Cr12MoV，該材料硬度較高，加工難度較大。本文首先制定鎖芯冷擠壓模具模芯的數(shù)控加工工藝，然后應(yīng)用UG軟件實現(xiàn)數(shù)控加工。

【關(guān)鍵詞】冷擠壓模具模芯；加工工藝；數(shù)控加工

1.引言

玻璃門鎖的應(yīng)用非常廣泛，其內(nèi)部的鎖芯材料則是銅，由于鎖芯的形狀復(fù)雜，在生產(chǎn)中如果直接運用機床切削的方式生產(chǎn)，制造工藝繁瑣，生產(chǎn)效率較低，由于鎖芯的產(chǎn)量較大，所以我們采用冷擠壓模具成型的方式批量生產(chǎn)。冷擠壓是指在冷態(tài)下將金屬毛坯放入模具模腔內(nèi)，在強大的壓力和一定的速度作用下，迫使金屬從模腔中擠出，從而獲得所需形狀、尺寸以及具有一定力學(xué)性能的擠壓件。從生產(chǎn)過程中，我們知道冷擠壓模具需要承受很大的壓力，同時坯料也是金屬材料，為了保證模具的使用壽命，所以冷擠壓模具鋼材選材謹(jǐn)慎，通常需要通過熱處理后最終精加工，這為我們在數(shù)控加工的環(huán)節(jié)帶來難度（鎖芯模型如圖1所示）。

2.模芯的模具設(shè)計

模具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，根據(jù)模具的類型不同，模具的結(jié)構(gòu)也不盡相同。鎖芯的成型模具為冷擠壓模具，冷擠壓是在常溫下對金屬材料進行塑性變形，其單位擠壓力相當(dāng)大，同時由于金屬材料的激烈流動所產(chǎn)生的熱效應(yīng)可使模具工作部分溫度高達200℃以上，加上劇烈的磨損和反復(fù)作用的載荷，模具的工作條件相當(dāng)惡劣。因此冷擠壓模具設(shè)計時應(yīng)具有以下特點：

（1） 模具應(yīng)有足夠的強度和剛度，要在冷熱交變應(yīng)力下正常工作；

（2） 模具工作部分零件材料應(yīng)具有高強度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韌性；

（3） 凸、凹模幾何形狀應(yīng)合理，過渡處盡量用較大的光滑圓弧過渡，避免應(yīng)力集中；

（4） 模具易損部分更換方便，對不同的擠壓零件要有互換性和通用性；

（5） 為提高模具工作部分強度，凹模一般采用預(yù)應(yīng)力組合凹模，凸模有時也采用組合凸模；

（6） 模具工作部分零件與上下模板之間一定要設(shè)置厚實的淬硬壓力墊板，以擴大承壓面積，減小上下模板的單位壓力，防止壓壞上下模板；

（7） 上下模板采用中碳鋼經(jīng)鍛造或直接用鋼板制成，應(yīng)有足夠的厚度，以保證模板具有較高的強度和剛度。

3.鎖芯冷擠壓模具下模芯加工工藝

由于鎖芯在中心分型，且鎖芯是沿著中心面對稱，所以在上、下模芯的結(jié)構(gòu)相同（除文字外）。說明上下模芯的加工工藝相同。

3.1下模芯的材料與結(jié)構(gòu)分析

（1）模芯材料選為Cr12MoV，粗加工完成后，進行熱處理再執(zhí)行精加工。

（2）模芯的行腔尺寸為60×40（mm）。

（3）模芯的全周圓角均為R3。（見圖3所示）

3.2下模芯的數(shù)控加工工藝

在加工生產(chǎn)過程中，由于模芯加工的要求和生產(chǎn)條件等不同，其制造工藝方案也不相同。相同的模芯采用不同的工藝方案生產(chǎn)時，其生產(chǎn)效率、經(jīng)濟效益也是不相同的。在確保模芯質(zhì)量的前提下，擬定具有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟效益、合理可行的工藝方案是保證模芯加工的前提。

根據(jù)模芯的材料和結(jié)構(gòu)特征分析情況，擬定如表1的數(shù)控加工工藝方案。

通過加工工藝卡的數(shù)據(jù)反映，冷擠壓模具的加工過程具有較大的加工難度，保證加工質(zhì)量只要體現(xiàn)在以下幾點：

（1）冷擠壓模具模芯的鋼材比較硬，加工對刀具要求較高，一般選用硬質(zhì)合金材料的刀具。

（2）模芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)狹小，所以選用刀具的直徑偏小，要充分把握刀具加工中的強度。

（3）模芯切削時的切削厚度或者寬度要合理，否則影響刀具使用壽命，同時模芯的表面粗糙度受影響。

（4）模芯加工時的切削速度和主軸轉(zhuǎn)速要合理。

4.鎖芯冷擠壓模具下模芯的數(shù)控編程

（1）曲面挖槽加工

根據(jù)加工工藝要求，首先運用￠12的銑刀對坯料執(zhí)行粗加工，完成后坯料的預(yù)料較多，加工結(jié)果如圖4所示。

（2）曲面清角加工

在數(shù)控銑削加工模具時，經(jīng)常會碰到這樣的加工問題，就是兩個相交的待加工面之間帶有一定加工角度，這時利用較大的刀具加工后不能完全滿足加工要求，必須利用小于特征半徑刀具進行清角加工。清角加工中合理的選擇清角高度和加工方法將直接影響加工質(zhì)量和加工效率。

（3）曲面精加工

精加工即是從工件上切除較少余量，所得精度和光潔度都比較高的加工過程。保證精加工的較高效果主要在于切削時的切削速度（進給率）和主軸轉(zhuǎn)速，當(dāng)然所選用的刀具質(zhì)量也有很大的關(guān)系。鎖芯冷擠壓模芯的精加工按照其工藝要求，選用R3的硬質(zhì)合金刀具，以刀具位移為0.12mm的寬度加工。精加工后的效果如圖6所示。

5.結(jié)束語

通過對冷擠壓模具材料的選材和材料的工藝處理，我們已經(jīng)知道冷擠壓模具模芯的材料比較硬，其原意是要滿足冷擠壓件特殊的制造生產(chǎn)過程，需要承受較大的擠壓力，同時保證模具的使用壽命，冷擠壓模具材料硬的特點就使得模芯加工比較困難。本文通過實際案例，闡述鎖芯冷擠壓模具模芯的數(shù)控加工過程，總結(jié)出冷擠壓模具模芯的數(shù)控加工方法，解決這種難加工材料的困難。

課題項目：

本文為廣東科技學(xué)院一般立項課題項目《冷擠壓模具模芯材料選擇與加工技術(shù)研究》階段性研究成果之一，課題編號為：（ GKY-2012KYYB-11 ）。