論文模具制造精度控制的研究

模具制造精度控制的研究摘要控制模具加工的精度，主要是指加工中，選擇合適的生產(chǎn)工藝，控制加工刀、選擇合適的加工機(jī)床，形成整體加工控制流程。在一般情況下，經(jīng)常運(yùn)用的加工工具有：控制加工工藝、控制加工刀具、控制加工程序，并確保在模具精加工階段控制好零件的尺寸精度、形位公差、內(nèi)應(yīng)力等技術(shù)參數(shù)，促進(jìn)模具加工工藝向著精細(xì)化方向發(fā)展。模具生產(chǎn)過程中，只有提高模具的加工精度，才能提升其整體使用性能，本文主要介模具加工過程中需要注意的要點(diǎn)，以及引發(fā)其精度失準(zhǔn)的因素，最終提出具體的解決方案。關(guān)鍵詞：模具；制造；精度目錄TOC\o"1-3"\h\u1引言 引言所謂機(jī)械模具加工的精度控制，指的就是在進(jìn)行機(jī)械模具加工的過程中，通過對于機(jī)械模具加工的生產(chǎn)工藝的選擇、對機(jī)械模具加工的加工刀具的選擇的有效控制，形成對機(jī)械模具加工的加工形狀的精確控制過程。一般情況下，常用的機(jī)械模具加工精度控制主要包括有對機(jī)械模具加工加工工藝的控制、對機(jī)械模具加工刀具的控制、對機(jī)械模具加工加工程序的控制，實(shí)現(xiàn)對于機(jī)械模具加工加工精度的提升。2模具加工精密度控制的重點(diǎn)以及提升加工精密度的方法一般而言，模具加工精密度是非常重要的，對模具的質(zhì)量和性能有著直接影響。在模具的生產(chǎn)加工過程中，通過對模具生產(chǎn)工藝的合理選擇、對模具加工刀具的有效控制、對模具形狀形成的有力控制，可提升模具的加工精密度，從而提升其工作性能。2.1模具加工精密度控制的重點(diǎn)2.1.1合理選擇機(jī)械模具加工工藝在進(jìn)行機(jī)械模具加工精度的控制過程中，可以針對機(jī)械模具加工的實(shí)際需要，進(jìn)行對于機(jī)械模具加工工藝的選擇，從不同的機(jī)械加工工藝類型中篩選出最適合機(jī)械模具加工的加工工藝。截至目前為止，廣泛使用的機(jī)械模具加工工藝已經(jīng)包含有車工加工工藝、鉗工加工工藝、沖壓加工工藝等技術(shù)手段。這些機(jī)械加工工藝在應(yīng)用到機(jī)械模具加工的過程中，具備著自身獨(dú)特的加工特點(diǎn)，對機(jī)械模具加工的精度的影響也存在著極大的干擾作用。因此，要根據(jù)機(jī)械模具加工的實(shí)際需要，不斷進(jìn)行機(jī)械模具加工工藝的優(yōu)化，促進(jìn)機(jī)械模具加工精度的提升。2.1.2合理選擇機(jī)械模具加工器械機(jī)械模具加工過程所使用到的加工器械數(shù)目相對較多。具體的來說，在進(jìn)行機(jī)械模具加工過程中，所采用的機(jī)械模具加工器械是各不相同的。例如，在使用鍛工加工工藝進(jìn)行機(jī)械模具加工的過程中，為了有效提升機(jī)械模具加工的精度，就會(huì)使用到裝出爐夾鉗等設(shè)備，這些設(shè)備的選型將直接的關(guān)系到機(jī)械模具加工的加工精度控制過程。在使用鉗工加工工藝進(jìn)行機(jī)械模具加工的過程中，則會(huì)使用到銼刀等設(shè)備，這些設(shè)備的選型也將對機(jī)械模具加工的精度形成有效控制。為了有效的保證機(jī)械模具加工的精度的有效提升，就需要對使用的加工器械進(jìn)行有效處理，促進(jìn)機(jī)械模具加工精度的提升。2.1.3優(yōu)化不同結(jié)構(gòu)的機(jī)械模具加工的精度控制手段在進(jìn)行機(jī)械模具加工的過程中，所要進(jìn)行加工生產(chǎn)的機(jī)械模具類型是多種多樣的，既包括有柱形的機(jī)械模具加工過程，也包括錐形機(jī)械模具加工過程，不規(guī)則形狀機(jī)械模具加工也時(shí)有出現(xiàn)。在進(jìn)行機(jī)械模具加工生產(chǎn)的過程中，機(jī)械模具加工所使用的加工原材料也是不相同的。針對這樣的情況，在進(jìn)行機(jī)械模具加工生產(chǎn)的過程中，要充分的注意到機(jī)械模具加工生產(chǎn)的實(shí)際需求，促進(jìn)機(jī)械模具加工效率的提升。