模具变形范文

模具变形范文（精选4篇）

模具变形 第1篇

冷冲压模具工作都是在常温下, 通过对材料施加压力, 使其产生分离或塑性变形, 获得所需要形状、尺寸和使用性能的零件。冷冲压模具有冲裁模、拉深模、弯曲模、冷挤压模等。这类模具工作时, 要承受较大的冲击载荷和挤压力, 刃口或工作表面产生剧烈的摩擦与磨损。要求模具材料热处理后具有高的工作硬度、足够的韧性、良好的工艺性以及高的耐磨性等。一般, 模板的热处理采用淬火和回火, 来达到其性能要求。

热处理对材料有改性作用, 可以提高模具材料的硬度、耐磨性、强度等力学性能, 但一般热处理过程都会使材料产生各种缺陷及变形, 影响模具承载能力及模具精度, 降低模具使用寿命。

实际生产中, 模具热处理后的变形, 分为体积变形和形状变形, 产生的主要原因是淬火和回火时, 热应力、残余应力及组织应力使得模具变形。虽然我们可以采取合理的预处理和热处理工艺、合理设计模具结构等措施来减少模具变形。更应该从材料本身方面着手, 合理的选择模具材料。

材料选择合适, 热处理过程产生的各种缺陷会减少, 热处理过程模具变形会大大降低。在后续的模具加工中, 由各种缺陷诱发产生的应力集中、残余应力相应会降低。

在模具加工过程中, 切削刀痕、表面划伤, 会使金属表面不连续而引起应力集中;由于加工热的作用, 材料表面会产生残余应力, 甚至引起材料开裂。在模具的使用过程中, 不同模具材料, 模具型腔承受加工零件的力、热能力极限不同, 变形程度就不同, 模具寿命及精度都受到影响。

国内常用的冷作模具钢主要有T8A、T10A、T12A、Cr WMn、9Si Cr、9M n2V、6Cr W2Si、Cr12、Cr12M o V、GCr15等。碳素工具钢T8A、T10A、T12A属于低淬透性钢, 淬火冷却时, 温度差产生热应力变形。低合金工具钢Cr WMn、9Si Cr、9Mn2V、GCr15等, 淬透性好, 淬火变形应力明显减少, 但相变组织应力大。高碳高铬钢Cr12、Cr12M o V、Cr4W2M o V, 具有高的淬透性高, 淬火时不需要快速冷却, 产生变形小, 称为微变形钢。实际生产中, 要根据零件批量及精度等技术要求, 在模具选材方面, 为减少变形, 选用屈服强度高、淬透性好的合金钢。对要求不变形的高精度模具, 可选用空冷条件下微变形模具钢。

随着模具工业的发展, 针对传统模具钢的缺点, 国内外研制出了一些性能优异的新型模具材料, 例如, 高强韧低合金冷作模具钢GD、火焰淬火钢CH, GD属于空冷微变形冷作模具钢。CH淬火变形很小。高碳中铬耐磨钢120、301、LD、GM、ER5, 主要代替Cr12、Cr12M o V。还有高速钢基体钢65Nb、LM 1、CG2、012AL及改良型高速钢等。这些钢种都是在高碳低合金钢基础上, 做了成分上的改变, 热处理变形小, 实现了冷作模具钢的强韧性、红硬性、耐磨性较好的统一, 达到了模具材料强度、硬度、韧性及热稳定性等方面要求, 同时材料的热处理变形极小。

所以, 我们要根据冲压产品图纸技术要求、批量大小等, 合理选择变形小的模具材料, 减小模具加工中的变形, 提高模具型腔精度, 保证模具质量, 延长模具寿命。

2 确定合理的线切割加工工艺

电火花线切割加工, 已经广泛用于机械行业, 特别成为冷冲压模具加工主要手段。它是利用电腐蚀原理加工模具, 与材料硬度没有关系, 可以在模具淬火回火后加工模具型腔。在线切割加工模板型腔过程中, 由于材料内部的残余应力存在, 加工中很容易引起模具型腔变形, 影响模具尺寸精度、形状精度。经过实践证明, 采取合理的线切割加工工艺, 就可以避免、降低模具变形, 保证模具尺寸精度、形状精度。

