模具零件在線切割加工中變形分析及解決對策

1、第期機械設(shè)計與制造年月文章編號：（）模具零件在線切割加工中變形分析及解決對策魏引煥張曉燕曹博濤（陜西科技大學(xué)機電工程學(xué)院，西安），（，）""""""""""""""""""$""""""""""""""""""""&qu

2、ot;""""""""""""""""""""""""""""""""""#"""""""""""""""&q

3、uot;""$【摘要】對線切割加工中模具零件變形問題產(chǎn)生原因進行了詳細分析，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，對提高模具零件加工質(zhì)量和使用壽命有著及其現(xiàn)實的意義。關(guān)鍵詞：線切割加工；加工工藝；變形【】，：；中圖分類號：，文獻標識碼：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)慣于兩點式或多點式夾壓，主要以求加工中裝壓穩(wěn)定，保證一個穩(wěn)定的加工狀態(tài)。但是，兩點夾壓常常又對工件變形產(chǎn)生一定的干涉，使其增大了工件變形程度，所以，對于一些特殊的模具零件，適其情況應(yīng)將兩點式夾壓改為

4、單點裝夾，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。（）里取）臨界情況：的普通螺栓，為了滿足螺栓強度，則：的夾緊力且滿足梯形螺栓強度。經(jīng)分析可知，夾緊機構(gòu)具有足夠的剛性；夾緊力的作用點不靠近加工部位，布置的比較合理；為保證加工精度，加工現(xiàn)場的夾緊力與估算的夾緊力相比，浮動不要太大；夾緊裝置緊湊、簡單；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。采用單點裝夾，其裝夾的合理部位最好取在末尾程序處，使變形只影響到費料部分，從而避免了對模具成型部分變形的切割路線的正確

5、選擇對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，運用逆向工程技術(shù)，通過定位誤差和夾緊力的分析計算，對該夾具進行質(zhì)量檢驗和評價。機械制造企業(yè)如果能在夾具設(shè)計出來以后，運用本文的分析方法對夾具進行評價，綜合多方面影響因則實際夾緊力為（）（是安全系數(shù)，這（）素，得出綜合評價結(jié)果，可能會在初期解決很多問題。當然，夾

6、具改進評價離不開逆向工程，實際上任何產(chǎn)品問世，不管是創(chuàng)新、還是仿制和評價，都蘊涵著對已有科學(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)生參考文獻王秀倫，邊文義，張運祥機床夾具設(shè)計北京：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)計評價工具計算機集成制造系統(tǒng)，（）：金濤，童水光逆向工程技術(shù)北京：機械工業(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策第期點。另外，從切割開始時，應(yīng)從遠離工件夾具的方向進行加工，不要一開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?/p>

7、求不高、容易修整的表面設(shè)置加工起始點，因為起點也是終點，若選擇不當，會使工件切割表面上殘留切痕，造成表面裂紋引患。如圖所示。加工程序引入點為，起點為，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（）切圖程序起點對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設(shè)在點，起點為，這時無論選取哪種切割路線其切割精度都會受到材料變形的影響。選用二次切割加工工藝對于精度要求一般的簡單形狀零件，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。

8、而對于形狀復(fù)雜而勢必產(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，在半精加工時可留有一定余量，以補償材料原應(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所需的加工余量，使第一次粗切割后的變形量在精切割時被修正，這樣當最后精加工時即可獲得較為滿意的加工效果。一般精切割時的切割量應(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)量簡便易行的有效方法和措施。加工參數(shù)的合理選取對于硬質(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

9、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，模具表面一般不會出現(xiàn)裂紋，粗糙度值可達到小于!。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。對于這種凹模，應(yīng)在淬火前將中部摟空，給線切割留（）的余量，這樣淬火時表里狀況得以改善，溫差變小，產(chǎn)生的應(yīng)力則小，同時切割時切除的體

10、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，當切去內(nèi)框體積較大時，造成材料應(yīng)力平衡受到嚴重破壞，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于凸模零件，在淬火之前應(yīng)在凸塊坯料中鉆外形起點的穿絲孔，孔徑一般取!（），或以鉆或鏜孔工藝簡便為宜，待淬火后從模坯內(nèi)部對凸模進行封閉加工，并且穿絲孔的位置應(yīng)盡量選在加工圖形的拐角處，從而使工件在切割時保持內(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，

11、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、鍛壓比等鍛造守則，原材料長度與直徑之比以及鍛造比最好選在之間；嚴格原材料的化學(xué)成份、金相組織和探傷檢查，對于不合格原材料和粗晶粒鋼材及有害雜質(zhì)含量超標鋼材則不宜選用。（）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，淬火時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，改進熱處理工藝，采用真空加熱、保護氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級淬火、等溫淬火。（）模坯在熱處理時表面冷卻快，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（），對于凸模則應(yīng)留出足夠的夾持余量。（）對于淬火鋼應(yīng)及時回火，盡量消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性，用較長時間回火，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)。對于易變形、開裂的工件，有時切割后還需再進行（）和的回