每一套模具都是由許多零件構(gòu)成,，其中一部分是工藝零件，另一部分是結(jié)構(gòu)零件,。工藝零件直接對成型產(chǎn)品質(zhì)量造成影響,，工藝零件的最終品質(zhì)在當(dāng)下的模具加工企業(yè)里均用精加工手段來最后完成，如何控制精密加工過程關(guān)系到模具壽命和成型產(chǎn)品能否交付,。
在模具制造企業(yè)中，精加工階段除采用慢走絲線切割,、割一多修的工藝手段外，另采用的方法即是在半精加工后,，熱處理基礎(chǔ)上磨削加工，在這個階段要控制好零件的變形,、內(nèi)應(yīng)力,、形狀公差及尺寸精度等許多技術(shù)參數(shù)。在具體的生產(chǎn)實(shí)踐中,，操作困難較多，但仍有許多行之有效的經(jīng)驗(yàn)方法值得借鑒,。
一,、模具精加工的過程控制
模具零件的加工，總的指導(dǎo)思想是針對不同的模具零件,、不同的材質(zhì)、不同的形狀和不同的技術(shù)要求進(jìn)行適應(yīng)性加工,，選擇性方案很多。但是,，通過對加工過程的控制，達(dá)到最好的加工效果和經(jīng)濟(jì)性是我們關(guān)注的重點(diǎn),。根據(jù)模具零件的外觀形狀,，零件主要可分為三類：軸類、盤類,、板類與成型異類零件。這三類零件的工藝過程一般為：粗加工——半精加工——（淬火,、調(diào)質(zhì)）——精密磨削——電加工——鉗工修整——組裝加工,。
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模具零件要獲得所要求的熱處理硬度,，必要對零件熱處理內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行控制，使零件加工時(shí)和加工后尺寸公差,、形位公差能夠穩(wěn)定,，針對不同材質(zhì)的零件作用，有不同的熱處理方式,。其工藝要考慮的是經(jīng)濟(jì)性、材料淬透性,、淬硬性、過熱敏性以及脫碳敏感性,。隨著近年來模具工業(yè)的發(fā)展,，使用的材料種類很多，除了CrWMn,、Cr12,、40Cr,、GCr15、Cr12MoV,、9Mn2V硬質(zhì)合金外,，對一些工作強(qiáng)度大，受力苛刻的凹模,、凸模，可選用新材料粉末合金鋼,，如S2、S3,、V10、APS23S1,、G2,、G3、G4,、G8等等,。此類材料具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài),。
淬火后一般工件都存留內(nèi)應(yīng)力,，容易導(dǎo)致后續(xù)精加工或工作中開裂，零件淬火后應(yīng)趁熱回火,，消除淬火應(yīng)力,。形狀復(fù)雜,、內(nèi)外轉(zhuǎn)角較多的工件,，回火有時(shí)還不足以消除淬火應(yīng)力,，精加工前還需進(jìn)行去應(yīng)力退火或多次時(shí)效處理,，充分釋放應(yīng)力,。根據(jù)不同的要求采取不同的方法,。以Cr12為材質(zhì)的零件為例，在粗加工后進(jìn)行淬火處理,，淬火時(shí)僅僅冷卻方式就有：空氣冷卻（將加熱后的工件置于空氣中冷卻,，此法操作簡便、工件變形小,，但硬度偏低,，表面易氧化,。適合于尺寸小,、精度高,、厚薄不均的工件）,、油冷卻（將工件加熱后置于油中,，冷卻到300℃～200℃,，取出在空氣中冷卻,。此法操作簡便,，工件硬度較高,，但變形較大,，易產(chǎn)生工件變形,，適用于尺寸較大,，形狀簡單的工件）,、平板夾緊在空氣中冷卻（將加熱后的工件置于兩塊鐵板或銅板之間壓緊,，在空氣中冷卻,。此法操作較繁,，但工件變形小,，只適合于某種特殊形狀的工件）,、分級淬火（將工件加熱后置高于Ms點(diǎn)溫度的硝鹽中，停留一定時(shí)間,，待工件的內(nèi)外溫度基本一致后,，取出在空氣中冷卻。此法既能保證工件的硬度,，又能減少工件的變形,，廣泛用于形狀復(fù)雜變形要求小的工件）。如對V10,、APS23等粉末合金鋼零件,，因其能承受高溫回火，淬火時(shí)可采用二次硬化工藝,，1040℃～1080℃淬火,，再用490℃～520℃高溫回火并進(jìn)行多次，可以獲得較高的沖擊韌性及穩(wěn)定性,，對以崩刃為主要失效形式的模具很適用,。
（二）模具零件磨削加工
