模具制造影響因素分析與對(duì)策探析

【摘 要】本文筆者探究了通過(guò)不同工藝手法對(duì)模具進(jìn)行制造加工中出現(xiàn)的一系列如裂痕、變形等問(wèn)題，并結(jié)合自身制造模具的經(jīng)驗(yàn)，提出一些防止模具變形或龜裂提高模具使用效果的策略，希望能通過(guò)本文為廣大模具制造專業(yè)人員提供一些啟發(fā)和幫助。

【關(guān)鍵詞】模具制造 加工技術(shù) 變形

一、前言

模具是當(dāng)代工業(yè)化生產(chǎn)線中用來(lái)定型材料的重要器具，因此制造模具的工藝以及實(shí)際操作步驟都十分考究。當(dāng)前制造模具的主要方法是通過(guò)機(jī)械進(jìn)行加工或用電火花進(jìn)行加工。但由于模具制造需要的精確性較高，并且形狀多種多樣，制造材料的性質(zhì)十分特別，這些原因都增加了模具制造的技術(shù)難度與復(fù)雜度。如果模具制造工藝選擇不當(dāng)或采用了錯(cuò)誤的制造材料，都會(huì)導(dǎo)致制造出來(lái)的模具存在不同程度的形變。因此，本文具體分析再制造過(guò)程中造成模具變形的原因，并針對(duì)具體問(wèn)題提出解決策略。

二、制造過(guò)程中影響模具質(zhì)量的具體因素

（一）磨削加工環(huán)節(jié)處理不當(dāng)

在模具制造中，磨削是一道十分關(guān)鍵的金屬加工工序。可以說(shuō)，磨削工序的好壞直接決定了模具的質(zhì)量高低和使用壽命長(zhǎng)短。常規(guī)情況下，模具在進(jìn)行了淬火和回火加工后表面較為粗糙，為使模具變得較為光滑就需要通過(guò)磨削工藝進(jìn)行加工。但在實(shí)際加工中，若模具冷卻不足，磨削使用的砂輪較鈍，就極有可能造成模具龜裂，加速模具表層氧化，大大削弱了模具的抗腐蝕性力。

（二）車削加工環(huán)節(jié)處理不當(dāng)

在采用機(jī)電加工進(jìn)行模具制造時(shí)，如果車削下刀過(guò)深會(huì)在模具上留下刀切痕跡，當(dāng)模具經(jīng)過(guò)淬火加工后，車削的刀痕處會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的龜裂紋路。此外，車削刀痕過(guò)深還有可能造成凸模折損。由于嚇到太深，使模具上應(yīng)力聚集的部位經(jīng)淬火后出現(xiàn)細(xì)密裂痕，這些裂痕會(huì)在模具的使用過(guò)程中逐漸擴(kuò)大，最終導(dǎo)致凸模斷裂。

（三）工件應(yīng)力平衡遭到破壞

在用割加工技術(shù)對(duì)工件進(jìn)行加工時(shí)，如果選擇程序的起點(diǎn)部位或切割路線存在失誤，就會(huì)導(dǎo)致工件出現(xiàn)形變。在實(shí)際模具加工中，常出現(xiàn)切割路線選擇不當(dāng)?shù)那闆r造成工件內(nèi)部的應(yīng)力不平衡，致使模具表面發(fā)生形變，大大降低了模具的質(zhì)量，縮短了模具的使用壽命。

三、提高模具質(zhì)量的策略

（一）控制好磨削加工的各個(gè)環(huán)節(jié)