2.2提升加工精密度的方法由于影響加工精密度的因素較多，因此在提升模具加工精密度時(shí)，一定要從實(shí)際出發(fā)，采取具有實(shí)際意義的解決對策。2.2.1提升加工精密度的影響因素為了優(yōu)化模具的加工精密度，提升加工質(zhì)量，需要探究在提升加工精密度過程中的影響因素以及可能存在的問題。經(jīng)過大量的文獻(xiàn)研究和實(shí)地調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在提升模具加工精密度的過程中，一般存在以下影響因素：（1）機(jī)床的操作編程存在問題，導(dǎo)致加工失誤、模具的加工器械存在缺陷等。（2）人為操作失誤影響模具的加工精密度。（3）加工器械選擇不當(dāng)，則會(huì)引發(fā)精密度下降的問題。2.2.2提升加工精密度的具體方法新形勢下，必須創(chuàng)新工作思路，采用科學(xué)技術(shù)和嚴(yán)格的管理制度來提升模具的加工精密度。具體可從以下四個(gè)方面入手：①完善模具加工手段和方法，防止意外情況發(fā)生；②選取精良的加工器械；③優(yōu)化數(shù)控機(jī)床的技術(shù)控制，加工模具加工精密度的控制力度；④優(yōu)化人力資源配置，提升工作人員的專業(yè)素養(yǎng)。隨著社會(huì)的發(fā)展，市場對產(chǎn)品的工作性能和質(zhì)量有了更高的要求，在模具加工精密度方面的要求也越來越高。因此，各生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)高度重視模具加工精密的提升問題，優(yōu)化內(nèi)部管理，提升加工技術(shù)水平，從而最大限度地提升模具的加工精密度3模具制造精度控制3.1粗加工階段粗加工階段的精度控制對整個(gè)模具制造精度控制有基礎(chǔ)性作用，為此，對不同的選材，在粗加工的時(shí)候應(yīng)該利用不同的刀具、加工參數(shù)。金屬切削性能和碳含量負(fù)相關(guān)，一般來說，硬度是金屬切削性能的重要表現(xiàn)。鋼越硬加工難度就越大，金屬的切削性能和鋼的種類存在很大聯(lián)系，一般來說在鑄件和鍛件表面很難進(jìn)行加工。正是因?yàn)槿绱?，我們才需要利用不同的刀具、加工參?shù)來對材料進(jìn)行加工。硬度最高為330—440的材料我們可以利用高速工具鋼加工；硬度最高位45HRC的材料，我們可以用高速鋼+鈦化氮涂層來進(jìn)行加工；最高硬度為65-70HRC的材料，則需要利用硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷以及金屬陶瓷來進(jìn)行加工。淺切削是我們利用高速銑精加工淬硬模具鋼時(shí)需要遵守的原則，一般來說，深度在0.2/0.2mm。為每一個(gè)工序中的道具均勻分布加工余量是切削過程中需要完成的重要目標(biāo)，為此，在加工的過程中應(yīng)該使用不同直徑的道具，一般是從大到小來進(jìn)行精加工，避免切削道具過大彎曲。為了對道具刃口的形狀進(jìn)行確認(rèn)，我們需要對模具的最終形狀進(jìn)行了解，以保證高精度。高速切削還有一種常用方法就是恒定材料加工余量，利用這樣方法能夠減少產(chǎn)生的熱量和殘余應(yīng)力，避免零部件變形的情況發(fā)生。3.2熱處理階段要更好地完成熱處理控制，不但需要控制對內(nèi)應(yīng)力，還需要保證要求硬度，確保零件加工尺寸穩(wěn)定性，用不同的處理方法對不同材料進(jìn)行處理。近年來，使用的材料增多，除了硬質(zhì)合金、Cr12、Cr12MoV，諸如V10等新材料也產(chǎn)生，要求不同的模具，都可以被開發(fā)出來。以Cr12MoV為例，經(jīng)過粗加工階段的處理之后，對其進(jìn)行淬火處理，這時(shí)候工件的存留應(yīng)力仍然較大，這樣很容易出現(xiàn)開裂等狀況，為此應(yīng)該趁熱回火，及時(shí)將應(yīng)力消除。我們應(yīng)該確保淬火的溫度在950-1020℃，當(dāng)溫度降到200-220℃的時(shí)候出爐空冷，之后迅速回爐220℃回火，我們將其稱為一次硬化工藝。這樣就能確保強(qiáng)度和耐磨性，對于那些磨損實(shí)效的模具比較適用。