冷沖壓Cr12MoV模塊定位銷孔工藝探討

薛永科，吳杰，趙向兵，強(qiáng)毅，劉樂

陜西重型汽車有限公司 陜西西安 710200

1 序言

冷沖壓模具有表面質(zhì)量好、質(zhì)量輕且成本低的優(yōu)點(diǎn)，冷沖壓工藝在機(jī)械制造業(yè)中應(yīng)用廣泛，成為現(xiàn)代汽車、拖拉機(jī)、電器、儀表、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及各種民用輕工業(yè)中的主要工藝之一。目前，大量產(chǎn)品均可通過鋼板沖壓直接生產(chǎn)，部分機(jī)械設(shè)備常常以沖壓件所占比例作為評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)是否先進(jìn)的指標(biāo)之一。工業(yè)發(fā)達(dá)的國家對(duì)冷沖壓生產(chǎn)工藝的發(fā)展很重視，很多國家（包括英國、美國、法國和日本等）的模具工業(yè)產(chǎn)值已超過機(jī)床工業(yè)，作為冷沖壓原材料的鋼帶和鋼板占全部品種的67%，通過冷沖壓技術(shù)加工產(chǎn)品已成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段和發(fā)展方向。

2 正確加工模具銷孔的重要性

冷沖壓模具在設(shè)計(jì)、工藝和制造過程中，對(duì)模具關(guān)鍵部件的刃口、型面、間隙和定位要求特別高，針對(duì)冷沖壓模塊自身定位銷孔工藝的探究如下。

在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)空冷鋼（7CrSIMnMoV）或MoCr鑄鐵等需要表面火焰淬火處理的材質(zhì)，冷沖壓實(shí)型鑄造模具的凸模、凹模、凸凹模和鑲塊上的定位銷孔在進(jìn)行表面熱處理前，給模塊上的銷釘預(yù)孔留0.2mm的合鉆鉸余量，然后分別與模板組裝，進(jìn)行合鉆鉸銷孔。通過裝銷釘定位后進(jìn)行數(shù)控加工，保證刃口、型面和間隙精度。通過模具鉗工對(duì)刃口型面進(jìn)行拋光，最后進(jìn)行表面火焰淬火處理至50～55HRC。不需要熱處理的灰鑄鐵、45鋼和Cr12MoV等材質(zhì)，其定位銷孔進(jìn)行一次合鉆鉸工藝完全可以保證冷沖壓模具在靜、動(dòng)態(tài)驗(yàn)證和實(shí)際沖壓工作過程中的定位穩(wěn)定可靠。

以前鑲塊為Cr12MoV材質(zhì)的實(shí)型鑄造模具的凸模、凹模、凸凹模上各設(shè)計(jì)有一組銷孔，在制造維修模具時(shí)，先將模塊按設(shè)計(jì)銷孔大小鉆預(yù)孔，留0.2mm余量，在淬火前裝配在模板上，合鉆鉸銷孔，等數(shù)銑加工鉗修完成后，再拆卸進(jìn)行真空淬火處理。由于熱處理會(huì)導(dǎo)致Cr12MoV材質(zhì)模塊局部間隙及銷孔變化，等調(diào)試好間隙再合鉆鉸銷孔并裝銷定位，會(huì)導(dǎo)致凸凹模銷孔在與模板孔進(jìn)行最后合鉆鉸時(shí)發(fā)生錯(cuò)位，因此該組銷孔無法保證模具在動(dòng)態(tài)驗(yàn)證或工作時(shí)凸凹模正確均勻的工作間隙，從而造成制件出現(xiàn)毛刺。為了保證銷孔的正確定位功能，給出兩種重新加工模具鋼淬火后銷孔的方法：一是通過線切割將原有兩銷孔加大重新配銷釘；二是給原銷孔配車堵，組焊、打磨后重新合鉆鉸新銷孔。但這兩種方法都費(fèi)時(shí)費(fèi)事，事倍功半。

3 Cr12MoV模塊定位銷孔的創(chuàng)新加工方法

Cr12MoV材質(zhì)的模具需要進(jìn)行真空熱處理至56～60HRC，雖然模塊變形小，但實(shí)際仍需要考慮會(huì)發(fā)生的相應(yīng)熱處理變形。凸模、凹模、凸凹模和鑲塊的刃口、型面需要分別單邊留0.6～0.8mm以便進(jìn)行真空淬火前后的精加工。模塊的定位銷孔在真空淬火前后會(huì)發(fā)生孔位的偏移，其孔徑也會(huì)發(fā)生微小的縮孔。如果采用常規(guī)的銷孔加工方法，會(huì)造成模板上的孔位擴(kuò)大變形而錯(cuò)位，導(dǎo)致模具在動(dòng)態(tài)驗(yàn)證和實(shí)際沖壓過程中模塊定位失效，致使模具的間隙失穩(wěn)而發(fā)生變異，沖壓制件出現(xiàn)毛刺、變形等缺陷，最后只能維修模具。為了改變現(xiàn)狀，避免人力和財(cái)物的極大浪費(fèi)，采用多種創(chuàng)新的模塊定位銷孔工藝方案，解決了模塊銷孔的定位難題，具體如下所述。