线切割加工工艺包括型腔的多次切割和线切割凸模的加工路线选择。当然在加工过程中, 也要合理的电参数及冷却液等。

在实际加工中, 对于材料变形大的型腔, 可以先用普通铣床预先加工掉型腔的大部分余量, 再进行热处理淬火回火, 经过磨削后进行线切割加工。这样可以大大地降低线切割型腔时的变形程度。

对于一些形状复杂、型腔精度要求高、大型的的模具, 为减小变形, 保证加工精度, 凹模宜采用多次切割法。通常, 精度要求高的部位留1mm~2mm余量先进行粗切割, 待工件释放较多变形后, 再进行精切割至要求尺寸。若为了进一步提高切割精度, 在精切割之前, 留0.50mm余量进行半精切割, 这是提高模具线切割加工精度的有效措施。

凸模加工要在备好的块料上进行, 加工路线非常重要。凸模加工路线的选择要使最后切割点在压板的装夹处, 这样凸模就避免了加工中的变形, 让变形发生在废料上。另外, 大型凸模的切割起点最好设置在穿丝孔内, 避免凸模切割中的变形。

冷冲模在我国模具工业中占有非常重要的地位。要保证冷冲模具加工质量, 提高模具精度, 从材料选择、合理编制模具加工工艺着手, 是减小模具加工变形的有力措施。当然, 热处理及使用维护也非常重要。随着现代新材料、新工艺、新设备的出现, 需要大家共同不断地研讨、总结, 使我国模具向大型、精密、长寿命尽快发展。

参考文献

[1]丁毅主编.模具寿命与失效.化学工业出版社, 2009.

[2]王孝培主编.冲压设计资料.机械工业出版社, 1985.

关于精密模具热处理变形原因与处理 第2篇

关键词：精密模具,热处理环节的优化,研究总结,管理深化,预防方案

为了促进模具生产企业的综合效益的提升, 我们要进行精密模具的热处理变形环节的分析, 促进其内部运作模式的深化, 以满足实际工作的需要。

1 关于精密模具热处理环节的分析

为了促进精密模具热处理系统的健全, 我们要针对其内部运作模式, 进行深化应用, 确保其模具的热处理环节的优化, 确保其热处理模式的深化应用, 为此我们要进行其相关模具的有效应用, 确保其微变形刚的有效选择, 通过对其空淬钢的应用, 满足实际工作的需要, 某工厂提供了一系列的钢杂模具, 该模具的圆孔是标准类型的, 通过其热处理模式的应用后, 有些模具圆孔出现严重变形情况, 导致其模具的报废。该型号的钢是一种微变形钢, 按照相关理论, 我们得知其不会产生较大的变形情况, 我们通过相关模具的深化分析, 得出其磨具钢内部含有一系列的共晶碳化物, 这些碳化物呈现块状分布模式, 其模具的椭圆形状的出现正是由于这一系列的共晶碳化物导致的, 其影响了钢模具的日常热处理模式的应用, 无论是加热还是冷却, 都一定程度导致了其模具的圆孔的变形。

2 关于模具结构设计环节及其模具制造环节的分析

为了满足实际工作的需要, 我们要进行其模具选材环节及其材质应用环节的优化, 确保其模具结构设计环节的优化, 确保其模具结构的优化, 确保其模具热处理模式的深化应用, 确保其模具的有效应用, 避免出现一系列的变形的现象, 促进其内部热应力环节及其组织应力环节的有效应用, 确保其模具淬火环节的完善。设计模具时, 在满足实际生产需要的情况下, 应尽量减少模具厚薄悬殊, 结构不对称, 在模具的厚薄交界处, 尽可能采用平滑过渡等结构设计。根据模具的变形规律, 预留加工余量, 在淬火后不致于因为模具变形而使模具报废。对形状特别复杂的模具, 为使淬火时冷却均匀, 可采用组合结构。