在打磨模具的型腔時(shí)，部分操作人員沒(méi)有掌握好磨削速率，將磨削速率設(shè)置得太大，加上冷卻工藝不到位，造成磨削接觸面溫度過(guò)高，使模具表面硬度不足。此外，磨削生熱會(huì)使工件內(nèi)部產(chǎn)生剩余應(yīng)力，削弱模具成品的免疫疲勞性能。因此，在模具制造的磨削加工環(huán)節(jié)，要達(dá)到適宜的粗糙度與工藝精細(xì)度，必須注意以下三個(gè)方面：1.選用顆粒粗大的砂輪進(jìn)行磨削操作，也可以使用弱黏合性的砂輪磨削工件；2.運(yùn)用清光式磨削方法，讓砂輪磨削工件時(shí)進(jìn)行1-2輪空走；3.降低磨削的進(jìn)給量，采用最適宜的冷卻藥水，在磨削完成后通過(guò)冷卻方式消退殘余應(yīng)力，這樣可以在一定程度上提高攻堅(jiān)表面打磨效果；做好平磨之后，要注意消除工件內(nèi)部的磁性，防止工件內(nèi)的殘余應(yīng)力回復(fù)導(dǎo)致模具發(fā)生形變。

（二）優(yōu)化車削的進(jìn)給量操作

在制作模具時(shí)，要優(yōu)化沖模加工工藝。在采用機(jī)加工制作模具的過(guò)程中，完成粗加工操作后要預(yù)留約0.2-1毫米的精加工余量和進(jìn)給量，防止下刀過(guò)重在模具表面留下明顯刀痕，提高模具成品的質(zhì)量，增加模具的使有效期。此外，精加工車削長(zhǎng)度的精準(zhǔn)性要確保在IT6到IT8，而模具的粗糙度Ra必須不低于1.6μm給沖模的精度提供保障[1]。

（三）精確選擇程序起始點(diǎn)與切割路線

1.一般情況下，對(duì)凸模型工件進(jìn)行切割加工時(shí)，方向都是自外而內(nèi)。這樣極有可能切斷坯件，使元件內(nèi)部的應(yīng)力失衡，進(jìn)而導(dǎo)致材料發(fā)生裂變現(xiàn)象。所以在穿入電極絲時(shí)要盡量繞開(kāi)坯件的外圍，把切割路徑的起點(diǎn)定于坯件的電極絲穿入空中，詳見(jiàn)圖1。

圖1在坯件內(nèi)部預(yù)制穿絲孔

2.把工件進(jìn)行切割加工時(shí)的裝夾方法從二點(diǎn)型換成單點(diǎn)型，讓工件在切割加工中可以實(shí)現(xiàn)自由變形，防止二點(diǎn)型裝夾方法對(duì)工件形變?cè)斐捎绊憽６鴨吸c(diǎn)型裝夾方法的適宜位置是程序的尾端，進(jìn)行這樣的改變可以降低裝夾形式對(duì)工件成形部位造成的干擾。

3.在對(duì)模坯進(jìn)行熱處理時(shí)，模坯的外部冷卻速度快，內(nèi)部的冷卻速度較慢，模坯的金相組織統(tǒng)一性較低，模坯的內(nèi)部會(huì)形成殘余應(yīng)力，因此在切割工件圖形時(shí)，要盡量繞開(kāi)8-10mm的坯料邊角距離[2]。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，筆者結(jié)合自身制造模具的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，分析了當(dāng)前模具制造過(guò)程中存在的影響因素，在實(shí)際模具加工中，若不注意這些問(wèn)題就極有可能導(dǎo)致制出的模具存在形變或龜裂情況，降低模具質(zhì)量，削減模具的使用壽命。為確保模具制造精確、優(yōu)質(zhì)，筆者在上文中提出了幾條改善加工工藝的措施，希望能給廣大模具制造技術(shù)人員提供一些參考借鑒，從而提升我國(guó)當(dāng)前的模具加工效率和工藝水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]王旭峰，韓勇.先進(jìn)制造技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用及前景[J].塔里木大學(xué)學(xué)報(bào).2011，（03）：12-15.

[2]鑄造技術(shù)模具熱處理技術(shù)的未來(lái)走勢(shì)[J].精密成形工程.2011，（05）：65-67.

作者簡(jiǎn)介：鄧平堯（1983.2-），男，九江職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，助教，本科學(xué)歷，研究方向：模具設(shè)計(jì)制造方向和汽車檢測(cè)與維修方向。