摘要:许多的零件构成了一副合格的模具,零件的质量直接影响的模具质量的好坏。而零件质量的好坏是由精加工技术来保证的,因此控制好精加工技术是非常重要的。要通过对精细加工的有效控制和改革,保障最终良好的加工效果。
关键词:模具;精加工技术;研究
1我国模具存在的问题
1.1模具水平落后
在模具制造水平上,虽然我国有些设备已达到或近世界先进水平,但总体上要比发达国家落后许多。开发能力较差,经济效益欠佳;与国际水平相比,模具企业管理上的差距更大。标准化、专业化、商品化程度低,模具材料及模具相关技术落后,也是造成与国外先进水平差距大的重要原因。模具材料性能、质量和品种是影响模具质量、寿命和成本的重要因素。国产模具钢品种、规格不齐全,低档次产品多,高质量、高性能的高端产品少,加工高端模具所需的模具钢相当部分依赖进口,加工模具所需的其他材料诸如塑料、板材的性能也不如人意,加之工艺设备落后,直接影响国产模具水准的提高。
1.2装备水平落后
近年来,我国机床行业已经能够为模具制造业提供比较成套的精密加工设备,但与国外装备相比,差距仍然较大。模具企业总的工艺装备水平比国外发达国家落后,特别是设备数控化率、应用覆盖率要比国外企业相差许多。
1.3高端模具依赖进口
我国技术含量低的模具已供过于求,市场利润空间狭小,而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要,精密、复杂的冲压模具和塑料模具、轿车覆盖件模具、电子接插件等电子产品模具等高档模具仍有很大一部分依靠进口。近五年来,我国平均每年进口模具约//61亿美元,1227年就进口了近768亿美元的模具,这还未包括随设备和生产线作为附件带进来的模具。国内模具自配率只有829左右。其中,市场上中低档模具供大于求,而中高档模具自配率只有:29。
1.4出口太少
我国模具的出口量极少,虽已向香港、东南亚地区出口模具标准件,但数量极为有限。
1.5专业化水平低
我国的模具行业,能被称作龙头企业的少之又少。长期以来,我国企业受大而全、小而全的影响,企业内部设一个模具生产车间,生产的模具为自己企业服务这就造成了模具专业厂很少,即使有专业模具厂,规模也不大。汽车工业正在高速发展,市场又急需精密、性能稳定的大型模具,虽然有一汽模具制造公司等几家大型模具公司的努力,对行业有所带动,但其真正的龙头作用,很难体现。
1.6税负过重
模具行业是增值率高、增值税负较重的基础产业。据国家税务总局对/万多家工业企业流转税平均负担率的统计,模具行业比其他行业高出:628个百分点,这与现代模具产业高投入的产业特点不协调,制约了模具工业的发展。
2模具加工的过程控制
根据模具零件的外观形状不同,大致可把零件分三类:轴类、板类与异形零件,其共同的工艺过程大致为:粗加工→热处理(淬火、调质)→精磨→电加工→钳工(表面处理)→组配加工。
2.1零件热处理
零件的热处理工序,在使零件获得要求的硬度的同时,还需对内应力进行控制,保证零件加工时尺寸的稳定性,不同的材质分别有不同的处理方式。随着近年来模具工业的发展,使用的材料种类增多了,除了Cr12、40Cr、Cr12MoV、硬质合金外,对一些工作强度大、受力苛刻的凸、凹模,可选用新材料粉末合金钢,如V10、ASP23等,此类材质具有较高的热稳定性和良好的组织状态。针对以Cr12MoV为材质的零件,在粗加工后进行淬火处理,淬火后工件存在很大的残余应力,容易导致精加工或工作中开裂,零件淬火后应趁热回火,消除淬火应力。淬火温度控制在900℃～1020℃,然后冷却至200℃,220℃出炉空冷,随后迅速回炉220℃回火,这种方法称为一次硬化工艺,可以获得较高的强度及耐磨性,对于以磨损为主要失效形式的模具效果较好。生产中遇到一些拐角较多、形状复杂的工件,回火还不足以消除淬火应力,精加工前还需进行去应力退火或多次时效处理,充分释放应力。粉末合金钢的造价较高,但其性能好,正在形成一种广泛运用趋势。
2.2零件的磨削加工
磨削加工采用的机床有三种主要类型:平面磨床、内外圆磨床及工具磨具。精加工磨削时要严格控制磨削变形和磨削裂纹的产生,即使是十分微小的裂纹,在后续的加工使用中也会显露出来。因此,精磨的进给量要小,不能大,冷却液要充分,尺寸公差在0.01mm以内的零件要尽量恒温磨削。由计算可知,300mm长的钢件,温差3℃时,材料有10.8μm(10.8=1.2×3×3,每100mm变形量1.2μm/℃)左右的变化,各精加工工序都需充分考虑这一因素的影响。
精磨时选择恰当的磨削砂轮十分重要,针对模具钢材的高钒高钼状况,选用GD单晶刚玉砂轮比较适用,当加工硬质合金、淬火硬度高的材质时,优先采用有机粘结剂的金刚石砂轮,有机粘结剂砂轮自锐性好,磨出的工件粗糙度可达Ra0.2μm,近年来,随着新材料的应用,CBN(立方氮化硼)砂轮显示出十分好的加工效果,在数控成型磨、坐标磨床、CNC内外圆磨床上精加工,效果优于其它种类砂轮。磨削加工中,要注意及时修整砂轮,保持砂轮的锐利,当砂轮钝化后,会在工件表面滑擦、挤压,造成工件表面烧伤,强度降低。
板类零件的加工大部分采用平面磨床加工,在加工中常会遇到一种长而薄的薄板零件,此类零件的加工较难。因为加工时,在磁力的吸附作用下,工件产生形变,紧贴于工作台表面,当拿下工件后,工件又会产生回复变形,厚度测量一致,但平行度达不到要求,解决的办法可采用隔磁磨削法磨削时以等高块垫在工件下面,四面挡块抵住,加工时小进刀,多光刀,加工好一面后,可不用再垫等高块,直接吸附加工,这样可改善磨削效果,达到平行度要求。轴类零件具有回转面,其加工广泛采用内外圆磨床及工具磨床。加工过程中,头架及顶尖如果存在跳动问题,加工出来的工件同样会产生圆跳动超差,影响零件的质量,因此在加工前要做好头架及顶尖的检测工作。进行内孔磨削时,冷却液要充分浇到磨削接触位置,以利于磨屑的顺利排出。加工薄壁轴类零件,最好采用夹持工艺台,夹紧力不可过大,否则容易在工件圆周上产生“内三角”变形。
3结束语
目前,模具制造厂家大都采用模具设计、加工甚至装配一体化,也就是模具CAD/CAE/CAM的一体化,模具制造业的基本特征是高度集成化、智能化、柔性化和网络化,追求的目标是提高产品质量及生产效率、缩短设计及制造周期,降低生产成本,最大限度地提高模具制造业的应变能力,满足用户需求。实践证明,良好的精加工方法,可以有效减少零件超差、报废,有效提高模具的一次成功率及使用寿命。
参考文献
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