凸模模具數(shù)控線切割加工方法研究

駱志強(qiáng)

（衡陽市廣播電視大學(xué) 湖南衡陽 421000）

凸模模具數(shù)控線切割加工方法研究

駱志強(qiáng)

（衡陽市廣播電視大學(xué) 湖南衡陽 421000）

主要研究凸模模具數(shù)控線切割加工方法，分析了間隙補(bǔ)償量、穿絲孔位置直徑、切割起點(diǎn)和切割路線的確定策略，并介紹了預(yù)加工、鑲件與沖模加工、凹模凸模聯(lián)合加工等凸模模具的數(shù)控切割加工方法。

凸模 模具 數(shù)控線切割

凸模是一種常見的模具形式，凸模模具數(shù)控線切割加工是凸模模具加工最常見的工藝形式，凸模的設(shè)計形狀、尺寸和硬度直接影響其加工質(zhì)量，在數(shù)控線切割加工中要采取必要的措施控制數(shù)控線切割加工變形，提高凸模的加工精度。［1］

一、加工參數(shù)的確定

凸模模具數(shù)控線切割加工關(guān)鍵性加工參數(shù)主要有間隙補(bǔ)償量、穿絲孔位置和直徑、切割起點(diǎn)和路線等，需要從這些方面對加工工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，控制切割變形量，提高凸模加工成功率。［2］

1.確定間隙補(bǔ)償量

模具零件尺寸由工件尺寸決定，尤其是沖模零件凸模刃口尺寸取決于工件尺寸，因此這一類零件數(shù)控線切割要重點(diǎn)關(guān)注間隙補(bǔ)償量，電極絲自身是有直徑的，而且加工過程中和工件會形成一個放電間隙，尺寸一般在0.01mm左右，所以電極絲中心軌跡和工件輪廓之間是不重合的，加工凸模，電極絲中心軌跡應(yīng)該比凸模輪廓大一圈。

間隙補(bǔ)償量和電極絲直徑、放電間隙尺寸以及凸/凹模之間單面配合有關(guān)，沖孔凸模刃口尺寸取決于沖孔件尺寸，凸模間隙補(bǔ)償量是電極絲直徑與單面放電間隙之和，其刃口尺寸是凹模吃口尺寸和合理單邊配合間隙之差。［3］

2.穿絲孔位置和直徑

封閉凹模輪廓在切割之前要首先加工穿絲孔，一般都設(shè)置在輪廓內(nèi)部，盡量靠近起割點(diǎn)，方便軌跡坐標(biāo)的計算。凸模無需設(shè)置穿絲孔，可直接從工件邊緣切入，然而切斷材料將會對材料內(nèi)部應(yīng)力分布產(chǎn)生影響，工件有可能因?yàn)榧庸ぎa(chǎn)生較大的應(yīng)變，甚至?xí)?dǎo)致切割無法繼續(xù)進(jìn)行，而設(shè)置穿絲孔，則能夠提高工件坯料的完整性，控制應(yīng)變量。凸模的穿絲孔應(yīng)該布置在輪廓外，接近加工輪廓軌跡的拐角，放置穿絲孔對凸模表面產(chǎn)生較大的影響，孔徑也不能過大，1mm-8mm左右即可，在很多時候，穿絲孔往往用作加工基準(zhǔn)，因此穿絲孔自身精度要求比凸模本身還高，需要選擇高精密加工中心進(jìn)行鉆鉸或者鉆鏜。［4］

大型凸模結(jié)構(gòu)加工可開幾個穿絲孔，預(yù)防斷絲的情況發(fā)生，一旦斷絲，可在就近穿絲孔中重新穿絲。當(dāng)需要在一塊坯料上加工兩個零件時，兩個零件不可連續(xù)加工，為了保持精度，需要分別開穿絲孔分開加工，對于一些復(fù)雜形狀零件，單一穿絲孔難以獲得較好的加工精度，可對稱開四個穿絲孔，逐孔進(jìn)行穿絲加工，將連接點(diǎn)設(shè)置在沖模費(fèi)刃口端，最后手動分開各個連接點(diǎn)。［5］

3.切割起點(diǎn)和路線的選擇

控制工件變形是數(shù)控線切割加工十分關(guān)鍵的內(nèi)容，直接關(guān)系到工件加工的成敗，為了控制變形，加工之前需要對切割起點(diǎn)和路線方案進(jìn)行合理選擇，一般應(yīng)該將切割起點(diǎn)設(shè)置在夾持端，從近夾持端向遠(yuǎn)端走向加工，之后旋轉(zhuǎn)卡具方向，使切入始終從工件內(nèi)側(cè)穿絲孔開始，要求加工路線和坯料端面之間距離至少要5mm，保證工件具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，提高加工精度，在孔槽類型的零件，或者進(jìn)行精密沖模時，可首先進(jìn)行粗加工和半精加工，最后進(jìn)行精加工，獲得更高的尺寸精度。

