沖壓模具精度控制分析

劉新磊 席石雷

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

關(guān)鍵詞：沖壓模具;精度控制

1 沖壓模具加工過(guò)程精度控制

沖壓模具零件的加工，是針對(duì)不同的材質(zhì)，不同的形狀，不同的技術(shù)要求進(jìn)行適應(yīng)性加工，它具有一定的可塑性，可通過(guò)對(duì)加工的控制，達(dá)到較好的加工效果。

根據(jù)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(guò)程大致為：粗加工――熱處理――精磨――電加工――鉗工（表面處理）――組配加工。

2 粗加工階段

粗加工階段的精度控制對(duì)整個(gè)沖壓模具制造精度控制有基礎(chǔ)性作用，為此，對(duì)不同的選材，在粗加工的時(shí)候應(yīng)該利用不同的刀具、加工參數(shù)。金屬切削性能和碳含量負(fù)相關(guān)，一般來(lái)說(shuō)，硬度是金屬切削性能的重要表現(xiàn)。鋼越硬加工難度就越大，金屬的切削性能和鋼的種類存在很大聯(lián)系，一般來(lái)說(shuō)在鑄件和鍛件表面很難進(jìn)行加工。正是因?yàn)槿绱?，我們才需要利用不同的刀具、加工參?shù)來(lái)對(duì)材料進(jìn)行加工。硬度最高為330—440的材料我們可以利用高速工具鋼加工;硬度最高位45HRC的材料，我們可以用高速鋼+鈦化氮涂層來(lái)進(jìn)行加工;最高硬度為65-70HRC的材料，則需要利用硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷以及金屬陶瓷來(lái)進(jìn)行加工。淺切削是我們利用高速銑精加工淬硬模具鋼時(shí)需要遵守的原則，一般來(lái)說(shuō)，深度在0.2/0.2mm。為每一個(gè)工序中的道具均勻分布加工余量是切削過(guò)程中需要完成的重要目標(biāo)，為此，在加工的過(guò)程中應(yīng)該使用不同直徑的道具，一般是從大到小來(lái)進(jìn)行精加工，避免切削道具過(guò)大彎曲。為了對(duì)道具刃口的形狀進(jìn)行確認(rèn)，我們需要對(duì)模具的最終形狀進(jìn)行了解，以保證高精度。高速切削還有一種常用方法就是恒定材料加工余量，利用這樣方法能夠減少產(chǎn)生的熱量和殘余應(yīng)力，避免零部件變形的情況發(fā)生。

2 零件熱處理

零件的熱處理工序，針對(duì)零件獲得相應(yīng)硬度的同時(shí)，還需對(duì)內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行控制，保證零件加工時(shí)尺寸的穩(wěn)定性防止變形，不同的材質(zhì)分別有不同的處理方式。如了Cr12、9CrSi、T10、等。

對(duì)以Cr12、9CrSi、T10為材質(zhì)的零件，在粗加工后進(jìn)行淬火處理，淬火后工件存在很大的存留內(nèi)應(yīng)力，容易導(dǎo)致精加工時(shí)工件開裂，零件淬火后應(yīng)趁熱回火，消除淬火應(yīng)力。生產(chǎn)中遇到形狀復(fù)雜的工件，回火還不足以消除淬火應(yīng)力，精加工前還需進(jìn)行去應(yīng)力退火或多次人工時(shí)效處理，充分釋放應(yīng)力。對(duì)以崩刃為主要失效形式的模具很適用。

3 零件的磨削加工

磨削加工采用的機(jī)床有三種主要類型：平面磨床、內(nèi)外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時(shí)要嚴(yán)格控制磨削變形，因此，精磨的進(jìn)刀要小，不能大，冷卻液要充足，尺寸公差在0.01mm以內(nèi)的零件要盡量恒溫磨削。防止熱變形對(duì)工件尺寸造成的誤差，各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響。

精磨時(shí)選擇好恰當(dāng)?shù)哪ハ魃拜喪种匾?，根?jù)模具鋼材的具體狀況，選用GD單晶剛玉砂輪比較適用，淬火硬度高的材質(zhì)時(shí)，優(yōu)先采用有機(jī)粘結(jié)劑的金剛石砂輪，有機(jī)粘結(jié)劑砂輪自銳性好，磨出的工件粗糙可達(dá)Ra=0.2μm。磨削加工中，要注意及時(shí)修整砂輪，保持砂輪的銳利，當(dāng)砂輪鈍化后會(huì)在工件表面滑擦、擠壓，造成工件表面燒傷，強(qiáng)度降低。

