王春華

（ 杭州康達(dá)模具有限公司，浙江 杭州 310022 ）

0 引言

模具是工業(yè)制造順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。進(jìn)入現(xiàn)代化社會(huì)，批量化的工業(yè)產(chǎn)品均有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)及質(zhì)量要求，在這種情況下，模具的制造必不可少。模具包括鍛造、沖壓、鑄造及塑料四種，其中塑料模具是伴隨塑料的發(fā)明而廣泛應(yīng)用于模具制造當(dāng)中。據(jù)相關(guān)調(diào)查研究，我國(guó)塑料模具占模具行業(yè)市場(chǎng)份額的30%。相比于金屬模具，塑料模具的成本較低，且使用方便。尤其是塑料成型技術(shù)不斷發(fā)展，已逐步取代傳統(tǒng)模具，在模具制造當(dāng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。本文就模具制造、工藝設(shè)計(jì)過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題及產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，提出解決方法。

1 工藝設(shè)計(jì)

1）車削加工進(jìn)給量

在加工模具型腔或凸模圓角部分時(shí)，車削加工進(jìn)刀過(guò)深可導(dǎo)致粗刀痕的出現(xiàn)，致使局部應(yīng)力加劇集中。模具淬火后，其加工表面出現(xiàn)微裂紋。裂紋不斷擴(kuò)大，最終致凸模斷裂。因此，在進(jìn)行模具加工時(shí)，針對(duì)沖模，粗加工后應(yīng)預(yù)留小余量的加工進(jìn)給量，以供后期半精加工及粗加工使用，可有效避免上述不良現(xiàn)象，保障模具質(zhì)量并延長(zhǎng)其使用壽命。通常情況下，精加工中車削加工進(jìn)給量可為IT6～I(xiàn)T8，半精加工Ra值約為1．6 μm，以確保模加工精度。

2）磨削工藝

磨削加工主要應(yīng)用于金屬材質(zhì)，進(jìn)行磨削加工的目的在于使得模具表面更加光滑。加工時(shí)，若砂輪的鋒利程度較差，模具表面極易產(chǎn)生裂紋，若冷卻不足，還會(huì)因模具表面摩擦力加大而導(dǎo)致外層氧化嚴(yán)重，降低模具的耐磨性和耐腐蝕性。另外，對(duì)模具型腔表面進(jìn)行研磨時(shí)，若磨削速度控制不合理，或冷卻時(shí)間不充分而導(dǎo)致表面產(chǎn)生軟化現(xiàn)象，可降低模具硬度。同時(shí)，因殘余應(yīng)力的作用導(dǎo)致模具的抗疲勞能力下降。

為此，在進(jìn)行磨削加工時(shí)，可采取以下方式，以保證模具加工表面的粗糙度及精度：

盡量選擇具有強(qiáng)切削力的粗砂輪，或是選擇粘結(jié)性較差的砂輪；進(jìn)行1～2次砂輪空轉(zhuǎn)；減少磨削進(jìn)給量，選擇適宜的冷卻劑獲取最佳冷卻效果。此外，在進(jìn)行平磨后，可再次進(jìn)行退磁處理，以免切割操作時(shí)增加工件的內(nèi)部應(yīng)力。

3）電加工工藝

電加工工藝的選擇包括兩方面：一方面為程序起點(diǎn)位置及切割路線的選擇；另一方面是穿絲孔位置及大小的確定。在對(duì)工件進(jìn)行切割加工時(shí)，內(nèi)部應(yīng)力釋放引發(fā)工件變形，程序起點(diǎn)位置及切割路線的選擇極大地影響內(nèi)部應(yīng)力釋放，因此，二者的合理制定至關(guān)重要。

合理選擇程序起點(diǎn)位置并制定恰當(dāng)?shù)那懈盥肪€可維持工件內(nèi)部應(yīng)力平衡，以免工具材料因夾具作用出現(xiàn)變形現(xiàn)象，繼而降低切割表面質(zhì)量。加工時(shí)，應(yīng)注意：1、凸模零件加工時(shí)，切割順序?yàn)橛赏庵羶?nèi)，坯件材料被割斷的同時(shí)也破壞內(nèi)部應(yīng)力平衡，致使材料產(chǎn)生裂紋或發(fā)生變形。此時(shí)，應(yīng)盡量避免自坯件的外部切入，采用自坯件預(yù)留的穿絲孔切入。2、切割工件的裝夾應(yīng)由兩點(diǎn)式變更為單點(diǎn)式，提供足夠空間減少對(duì)成型部分的變形影響。另外，在切割加工時(shí)，應(yīng)與工件夾具原理相同的方向著手，避免過(guò)度靠近夾具。加工起點(diǎn)應(yīng)設(shè)置于表面平坦、操作便利或工具拐角等工具表面，以免因切割切痕而增加裂紋產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)。3、實(shí)施熱加工時(shí)，模坯表面的冷卻速度明顯快于內(nèi)部，速度差異導(dǎo)致模坯金相組織產(chǎn)生差異。在內(nèi)部應(yīng)力的作用下，加工對(duì)象的表面易產(chǎn)生裂紋，尤其是加工對(duì)象的外角處，為此，應(yīng)盡量選擇與坯料相距較遠(yuǎn)的邊角處著手，通?？稍诰嗥? mm～10 mm處著手，以預(yù)留足夠的夾持量。