磨削加工采用的機(jī)床有三種主要類型：平面磨床,、內(nèi)外圓磨床及工具成型磨削機(jī)床,。精加工磨削時(shí)要嚴(yán)格控制磨削變形和磨削裂紋的出現(xiàn)，哪怕是工件表面的顯微裂紋,，否則在后續(xù)的工作中也會漸漸顯露出來,。因此，精密磨削時(shí)的進(jìn)刀量要小,，磨削中冷卻要充分,，盡量選擇冷卻液介質(zhì),，加工余量在0．01mm內(nèi)的零件要盡量恒溫磨削,。
磨削工件時(shí)一定要謹(jǐn)慎選擇磨削砂輪：針對模具鋼材的高鎢、高釩,、高鉬,、高合金狀況,，工件硬度高的特點(diǎn)，可選用PA鉻鋼和GC綠碳化硅砂輪,；當(dāng)加工硬質(zhì)合金,、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)劑砂輪自磨利性好,，磨出的工件精度在IT5以上,，粗糙度可達(dá)Ra＝0．16μm的要求。隨著新材料的應(yīng)用,，近年CBN立方氮化硼砂輪的應(yīng)用,，顯示出了良好的加工效果，在數(shù)控成型磨,、坐標(biāo)磨床,、CNC內(nèi)外圓磨床上精加工，效果甚至優(yōu)于其它種類砂輪,。磨削加工中要及時(shí)修整砂輪，保持砂輪的銳利,，當(dāng)砂輪鈍化后會在工件表面滑擦,、刻劃,、擠壓，造成工件表面燒傷,、顯微裂痕或產(chǎn)生溝槽,，對以后的使用顯著地降低效用,。
盤類、板類零件的加工大部分采用平面磨床加工,，加工長而薄的薄板件時(shí),，有一定的加工難度。加工前在磨床磁力臺的強(qiáng)力吸引下,，工件原先存在某種彎曲產(chǎn)生平直形變，貼緊于工作臺表面,，待磨削后,，工件又在原應(yīng)力作用下變形回復(fù),，測量板件厚度時(shí)顯示一致,，但由于變形回復(fù)，平面度達(dá)不到模具零件應(yīng)該的要求,，解決的方法是磨削前以等高墊鐵墊在工件下面,，四周用擋塊擋住工件防止走動,，磨削時(shí)磨頭進(jìn)刀量要小,，用多次走刀方式完成第一個基準(zhǔn)平面，第一個基準(zhǔn)平面加工好一面后,，可用這一基準(zhǔn)平面吸附在磁力臺上,，通過如上所述的磨削方法可改善大部分工件平面度,，如通過一次磨削過程達(dá)不到理想的平面度效果，可以再一次重復(fù)上面過程,；經(jīng)過幾次這樣磨削均能夠在平面度符合要求,，但對于板件厚度尺寸有嚴(yán)格要求時(shí),，備料中必須根據(jù)工件材料,、形狀,、切削加工手段、熱處理方法等綜合因素,，適當(dāng)加放厚度余量,。
軸類零件的特點(diǎn)是由多個回轉(zhuǎn)面構(gòu)成,，現(xiàn)代企業(yè)終極精密加工方法一般采用內(nèi)外圓磨床磨削,。加工過程中，利用磨床夾頭和尾架頂尖夾緊定位工件或者用首尾兩頂針定位工件,，此時(shí)夾頭與頂針中心的連線就是磨削后工件的中心線,，如果中心線跳動，加工出來的工件就會產(chǎn)生不同心問題,，因此在加工前要做好夾頭及頂尖的同心檢測和首尾頂針對中檢查,。如果是用夾頭與中心頂針夾緊定位一次磨削臺階軸，則在這一次磨削前要對夾緊部分先進(jìn)行外圓磨削,，一次磨削時(shí)通過夾緊就能定心定位,。簿壁內(nèi)孔磨削時(shí)要考慮采用夾持工藝臺,，即在車加工時(shí)有意多留下一段厚壁部分,，待磨削內(nèi)孔完成后進(jìn)行切除,，如不留工藝臺則夾緊力不可過大,，否則容易在工件圓周上產(chǎn)生“內(nèi)三角”變形,，同樣每次磨削進(jìn)刀量要小,，通過多次進(jìn)刀才能磨出合格的要求，另外磨削過程中冷卻液要充分噴淋到被磨削位置,，以使磨出的鐵屑和磨料塵粒能順利排出磨削區(qū)域,。
（三）模具零件電加工
現(xiàn)代的模具企業(yè),，幾乎已不缺電加工，因?yàn)殡娂庸た梢詫Ω黝惍愋?、各類型腔或高硬度零件進(jìn)行有效加工，因此已經(jīng)成為模具制造和金屬加工行業(yè)必不可少的加工手段,。
慢走絲線切割加工技術(shù),，從企業(yè)反饋的信息得知：精度已可達(dá)±0．002mm，粗糙度Ra＝0．4μm,。為追求加工精度,，開始時(shí)要先檢查線切割機(jī)床的狀況，要查看離子水的去離子度,、離子水溫度,、線切絲垂直度、張緊力,、切割用絲,、被切工件材質(zhì)等各個因素，確保良好的加工速度與精度,。對于線切割加工而言,，是在一整塊坯料上切除或切下材料的一種加工，因此原來的應(yīng)力均衡在加工過程中有所破壞,，引起拐角處應(yīng)力集中,，當(dāng)內(nèi)拐角處半徑R＜0．2時(shí)，應(yīng)建議設(shè)計(jì)部門改善模具結(jié)構(gòu),。處理應(yīng)力集中的方法,，可運(yùn)用矢量平移原理,，精加工前先留0．8～0．9mm余量，預(yù)加工出型腔大致形狀,，再進(jìn)行熱處理,，使加工應(yīng)力盡可能在精加工前釋放，以保證熱穩(wěn)定性,。
