模具零件在線切割加工中變形分析及解決對(duì)策

1、第期機(jī)械設(shè)計(jì)與制造年月文章編號(hào)：（）模具零件在線切割加工中變形分析及解決對(duì)策魏引煥張曉燕曹博濤（陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，西安），（，）$#$【摘要】對(duì)線切割加工中模具零件變形問題產(chǎn)生原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，如切割路線、工件裝夾、材料選取、熱處理工藝以及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝安排等。并提出預(yù)防和減小模具零件變形和開裂的現(xiàn)象的解決措施，對(duì)提高模具零件加工質(zhì)量和使用壽命有著及其現(xiàn)實(shí)的意義。關(guān)鍵詞：線切割加工；加工工藝；變形【】，：；中圖分類號(hào)：，文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：電加工工藝的影響工件夾壓方式的影響線切割加工中工件夾壓常常習(xí)慣于兩點(diǎn)式或多點(diǎn)式夾壓，主要以求加工中裝壓穩(wěn)定，保證一個(gè)穩(wěn)定的加工狀態(tài)。但是，兩點(diǎn)夾壓常常

2、又對(duì)工件變形產(chǎn)生一定的干涉，使其增大了工件變形程度，所以，對(duì)于一些特殊的模具零件，適其情況應(yīng)將兩點(diǎn)式夾壓改為單點(diǎn)裝夾，這樣能使工件在切割過程中的變形能自由來稿日期：)緊力則要根據(jù)圓周銑削力來計(jì)算。列力平衡方程式：又起到保持定位的作用，是比較合理的，保證了工件加工的質(zhì)量。（）里?。┡R界情況：的普通螺栓，為了滿足螺栓強(qiáng)度，則：的夾緊力且滿足梯形螺栓強(qiáng)度。經(jīng)分析可知，夾緊機(jī)構(gòu)具有足夠的剛性；夾緊力的作用點(diǎn)不靠近加工部位，布置的比較合理；為保證加工精度，加工現(xiàn)場(chǎng)的夾緊力與估算的夾緊力相比，浮動(dòng)不要太大；夾緊裝置緊湊、簡(jiǎn)單；夾緊裝置操作安全、方便?？傊?，該夾緊裝置既不破壞定位，%$影響。伸張。采用單點(diǎn)裝

3、夾，其裝夾的合理部位最好取在末尾程序處，使變形只影響到費(fèi)料部分，從而避免了對(duì)模具成型部分變形的切割路線的正確選擇對(duì)于易變形的切割零件，要根據(jù)零件形狀特殊性合理統(tǒng)籌地安排切割路線，起始點(diǎn)選取在何處、程序的走向以及夾壓位置，均需從盡量減少加工件的變形量角度考慮，一般應(yīng)選擇較平坦、已精加工或?qū)ぜ阅苡绊懖淮蟮奈恢米鳛榫€切割加工起始&結(jié)束語眾所周知，夾具定位誤差和夾緊力的大小對(duì)零件的加工精度有決定性影響。以某企業(yè)加工轉(zhuǎn)向架軸箱的一套夾具為例，運(yùn)用逆向工程技術(shù)，通過定位誤差和夾緊力的分析計(jì)算，對(duì)該夾具進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)。機(jī)械制造企業(yè)如果能在夾具設(shè)計(jì)出來以后，運(yùn)用本文的分析方法對(duì)夾具進(jìn)行評(píng)價(jià)，綜合多方面

4、影響因則實(shí)際夾緊力為（）（是安全系數(shù)，這（）素，得出綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，可能會(huì)在初期解決很多問題。當(dāng)然，夾具改進(jìn)評(píng)價(jià)離不開逆向工程，實(shí)際上任何產(chǎn)品問世，不管是創(chuàng)新、還是仿制和評(píng)價(jià)，都蘊(yùn)涵著對(duì)已有科學(xué)、技術(shù)的繼承、應(yīng)用和借鑒，正常的途徑都是通過逆向工程。則(!；原夾具中用的梯形螺紋螺栓可以產(chǎn)生參考文獻(xiàn)王秀倫，邊文義，張運(yùn)祥機(jī)床夾具設(shè)計(jì)北京：中國鐵道出版社，李敏波，成曄，張伯鵬，蔡復(fù)之并行工程中基于的夾具設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)工具計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)，（）：金濤，童水光逆向工程技術(shù)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，魏引煥等：模具零件在線切割加工中變形分析及解決對(duì)策第期點(diǎn)。另外，從切割開始時(shí)，應(yīng)從遠(yuǎn)離工件夾具的方向進(jìn)行加工，不要一開

5、始加工就趨近工件夾具部位。應(yīng)選擇較平坦、容易加工、拐角處或?qū)ぜ阅苡绊懖淮蟮囊约熬纫蟛桓摺⑷菀仔拚谋砻嬖O(shè)置加工起始點(diǎn)，因?yàn)槠瘘c(diǎn)也是終點(diǎn)，若選擇不當(dāng)，會(huì)使工件切割表面上殘留切痕，造成表面裂紋引患。如圖所示。加工程序引入點(diǎn)為，起點(diǎn)為，則程序切割路線如下：（）（），如選（）分部切割路線，工件和易變形的部持夾分相連接，當(dāng)材料割離后，由于殘余應(yīng)力重新分布將引起工件變形，并且工件剛度將大為降低，影響加工精度。如選（）切圖程序起點(diǎn)對(duì)加工精度的影響割路線，則避免或減少工件變形現(xiàn)象。如把加工程序引入點(diǎn)設(shè)在點(diǎn)，起點(diǎn)為，這時(shí)無論選取哪種切割路線其切割精度都會(huì)受到材料變形的影響。選用二次切割加工工藝對(duì)于精度要

