一副鋅合金壓鑄模具是由多個模具零件組合而成的,包括流道、頂針等等部件、壓鑄模具的零件直接影響著模具的質(zhì)量,所以模具零部件的精加工質(zhì)量如何,關(guān)系重大。
在國內(nèi)大多數(shù)的模具廠家,精加工階段采用的方法一般是磨削,電加工及鉗工處理。在這個階段要控制好零件變形,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)實踐中,操作困難較多,但仍有許多行之有效的經(jīng)驗方法值得借鑒。
壓鑄模具零部件的精加工,一個總的指導(dǎo)思想是針對不同的材質(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,可通過對加工的控制,達(dá)到好的加工效果。
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,其共同的工藝過程大致為:粗加工→熱處理(淬火、調(diào)質(zhì)) →精磨→電加工→鉗工(表面處理) →組配加工。
壓鑄模具零部件的熱處理工序,在使零件獲得要求的硬度的同時,還需對內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行控制,保證零件加工時尺寸的穩(wěn)定性,不同的材質(zhì)分別有不同的處理方式。隨著近年來模具行業(yè)的發(fā)展,使用的材料種類增多了,對一些工作強度大,受力苛刻的凸、凹模,可選用新材料粉末合金鋼,此類材質(zhì)具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài)。
壓鑄模具零部件在粗加工后進(jìn)行淬火處理,淬火后工件存在很大的存留應(yīng)力,容易導(dǎo)致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。淬火溫度控制在900-1020℃,然后冷卻至200-220℃出爐空冷,隨后迅速回爐220℃回火,這種方法稱為一次硬化工藝,可以獲得較高的強度及耐磨性,對于以磨損為主要失效形式的模具效果較好。生產(chǎn)中遇到一些拐角較多、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)力退火或多次時效處理,充分釋放應(yīng)力。
粉末合金鋼零件,因其能承受高溫回火,淬火時可采用二次硬化工藝,1050-1080℃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。粉末合金鋼的造價較高,但其性能好,正在形成一種廣泛運用趨勢。
磨削加工采用的機床有三種主要類型:平面磨床、內(nèi)外圓磨床及工具磨具。精加工磨削時要嚴(yán)格控制磨削變形和磨削裂紋的產(chǎn)生,即使是十分微小的裂紋,在后續(xù)的加工使用中也會顯露出來。因此,精磨的進(jìn)刀要小,不能大,冷卻液要充分,尺寸公差在0.01mm以內(nèi)的零件要盡量恒溫磨削。由計算可知,300mm長的鋼件,溫差3℃時,材料有10.8μm左右的變化,10.8=1.2×3×3(每100mm變形量1.2μm/℃),各精加工工序都需充分考慮這一因素的影響。
精磨時選擇好恰當(dāng)?shù)哪ハ魃拜喪种匾槍δ>咪摬牡母哜C高鉬狀況,選用GD單晶剛玉砂輪比較適用,當(dāng)加工硬質(zhì)合金、淬火硬度高的材質(zhì)時,優(yōu)先采用有機粘結(jié)劑的金剛石砂輪,有機粘結(jié)劑砂輪自磨利性好,磨出的工件粗糙可達(dá)Ra=0.2μm,近年來,隨著新材料的應(yīng)用,CBN砂輪,也即立方氮化硼砂輪顯示出十分好的加工效果,在數(shù)控成型磨,坐標(biāo)磨床,CNC內(nèi)外圓磨床上精加工,效果優(yōu)于其它種類砂輪。磨削加工中,要注意及時修整砂輪,保持砂輪的銳利,當(dāng)砂輪鈍化后,會在工件表面滑擦、擠壓,造成工件表面燒傷,強度降低。
板類零件的加工大部分采用平面磨床加工,在加工中常會遇到一種長而薄的薄板零件,此類零件的加工較難。因為加工時,在磁力的吸附作用下,工件產(chǎn)生形變,緊貼于工作臺表面,當(dāng)拿下工件后,工件又會產(chǎn)生回復(fù)變形,厚度測量一致,但平行度達(dá)不到要求,解決的辦法可采用隔磁磨削法,磨削時以等高塊墊在工件下面,四面擋塊抵死,加工時小進(jìn)刀,多光刀,加工好一面后,可不用再墊等高塊,直接吸附加工,這樣可改善磨削效果,達(dá)到平行度要求。
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。加工過程中,頭架及頂尖相當(dāng)于母線,如果其存在跳動問題,加工出來的工件同樣會產(chǎn)生此問題,影響零件的質(zhì)量,因此在加工前要做好頭架及頂尖的檢測工作。進(jìn)行內(nèi)孔磨削時,冷卻液要充分澆到磨削接觸位置,以利于磨削的順利排出。加工薄壁軸類零件,最好采用夾持工藝臺,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。
現(xiàn)代的模具工廠,不能缺少電加工,電加工可以對各類異形、高硬度零件進(jìn)行加工,它分為線切割與電火花二種。
慢走絲線切割加工精度可達(dá)±0.003mm,粗糙度Ra=0.2μm。加工開始時,要先檢查機床的狀況,查看水的去離子度,水溫,絲的垂直度,張力等各個因素,確保良好的加工狀態(tài)。線切割加工是在一整塊材料上去除加工,它破壞了工件原有的應(yīng)力平衡,很容易引起應(yīng)力集中,特別是在拐角處,因此當(dāng)R<0.2(特別是尖角)時,應(yīng)向設(shè)計部門提出改善建議。加工中處理應(yīng)力集中的方法,可運用矢量平移原理,精加工前先留余量1mm左右,預(yù)加工出大致形狀,然后再進(jìn)行熱處理,讓加工應(yīng)力在精加工前先行釋放,保證熱穩(wěn)定性。
電火花加工先要制作電極,電極有粗、精之分。精加工電極要求形狀符合性好,最好用CNC數(shù)控機床加工完成。電極的材質(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,特別是加工過程中消耗量明顯比紫銅小,配合足量的沖刷液,很適合難加工材料加工及截面形狀復(fù)雜件精加工。
Ag-W合金電極比Cu-W合金電極性能更優(yōu),但其價格高,資源少,一般較少采用。制作電極時,需要計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,工件和電極裝夾要牢固,保證具有足夠的強度,防止加工松動。進(jìn)行深臺階加工時,對電極各處的損耗及因排液不暢引起的電弧放電,要予以注意。
零件表面在加工時留下刀痕、磨痕是應(yīng)力集中的地方,是裂紋擴展的源頭,因此在加工結(jié)束后,需要對零件進(jìn)行表面強化,通過鉗工打磨,處理掉加工隱患。對工件的一些棱邊、銳角、孔口進(jìn)行倒鈍,R化。一般地,電加工表面會產(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、電加工過程中,工件會有一定磁化,具有微弱磁力,十分容易吸著一些小東西,因此在組裝之前,要對工件作退磁處理,并用乙酸乙脂清洗表面。組裝過程中,先參看裝配圖,找齊各零件,然后列出各零件相互之間的裝備順序,列出各項應(yīng)注意事項,然后著手裝配模具,裝配一般先裝導(dǎo)柱導(dǎo)套,然后裝模架和凸凹模,然后再對各處間隙,特別是凸凹模間隙進(jìn)行組配調(diào)整,裝配完成后要實施模具檢測,寫出整體情況報告。對發(fā)現(xiàn)的問題,可采用逆向思維法,即從后工序向前工序,從精加工到粗加工,逐一檢查,直到找出癥結(jié),解決問題。
實踐證明,良好的精加工過程控制,可以有效減少零件超差、報廢,有效提高鋅合金壓鑄模具的精密度及使用壽命。