异形落料凹模的加工工艺

刘良瑞

【摘 要】本文在对异形落料凹模进行工艺分析的基础上，根据现有的生产条件制定了合理的加工工艺，并对工艺实施过程中注意的问题进行了论述。

【关键词】落料凹模；工艺分析；加工工艺

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决定，根据型孔形状特点可分为圆形型孔凹模和异形型孔凹模两类，加工异形型孔比加工圆形型孔在制造技术上要复杂得多，其加工质量的好坏直接影响落料件的质量和模具的使用寿命[1-2]。下面以我校现代制造技术实训中心加工制造的一种异形落料凹模（见图1）为例，对其加工工艺进行分析。

1 零件工艺分析

1.1 外形分析

该零件是某公司生产连接片的落料凹模，其外形为长方体，尺寸为120mm×80mm×18mm，尺寸精度为IT14，表面粗糙度为Ra0.8，上、下两面平行度为0.015mm，相邻两面要求垂直。属小型模具零件，通过普通的刨削或铣削、磨削加工即可完成。

1.2 内形分析

1.2.1 型孔与漏料孔

凹模刃口为直筒形刃口，由线段和凸、凹圆弧组成，且前后对称，属异形型孔凹模，尺寸分别为32 +0.05 0mm、50 +0.05 0mm、R10 +0.04 0 mm、R14 0 -0.04mm，加工精度都要求比较高，孔型壁表面粗糙度为Ra0.4，精加工要采用成型磨削加工或电加工。其下端设有2°斜度的漏料孔，表面粗糙度为Ra6.3，可通过铣削或电火花线切割加工实现。

1.2.2 安装及定位孔

螺钉过孔4×φ8.5、销钉孔4×φ8+0.015 0、挡料销孔φ4+0.012 0，均为通孔。其中销孔的孔径精度为IT7、表面粗糙度为Ra1.6，要求较高。螺钉过孔直接通过钻削加工完成，销孔可通过钻削、铰削，或电火花线切割加工完成。

1.3 材料及热处理分析

凹模材料为Cr12MoV，硬度为56～58HRC。Crl2MoV钢是高耐磨微变形冷作模具钢，具有高的耐磨性和淬透性、微变形、高热稳定性、高抗弯强度，一定的韧性，但是原材料的共晶碳化物偏析严重，只有通过充分的“改锻”和热处理，才能发挥材料的良好性能，从而满足模具成型工作零件的使用性能和工艺性能要求。

综合以上分析，认为该落料凹模的结构工艺性良好，技术要求合理、可行。

2 加工工艺过程

根据我校现代制造技术实训中心现有的生产条件，制定的加工工艺见表1。

3 加工注意事项

（1）毛坯的选择。采用锻件作毛坯，通过锻造使材料内部组织细密，碳化物和流线分布合理，从而提高模具的质量和使用寿命。由于Cr12MoV钢原材料供应状态大多数为棒料，碳化物的不均匀度≤5级，锻造时要采用三向反复镦拔工艺，把粗大的碳化物打碎，提高碳化物分布的均匀性，细化碳化物的粒度，使材料的纤维方向垂直于工作面。停锻后，埋入干燥的石棉灰中缓冷到100～150℃取出，碳化物的不均匀度级别可不大于2级[3]。

（2）退火的选择。为便于后续加工，锻件在冷却后，应在24～32h内进行等温球化退火处理。经球化退火后可获得球状珠光体基体上分布着合金碳化物的组织，硬度为207～255HBS，使切削加工性能提高，也有利于后续的热处理加工。

（3）定位基准的选择。根据基准重合、基准统一又便于装夹原则，加工中，选大平面和两相互垂直侧面为精基准。

（4）因Cr12MoV钢含有大量合金碳化物，硬度高，磨削加工较困难，平面磨削时采用单晶刚玉砂轮磨削，砂轮进给量为0.005～0.01mm，且应冷却充分，及时修整砂轮，避免产生裂纹、烧伤等现象。

（5）淬火、回火的选择。为提高模具的抗弯强度和韧度，延长模具使用寿命，采用贝氏体等温淬火和高温回火工艺[4]，如图2所示。由于Cr12MoV钢的导热性不好，为了减少热应力，先在盐浴炉中对工件进行充分预热（温度830～850℃），再在1030℃的盐浴中加热，使一定数量的合金碳化物溶入奥氏体中，又不产生晶粒的粗化，得到适当的晶粒度，以利于随后下贝氏体的转变形成。冷却时，先在600℃左右进行3～4min的短暂预冷，然后进入260～280℃的等温硝盐槽中，1h后出炉空冷至室温，目的是为能有效减少热应力，保证等温效果。为使淬火残余应力得到有效消除，避免在线切割时开裂[5]，提高冲击韧度，淬火后应立即在530℃的硝盐中回火，时间2h，次数2次。

（6）为减少磁性对线切割加工的影响，落料凹模线切割加工之前需进行退磁处理。线切割加工漏料孔锥度时，稍加大峰值电流和选择大的脉冲宽度，工作液浓度适当淡一些，工作液流出时要盖住上下电极丝进丝口，流量应稍大一些，以提高加工效率[6]。型孔线切割后要进行研磨抛光，去掉表面的变质层，研磨抛光方向应与模具受力方向平行，以降低表面粗糙度，提高模具使用寿命。

4 结束语

落料凹模作为落料模的主要工作零件，编制工艺时必须进行工艺性分析，并根据现有的生产条件制定出合理的工艺流程，制造时针对技术关键问题要采取相应的工艺措施，以保证零件加工质量、满足零件的性能和工艺性能要求，从而延长模具的使用寿命。

【参考文献】

[1]康俊远.冷冲压工艺与模具设计[M].北京：北京理工大学出版社，2012.

[2]郭铁良.模具制造工艺学[M].北京：高等教育出版社，2014.

[3]李永根.Cr12MoV钢冲裁凸凹模的加工工艺[J].航空工艺技术，1997（2）.

[4]钟翔山，钟礼耀.提高Cr12MoV钢制冷冲模使用寿命的强韧化处理[J].金属加工（热加工），2012（3）.

[5]吴晓峰，马坤，等.Cr12MoV模具钢应用的主要问题与热处理研究进展[J].模具工业，2009（9）.

[6]张晨亮，刘晓青.浅析在线切割加工中提高锥度零件加工效率的措施[J].科技信息，2011（21）.

[责任编辑：汤静]