二、不同凸模形式的加工方法

1.預(yù)加工

一般坯料在加工之前都經(jīng)過了鍛造、淬火處理，內(nèi)部產(chǎn)生了較大的殘余應(yīng)力，在數(shù)控線切割加工過程中，大量材料被切除，剩余材料的殘余應(yīng)力得到釋放，將會產(chǎn)生較大的形變，內(nèi)部應(yīng)力場重新分布，嚴(yán)重者會造成開裂。因此，在精加工之前，可先進(jìn)行一次粗加工，在粗加工階段將零件的殘余應(yīng)力充分釋放，減少精加工時出現(xiàn)的變形量，精加工之前可先進(jìn)行一次預(yù)銑或者電火花成形加工，或者在零件上預(yù)加工槽，實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力的對稱釋放，避免精加工中出現(xiàn)較大的變形。

2.鑲件與沖模凸模加工

未經(jīng)淬火處理的坯料上加工鑲件對加工精度要求不高，可不開穿絲孔，從坯料外端直接切入，切除鑲件外形輪廓，操作重點(diǎn)在于切割路線和方向的選擇，要將夾持位置設(shè)置在最后進(jìn)行切割，暫停點(diǎn)設(shè)置在接近毛坯夾持端的位置。

淬火坯料上精加工凸模，淬火在坯料內(nèi)部產(chǎn)生了較大的殘余應(yīng)力，加工中要重點(diǎn)控制切割造成的變形，凸模外觀規(guī)則，可將剩余連接點(diǎn)設(shè)置在平面上，大部分輪廓精加工結(jié)束之后，剩余連接點(diǎn)一次性切割后由鉗工磨平即可。

3.硬質(zhì)合金凸模加工

硬質(zhì)合金有著很高硬度，加工困難，加工速度緩慢，不規(guī)則凸模加工中預(yù)留連接點(diǎn)的磨平工作十分困難，需要對加工工藝進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，特別是大厚度硬質(zhì)合金加工速度很慢，會發(fā)生比較嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)變形，因此預(yù)留點(diǎn)都采用四次切割的加工方式，將第一次切割電極絲的偏移量增加到0.5-0.8mm左右，充分釋放坯料的參與殘余應(yīng)力，同時預(yù)留足夠的余量進(jìn)行后續(xù)三次精加工。

切割之前首先在毛坯上加工Φ1.0mm-1.4mm穿絲孔，穿絲孔個和凸模輪廓線間切割線長度不能超過10m，加工過程中，能夠一次切割就位的尺寸要求就不要由兩次切割完成，固定余量一般在4mm左右，最后一次加工時一次性切割掉，再進(jìn)行拋光或修磨，為了避免過切，可預(yù)留10μm余量用于鉗工磨平。

4.凸/凹模聯(lián)合加工

一般電火花線切割機(jī)冷沖模加工可采用凹模凸模聯(lián)合加工的方法，節(jié)省材料，獲得更好的平均性。凹凸模聯(lián)合加工工藝的電極絲加工恒定槽寬是保證凸模凹模間隙精度的關(guān)鍵，傳統(tǒng)加工方案是準(zhǔn)備凸模和凹模兩個模板，分別切割內(nèi)外輪廓，在一塊模板上切割凸模、凹模的穿絲孔和螺釘孔，經(jīng)熱處理之后一次性聯(lián)合加工出凹模和凸模。

結(jié)語：

凸模模具零件數(shù)控線切割加工過程中面臨著變形和開裂等質(zhì)量問題，對模具的使用壽命和質(zhì)量精度有著很大的影響，需要通過切割工藝方案優(yōu)化、工藝參數(shù)的合理選擇和零件工藝結(jié)構(gòu)調(diào)整和預(yù)加工等措施控制工件切割變形量，進(jìn)一步提高模具的加工精度。

［1］王新榮，任福君，姜永成.復(fù)雜曲面零件電火花線切割加工系統(tǒng)研究［J］.中國機(jī)械工程，2012（08）.

［2］段宏偉精密小模數(shù)蝸輪模具型腔的數(shù)控加工［J］.哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報，2013（06）.

［3］王孝文，劉浩，鞏玉偉.精沖技術(shù)在中國的發(fā)展和應(yīng)用［J］.四川兵工學(xué)報，2014（12）.

［4］第十五屆中國國際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會現(xiàn)代模具制造技術(shù)及設(shè)備評述［J］.模具工業(yè)，2015（01）.

［5］鄧明，杜麗偉，趙偉霖.現(xiàn)代模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展［J］.模具制造，2014（05）.