板類零件的加工大部分采用平面磨床加工，磨削時(shí)以精密平口鉗、等高塊墊、百分表、塊規(guī)、表座等保證平行、垂直、對(duì)稱尺寸，加工時(shí)小進(jìn)刀，多光刀，加工好一面后，翻面裝卡找正平行、垂直、對(duì)稱，這樣可改善磨削效果，這樣可以達(dá)到技術(shù)要求。

軸類零件具有回轉(zhuǎn)面，其加工廣泛采用內(nèi)外圓磨床及工具磨床。加工過(guò)程中，加工時(shí)多采用工藝頭，正、反頂尖，中心架裝卡，如果中心孔存在形狀誤差，加工出來(lái)的工件同樣會(huì)產(chǎn)生此問題，影響零件的質(zhì)量，因此在加工前要精研修中心孔。進(jìn)行內(nèi)孔磨削時(shí)，由于砂輪桿伸出教長(zhǎng)且轉(zhuǎn)速較高，砂輪桿的剛性較差，要減少砂輪與工件的接觸面積，砂輪可以修整成到錐，只有前端很少的一端約4-6mm與工件接觸，可充分降低磨削阻力，在磨削時(shí)要小進(jìn)刀，不進(jìn)刀多次光刀，直到砂輪火化基本沒有時(shí)，才能再進(jìn)刀，加工薄壁套類零件，最好采用工藝彈性套夾持工件，防止夾持工件變形，否則容易在工件圓周上產(chǎn)生“內(nèi)等三角”變形。

4 電加工控制

現(xiàn)代的模具工廠，不能缺少電加工，電加工可以對(duì)各類異形、高硬度零件進(jìn)行加工，它分為線切割與電火花二種。

線切割加工精度較高，加工開始時(shí)，先預(yù)加工出大致形狀，然后再進(jìn)行熱處理，并進(jìn)行去應(yīng)力熱處理，讓熱處理加工應(yīng)力在精加工前先行釋放，保證熱穩(wěn)定性。熱處理完后，在平面磨床上，磨出一個(gè)基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位，上線切割機(jī)床加工形腔，這樣工件在熱處理中已完全變形，在精加工中就不會(huì)再變形。

加工凸模時(shí)，絲的切入位置及路徑的選擇要仔細(xì)考慮，裝卡方法和固定方式都要合理，因?yàn)榫€切割加工，工件受力基本為零，只要保證工件在加工中不移動(dòng)就可以，裝卡中可以使用傳統(tǒng)的壓板裝卡、還可以使用金屬?gòu)?qiáng)力膠粘接、磁鐵吸附等裝卡方式，高精線切割加工，通常切割遍數(shù)為兩次，可以保證零件質(zhì)量。當(dāng)加工帶有錐度的凹模時(shí)，本著快速高效的原則，第一遍粗加工直邊，第二遍錐度加工，接著再精加工直邊，這樣只精加工刃口段直邊，既節(jié)約時(shí)間又節(jié)約成本。

5 表面處理及組配

零件表面在加工時(shí)留下刀痕、磨痕是應(yīng)力集中的地方，是裂紋擴(kuò)展的源頭，在加工結(jié)束后，需要對(duì)零件進(jìn)行表面強(qiáng)化，通過(guò)鉗工打磨，處理掉加工隱患。對(duì)工件的一些棱邊、銳角、孔口進(jìn)行倒鈍，R化。電加工表面會(huì)產(chǎn)生6-10μm左右的變質(zhì)硬化層，顏色呈灰白色，硬化層脆而且?guī)в袣埩魬?yīng)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。

在磨削加工、電加工過(guò)程中，工件會(huì)有一定磁化，具有微弱磁力，十分容易吸著一些小鐵沫，在組裝之前，要對(duì)工件作退磁處理，組裝過(guò)程中，裝配一般先裝模架，后配凸凹模，然后再對(duì)各處間隙，特別是凸凹模間隙進(jìn)行組配調(diào)整，裝配完成后要實(shí)施模具檢測(cè)。對(duì)發(fā)現(xiàn)的問題，從精加工到粗加工，逐一檢查，直到找出癥結(jié)，解決問題。

結(jié)語(yǔ)

沖壓模具的質(zhì)量在很大程度上由零件的質(zhì)量決定，為了保證沖壓模具的質(zhì)量，就需要保證沖壓模具零件的制造精度，對(duì)其進(jìn)行有效地控制。從當(dāng)前的情況來(lái)看，沖壓模具零件制造包括諸多流程，不但有粗加工、熱處理、精磨，還包括電加工、組配加工等。本文對(duì)當(dāng)前沖壓模具零件制造的各個(gè)階段的精度控制進(jìn)行了分析，以期加深人們對(duì)沖壓模具制造精度控制的了解，進(jìn)一步推進(jìn)汽車沖壓模具制造工業(yè)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：精誠(chéng)工科汽車系統(tǒng)有限公司）