沖壓模具精度控制分析

摘 要：隨著沖壓模具行業(yè)的高速發(fā)展，工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓產品呈現(xiàn)出多品種、少批量，復雜、大型、精密，更新?lián)Q代速度快的特點，這就對沖壓模具的精度有著很高的要求。

關鍵詞：沖壓模具 精度 控制 加工

中圖分類號：TG385.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）011-062-02

隨著工業(yè)產品質量的不斷提高，沖壓模具的發(fā)展方向是高效、精密、長壽命、大型化。各種零件組成了一個沖壓模具，因此要提高沖壓模具的質量，就要提高各部分零件的質量，那么控制好各個環(huán)節(jié)的加工精度是及其重要的。

1 模具零件加工精度的過程質量控制

加工過程中質量的控制是很重要的，為了保證最終產品性能和裝配精度的優(yōu)良，并且降低制造成本，在加工方法上主要選擇機械加工和特種加工。由于制造過程具有極高的連續(xù)性，加工好的零件的質量就會對最終產品的質量產生很大的影響，因此，在制造過程中，采用粗加工、熱處理、機械加工成型、淬火回火、精磨、電加工、鉗工、修正、裝配等工藝來控制模具零件加工精度過程中的質量問題。

2 零件選材及熱處理過程的控制

模具零件的加工經(jīng)常使用熱處理的方法，方法有退火、調質、淬火、滲碳、滲氮等，對零件熱處理的加工中，零件的硬度要達到要求，就要對內應力進行控制，這樣就能保證零件尺寸的穩(wěn)定性。不同的材質分有著不同的處理方式，隨著近年來模具工業(yè)的發(fā)展，使用的材料種類增多了，沖模工作零件經(jīng)常選用T8，T10，CrWMn，9Mn2V，GCrl 5，Crl2，Crl2MoV鋼及硬質合金等。熱處理是一個特殊的處理過程，應采用強有力的手段來進行控制，來提高熱處理過程中的控制程度，保證零件熱處理過程中的質量。

T8，T8A，T10，T10A屬于碳素工具鋼，這類鋼價格低廉、供應方便、切削性能好、淬火后有較高的硬度和耐磨性，故應用很廣。但其淬透性較差、淬火時必須急冷、變形開裂傾向大、回火穩(wěn)定性差、耐熱性低，一般只能在250℃以下用于制造尺寸較小、形狀簡單、負荷較小的沖壓模具。此類模具鋼通常在淬火和低溫回火后使用。隨牌號數(shù)字的增加，含碳量增加，熱處理后硬度、強度增加，塑性、韌性下降。

CrWMn，9Mn2V，GCrl 5屬于低合金工具鋼。CrWMn鋼具有較好的淬透性，淬火后保留較多的殘余奧氏體，因而淬火變形很小。鎢形成的碳化物硬度很高，耐磨性好，鎢還能細化晶粒，提高韌性。此鋼適于制造要求變形小、形狀復雜的各種中、小型沖模。9Mn2V鋼的淬透性好于碳素工具鋼，碳化物不均勻性與淬火開裂傾向小于CrWMn鋼，淬火變形也比較小，有較高的硬度和耐磨性。加入錳可提高鋼的淬透性，加入釩有利于細化晶粒，提高韌性，此鋼適用于制作沖裁模。GCrl 5鋼是一種常用的軸承鋼，有較高的淬透性和耐磨性，可用于制造沖裁模。Crl2，Crl2MoV屬于高合金工具鋼。由于含有大量碳化物形成元素，鋼的淬火硬度極高，具有高耐磨性，熱處理變形小，淬透性好，也稱低變形鋼。常用于制造截面較大形狀復雜、經(jīng)受較大沖擊負荷的沖裁模。硬質合金主要用于制造高精度、高壽命、高效率的沖模，如高速沖模、多工位級進模等。

熱處理的過程無法通過后續(xù)檢驗來保證產品質量，因此對于它的控制和要求就會更高。零部件質量的好壞，取決于熱處理過程的控制，要提高零件的質量，就要提高熱處理過程中的控制程度，因此提出以下的建議：

（1）完善熱處理過程中的監(jiān)管制度，培養(yǎng)技術熟練的工人，并且明確標注零件在熱處理過程中的操作方法，來解決操作方法的正確行，確保產品質量達到要求。

（2）定期檢驗設備儀器，能夠保證設備的性能良好，在加工過程中使用安全，并且能夠讓工人按照操作要求準確運行來加工零件，更好的控制熱處理的過程，從而生產出合格的零件。

