模具零件在线切割加工中变形分析及解决对策

1、第期机械设计与制造年月文章编号：（）模具零件在线切割加工中变形分析及解决对策魏引焕张晓燕曹博涛（陕西科技大学机电工程学院，西安），（，）$#$【摘要】对线切割加工中模具零件变形问题产生原因进行了详细分析，如切割路线、工件装夹、材料选取、热处理工艺以及模具结构设计和工艺安排等。并提出预防和减小模具零件变形和开裂的现象的解决措施，对提高模具零件加工质量和使用寿命有着及其现实的意义。关键词：线切割加工；加工工艺；变形【】，：；中图分类号：，文献标识码：电加工工艺的影响工件夹压方式的影响线切割加工中工件夹压常常习惯于两点式或多点式夹压，主要以求加工中装压稳定，保证一个稳定的加工状态。但是，两点夹压常常

2、又对工件变形产生一定的干涉，使其增大了工件变形程度，所以，对于一些特殊的模具零件，适其情况应将两点式夹压改为单点装夹，这样能使工件在切割过程中的变形能自由来稿日期：)紧力则要根据圆周铣削力来计算。列力平衡方程式：又起到保持定位的作用，是比较合理的，保证了工件加工的质量。（）里取）临界情况：的普通螺栓，为了满足螺栓强度，则：的夹紧力且满足梯形螺栓强度。经分析可知，夹紧机构具有足够的刚性；夹紧力的作用点不靠近加工部位，布置的比较合理；为保证加工精度，加工现场的夹紧力与估算的夹紧力相比，浮动不要太大；夹紧装置紧凑、简单；夹紧装置操作安全、方便。总之，该夹紧装置既不破坏定位，%$影响。伸张。采用单点装

3、夹，其装夹的合理部位最好取在末尾程序处，使变形只影响到费料部分，从而避免了对模具成型部分变形的切割路线的正确选择对于易变形的切割零件，要根据零件形状特殊性合理统筹地安排切割路线，起始点选取在何处、程序的走向以及夹压位置，均需从尽量减少加工件的变形量角度考虑，一般应选择较平坦、已精加工或对工件性能影响不大的位置作为线切割加工起始&结束语众所周知，夹具定位误差和夹紧力的大小对零件的加工精度有决定性影响。以某企业加工转向架轴箱的一套夹具为例，运用逆向工程技术，通过定位误差和夹紧力的分析计算，对该夹具进行质量检验和评价。机械制造企业如果能在夹具设计出来以后，运用本文的分析方法对夹具进行评价，综合多方面

4、影响因则实际夹紧力为（）（是安全系数，这（）素，得出综合评价结果，可能会在初期解决很多问题。当然，夹具改进评价离不开逆向工程，实际上任何产品问世，不管是创新、还是仿制和评价，都蕴涵着对已有科学、技术的继承、应用和借鉴，正常的途径都是通过逆向工程。则(!；原夹具中用的梯形螺纹螺栓可以产生参考文献王秀伦，边文义，张运祥机床夹具设计北京：中国铁道出版社，李敏波，成晔，张伯鹏，蔡复之并行工程中基于的夹具设计评价工具计算机集成制造系统，（）：金涛，童水光逆向工程技术北京：机械工业出版社，魏引焕等：模具零件在线切割加工中变形分析及解决对策第期点。另外，从切割开始时，应从远离工件夹具的方向进行加工，不要一开

5、始加工就趋近工件夹具部位。应选择较平坦、容易加工、拐角处或对工件性能影响不大的以及精度要求不高、容易修整的表面设置加工起始点，因为起点也是终点，若选择不当，会使工件切割表面上残留切痕，造成表面裂纹引患。如图所示。加工程序引入点为，起点为，则程序切割路线如下：（）（），如选（）分部切割路线，工件和易变形的部持夹分相连接，当材料割离后，由于残余应力重新分布将引起工件变形，并且工件刚度将大为降低，影响加工精度。如选（）切图程序起点对加工精度的影响割路线，则避免或减少工件变形现象。如把加工程序引入点设在点，起点为，这时无论选取哪种切割路线其切割精度都会受到材料变形的影响。选用二次切割加工工艺对于精度要