6、求一般的簡(jiǎn)單形狀零件，線切割加工常常習(xí)慣于一次切割倒位，主要是為了提高切割速度和生產(chǎn)率。而對(duì)于形狀復(fù)雜而勢(shì)必產(chǎn)生變形的零件或精度要求較高、配合間隙較小的模具則應(yīng)采用粗、半精和精加工切割，在半精加工時(shí)可留有一定余量，以補(bǔ)償材料原應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞所產(chǎn)生的變形和最后一次精加工時(shí)所需的加工余量，使第一次粗切割后的變形量在精切割時(shí)被修正，這樣當(dāng)最后精加工時(shí)即可獲得較為滿意的加工效果。一般精切割時(shí)的切割量應(yīng)根據(jù)第一次粗切割后的變形量大小而定，一般取左右即可。采用二次切割亦為少量多次切割可使加工件具有單次切割不可比擬的表面質(zhì)量，是控制和改善加工工件表面質(zhì)量簡(jiǎn)便易行的有效方法和措施。加工參數(shù)的合理選取對(duì)于硬

7、質(zhì)合金材料的加工，一般采用窄脈寬、大峰值電流和提高峰值電壓，使其加工中硬質(zhì)合金大部分在汽化狀態(tài)下汽化瀑炸，工件材料以氣相拋出，使氣化熱大大高于融化熱，帶走大部分熱量，使熔化而又冷凝成為白層的材料很少，做到有較高的加工速度工件則不會(huì)產(chǎn)生微裂，避免工件表面過熱而產(chǎn)生變形。另外，還要注意脈沖能量對(duì)模具表面產(chǎn)生裂紋和變形的影響較大，脈沖能量越大，裂紋則越深越寬，如果采用精規(guī)加工，模具表面一般不會(huì)出現(xiàn)裂紋，粗糙度值可達(dá)到小于!。模具零件復(fù)雜結(jié)構(gòu)的影響較大凹模零件的加工對(duì)于面積較大的凹模，由于切除了框內(nèi)較大的體積，使應(yīng)力變化很大，如圖所示，容易產(chǎn)生變形，甚至開裂。對(duì)于這種凹模，應(yīng)在淬火前將中部摟空，給線切

8、割留（）的余量，這樣淬火時(shí)表里狀況得以改善，溫差變小，產(chǎn)生的應(yīng)力則小，同時(shí)切割時(shí)切除的體積也較小，使應(yīng)力平衡破壞減小。尖角處開裂引起的破壞如圖所示的較大凹模，因內(nèi)腔尖角處沒有較大的工藝圓，所以，當(dāng)切去內(nèi)框體積較大時(shí)，造成材料應(yīng)力平衡受到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致尖角處應(yīng)力集中而開裂，所以，應(yīng)在尖角處增設(shè)適當(dāng)大小的工藝圓角或在線切割之前將清角鉆空，使應(yīng)力集中得到緩和，從而改善和減小尖角開裂引起的變形。確定合理的加工工藝圖尖角處開裂對(duì)于凸模零件，在淬火之前應(yīng)在凸塊坯料中鉆外形起點(diǎn)的穿絲孔，孔徑一般取!（），或以鉆或鏜孔工藝簡(jiǎn)便為宜，待淬火后從模坯內(nèi)部對(duì)凸模進(jìn)行封閉加工，并且穿絲孔的位置應(yīng)盡量選在加工圖形的拐角

9、處，從而使工件在切割時(shí)保持內(nèi)應(yīng)力平衡而不被破壞，否則因材料應(yīng)力不平衡產(chǎn)生張口或閉口變形，以致影響工件加工精度。合理選擇加工材料和熱處理工藝（）模具材料的選擇除了考慮它的力學(xué)性、表面性、高溫性和經(jīng)濟(jì)性外，也不能忽視材料的工藝性能（可鍛性、切削性、淬透性和熱處理變形傾向性）。避免選用淬透性差、易變形的材料。坯料應(yīng)合理鍛造，遵守鐓粗、撥長(zhǎng)、鍛壓比等鍛造守則，原材料長(zhǎng)度與直徑之比以及鍛造比最好選在之間；嚴(yán)格原材料的化學(xué)成份、金相組織和探傷檢查，對(duì)于不合格原材料和粗晶粒鋼材及有害雜質(zhì)含量超標(biāo)鋼材則不宜選用。（）由于鋼件的應(yīng)力隨含碳量的增加而增加，使高碳鋼在加工中易開裂，所以應(yīng)避免用高碳鋼作凸凹模具材料，

10、淬火時(shí)在確保硬度的情況下，盡量使用較低的淬火溫度和較緩慢的加熱和冷卻速度，以減小應(yīng)力變形。同時(shí)，改進(jìn)熱處理工藝，采用真空加熱、保護(hù)氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級(jí)淬火、等溫淬火。（）模坯在熱處理時(shí)表面冷卻快，內(nèi)部冷卻慢，形成熱處理后模坯金相組織不一致，很容易產(chǎn)生內(nèi)部應(yīng)力變化，外角處應(yīng)力變化最大，所以切割路線應(yīng)盡量避開坯料邊角處，一般讓出（），對(duì)于凸模則應(yīng)留出足夠的夾持余量。（）對(duì)于淬火鋼應(yīng)及時(shí)回火，盡量消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，用較長(zhǎng)時(shí)間回火，提高模具抗斷裂韌性值；充分回火，以得到穩(wěn)定組織性能；多次回火，使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變充分和消除新的應(yīng)力，并且選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)。對(duì)于易變形、開裂的工件，有時(shí)切割后還需再進(jìn)行（）和的回火，以達(dá)到減小應(yīng)力和穩(wěn)定金相組織的目的。結(jié)束語以上對(duì)線切