138 1716 0919 | 021-5915 0215
上海蓝铸特种合金材料有限公司
新闻资讯 News

模具制造加工过程中的缺陷及技术改进

日期: 2017-04-27
浏览次数: 345

一套好的模具应该满足制造精度高、使用寿命长、制造周期短与成本低的要求,可是往往由于在制造过程中一些技术上的问题,导致制作出来的模具无论是在精度上还是使用寿命上都大打折扣,这样的模具不仅给生产造成困扰,还极大地浪费了材料和经济成本。本文就模具制造过程中一些技术问题以及相应的解决办法谈谈自己的看法。


1.模具制造过程中的一些问题

在模具制造过程中常常出现的技术问题主要有锻造加工缺陷、切削加工缺陷、磨削缺陷以及电火花加工缺陷等,下面就这些常见的问题分别做简单的说明。

锻造加工缺陷
高碳、高合金钢,例如Cr12MoV、W18Cr4V等材料常用于模具制造,但这类钢材普遍具有不同程度上的锻造加工缺陷。众所周知,一切机械的制造的品质的好坏,与其锻造加工的工艺密切相关。对于模具的锻造来说,如果由于锻造开始的温度过高或者锻造后期温度过高,以及模具在锻造过程中变形程度不足,或者即使变形程度足够,但是变形程度落在临界变形区,这些都会引起大晶粒这一缺陷。大晶粒会使锻件的塑性以及韧性大大降低,疲劳性能明显下降。当然,在锻造过程中,坯料各处的变形不均匀导致晶粒破碎程度不一致,或局部区域的变形落入临界变形区,或高温合金局部加工石化,或者淬火加热时局部晶粒粗大,也会造成晶粒不均匀,有些耐热钢以及高温合金对于晶粒不均匀特别敏感,使得锻件的持久性能、疲劳性能明显下降,这种问题同样会造成锻造加工时的缺陷。还有一个常见的锻造加工缺陷便是冷硬现象,所谓的冷硬现象就是指材料变形时由于温度偏低或者变形速度过快,以及锻造后冷却过快,使得再结晶引起的软化跟不上变形引起的强化速度,从而使热锻造后锻件内部仍然保留有冷变形组织,不可否认的是,这种冷变形组织的存在的确能够提高锻件的强度和硬度,但是相应的塑性和韧性会降低,严重的冷硬现象则可以引起锻件的断裂。其实对于锻造加工上的缺陷,平常最容易凭借肉眼直观地观察出来的就是裂纹了,裂纹通常发生在坯料应力最大、厚度最薄的部位,它往往是因为模具在锻造时内部产生较大的拉应力、切应力和附加拉应力导致的,坯料表面和内部的微裂纹、坯料内的组织缺陷等等一系列原因,都会造成裂纹的出现。下图的实例可以看出,此模具的表面存在着气孔,这是锻造过程中出现问题才会导致的。

切削以及磨削加工缺陷
模具最初制造出来,并不是像设计的那样是一件比较完美的成品。模具在加工过程中,经过锻造等系列加工后,还需要切削加工。我们在生活中经常看到一些模具的半成品或者废品,其网柱形工件表面留有波纹,这其实是该模具在切削加工的过程中产生了问题,当模具在切削加工过程中强迫振动和自激振动不均匀或者砂轮工作表面磨损不均匀的时候,切削的结果往往会产生上述的网柱形工件表面的波纹。可是有的时候我们会发现,工件表面不是那种波纹,而是在圆柱工件和平面工件表面出现的划伤以及划痕,其实这种问题的原因也很简单。试想一下,如果在切削过程中切削液不清洁,那么修整后的砂轮表面有突起的磨粒,这些磨粒在切削的过程中自然会划伤工件。另外,砂轮磨粒如果太粗以及砂轮软硬程度不均匀等,都会造成工件表面的划伤。还有一个值得注意的地方就是,如果砂轮修整过钝或者过细,这就会造成磨削深度加大,那么导致进给过快以及磨削液的冷却效果差,从而导致了工件的烧伤。下图中的模具很容易看出,原本应该平滑的表面因为切削问题,而出现了缺陷。而且其表面存在着类似划痕的纹路,这是由于磨削问题而造成的。