在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，存在一些拐角較多、形狀復(fù)雜的工件，淬火應(yīng)力經(jīng)過回火仍舊不能很好地將其消除，為此，在對其進(jìn)行精加工之前需要將應(yīng)力進(jìn)行及時(shí)釋放。3.3工件精磨階段相較于普通切削，磨削表面平整度更好，隨著砂輪、軸承結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，磨削水平有了較大的提升，這樣就能更好地控制粗糙度。實(shí)際的生產(chǎn)中，磨床主軸振動(dòng)和磨粒切削刃高度差是導(dǎo)致表面微觀不平的主因，當(dāng)這些方面都得到很好地解決之后，微觀表面平整度與理論值更加接近。砂輪和工件位置的變化會(huì)直接影響到磨削精度，為此我們應(yīng)該對生產(chǎn)中這些影響因素進(jìn)行分析、總結(jié)，主要包括磨床及工件的彈性變形、砂輪磨損引起砂輪形狀變化等。工藝的彈性形變是導(dǎo)致微觀平整度偏大的主要原因，一般來說，徑向磨削力比較大，這樣就會(huì)引起彈性形變，對砂輪切削深度產(chǎn)生影響，故而我們應(yīng)該重視機(jī)床調(diào)整量的作用。在實(shí)際的生產(chǎn)中，多次“無火花”磨削是必不可少的。磨削精度的另一個(gè)重要影響因素就是熱變形問題，為了減少熱變形，可以從兩個(gè)方面著手：一個(gè)是減少磨削熱，另一個(gè)方面是加速磨削熱的傳出。3.4電加工階段電加工是現(xiàn)代模具生產(chǎn)不可或缺的部分，對各類異形、高硬度零件加工也可以利用這種方式，具體來說，其主要包括電火花線切割與電火花加工兩種方式。為此，我們需要對這兩種方式進(jìn)行深入分析：其一，電火花線切割，工件熱處理之后，我們一般會(huì)進(jìn)行線切割加工。然而我們需要考慮到材料殘余應(yīng)力對加工精度的影響，為此，就需要選擇鍛造性好、淬透性好的材料，對切割路線的選擇也需要斟酌。其二，電火花，放電間隙大小、二次放電等因素都會(huì)對電火花加工精度造成很大影響。我們需要對避免或減少這些因素的影響，在電花加工的時(shí)候，工件與工具電極間存在放電間隙，我們應(yīng)該沿加工輪相差一個(gè)放電間隙，以保證加工的精度。加工過程中，工件和電極都會(huì)受到電腐蝕損耗。將電極的形狀和尺寸復(fù)制到工件是電火花加工重要的功用，若是存在損耗的話則會(huì)對工件產(chǎn)生直接影響。為此，可以貫穿型孔，以對電極的損耗進(jìn)行補(bǔ)償。二次放電實(shí)際上一種非正常的放電，其對電火花加工形狀精度會(huì)產(chǎn)生很大影響，為此，在電火花成形的時(shí)候，可以讓電極在水平面內(nèi)做圓周平移運(yùn)動(dòng)。3.5組配加工階段對零件表面進(jìn)行鉗工處理是組配之前需要完成的工作，零件裂紋擴(kuò)展的源頭是刀痕、裂痕比較集中的地方，為此，在加工結(jié)束后，需要通過鉗工打磨，將存在的隱患進(jìn)行加工處理，對零件進(jìn)行表面強(qiáng)化。工件的一些菱邊、孔口要進(jìn)行倒鈍。在電加工階段往往會(huì)產(chǎn)生一定的變質(zhì)櫻花層，其不但質(zhì)脆，且有應(yīng)力殘留，為此需要將硬化層消除，一般來說我們對硬化層進(jìn)行拋光處理。磨削加工、電加工的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)磁化的現(xiàn)象，在組裝之前，需要進(jìn)行退磁處理，用乙酸乙酯清洗表面。組裝過程應(yīng)該嚴(yán)格根據(jù)裝配圖進(jìn)行，確保零部件的裝配順序，注重重點(diǎn)的環(huán)節(jié)和關(guān)鍵步驟，按部就班地完成組配工作。模具的質(zhì)量在很大程度上由零件的質(zhì)量決定，為了保證模具的質(zhì)量，就需要保證模具零件的制造精度，對其進(jìn)行有效地控制。從當(dāng)前的情況來看，模具零件制造包括諸多流程，不但有粗加工、熱處理、精磨，還包括電加工、組配加工等。本文對當(dāng)前模具零件制造的各個(gè)階段的精度控制進(jìn)行了分析，以期加深人們對模具制造精度控制的了解，進(jìn)一步推進(jìn)模具制造工業(yè)的發(fā)展。