在实际工作场景中, 我们发现有些模具在经过热处理之后, 其发生了较大的变形现象, 我们对该现象展开分析, 得知其机械加工环节及其热处理环节的不协调运行, 导致其实际工作的不协调运行, 从而导致了一系列的模具变形问题, 粗加工后、半精加工前应进行一次去应力退火, 降低淬火温度, 减少淬火后的残余应力。

3 关于热处理加热工艺环节及其残留奥氏体环节的分析

在模具的热处理过程中, 其变形现象的发生是由一系列的因素导致的, 而不是其单纯的冷却导致的, 有些复杂模具, 由于其加工工艺环节的缺乏, 不能确保其模具的变形环节的有效控制, 从而导致了一系列的模具处理难题的出现。其加热速度的提升, 一定程度上也影响着模具的变形环节的控制。在钢加热的过程中, 由于其各个环节的温度均匀性, 也导致其模具内部各个环节的膨胀的不一致性, 从而导致了模具变形现象的产生。从而形成因加热不均的内应力。在钢的相变点以下温度, 不均匀的加热主要产生热应力, 超过相变温度加热不均匀, 还会产生组织转变的不等时性, 既产生组织应力。因此加热速度越快, 模具表面与心部的温度差别越大, 应力也越大, 模具热处理后产生的变形也越大。预防措施对复杂模具在相变点以下加热时应缓慢加热, 一般来说, 模具真空热处理变形要比盐浴炉加热淬火小得多。

有一些高合金磨具钢在相关的淬火及其低温回火环节运作后, 其模具的体积发生的一系列的变化, 这是由于其模具淬火环节所影响, 导致其较多的残留奥氏体, 这是因为这一系列的奥氏体, 从而导致其钢内部组织的不屑运行, 导致其高合金钢模具的自身体积的减小。适当降低淬火温度。正如前面叙述过的淬火加热温度越高, 残留奥氏体量越大, 因此选择适当的淬火加热温度是减少模具缩小的重要措施。一般在保证模具技术要求的情况下, 要考虑模具的综合性能, 适当降低模具的淬火加热温度。

4 对于冷却介质及其冷却方法的分析

模具的热处理变形现象的发展是由于其淬火冷却环节所影响的, 这是一个因素, 当模具冷却到一定程度后, 其钢结构组织会发现一系列的相变, 从而导致其热应力环节、组织应力环节不协调性, 其冷却到速度的提升, 导致其应力水平的提升, 从而促进其模具的变形程度的拉大, 不利于其模具的热处理变形环节的有效控制, 从而导致一系列的现实难题。在保证模具硬度要求的前提下, 尽量采用预冷, 对于碳素钢和低合金模具钢可预冷至棱角部位发黑。对于在珠光体转变区过冷奥氏体较稳定的钢种可预冷至700℃左右。采用分级冷却淬火能显着减少模具淬火时产生的热应力和组织应力, 是减少一些复杂模具变形的有效方法。对一些精密复杂模具, 采用等温淬火能显着减少变形。

在实际工作中, 影响精密复杂模具变形的因素是比较多的, 为了满足实际工作的需要, 我们要进行其相关变形规律的掌握, 确保其变形因素的分析, 确保相关模式的应用, 确保其模具变形现象的避免, 确保其模具运作效益的提升。我们要进行相关预算措施的应用, 我们要进行其微变形磨具钢的材质的选择, 确保其模具钢环节的不断优化, 促进其调质热处理环节的深化, 确保其相关热处理模式的应用, 在此过程中, 我们也要进行模具结构设计系统的健全, 确保其尺寸厚度的有效控制, 确保其变形规律的有效了解, 促进其相关组合机构模式的应用, 以满足实际工作的需要。精密复杂模具要进行预先热处理, 消除机械加工过程中产生的残余应力。合理选择加热温度, 控制加热速度, 对于精密复杂模具可采取缓慢加热、预热和其他均衡加热的方法来减少模具热处理变形。在保证模具硬度的前提下, 尽量采用预冷、分级冷却淬火或温淬火工艺。对精密复杂模具, 在条件许可的情况下, 尽量采用真空加热淬火和淬火后的深冷处理。对一些精密复杂的模具可采用预先热处理、时效热处理、调质处理来控制模具的精度。正确的热处理工艺操作和合理的回火热处理工艺也是减少精密复杂模具变形的有效措施。

参考文献

[1]于影霞, 何柏林, 李力.国内外模具材料的现状及发展趋势[J].热加工工艺, 2009.

