冲压模具精度控制分析

冲压模具精度控制分析
作者：童永华
来源：《科协论坛·下半月》2013年第11期
摘要：随着冲压模具行业的高速发展，工业产品质量的不断提高，冲压产品呈现出多品种、少批量，复杂、大型、精密，更新换代速度快的特点，这就对冲压模具的精度有着很高的要求。

关键词：冲压模具精度控制加工
中图分类号：TG385.2 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）011-062-02
随着工业产品质量的不断提高，冲压模具的发展方向是高效、精密、长寿命、大型化。

各种零件组成了一个冲压模具，因此要提高冲压模具的质量，就要提高各部分零件的质量，那么控制好各个环节的加工精度是及其重要的。

1 模具零件加工精度的过程质量控制
加工过程中质量的控制是很重要的，为了保证最终产品性能和装配精度的优良，并且降低制造成本，在加工方法上主要选择机械加工和特种加工。

由于制造过程具有极高的连续性，加工好的零件的质量就会对最终产品的质量产生很大的影响，因此，在制造过程中，采用粗加工、热处理、机械加工成型、淬火回火、精磨、电加工、钳工、修正、装配等工艺来控制模具零件加工精度过程中的质量问题。

2 零件选材及热处理过程的控制
模具零件的加工经常使用热处理的方法，方法有退火、调质、淬火、渗碳、渗氮等，对零件热处理的加工中，零件的硬度要达到要求，就要对内应力进行控制，这样就能保证零件尺寸的稳定性。

不同的材质分有着不同的处理方式，随着近年来模具工业的发展，使用的材料种类增多了，冲模工作零件经常选用T8，T10，CrWMn，9Mn2V，GCrl 5，Crl2，Crl2MoV钢及硬质合金等。

热处理是一个特殊的处理过程，应采用强有力的手段来进行控制，来提高热处理过程中的控制程度，保证零件热处理过程中的质量。

T8，T8A，T10，T10A属于碳素工具钢，这类钢价格低廉、供应方便、切削性能好、淬火后有较高的硬度和耐磨性，故应用很广。

但其淬透性较差、淬火时必须急冷、变形开裂倾向大、回火稳定性差、耐热性低，一般只能在250℃以下用于制造尺寸较小、形状简单、负荷较小的冲压模具。

此类模具钢通常在淬火和低温回火后使用。

随牌号数字的增加，含碳量增加，热处理后硬度、强度增加，塑性、韧性下降。

CrWMn，9Mn2V，GCrl 5属于低合金工具钢。

CrWMn钢具有较好的淬透性，淬火后保留较多的残余奥氏体，因而淬火变形很小。

钨形成的碳化物硬度很高，耐磨性好，钨还能细化晶粒，提高韧性。

此钢适于制造要求变形小、形状复杂的各种中、小型冲模。

9Mn2V钢的淬透性好于碳素工具钢，碳化物不均匀性与淬火开裂倾向小于CrWMn钢，淬火变形也比较小，有较高的硬度和耐磨性。

加入锰可提高钢的淬透性，加入钒有利于细化晶粒，提高韧性，此钢适用于制作冲裁模。

GCrl 5钢是一种常用的轴承钢，有较高的淬透性和耐磨性，可用于制造冲裁模。

Crl2，Crl2MoV属于高合金工具钢。

由于含有大量碳化物形成元素，钢的淬火硬度极高，具有高耐磨性，热处理变形小，淬透性好，也称低变形钢。

常用于制造截面较大形状复杂、经受较大冲击负荷的冲裁模。

硬质合金主要用于制造高精度、高寿命、高效率的冲模，如高速冲模、多工位级进模等。

热处理的过程无法通过后续检验来保证产品质量，因此对于它的控制和要求就会更高。

零部件质量的好坏，取决于热处理过程的控制，要提高零件的质量，就要提高热处理过程中的控制程度，因此提出以下的建议：
（1）完善热处理过程中的监管制度，培养技术熟练的工人，并且明确标注零件在热处理过程中的操作方法，来解决操作方法的正确行，确保产品质量达到要求。