6、求一般的简单形状零件，线切割加工常常习惯于一次切割倒位，主要是为了提高切割速度和生产率。而对于形状复杂而势必产生变形的零件或精度要求较高、配合间隙较小的模具则应采用粗、半精和精加工切割，在半精加工时可留有一定余量，以补偿材料原应力平衡状态被破坏所产生的变形和最后一次精加工时所需的加工余量，使第一次粗切割后的变形量在精切割时被修正，这样当最后精加工时即可获得较为满意的加工效果。一般精切割时的切割量应根据第一次粗切割后的变形量大小而定，一般取左右即可。采用二次切割亦为少量多次切割可使加工件具有单次切割不可比拟的表面质量，是控制和改善加工工件表面质量简便易行的有效方法和措施。加工参数的合理选取对于硬

7、质合金材料的加工，一般采用窄脉宽、大峰值电流和提高峰值电压，使其加工中硬质合金大部分在汽化状态下汽化瀑炸，工件材料以气相抛出，使气化热大大高于融化热，带走大部分热量，使熔化而又冷凝成为白层的材料很少，做到有较高的加工速度工件则不会产生微裂，避免工件表面过热而产生变形。另外，还要注意脉冲能量对模具表面产生裂纹和变形的影响较大，脉冲能量越大，裂纹则越深越宽，如果采用精规加工，模具表面一般不会出现裂纹，粗糙度值可达到小于!。模具零件复杂结构的影响较大凹模零件的加工对于面积较大的凹模，由于切除了框内较大的体积，使应力变化很大，如图所示，容易产生变形，甚至开裂。对于这种凹模，应在淬火前将中部搂空，给线切

8、割留（）的余量，这样淬火时表里状况得以改善，温差变小，产生的应力则小，同时切割时切除的体积也较小，使应力平衡破坏减小。尖角处开裂引起的破坏如图所示的较大凹模，因内腔尖角处没有较大的工艺圆，所以，当切去内框体积较大时，造成材料应力平衡受到严重破坏，导致尖角处应力集中而开裂，所以，应在尖角处增设适当大小的工艺圆角或在线切割之前将清角钻空，使应力集中得到缓和，从而改善和减小尖角开裂引起的变形。确定合理的加工工艺图尖角处开裂对于凸模零件，在淬火之前应在凸块坯料中钻外形起点的穿丝孔，孔径一般取!（），或以钻或镗孔工艺简便为宜，待淬火后从模坯内部对凸模进行封闭加工，并且穿丝孔的位置应尽量选在加工图形的拐角

9、处，从而使工件在切割时保持内应力平衡而不被破坏，否则因材料应力不平衡产生张口或闭口变形，以致影响工件加工精度。合理选择加工材料和热处理工艺（）模具材料的选择除了考虑它的力学性、表面性、高温性和经济性外，也不能忽视材料的工艺性能（可锻性、切削性、淬透性和热处理变形倾向性）。避免选用淬透性差、易变形的材料。坯料应合理锻造，遵守镦粗、拨长、锻压比等锻造守则，原材料长度与直径之比以及锻造比最好选在之间；严格原材料的化学成份、金相组织和探伤检查，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则不宜选用。（）由于钢件的应力随含碳量的增加而增加，使高碳钢在加工中易开裂，所以应避免用高碳钢作凸凹模具材料，

10、淬火时在确保硬度的情况下，尽量使用较低的淬火温度和较缓慢的加热和冷却速度，以减小应力变形。同时，改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火。（）模坯在热处理时表面冷却快，内部冷却慢，形成热处理后模坯金相组织不一致，很容易产生内部应力变化，外角处应力变化最大，所以切割路线应尽量避开坯料边角处，一般让出（），对于凸模则应留出足够的夹持余量。（）对于淬火钢应及时回火，尽量消除淬火内应力，降低脆性，用较长时间回火，提高模具抗断裂韧性值；充分回火，以得到稳定组织性能；多次回火，使残余奥氏体转变充分和消除新的应力，并且选择理想的冷却速度和冷却介质。对于易变形、开裂的工件，有时切割后还需再进行（）和的回火，以达到减小应力和稳定金相组织的目的。结束语以上对线切