模具变形 第3篇

1 模具线切割加工产生变形和开裂的原因

1.1 模具材料的影响

1.1.1 对于淬透性差, 易变性的模具材料 (T8A、T10A等) , 采用线切割加工易变性和开裂。

1.1.2 原材料存在严重的碳化物偏析也易产生变形和开裂。

1.2 线切割工艺的安排不合理

1.2.1 线切割的路径选择不当

电火花线切割切割路线的起始点应选择在工件表面较为平坦、对工作性能影响较小的部位。对于精度要求较高的工件, 最好将切割起始点取在坯件上预制的穿丝孔中, 不可从坯件外部直接切入, 以免引起工件切开处发生变形。而如果路径选择不合理就会造成工件的变形或开裂。

1.2.2 工件的夹压方式不可靠、夹压点的选择不当

一般情况下, 最好将电火花线切割切割起始点安排在近夹持端, 将工件与其夹持部分分离的切割段安排在切割路线的末端, 将暂停点设在近坯件夹持端部位。如果夹压时不这么做也会造成变形和开裂。

1.2.3 电规准选择不当

1.3 零件结构的影响

1.3.1 对于窄长形状的凹模、凸模而言易产生变形, 其变形

量的大小与形状复杂程度、长宽比、型腔与边框的宽度比有关。形状越复杂, 长宽比及型腔与边框宽度比越大, 其模具变形量越大。变形的规律是型腔中部瘪入, 凸模通常是翘曲;

1.3.2 对于形状复杂清角的淬火型腔而言, 在尖角处极易产生裂纹, 甚至易出现炸裂现象。

其出现的频率与材料的成分、热处理工艺等有关;

1.3.3 圆筒形壁厚较簿零件, 若在内壁进行切割, 易产生变形, 一般由圆形变为椭圆形。

若将其切割缺口, 在即将切透时易产生炸裂现象;

1.3.4 由零件外部切入的较深槽口, 易产生变形, 变形的规律为口部内收, 变形量的大小与槽口的深度及材料性质有关。

2 解决措施

2.1 选择变形量较小的材料, 采用正确的热处理工艺

2.1.1 避免选用淬透性差、易变形材料

2.1.2 严格检查原材料化学成分、金相组织和探伤, 对于不合格原材料和粗晶粒钢材及有害杂质含量超标钢材不宜选用。

2.1.3 对于模具材料用较长时间回火, 提高模具抗断裂韧性值, 以防止线切割加工过程中出现变形和开裂。

2.2 优化工艺方案, 选择合理的工艺参数

2.2.1 改进切割方法

(1) 改变一次切割到位的传统习惯为粗、精二次切割, 以便第一次粗切割后的变形量在精切割时及时地被修正。一般精切割时的切割量应根据第一次切割后的变形量大小而定, 一般取0.5mm左右即可。这种办法常应用于形状复杂而势必产生变形的零件或要求精度较高、配合间隙较小的模具。

(2) 改变两点夹压的习惯为单点夹压, 以便切割过程中的变形能自由伸张, 防止两点夹压对变形的干涉, 但要注意, 单点夹压的合理部位通常在末尾程序处。这样所产生的变形只影响废料部分, 避免了对成型部分的影响。

(3) 对易变形的切割零件, 要根据零件形状特征统筹安排切割的起始点、程序走向及夹压位置, 以减少变形量。一般应选择较平坦、已精加工或对工件性能影响 (下转第120页) (上接第124页) 不大的部位设置线切割的起始点。

2.2.2 选择合理的工艺参数

(1) 采用高峰值窄脉冲电参数, 使工件材料以气相抛出, 气化温度大大高于融化温度, 以带走大部分热量, 避免工件表面过热而产生变形;

(2) 有效地进行逐个脉冲检测, 控制好集中放电脉冲串的长度, 也可解决局部过热问题, 消除裂纹的产生;

(3) 脉冲能量对裂纹的影响极其明显, 能量越大, 裂纹则越宽越深;脉冲能量很小时, 例如采用精加工电规准, 表面粗糙度值<Ra1.25μm, 一般不易出现裂纹。S

参考文献

[1]徐志扬.模具制造工.中国劳动社会保障出版社, 2006.

