模具加工误差控制方法的探讨*

丁 海

（河南机电高等专科学校，河南新乡 453000）

模具的加工精度体现了国家机械制造业的水平，由于模具是由众多的零件装配而成，零件的加工精度直接影响着模具的精度，而零件的精度是由其精加工来保证的。就我国目前而言模具常用的加工方法有:传统的机械加工、数控加工、特种加工，其精加工阶段采用的加工方法一般是淬火、特种加工、磨削及钳工修配。在具体的生产实践中，如何在模具精加工阶段控制好零件的尺寸精度、形位公差、内应力等技术参数值得探讨。

1 模具零件加工过程

根据模具零件的作用不同，将模具零部件大致分为:成型零件、支撑零件、导向零件、紧固零件等。由于企业多采用标准模架，其模具的加工主要是指成型零件的加工。成型零件的工艺过程大致为:下料→锻造→退火→粗加工→热处理（淬火、调质、表面热处理）→精磨→特种加工→研磨抛光。

2 零件精度的控制

影响零件的加工精度和使用寿命的因素主要有:热处理、磨削、特种加工、表面处理等。下面从上述几个方面研究如何控制零件加工精度。

2.1 零件的最终热处理

考虑到热处理后的零件常需要进行特种加工，因此在使零件获得要求的硬度的同时，还需对内应力进行控制，保证零件加工时尺寸的稳定性。所以选择变形量小，淬透性好，屈服极限高的材料，多选用CrWMn、Cr12、40Cr、Cr12MoV 等合金工具钢［1］。针对粗加工后进行淬火处理，淬火后工件存在很大的残余应力，容易导致精加工或工作中开裂，零件预先热处理宜采用球化退火工艺，从而获得均匀一致的晶粒;同时淬火后需要趁热回火，消除淬火应力。模具常用材料Cr12MoV，其最终热处理工艺为图1，可以获得较高的强度及耐磨性，对于以磨损为主要失效形式的模具效果较好。

图1 Cr12MoV钢的淬火、回火

2.2 零件的精磨

零件磨削常采用的机床有:平面磨床、内外圆磨床、无心磨床、万能磨床等。常用的成型磨削方法有:成型砂轮磨削法和夹具磨削法。磨削加工过程中会产生大量的热量，从而导致磨削变形和磨削裂纹的产生，即使很小的变形也会在后续的特种加工（精微加工）中产生很大的误差，所以磨削时要严格控制磨削变形和磨削裂纹的产生［2］。因此精磨时砂轮的进给量要小，冷却液要充分;同时针对不同材质的工件，依据砂轮的材质、粒度、硬度，精磨时选择恰当的磨削砂轮也十分重要。针对像Cr12MoV淬火硬度高的材质时，优先采用有机黏结剂的金刚石砂轮，有机黏结剂砂轮自锐性好，磨出的工件粗糙度可达Ra 0.2μm。

磨削平板类零件常会出现工件平行度达不到要求，可用垫等高块互为基准磨削;磨削轴类零件其回转面会产生圆跳动超差，可采用分组加工，多次修复顶尖孔。

2.3 特种加工

模具制造中常用的特种加工方法主要有电火花线切割加工与电火花成型加工。慢走丝线切割加工属于高精度加工，其重复定位精度可达±0.001mm，粗糙度Ra0.02μm。对慢走丝线切割机的要求主要是希望其峰值电流尽可能高，脉冲宽度尽可能窄，以求获得高的生产效率与表面质量。影响慢走丝加工精度的因素有两方面:其一，电参数，主要是加工电流、脉冲宽度、回路电压、伺服电压等;其二，机械参数，主要是走丝速度、丝张紧力、喷流压力、水阻值、水温等。其中影响加工稳定性和表面质量的最主要因素是加工电流、脉冲宽度［3］。对于切割材料导电性差、厚度较大以及边缘切割，应相应地减小电流和脉宽值，增大喷流压力和走丝速度。对于线切割加工是在一整块材料上切割出工件，它破坏了工件原有的应力平衡，很容易引起变形开裂，特别是在尖角处。因此电加工工件以前必须进行时效处理，同时可以采用多次切割，如图2。

图2 两次切割

电火花成型加工先要制作电极，电极有粗、精之分。电极的材质选择上，紫铜电极主要用于一般钢件加工，石墨主要加工一些大型模具。Cu－W、Ag－W合金电极性能优越，但其价格高，资源少，一般较少采用。其电极形状可以采用数控加工、慢走丝线切割加工等。为了节省电极材料，可以采用数控平动头，从而实现一个电极完成工件的粗、中、精加工。针对形状复杂难以加工的电极，可以采用快速成型做出基体再电镀涂层的方法。

2.4 研磨抛光

零件表面在加工时留下刀痕、磨痕，是应力集中的地方，是裂纹扩展的源头，因此采用研磨抛光的方法消除。特别是，电加工表面会产生5～10μm左右的变质硬化层，颜色呈灰白色，硬化层脆而且带有残留拉应力，严重影响模具的尺寸精度和使用寿命。

3 结语

实践证明，模具精度的提高必须有效地分析材料特性，针对不同特性的材料采用不同的加工参数，建立起加工参数数据库，可以提高模具的制造精度和使用寿命。

（责任编辑吕春红）

［1］汪新衡.线切割模具变形开裂的热处理工艺改进［J］.热加工工艺，2009，（4）:145 －146.

［2］刘德成.模具加工精度控制［J］.机械工程师，2008，（1）:52－53.

［3］丁海.慢走丝线切割加工工艺参数的研究［J］.现代机械，2010，（3）:15－16.