加工凸模時(shí),，切割絲的切入位置及路徑要仔細(xì)考慮。選擇夾持坯料的位置應(yīng)在第一遍進(jìn)刀后,，工件不成懸壁狀,，始終使工件受力狀態(tài)良好，不影響后續(xù)幾遍加工,；對于要求高的凸模,，可在坯料上打孔穿絲，加工效果較外形割入好?，F(xiàn)在高精度的工件,，為保證零件質(zhì)量普遍采用4遍切割數(shù)。當(dāng)凹模厚度方向要有部分錐度加工時(shí),，為追求高效加工,，通常第一遍粗加工直邊，第二遍錐度加工,，第三遍再精加工直邊,，這樣的工藝特點(diǎn)是，不需要再對已有的錐度邊進(jìn)行垂直向精加工,，只是精加工刃口段直邊,，第四遍再精修直邊刃口。
電火花成型加工分別要制作粗,、精電極,。精加工電極要求形狀符合型腔性好，好的精電極已用CNC數(shù)控機(jī)床加工完成,。電極材質(zhì)選擇上,，紫銅電極主要用于一般鋼件加工；Cu－W合金電極,，綜合性能好,，特別是加工過程中電極損耗量比紫銅電極明顯小，在良好的排屑條件下,，對難加工材料和截面形狀復(fù)雜件精加工很合適,；Ag－W合金電極比Cu－W合金電極性能更優(yōu)，因資源少價(jià)格高，一般現(xiàn)在還很少采用,；另外還有石墨電極,，現(xiàn)已廣泛使用，目前有國產(chǎn)石墨和進(jìn)口石墨之分,，進(jìn)口石墨以損耗小,、硬度大、電蝕速度快,、表面粗糙度低,，占據(jù)優(yōu)勢，已在許多復(fù)雜件精加工中得到應(yīng)用,。設(shè)計(jì)電極時(shí),，計(jì)算電極的間隙量及電極數(shù)量。當(dāng)進(jìn)行大面積或重電極加工時(shí),，工件與電極裝夾均要穩(wěn)固,，具有一定的強(qiáng)度,，防止加工過程中松動,。但是電火花加工后的表面比普通機(jī)械加工或熱處理后的表面更難研磨，因此電火花加工結(jié)束前應(yīng)采用精規(guī)準(zhǔn)修整,，去除表面形成的硬化薄層,。
（四）模具零件表面處理
成型表面處理的內(nèi)容,，包含鋼材表面無氣孔,、硬度均勻、各向特性差異小,、夾雜物低和零件表面在加工時(shí)留下刀痕,、磨痕等應(yīng)力集中的地方。因此在加工結(jié)束后,，需要對零件進(jìn)行表面強(qiáng)化,，通過機(jī)械拋光、鉗工打磨,、拋光,，處理掉加工隱患。對工件無用棱邊,、銳角,、孔口進(jìn)行倒鈍。一般地,，電加工表面會有變質(zhì)硬化層6～10μm左右,，呈灰白色顏色，該層脆而帶有殘留應(yīng)力,，在使用之前要充分消除硬化層,，方法為表面拋光,，拋磨掉硬化層。想獲得高質(zhì)量的拋光效果,，工件的材質(zhì),、形狀、硬度以及切削加工的表面質(zhì)量要有充分的考慮,，必備有高質(zhì)量的拋光工具,、優(yōu)質(zhì)的拋光材料、正確的拋光工序,、嚴(yán)謹(jǐn)有致的人員素質(zhì),、良好的清潔環(huán)境。
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在磨削加工,、電加工過程中，工件會有一定磁化,，具有微弱磁力,，容易吸附一些小雜物，因此在組裝之前,，要對工件作充分的退磁處理,，并用乙酸乙脂清洗表面。組裝過程中：（1）先看懂理解裝配圖,，配齊各類零件,；（2）列出各零部件相互之間的裝配次序；（3）檢查各零部件的尺寸精度,，明確各項(xiàng)配合要求,；（4）配齊所需工具，然后著手裝配模具,；（5）先裝模架部分的導(dǎo)柱導(dǎo)套,、型腔成型塊組件鑲拼組合；（6）組立模板與凸模,、凹模結(jié)合,，微量調(diào)整各板位置；（7）開合模具,，檢查模具動作是否可靠,。
三、結(jié)語
無數(shù)實(shí)踐證明,，模具企業(yè)注重模具零件的精加工工藝過程控制,，是模具企業(yè)長久有效的生存發(fā)展之道。通過工藝過程控制可以最大限度地減少零件超差、報(bào)廢,，從而有效提高模具在生產(chǎn)使用中壽命,，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量有著深遠(yuǎn)的意義。