电火花加工缺陷
从1954年中国的第一台电火花加工机床诞生之日起,一直到今天,电火花加工经历了高速的发展,然而其问题依然是存在的。首先经常遇到模具零件加工完成后,加工部位实测尺寸不合格的情况,通常经过电火花加工的零件部位可以达到0.005的精度,然而对于要求高精度加工的模具来说,有些部位的公差控制非常之严格,一旦0.005的精度无法满足所需要的精度时,这个时候就会造成加工尺寸的不合格。造成这种尺寸不合格的因素有很多种,首先,电极尺寸缩放量就会影响加工尺寸,在使用电火花加工时两极间会存在火花间隙,实际火花间隙与电极缩放量不匹配将直接影响加工尺寸的精度,具体点来说,那就是如果所产生的电火花间隙小于电极缩放量,那么加工出来的尺寸将小于实际尺寸;相反,如果所产生的电火花间隙大于电极缩放量,那么加工出来的尺寸将大于实际尺寸。所以说,不正确的或者说准确度不够的电极缩放量,将会大大影响利用电火花加工出来的尺寸准确度。除此之外,利用电火花加工还会出现加工完成部位表面质量不合格、加工位置偏差、加工效率低等一系列的问题。下图的模具实例中,原本所有的圆孔都应该是一样大的,可是由于电火花加工存在很大的偏差,导致了此模具生产出来后,各圆孔的尺寸出现很大程度上的不同。

其他类型缺陷
当然,在模具的制造过程中还存在其他的诸多缺陷,例如在淬火加工、电解加工等等,众多的加工缺陷在实际生产中都可能出现,这里就不一一列举了。


2.相关处理措施

  其实处理这些常见的问题并不是很困难,对于模具加工过程中锻造、切削、磨削以及电火花加工所产生的问题,只要从锻造的工艺、应力处理以及加工参数上做出合理的调整就足以解决问题了。

锻造工艺合理化
从上述的模具锻造缺陷中不难看出,无论是大晶粒问题、还是晶粒不均匀问题、或者是冷硬现象,都是跟温度变化过快或者温度过高、过低引起锻件变形不均匀从而导致锻造缺陷,因此,如果可以从锻造工艺上加以解决,找出更加适合的锻造工艺,那么锻造过程中所出现的种种问题便能得到很好的解决。比如采用等温锻造,等温锻造与常规的锻造工艺不同之处就在于它有效克服了毛坯与模具之间的温度差影响,能够使热毛坯在被加热到锻造温度的恒温模具中,以比较低的应变速率成形。这就可以有效的解决由于温度原因引起的变形程度不足、晶粒不均匀等缺陷。

保证尺寸过渡处的圆角半径
模具的复杂程度很大一部分原因在于其里面的部位组成较为复杂,过渡部分很多。因此,模具的精密性不仅仅取决于尺寸、形状的精确把握上,而且很大程度上取决于众多过渡部分的尺寸是否把握的恰到好处。过渡处的圆角做的好不好,就在于其圆角半径是否是严格按照标准尺寸来制作的,圆角半径没有把握好,过渡部分自然会出现不协调的问题。

磨削后应力处理得当
各种应力保持平衡,才会使加工出来的锻件不会出现如同表面褶皱、裂纹等等一些由于拉应力、切应力二而造成的磨削问题。应力过大,会使锻件发生扭曲变形;应力过小,则会出现锻件变形程度不够的一系列问题,因此,正确处理好磨削后应力可以很好的避免此类问题。

调整加工参数
在锻造工艺无需改进时,就需要对生产过程中设定的一些参数进行实际观测、校正,并且根据生产实际不断地进行调试,直到找出最合适的加工参数值,这样才能保证加工锻造产品的最高质量。
只有充分了解了各种加工缺陷的现象以及其产生的原因,并且不断的从加工原理中去学习研究其加工工艺,结合实际调整加工参数,才能使制造出更加完美的模具,提高生产质量。

关闭窗口】【打印
Copyright ©2005 - 2013 上海蓝铸特种合金材料有限公司
犀牛云提供企业云服务
工厂地址:上海市嘉定区徐行镇曹新路2800号(201808)
电话:138 1716 0919 | 021-5915 0215
传真:021-5106 2520
邮编:330520