实训基地产教产品冲模模架制作的技术工艺实践

2010-02-20夏子敏银金声马吉建

装备制造技术 2010年4期

夏子敏，银金声，马吉建

（广西机电职业技术学院，广西南宁530007）

选择一种不受市场交货时间影响，具有机加工各工种参与、热加工铸造生产毛坯、热处理参与处理，并具有一定的技术难度，同时又适合学生作为实训加工的产品，一直是职业技术学院实训基地所寻找的目标。我们经最终考虑，选择了冷冲压模架，纳入实训生产的产教产品项目之一。该产品已纳入了冷冲模国家标准，其零件结构形式、规格和技术条件均实行了统一的标准，在设计方面已无需考虑，产品已进入市场运作。作为学院实训基地，在工种设备方面，冷、热加工工种具全，唯一的是要进行制作过程的技术工艺实践。

1 冷冲模模架制造工艺流程

按照标准模架技术要求，结合学院模具专业学生实训中所使用的模具型号，首先选用后侧导柱模架，作为此次制作产品的项目。按照该模架所具有的标准，进行铸造木模的设计，模架中的上、下模座采用HT200铸铁；机加工进行模架导柱（套）、上下模座加工，钳工最后进行装配。模架生产的工艺流程是：木模设计及制作—毛坯件铸造—热处理（退火）—机加工（包括热处理）检验—钳工装配。

2 机加工制造工艺及技术要求

2.1 导柱

导柱材料为T10A碳素工具钢。

工艺路线：棒料切断—车外圆及端面—钻、锪工艺孔—热处理淬火—外圆磨削—修磨—检验—装配。

加工方法：导柱和导套是冲模的导向零件，其加工技术要求很高。选用的导柱形状，是导柱伸入导套部分与压入下模板部分的直径略有不同，两直径由退刀槽分界。导柱两端设有中心工艺孔，在加工时，可用两顶尖顶住进行外圆车削和磨削加工，精度较高。同时，导柱外圆两端加工有R 3 mm的圆弧，这样导柱压入下模座时，可起导正作用，容易获得导柱对下模座平面的垂直度。导柱与导套间隙按H7/h6配制，导柱与下模座的配合按H7/r6配制。

（1）备料，切断。根据图样上导柱的长度及直径，选择T10A碳素工具钢，长度留有10～15 mm的装夹余量，直径留有3～4 mm的切削加工余量。

（2）车削加工。车削时，车切断面及倒R圆角，并按图样粗车，半精车，留0.5 mm的磨削余量。

（3）热处理。淬火硬度为58～62 HRC（淬火后必须及时回火）。

（4）外圆磨削加工。磨削外圆时，利用外圆磨床加工。磨削后留有0.01～0.02 mm的研磨余量。

（5）研磨。为了提高表面粗糙度等级，进行研磨加工。

2.2 导套

导套材料为T10A碳素工具钢。

工艺路线：备料、锯断—车削内、外圆（内外配合位置留磨余量0.3～0.5 mm）—热处理（淬火硬度为58～62 HRC）—磨削内、外圆—珩磨—清洗—检验、修正。

加工方法：

（1）备料、切断。根据导套的长度，选择棒料圆钢锯断，并留有适当的车夹余量，圆钢毛坯外圆应有3～4 mm加工余量。

（2）车削加工。按图加工车合外形，内外圆有配合的位置留余磨量为0.3～0.5 mm的磨削余量。

（3）热处理。淬火硬度为58～62 HRC（淬火后心须及时回火）。

（4）磨削加工。校正外圆，按配合要求磨合内孔，留珩磨余量0.01～0.015 mm。然后利用芯棒管住内孔，磨削外圆合图配合要求。

（5）珩磨。珩磨内孔，提高内孔表面粗糙度等级，使导柱导套配合精度能得到提高。

2.3 上、下模座

按图纸技术要求经铣、磨工序加工后，关键是镗孔技术。上、下模座上的导套、导柱孔，技术要求很高，含有孔的圆度、垂直度、尺寸精度、位置精度、配合精度等。按标准厂家的制作，用的是专用设备或数控设备加工；而按我们现有的设备，只有传统的机械加工设备，很难保证产品的技术要求。针对这一客观的现实，老师们收集资料，反复讨论研究，定出了两套较为合理的方案，在北京大立铣X5040上进行了钻铰孔加工。

（1）上、下模座两件同时配作。即两件同时装夹，同钻同铰，然后扩、铰上模板导套孔。加工完毕经测量检验符合要求，方能转入第二个孔的加工。加工方法与第一个孔类同（如图1所示）。

图1 上、下模座两件同时配作示意图

（2）制作定位夹具装置。在一块垫板上先加工出一个定位孔，装上定位销，定位销的上端部加工有一段锥度，用于与上定套作锥度配合。上定位套上加工有4条膨胀槽，其外圆与上模板上的导套孔小于0.1～0.2 mm，当拧紧上定位套上的螺钉时，上定位套就自然地胀大，起到定位的作用。可以先制作定位夹具装置。在上、下模板上，按图要求各加工合一个孔，作为基准，然后装入定位夹具中，拧紧压板螺钉，同时按照两孔距的尺寸要求，移动工作台，达到要求后，锁紧工作台，只允许工作台作上下进给运动，进行同钻同铰。这样的加工方法，效果好，质量高，两孔中心距尺寸达到统一要求，还可以达到零件的互换性。制作定位夹具装置如图2所示。

图2 制作定位夹具装置示意图

3 模架的装配

3.1 装配的技术指标

模架的装配，指的是导柱、导套与上、下模座的装配。装配成套的模架有三项技术指标要求：

（1）上模座上平面对下模座下平面的平行度；

（2）导柱轴线对下模座下平面的垂直度；

（3）导套孔轴线对上模座上平面的垂直度及导柱、导套孔的中心距离应一致。

3.2 装配方法

该项目制作的是小型模架，因此导柱、导套与上、下模座的固定，采用H7/r6过盈配合的形式。

装配方法用压入法。由于受设备条件所限限制，没有压力机，只能因地制宜，采用精密机用虎钳装夹压入。压入时，经常利用精密刀口直角尺检测压入的垂直精度，确保压入后达到垂直精度的要求。

具体的装配方法是先压入导套的装配方法。

（1）选配导柱、导套。按模架精度等级规定的每对导柱、导套的配合间隙值选配。

（2）压入导套。将导套外圆压入处的锐角用油石磨钝，清洗于净，涂上机油，先用铜棒轻轻将其敲入上模座孔口，敲进深度约为3～5 mm后，用精密直角尺校正，然后用精密机用虎钳压入。在压入过程中，不断地检查垂直度和转动位置压入，确保受力平衡，导套压入垂直，直至符合要求为止。

（3）装入导柱。在上、下模间垫入两个等高垫铁，上模座在下，下模座在上，倒装法。然后将导柱从下模座孔插入导套内，用铜棒轻轻将导柱敲入下模座孔内约5～6 mm，检查下模座与等高垫铁平面的接触松紧是否均匀，上模座上下活动是否良好，如果不符合，应检查导柱与下模座上平面的垂直度，调整好后，方能继续将导柱敲入下模座中。

（4）敲入导柱。继续将导柱按要求敲入下模座。

（5）检验。测量模架下模座下平面与上模座上平面平行度误差，检查动态精度，上模座导柱上、下移动应平稳和无阻滞现象，压入上、下模座的导套、导柱应牢靠，不可松动。导柱固定端端面，应相对于下模座底面内陷1～2 mm；导套固定端端面低于上模座上平面1～2 mm。