部分工件在切割時(shí)需預(yù)制工藝孔，科學(xué)合理的選擇引入點(diǎn)及引入程序可有效控制材料變形，提高加工精度。在實(shí)際操作當(dāng)中，應(yīng)注意確定穿絲孔的位置及大小。

對(duì)凸模外形工件進(jìn)行加工時(shí)，應(yīng)避免從材料側(cè)面著手，以免切口殘余應(yīng)力釋放致使模具變形或報(bào)廢。可先打穿絲孔，再進(jìn)行淬火操作。選擇鉆孔工藝，孔徑為3 mm～10 mm，相對(duì)位置可在加工對(duì)象的拐角處，再于淬火后自模坯內(nèi)部進(jìn)行封裝加工。

加工某些形狀特異的工件時(shí)，若只利用一個(gè)穿絲孔，仍會(huì)因殘余應(yīng)力的釋放而導(dǎo)致工件變形，因此，在一塊毛坯上切出多個(gè)零件時(shí)，應(yīng)避免一次性連續(xù)切出，可采用各自不同的預(yù)孔進(jìn)行加工。

對(duì)電加工零件，應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間低溫回火以消除淬火產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高工件抗斷裂能力。

2 材料選擇及處理

1）中小型冷作模具材料

模具制造當(dāng)中多見(jiàn)線切割加工，對(duì)于鋼材的加工工藝路線為下料、鍛造、退火、機(jī)械粗加工、淬火和回火、磨削加工、線切割加工、鉗工修整。在整個(gè)工藝過(guò)程中，工件需經(jīng)兩次較大程度的變形，增加內(nèi)部殘余應(yīng)力。若先實(shí)施熱處理再進(jìn)行切割加工，因金屬表面基本被去除，切割操作時(shí)破壞了工件內(nèi)部殘余應(yīng)力的平衡性，從而使工件表面出現(xiàn)裂紋。為此，在選擇模具材料時(shí)，應(yīng)選擇淬透性好、變形小的合金鋼。

2）硬質(zhì)合金材料

硬質(zhì)合金材料具高硬度性、耐磨性和熱穩(wěn)定性，且無(wú)需實(shí)施熱處理，也不會(huì)因淬火而產(chǎn)生變形。相對(duì)于常用的模具鋼，硬質(zhì)合金材料具強(qiáng)優(yōu)勢(shì)性。但由于其含有碳化鎢等成分，熔點(diǎn)相對(duì)更高，在加工過(guò)程中速度未達(dá)到一定要求則在表面出現(xiàn)裂紋。所以，對(duì)硬質(zhì)合金材料進(jìn)行加工，建議選擇專用脈沖電源，設(shè)置恰當(dāng)?shù)碾妳?shù)以提高加工速度，有效避免微紋。在進(jìn)行精加工時(shí)，應(yīng)注意選擇精加工電規(guī)準(zhǔn)。沖模速度快、進(jìn)模工位級(jí)多、冷擠模條件下，均應(yīng)選擇硬質(zhì)合金材料作為模具材料。

3）熱處理

熱處理中的淬火是最易引起工件變形的操作之一。為盡量避免工件變形，一方面應(yīng)選擇良好的模具設(shè)計(jì)及模具鋼，另一方面還應(yīng)注意選擇恰當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚒?/p>

4）取件位置

進(jìn)行熱處理后，材料內(nèi)部組織與應(yīng)力在一定程度上影響零件的精度。為此，切割工件材料需在應(yīng)力平均、組織勻稱的區(qū)域進(jìn)行，以避免變形情況出現(xiàn)。

此外，機(jī)床精度、剛度及潤(rùn)滑條件，加工是否規(guī)范等都會(huì)對(duì)模具的磨損及使用壽命產(chǎn)生一定影響。為此，在進(jìn)行模具的制造過(guò)程當(dāng)中，還應(yīng)合理選擇機(jī)械設(shè)備，制定科學(xué)的加工工藝及技巧，以提高模具制造的質(zhì)量和效率。

3 結(jié)語(yǔ)

改善模具制造過(guò)程中出現(xiàn)裂紋或形變等不良顯現(xiàn)必須根據(jù)模具制造的實(shí)際情況來(lái)總結(jié)。綜上分析可知，影響模具制造的原因復(fù)雜多樣，在實(shí)際工作當(dāng)中，相關(guān)操作人員應(yīng)加強(qiáng)重視，從材料、工藝、機(jī)械等方面入手提升模具制造質(zhì)量，完善模具制造過(guò)程，延長(zhǎng)模具的使用年限。

[1]朱家樂(lè)．模具制造技術(shù)運(yùn)用中影響因素分析[J]．電腦迷，2016(08)．

[2]趙璐．模具制造技術(shù)運(yùn)用中影響因素分析[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2013(04)．

[3]鐘卓軍．淺析模具制造中的電火花加工技術(shù)[J]．現(xiàn)代企業(yè)教育，2014(12)．