異形落料凹模的加工工藝

劉良瑞

【摘 要】本文在對異形落料凹模進行工藝分析的基礎上，根據現有的生產條件制定了合理的加工工藝，并對工藝實施過程中注意的問題進行了論述。

【關鍵詞】落料凹模；工藝分析；加工工藝

0 引言

落料凹模是落料模的主要工作零件之一，落料件的尺寸是由落料凹模型孔尺寸決定，根據型孔形狀特點可分為圓形型孔凹模和異形型孔凹模兩類，加工異形型孔比加工圓形型孔在制造技術上要復雜得多，其加工質量的好壞直接影響落料件的質量和模具的使用壽命[1-2]。下面以我?，F代制造技術實訓中心加工制造的一種異形落料凹模（見圖1）為例，對其加工工藝進行分析。

1 零件工藝分析

1.1 外形分析

該零件是某公司生產連接片的落料凹模，其外形為長方體，尺寸為120mm×80mm×18mm，尺寸精度為IT14，表面粗糙度為Ra0.8，上、下兩面平行度為0.015mm，相鄰兩面要求垂直。屬小型模具零件，通過普通的刨削或銑削、磨削加工即可完成。

1.2 內形分析

1.2.1 型孔與漏料孔

凹模刃口為直筒形刃口，由線段和凸、凹圓弧組成，且前后對稱，屬異形型孔凹模，尺寸分別為32 +0.05 0mm、50 +0.05 0mm、R10 +0.04 0 mm、R14 0 -0.04mm，加工精度都要求比較高，孔型壁表面粗糙度為Ra0.4，精加工要采用成型磨削加工或電加工。其下端設有2°斜度的漏料孔，表面粗糙度為Ra6.3，可通過銑削或電火花線切割加工實現。

1.2.2 安裝及定位孔

螺釘過孔4×φ8.5、銷釘孔4×φ8+0.015 0、擋料銷孔φ4+0.012 0，均為通孔。其中銷孔的孔徑精度為IT7、表面粗糙度為Ra1.6，要求較高。螺釘過孔直接通過鉆削加工完成，銷孔可通過鉆削、鉸削，或電火花線切割加工完成。

1.3 材料及熱處理分析

凹模材料為Cr12MoV，硬度為56～58HRC。Crl2MoV鋼是高耐磨微變形冷作模具鋼，具有高的耐磨性和淬透性、微變形、高熱穩定性、高抗彎強度，一定的韌性，但是原材料的共晶碳化物偏析嚴重，只有通過充分的“改鍛”和熱處理，才能發揮材料的良好性能，從而滿足模具成型工作零件的使用性能和工藝性能要求。

綜合以上分析，認為該落料凹模的結構工藝性良好，技術要求合理、可行。

2 加工工藝過程

根據我?，F代制造技術實訓中心現有的生產條件，制定的加工工藝見表1。

3 加工注意事項

（1）毛坯的選擇。采用鍛件作毛坯，通過鍛造使材料內部組織細密，碳化物和流線分布合理，從而提高模具的質量和使用壽命。由于Cr12MoV鋼原材料供應狀態大多數為棒料，碳化物的不均勻度≤5級，鍛造時要采用三向反復鐓拔工藝，把粗大的碳化物打碎，提高碳化物分布的均勻性，細化碳化物的粒度，使材料的纖維方向垂直于工作面。停鍛后，埋入干燥的石棉灰中緩冷到100～150℃取出，碳化物的不均勻度級別可不大于2級[3]。

（2）退火的選擇。為便于后續加工，鍛件在冷卻后，應在24～32h內進行等溫球化退火處理。經球化退火后可獲得球狀珠光體基體上分布著合金碳化物的組織，硬度為207～255HBS，使切削加工性能提高，也有利于后續的熱處理加工。

（3）定位基準的選擇。根據基準重合、基準統一又便于裝夾原則，加工中，選大平面和兩相互垂直側面為精基準。

（4）因Cr12MoV鋼含有大量合金碳化物，硬度高，磨削加工較困難，平面磨削時采用單晶剛玉砂輪磨削，砂輪進給量為0.005～0.01mm，且應冷卻充分，及時修整砂輪，避免產生裂紋、燒傷等現象。

（5）淬火、回火的選擇。為提高模具的抗彎強度和韌度，延長模具使用壽命，采用貝氏體等溫淬火和高溫回火工藝[4]，如圖2所示。由于Cr12MoV鋼的導熱性不好，為了減少熱應力，先在鹽浴爐中對工件進行充分預熱（溫度830～850℃），再在1030℃的鹽浴中加熱，使一定數量的合金碳化物溶入奧氏體中，又不產生晶粒的粗化，得到適當的晶粒度，以利于隨后下貝氏體的轉變形成。冷卻時，先在600℃左右進行3～4min的短暫預冷，然后進入260～280℃的等溫硝鹽槽中，1h后出爐空冷至室溫，目的是為能有效減少熱應力，保證等溫效果。為使淬火殘余應力得到有效消除，避免在線切割時開裂[5]，提高沖擊韌度，淬火后應立即在530℃的硝鹽中回火，時間2h，次數2次。

（6）為減少磁性對線切割加工的影響，落料凹模線切割加工之前需進行退磁處理。線切割加工漏料孔錐度時，稍加大峰值電流和選擇大的脈沖寬度，工作液濃度適當淡一些，工作液流出時要蓋住上下電極絲進絲口，流量應稍大一些，以提高加工效率[6]。型孔線切割后要進行研磨拋光，去掉表面的變質層，研磨拋光方向應與模具受力方向平行，以降低表面粗糙度，提高模具使用壽命。

4 結束語

落料凹模作為落料模的主要工作零件，編制工藝時必須進行工藝性分析，并根據現有的生產條件制定出合理的工藝流程，制造時針對技術關鍵問題要采取相應的工藝措施，以保證零件加工質量、滿足零件的性能和工藝性能要求，從而延長模具的使用壽命。

【參考文獻】

[1]康俊遠.冷沖壓工藝與模具設計[M].北京：北京理工大學出版社，2012.

[2]郭鐵良.模具制造工藝學[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]李永根.Cr12MoV鋼沖裁凸凹模的加工工藝[J].航空工藝技術，1997（2）.

[4]鐘翔山，鐘禮耀.提高Cr12MoV鋼制冷沖模使用壽命的強韌化處理[J].金屬加工（熱加工），2012（3）.

[5]吳曉峰，馬坤，等.Cr12MoV模具鋼應用的主要問題與熱處理研究進展[J].模具工業，2009（9）.

[6]張晨亮，劉曉青.淺析在線切割加工中提高錐度零件加工效率的措施[J].科技信息，2011（21）.

[責任編輯：湯靜]