3.6零件熱處理零件在經(jīng)過熱處理后，需要進(jìn)行特種加工，所以不但對零件的硬度有更高的要求，同時(shí)也要控制零件的內(nèi)應(yīng)力，這是確保零件加工尺寸穩(wěn)定性的最好方法。因而需要選擇材料性能穩(wěn)定、變形量小、淬透性好的材料，比如可以選擇CrWMn、Cr12、40Cr、Cr12MoV這類合金工具鋼[3]。粗加工后進(jìn)行淬火處理，經(jīng)過淬火后零件還會(huì)保留比較大的應(yīng)力，由于應(yīng)力是外在物體受到客觀環(huán)境影響引發(fā)的變化，主要表現(xiàn)為物體內(nèi)在兩種力間的內(nèi)作用力，這樣的內(nèi)作用力還是要保持物體原有的狀態(tài)，因而會(huì)用自己的內(nèi)作用力作用于零件。這種原始的作用力很強(qiáng)烈，會(huì)讓精加工的零件在兩種作用力的相互制衡下開裂，因而零件預(yù)先熱處理最好選用球化退火工藝，這樣才能獲得穩(wěn)定性好、物質(zhì)分?jǐn)?shù)均勻的晶粒；淬火工藝一定注意在熱量沒有消退后馬上回火，這樣有助于消除淬火的應(yīng)力，保障零件的整體穩(wěn)定性和精度，同時(shí)能夠確保將應(yīng)力控制在特定的范圍內(nèi)，避免應(yīng)力恢復(fù)原形的力量拉伸，影響模具加工的精度。3.7零件精磨平面磨床、內(nèi)外圓磨床、無心磨床等是零件精磨中常見的機(jī)床，常用的磨削方法有：成型砂輪磨削法、夾具磨削法。由于磨削需要物體之間互相碰撞，產(chǎn)生熱量，從而使磨削形變，這會(huì)讓模具的表面出現(xiàn)不同程度的變形或者磨削裂紋，通常情況下，這種形變通過肉眼觀察不到，但是這類小的誤差會(huì)對后續(xù)的特種加工產(chǎn)生較大的影響。所以精磨的時(shí)候要控制砂輪的摩擦頻率和進(jìn)給量，并準(zhǔn)備充足的冷卻液，另外需要根據(jù)不同的材質(zhì)，選擇合適的精磨工具。磨削平板類零件由于要保持工件平行度，可以采用墊等高塊為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行磨削。另外在磨削軸類零件時(shí)，要注意回轉(zhuǎn)部位產(chǎn)生的圓跳動(dòng)超差，為避免這一誤差，需要注意澆口的點(diǎn)數(shù)、整體的布局形式、還有位置呈現(xiàn)方式。保障各個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)像對應(yīng)，平衡，確保澆筑過程中的高溫、低壓，這樣才能有效提高模具加工的精度。總結(jié)綜上所述，為了有效的控制好機(jī)械模具加工精度，就需要充分的結(jié)合機(jī)械模具加工過程的實(shí)際特點(diǎn)，從機(jī)械模具加工專業(yè)技能、機(jī)械模具加工器械優(yōu)化、機(jī)械模具加工編碼參數(shù)的設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面入手，總結(jié)出促進(jìn)機(jī)械模具加工精度提升的方法，切實(shí)保證機(jī)械模具加工過程的精度控制。參考文獻(xiàn)[1]王巍,金文瀚,沙菲尤,海拉爾.旋壓模具制造精度測量方法研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2018(05):84-88.[2]趙亞飛.快速模具制造技術(shù)分析與發(fā)展趨勢[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2017(11):63-64.[3]王東立.面向模具制造的FDM快速成型技術(shù)研究[D].遼寧科技大學(xué),2016.[4]溫小衛(wèi).模具制造精度控制[A].河南省汽車工程學(xué)會(huì).第五屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].河南省汽車工程學(xué)會(huì):河南省科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì),2008:3.[5]敖遼輝.高精度碳纖維復(fù)合材料模具制造技術(shù)[A].中