[2]陈子银.模具数控加工技术.人民邮电出版社, 2006.

[3]甄瑞麟.模具制造工艺学.清华大学出版社, 2009.

[4]刘明.模具制造工艺学.机械工业出版社, 2008.

模具变形 第4篇

在线切割加工中最常见的问题就是模具的变形与开裂。用高碳钢制造的模具, 因模具较厚, 硬度要求高, 或因机加工工艺编排不当, 最易发生变形和开裂现象。怎样预防和改进, 值得我们分析和探讨。

2 模具变形与开裂的实例分析

以往模具在线切割中碰到变形与开裂的问题, 总认为是热处理淬火后回火不充分, 或锻造毛坯时所引起的缺陷造成的。但经过多次分析和生产实践证明, 它是由多方面的综合因素造成的。图1 (a) 是托辊托架片, 尺寸为1407290 (mm) 的凸模整体料坯 (经刨削后磨平) , 材料为Cr12Mo V, 经热处理磨平后, 用线切割机床从A点顺时针割到B点时, 外缘开始外胀, 到C点开始收缩, 模具变形夹断钼丝, 再重新穿丝割到D点时模具开裂。

第二次投料, 修改机加工工艺路线, 热处理前预先加工成图1 (b) 所示双点划线形状, 每边留4~5mm线切割余量, 热处理仍按原工艺进行, 平磨后经线切割加工, 符合各项技术要求。

从以上两种加工方式对比看出, 由于模具较厚 (90mm) , 在淬火时中间部位难以淬透, 表面被淬硬后转变成马氏体, 由于马氏体比容大, 表层引起体积膨胀。中心冷却速度慢、塑性好, 产生塑性收缩, 热应力和组织应力便残留在了钢的内部, 在同一截面上出现不同组织的比容差 (组织应力) , 两个不同组织交界附近产生很大的应力, 在回火不充分情况下更加显著。淬火钢表面不可避免地受压应力, 心部受拉应力, 使整个工件应力处于平衡状态。一个截面承受两种应力, 当切割到中心部位应力崩溃, 应力平衡破坏, 淬硬层得到胀大的机会, 中心部位强度减弱, 趋向收缩。从A点到C点时, 内部应力释放, 体积重新分布, 引起变形夹丝。割到D点, 内应力突破材料强度而被拉裂。图1 (b) 采用机加工留余量的方法, 经热处理淬火后, 整个坯料得到较厚的淬硬层, 切割模块始终在应力基本平衡的状态下工作, 所以不易变形夹丝和开裂。显然这与机加工工艺路线安排是有关系的。

图2所示为凹模, 尺寸为24015045 (mm) 整体模块, 第一次投料时没有预开槽 (已铣出反面落料槽) , 只打穿丝工艺孔就线切割内腔, 结果仅割一段距离模具开裂而报废。第二次投料预先铣出内腔, 单边留4~5mm余量, 在预开腔内侧留一小块半圆体 (图2所示双点划线) , 钻钼丝工艺孔, 线切割正常。显然这同样与机加工工艺路线有关。

凡是切割的工件, 无论是凸模还是凹模, 都应尽量采用预先开腔 (或去除边缘) , 只要是无起点穿丝工艺孔, 切开内框或外边时, 都会发生变形, 变形量的大小随回火的程度, 模具复杂情况, 型腔在坯料中的相对位置, 模具的厚薄不同而各异。

