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模具制造技术:工序、热处理与应用技术

时间:2026-01-23 理论教育 南栀 版权反馈
【摘要】:模具在制造过程中,需经过许多道工序,主要有切削加工、磨削加工和电火花加工等,期间为提高材料硬度和消除应力,需增加材料热处理工艺,如真空热处理、深冷处理以及回火处理。高速铣削、成形磨削、成形电火花加工、慢走丝线切割加工及表面处理等技术,已经在精密模具制造中大量应用。

电连接器产品大多都是批量生产,精度要求高,要求模具的寿命长,生产稳定,生产效率高。这些要求必然极大地提高了模具的加工精度,公差可达≤±0.002mm,有的甚至更高。所以,模具在加工过程中都要求恒温,以消除温度对加工尺寸的影响。模具在制造过程中,需经过许多道工序,主要有切削加工、磨削加工和电火花加工等,期间为提高材料硬度和消除应力,需增加材料热处理工艺,如真空热处理、深冷处理以及回火处理。

1.模具的热处理

数据统计表明,约60%以上的模具失效是因为热处理不当造成的,热处理质量直接影响模具寿命。模具热处理后的性能往往就是模具最终的使用性能,对模具的质量和精度都有很大影响。

(1)真空热处理 模具钢经真空热处理后,有良好的表面状态,变形小。与大气下的淬火比较,真空油淬后模具表面硬化比较均匀,而且略高一些,主要原因是真空加热时,模具钢表面呈活性状态,不脱碳,不产生阻碍冷却的氧化膜。在真空下加热,钢的表面有脱气效果,因而具有较高的力学性能。炉内温度越高,抗弯强度越高,真空淬火后,钢的断裂韧度有所提高,模具寿命比常规工艺普遍提高40%以上。

(2)深冷处理 近年来的研究工作表明,模具钢经深冷处理(-196℃),可以提高其力学性能,模具钢的深冷处理可以在淬火和回火工序之间进行,也可以在淬火回火之后进行。如果在淬火回火后进行,钢中仍保留有残留奥氏体,则在深冷处理后仍需要再进行一次回火。深冷处理能提高钢的耐磨性和耐回火性。

(3)回火热处理 回火是将淬火钢加热到奥氏体转变温度以下,保温1~2h后冷却的工艺。模具钢经过回火工艺后,将减少或消除淬火内应力,防止工件变形或开裂,获得工艺要求的力学性能和更加稳定的工件尺寸。

2.模具加工

(1)切削加工 高速模具的切削加工的主要设备有铣床、钻床和加工中心等,大部分用于模板和模座的粗加工。如果加工表面残余加工刀痕过深,表面过于粗糙,常常会导致这些地方出现严重的应力集中,使得模具在热处理和使用过程中,很早就出现开裂、翘曲等不良,降低模具的使用寿命。

(2)磨削加工 磨削加工是高速模具使用较多的一种加工方法,主要的加工设备有磨床(平面磨床,内圆磨床和外圆磨床),光学曲线磨床(PG)和坐标磨床(JG)等。其加工精度能达到±0.001mm。磨削加工对冲压模具表面质量的影响很大,不正确的磨削工艺,将产生强烈的局部过热,造成很高的表面应力,引起模具表面出现磨削烧伤和磨削裂纹,严重降低冲压模具的疲劳强度和断裂抗力。由于磨削加工通常是在热处理后进行的,因此热处理的不良因素都会带来很大影响,使得磨削加工时易形成裂纹,一旦形成则会严重降低冲压模具的疲劳寿命,甚至在加工过程中导致失效。

(3)电火花加工 电火花加工也是高速模具使用较多的一种加工方法,主要的加工设备有线切割和放电加工设备,精度也可达到±0.001mm。电火花加工后的模具表面有一层被熔化而又重新凝固的金属,这层覆盖物中往往有许多显微裂纹,而且还有较大拉应力,会降低模具的疲劳抗力,尤其是覆盖层较厚(>0.01mm)时,模具寿命将大大降低。因此,加工中要控制电火花加工的参数,将覆盖层尽量降低,以降低它对冲压模具的不良影响。

3.模具组立

模具按设计图样加工完成后,经检验合格后才可对模具进行组立,模具组立的好坏,对今后模具的稳定生产也会有很大的影响。模具组立大体分以下步骤进行。

(1)组立前检查

1)模板厚度、翘曲是否超差(0.006mm/100mm)。

2)模板上是否有漏加工现象。(https://www.xing528.com)

3)活动部件(抬料销,浮料销等)的活动性。

4)确认模板框口尺寸。

(2)倒角 对模板和零件的尖角部分进行倒钝,避免在搬运和组立过程中划伤手。

(3)退磁 由于模具在加工过程中会产生磁性,为防止在生产过程中发生堵料和跳屑的现象,需对模板和零件进行消磁。

(4)推平和清洗 将模板用油石推平去毛刺后,再用酒精清洗干净,吹干。

(5)模架组立

1)用矽钢片(厚度为0.005~0.01mm)检查相邻模板间的间隙(一般为6处),防止模板间有异物而产生模板间的平行度不好。

2)装入导柱、导套,灌胶固定(一般要超过12h)。

(6)零件装配 模架组立完成后对零件组装,零件装入模板后不可太紧,否则维修时会很难将零件敲出,容易将框口敲坏,太紧时需确认零件是否满足图面,是否和框口有干涉。

(7)单组零件的配合检查 检查冲子能否过脱料板入块和刀口,同时需确认刀口垫块、垫板和模座放入落料口是否有堵住现象。

(8)模具整体的合模 确认模具整体没有任何干涉。

整体合模完成后,方可把模具放到压力机上进行试模和打样。

现代精密模具的制造已经从主要依赖单一化的经验积累、进行复杂的修配,到更多利用在经验积累基础上的产品分析、仿真设计、结构设计、零件材料及加工手段来完善保证。而零件制造是模具实现的关键环节,采用先进的制造手段,已避免了手工对模具零件装配过程的修配使用。高速铣削、成形磨削、成形电火花加工、慢走丝线切割加工及表面处理等技术,已经在精密模具制造中大量应用。

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