（2）定期检验设备仪器，能够保证设备的性能良好，在加工过程中使用安全，并且能够让工人按照操作要求准确运行来加工零件，更好的控制热处理的过程，从而生产出合格的零件。

（3）对原材料要进行检验，根据原材料的不同，选用不同的热处理方法，制造工艺的不同可以生产出性能不同的产品，这样才能确保处理的合理性，加工的准确性。

3 零件磨削加工的控制
平面磨床、内外圆磨床及工具磨床是磨削加工采用的机床的三种主要类型。

平面磨主要用于坯料的准备加工，磨平面、基准面，磨平面刃口，外圆磨主要用于磨导柱、圆形凸模等零件的外表面，内圆磨主要用于磨导套、圆形凹模等零件的内表面，成形磨削主要用于凸、凹模镶块、电极等零件的型面精加工，它可在专用成形磨床上进行，也可在平面磨床上借助专用夹具和成形砂轮进行，光学曲线磨主要用于成形磨削难于加工的复杂、细小形状的精密加工，坐标磨主要用于对淬火后模具零件的孔进行精加工，它是用于对淬火后进行孔加工精度最高的一种方法。

磨削时，为控制磨削变形和磨削裂纹的产生，精磨的进刀量要小，冷却液要充分，选择适应的磨削砂轮是及其重要的，对于含有高钒高钼的模具钢材，GD单晶刚玉砂轮就比较合适；当材质是淬火硬度高时，最好优先采用有机粘结剂的金刚石砂轮，因为它的自磨利性好。

近几年，随着新材料广泛应用，立方氮化硼砂轮显示出十分好的加工效果。

同时在磨削加工中，要注意及时修整砂轮，保持砂轮的锐利，防止工件表面烧伤，强度降低。

板类零件一般采用平面磨床加工，根据加工需要采用横向磨削法，切入磨削法，进行磨削，最后精磨加工时小进刀，多光刀，从而改善磨削效果，达到平行度要求。

轴类零件具有回转面，其加工广泛采用内外圆磨床及工具磨床。

在加工前要做好头架及顶尖的检测工作，保证零件的同轴度及跳动量达到要求，进行内孔磨削时，冷却液要充分浇到磨削接触位置，以利于磨削的顺利排出。

磨削薄壁轴类零件，采用夹持工艺台，夹紧力不可过大，防止产生“内三角”变形。

4 电加工的控制
电加工技术的发展飞速，这样就推动了冲压模具的发展，提高了冲压模具的精度，因此电加工的控制也是极为重要的。

电火花线切割机床通常分为快走丝和慢走丝两类。

前者电极丝作高速往复运动，走丝速度为8～10m/s，电极丝一般使用钼丝，可多次重复使用，但较慢走丝来说精度低，后期加工工作量大，根据所制造模具精度的不同，选择不同的线切割机床。

慢走丝线切割采用黄铜系电极丝，加工精度可达€？.003mm，粗糙度Ra=0.2 m。

加工开始时，要先检查机床的状况，查看水的去离子度，水温，丝的垂直度，张力等各个因素，确保良好的加工状态。

为确保加工精度，线切割加工时，注意工件的正确装夹，同时应选取兼顾拐角R和加工稳定性的电极丝线径，当R
5 表面处理及装配控制
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，因此在加工结束后，需要通过钳工打磨对零件进行表面强化，处理掉加工隐患。

方法为表面抛光和成型表面研磨。

根据模具零件的使用材料及硬度，选择不同的抛光和研磨方法。

冲压模具在组装前，应该考虑分析加工过程中的误差传递，对误差进行分析后才能更准确的进行组装。

主要分析不同工序间存在的质量误差传递的积累效果，为以后的组装过程提供重要的依据。

对发现的问题，可采用逆向思维法，即从后工序向前工序，从精加工到粗加工，逐一检查，直到找出症结，解决问题。

6 总结
通过对冲压模具精度控制的实践，分析了零件加工过程中的控制特点和要求，确保了零件的高精度，可以有效的减少零件超差、报废，有效提高模具的一次成功率及使用寿命。

根据本文的研究基础，可以更有效的预防零件的损害，处理遇到的问题。