3 模具变形与开裂的改进建议与预防措施

3.1 材料的选择

因为模具尺寸较厚, 几何形状复杂, 长宽比大, 不要选用淬透性差、易变形的高碳钢材料, 而要选用高碳合金钢。另外, 模具的淬火硬度也要选择在适当的范围内, 要求硬度过高, 或选择的材料及硬度范围在不可逆回火脆性区, 则线切割时易发生变形开裂。因此对于模具厚度大于25mm, 形状复杂的模具, 避免选用淬透性差, 易变形的碳素工具钢。厚度大于25mm的模具, 一般选用CrWMn、9SiCr, 形状复杂的选用Cr12MoV钢。

3.2 凸凹模的锻造

模具锻造时温度要严格掌握, 反复镦拔过程中变形量不能过大, 锻造后不能空冷, 以防止产生过大的内应力, 这种内应力即使当时不造成变形开裂, 而经线切割加工后也会释放出来。锻坯在机加工之前要经过球化退火处理, 粗加工后安排调质工序, 正式淬火前, 进行一次消除内应力的退火, 淬火后必须及时回火, 否则容易引起变形甚至开裂, 因此锻造时应遵守镦粗、拔长、锻压比等锻造守则, 要控制流线和型面的位置, 以保证碳化物呈小而圆的均匀分布。

3.3 热处理

对于形状复杂、寿命要求高、精度要求高的模具必须在粗加工后安排调质预处理工序, 经过调质处理的Cr12MoV钢制件能获得均匀的弥散度良好的索氏体组织, 这种组织的比容, 与淬火后获得的组织 (马氏体+残余索氏体) 的比容非常接近, 这就可以减小由于淬火前后组织的比容差而产生变形, 为最后热处理作好了组织准备。同时调质处理的制件消除了粗加工产生的机械应力, 这对减小模具最后热处理变形也有好处。调质硬度对材料Cr12MoV一般为HRc24-28。因此正确制定热处理工艺, 严格球化退火工艺规程, 淬火采用预热, 分级淬火方式, 使淬火应力较小, 在保证硬度要求范围内, 回火温度尽可能取上限。并保证回火时间与次数, 以达到减小应力稳定组织的目的。

3.4 机加工工艺因素

机加工工艺对线切割模具变形开裂有极大的影响。对于一般形状的凸凹模模块预先开腔 (或去外缘) 可减小体积, 开腔 (或去外缘) 淬火可以改善淬火时的表里温差, 有利于冷却, 使刃口部位有足够的硬度, 淬硬层加深, 改变内应力分布, 避免线切割的变形开裂。对于形状复杂的模具, 预先开腔 (或去外缘) 应留R6半圆凸台钻穿丝工艺孔, 保证线切割时不破开内腔或外缘余料。热处理淬火后磨平面, 一定要严防磨削裂纹产生。Cr12MoV材料机加工困难, 特别是磨削要十分注意, 一是砂轮不能太硬, 一般采用GD单晶刚玉砂轮进行磨削;二是进刀量不能太大, 一般为0.005~0.01mm;三是冷却要充分。这样才不至于在磨削中烧伤模具表面, 也才能避免产生过大的内应力而出现裂纹。磨削后要进行一次防氧化的低温回火, 以消除内应力。

线切割加工过程中要正确装夹。切割较大型的凸模, 在外形余料的适当位置上加工穿丝孔, 同时在凸模型件下边应有垫, 以防止在切割过程中剩下小部分时靠自重下沉变形, 线切割凹模内表面及凸模外表面应研磨光, 一般每面留0.015mm左右的研磨量, 以使进行研磨。

经过长期的生产实践, 我们摸索到一点规律, 无论是凸模还是凹模, 均应预开腔 (或去外缘) 留一小块工艺小圆体, 钻穿丝工艺孔, 这样在线切割加工模具时才不会出现变形与开裂现象。

摘要：介绍了凸凹模具在线切割加工中出现的变形与开裂问题, 并提出了从原材料、热处理、机加工工艺等各方面的改进建议与预防措施。

关键词：线切割,变形,开裂,改进建议,预防措施

参考文献

[1]机械制造工艺材料技术手册编写组编.机械制造工艺材料技术手册[M].北京:机械工业出版社, 1992.

[2]史美堂.金属材料及热处理[M].上海:上海科学技术出版社.1989.