（3）對原材料要進行檢驗，根據(jù)原材料的不同，選用不同的熱處理方法，制造工藝的不同可以生產出性能不同的產品，這樣才能確保處理的合理性，加工的準確性。

3 零件磨削加工的控制

平面磨床、內外圓磨床及工具磨床是磨削加工采用的機床的三種主要類型。平面磨主要用于坯料的準備加工，磨平面、基準面，磨平面刃口，外圓磨主要用于磨導柱、圓形凸模等零件的外表面，內圓磨主要用于磨導套、圓形凹模等零件的內表面，成形磨削主要用于凸、凹模鑲塊、電極等零件的型面精加工，它可在專用成形磨床上進行，也可在平面磨床上借助專用夾具和成形砂輪進行，光學曲線磨主要用于成形磨削難于加工的復雜、細小形狀的精密加工，坐標磨主要用于對淬火后模具零件的孔進行精加工，它是用于對淬火后進行孔加工精度最高的一種方法。

磨削時，為控制磨削變形和磨削裂紋的產生，精磨的進刀量要小，冷卻液要充分，選擇適應的磨削砂輪是及其重要的，對于含有高釩高鉬的模具鋼材，GD單晶剛玉砂輪就比較合適；當材質是淬火硬度高時，最好優(yōu)先采用有機粘結劑的金剛石砂輪，因為它的自磨利性好。近幾年，隨著新材料廣泛應用，立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工效果。同時在磨削加工中，要注意及時修整砂輪，保持砂輪的銳利，防止工件表面燒傷，強度降低。

板類零件一般采用平面磨床加工，根據(jù)加工需要采用橫向磨削法，切入磨削法，進行磨削，最后精磨加工時小進刀，多光刀，從而改善磨削效果，達到平行度要求。

軸類零件具有回轉面，其加工廣泛采用內外圓磨床及工具磨床。在加工前要做好頭架及頂尖的檢測工作，保證零件的同軸度及跳動量達到要求，進行內孔磨削時，冷卻液要充分澆到磨削接觸位置，以利于磨削的順利排出。磨削薄壁軸類零件，采用夾持工藝臺，夾緊力不可過大，防止產生“內三角”變形。

4 電加工的控制

電加工技術的發(fā)展飛速，這樣就推動了沖壓模具的發(fā)展，提高了沖壓模具的精度，因此電加工的控制也是極為重要的。

電火花線切割機床通常分為快走絲和慢走絲兩類。前者電極絲作高速往復運動，走絲速度為8～10m/s，電極絲一般使用鉬絲，可多次重復使用，但較慢走絲來說精度低，后期加工工作量大，根據(jù)所制造模具精度的不同，選擇不同的線切割機床。慢走絲線切割采用黃銅系電極絲，加工精度可達€？.003mm，粗糙度Ra=0.2 m。加工開始時，要先檢查機床的狀況，查看水的去離子度，水溫，絲的垂直度，張力等各個因素，確保良好的加工狀態(tài)。

為確保加工精度，線切割加工時，注意工件的正確裝夾，同時應選取兼顧拐角R和加工穩(wěn)定性的電極絲線徑，當R<0.2h必須采用細絲。從而提高放電的穩(wěn)定性，獲得良好的加工精度和表面粗糙度。在加工板厚大的工件時，因線電極上的鋅材損耗劇烈而產生錐度，要提高電極絲的走絲速度。在加工凸模時，絲的切入位置及路徑的選擇要仔細考慮，電火花加工又稱放電加工（簡稱EDM），是一種直接利用電能和熱能進行加工的工藝。目前該技術已廣泛用于加工淬火鋼、不銹鋼、模具鋼、硬質合金等難加工材料；用于加工模具等具有復雜表面的零部件。電火花加工沖模的特點是把電極的形狀精確地復制在沖模上，因此制作電極時必須適當選擇電極材料保證合理的幾何尺寸，同時需要計算電極的間隙量及電極數(shù)量，電火花的放電過程是一個極其復雜的過程，電火花的加工技術產生60多年來，人們利用各種方法和手段來研究放電機理，現(xiàn)在已經(jīng)取得了很大的成就。這樣零件的精細程度就更加完美，讓沖壓模具得到了更好的發(fā)展。

5 表面處理及裝配控制

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，需要通過鉗工打磨對零件進行表面強化，處理掉加工隱患。方法為表面拋光和成型表面研磨。根據(jù)模具零件的使用材料及硬度，選擇不同的拋光和研磨方法。

沖壓模具在組裝前，應該考慮分析加工過程中的誤差傳遞，對誤差進行分析后才能更準確的進行組裝。主要分析不同工序間存在的質量誤差傳遞的積累效果，為以后的組裝過程提供重要的依據(jù)。對發(fā)現(xiàn)的問題，可采用逆向思維法，即從后工序向前工序，從精加工到粗加工，逐一檢查，直到找出癥結，解決問題。

6 總結

通過對沖壓模具精度控制的實踐，分析了零件加工過程中的控制特點和要求，確保了零件的高精度，可以有效的減少零件超差、報廢，有效提高模具的一次成功率及使用壽命。根據(jù)本文的研究基礎，可以更有效的預防零件的損害，處理遇到的問題。