（1）方法一 如圖1、圖2所示，無窩座或擋墻的拼接模塊與模座合鉆鉸出比設(shè)計(jì)圖樣小一規(guī)格的銷孔（≤4mm），第一次數(shù)銑加工型面及刃口時(shí)，在熱處理前僅將模塊上的銷孔擴(kuò)鉆鉸至與設(shè)計(jì)圖樣銷孔規(guī)格一致，而在模塊真空淬火后精加工前，模板上的銷孔才與模塊進(jìn)行最終合鉆鉸。該方法需要在真空淬火后二次數(shù)銑精加工前，配合使用階梯定位銷；或者在第一次數(shù)銑后，手工劃模塊外形線，作為裝配定位參照。

圖1 無窩座或擋墻模塊結(jié)構(gòu)示意

圖2 無窩座或擋墻模塊的銷孔加工示意

（2）方法二 如圖3、圖4所示，有擋墻或窩座的鑲塊在真空淬火前第一次數(shù)銑時(shí)，僅用螺栓與模座裝配緊固，在淬火前按設(shè)計(jì)孔徑大小僅單獨(dú)鉆鉸模塊上的銷孔，在模座上暫不進(jìn)行合鉆鉸銷孔。模塊由于受到擋墻或窩座及自身X、Y方向及螺栓Z方向6個(gè)自由度的限制，無法平移和旋轉(zhuǎn)，因此數(shù)銑粗加工刃口和型面留量均勻，可以滿足真空淬火后精加工的鑲塊定位需求。此方法同樣適用于淬火后線切割加工刃口的模塊，在模塊真空淬火后精加工前，模板上的銷孔與模座裝配后進(jìn)行最終合鉆鉸。

圖3 有擋墻或窩座模塊的結(jié)構(gòu)示意

圖4 有擋墻或窩座模塊的銷孔加工示意

（3）方法三 如圖5、圖6所示，針對(duì)側(cè)模塊、上模塊上的盲銷孔，先將模座上的銷孔與模塊合鉆鉸至比設(shè)計(jì)圖樣小一規(guī)格。在數(shù)銑加工后真空淬火前，將模塊上的銷孔擴(kuò)大至比設(shè)計(jì)圖樣大一個(gè)規(guī)格（≥6mm），在真空淬火后，給模塊上擴(kuò)大后的兩銷孔配入帶放氣扁孔的45鋼軟堵。在第二次數(shù)銑精加工前，以模座之前加工的兩銷孔為基準(zhǔn)，與模塊進(jìn)行合鉆鉸，使兩銷孔與設(shè)計(jì)圖樣的銷孔大小一致。銷釘可選用GB120-86 B型帶通氣平面的圓柱銷。

圖5 側(cè)模塊或上模塊銷孔為盲銷孔結(jié)構(gòu)示意

圖6 側(cè)模塊或上模塊銷孔均為盲銷孔的加工示意

（4）方法四 對(duì)于上模塊盲銷孔數(shù)模結(jié)構(gòu)，除了按方法三進(jìn)行加工，還可以將上模盲銷孔加工為通銷孔。所有的通銷孔既可以采用鉆鉸加工的方法，也可以利用能夠保證銷孔公差的慢走絲線切割進(jìn)行加工。為了防止上模沖壓振動(dòng)導(dǎo)致銷釘松動(dòng)掉落現(xiàn)象的發(fā)生，可以把上模銷孔加工為帶螺塞的形式，也可以在通銷孔端頭裝入合適的開口彈性套，拆卸時(shí)可以讓拔銷器連著銷釘將其拔帶出來。為了克服真空淬火變形對(duì)銷孔垂直度的影響，可以先用圓柱銷試裝，對(duì)有問題的銷孔用鉸刀先鉸孔，再與模座裝配，然后進(jìn)行保證垂直度和孔徑的最終合鉆鉸加工。

4 結(jié)束語

通過對(duì)模具工藝設(shè)計(jì)與制造維修的推廣應(yīng)用和驗(yàn)證，以上針對(duì)Cr12MoV材質(zhì)模具設(shè)計(jì)的模塊銷孔創(chuàng)新工藝方案合理高效，配合Cr12MoV材質(zhì)的熱處理廠家對(duì)真空淬火質(zhì)量進(jìn)行有效控制，解決了Cr12MoV模塊銷孔定位的棘手難題，值得在生產(chǎn)中嘗試推廣和應(yīng)用。