洪久精密鍛造

模具零件加工過(guò)程中，采用新技術(shù)提高加工效率及質(zhì)量是一個(gè)永恒的主題。實(shí)踐證明，采用新的加工工藝能夠顯著提高鍛造模的加工精度，減少了鉗工修模時(shí)間，提高了加工效率，同時(shí)節(jié)省了大量樣板制作費(fèi)用。采用可加工塑料制作的樣件與澆注樣件相比，變形小、易脫模、強(qiáng)度高，完全滿足樣件檢測(cè)的要求。

鍛造模是生產(chǎn)鍛件的主要工藝裝備，其型面形狀復(fù)雜。為保證模具的使用壽命及鍛件精度，要求模具具有較高的硬度、表面質(zhì)量及尺寸精度。另外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求鍛造模制造周期越來(lái)越短，如何滿足市場(chǎng)需求，保證鍛造模生產(chǎn)零件的質(zhì)量，提高加工效率是目前鍛造模生產(chǎn)中面臨的主要問(wèn)題。

鍛造模的加工經(jīng)歷了仿形加工、電解與電火花加工、數(shù)控加工與高速加工技術(shù)的發(fā)展階段。仿形加工生產(chǎn)周期長(zhǎng)、加工精度低、模具尺寸一致性差，目前很少采用。電解加工主要用于鍛造模的粗加工，加工效率高但精度低。電火花加工效率低，主要用于小型鍛造模或具有深型槽及細(xì)微特征部位的輔助加工，其加工成本高。高速加工技術(shù)加工精度高、切削力小、效率高，是鍛造模制造的主要發(fā)展方向，但昂貴的機(jī)床設(shè)備限制了該技術(shù)的推廣。目前數(shù)控加工仍然是鍛造模生產(chǎn)加工的主要手段。現(xiàn)在分析傳統(tǒng)鍛造模加工工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)其工藝進(jìn)行改進(jìn)。鍛造

1傳統(tǒng)鍛造模制造工藝及問(wèn)題分析

以某一曲軸錘鍛造模加工為例，該鍛造模外形尺寸為1050mm×700mm×475mm，材料為5CrNi-Mo，熱處理后型面硬度38~42HRC，燕尾硬度28~32HRC，結(jié)構(gòu)如圖1所示。曲軸錘鍛造模主要型面采用數(shù)控加工，與傳統(tǒng)的銑削加工方式相比，該方法在一次安裝中加工出鎖扣與型面，省略了大量的劃線工作，加工效率與質(zhì)量得到明顯提高。

圖1 曲軸錘鍛造模

主要加工工序?yàn)椋孩倥倩蜚娏婕皺z驗(yàn)角；②鉗工劃線、鉆起重孔；③刨燕尾、銑鍵槽；④銑型槽、飛邊槽、鎖扣及鉗口等；⑤鉗工修鎖扣、型槽，樣板檢驗(yàn)，并澆注樣件；⑥熱處理；⑦磨燕尾平面；⑧鉗工拋光型槽。

實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，該加工工藝仍存在問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：

01熱處理造成模具零件變形

淬火后模具零件變形，主要表現(xiàn)為分模面平面度超差與型槽形狀尺寸不符要求，對(duì)于大尺寸模具零件，這種變形更加明顯。據(jù)測(cè)量，對(duì)于模具零件尺寸1200mm×700mm×450mm的鍛造模，分模面熱處理變形量達(dá)1~3mm，型槽變形量達(dá)0.5mm。型槽形狀精度直接影響鍛件的加工精度，而分模面的平面度影響鍛造模實(shí)際承載面積，對(duì)模具的使用壽命有明顯的影響。實(shí)際生產(chǎn)中為了消除或減小淬火對(duì)型槽精度的影響，需要加大熱處理后鉗工修整余量，增加了鉗工修整工作量。

02樣板數(shù)量多

為了檢驗(yàn)型槽位置及形狀，需要制作大量的樣板[5]，如平面分型的曲軸鍛造模需要各種樣板20余塊，不僅增加了生產(chǎn)成本，而且增加了保存樣板的場(chǎng)地。

03樣件制造精度不高

鍛造模型腔樣件的制造一般采用鑄造的方法，即將低熔點(diǎn)合金或鹽融化后，將模具垂直放置，通過(guò)鉗口澆注獲得樣件。當(dāng)模具夾緊不足時(shí)，液態(tài)金屬或鹽的壓力會(huì)造成模具零件分離，影響樣件的鑄造精度。同時(shí)在鹽或低熔點(diǎn)合金凝固過(guò)程中，存在樣件尺寸收縮、樣件取出困難等問(wèn)題，影響檢驗(yàn)樣件的生產(chǎn)效率與質(zhì)量。另外澆注低熔點(diǎn)合金時(shí)，為了提高金屬的流動(dòng)性，還需要對(duì)模具零件進(jìn)行加熱，增加了樣件制作的成本。鍛造

2針對(duì)原加工工藝存在的問(wèn)題，在生產(chǎn)中進(jìn)行了探索與改進(jìn)，主要改進(jìn)為：

（1）采用粗加工后淬火，然后再進(jìn)行數(shù)控加工的工藝。鍛造鍛造模常用的材料有5CrNiMo、5CrMn-Mo，一般要求型面淬火硬度38~42HRC。原加工工藝采用高速鋼刀具銑削，對(duì)淬火后的模具零件進(jìn)行加工很困難。目前硬質(zhì)合金刀片銑刀或整體硬質(zhì)合金銑刀在數(shù)控加工中獲得普遍應(yīng)用，這種刀具材料硬度高、允許的切削速度較快，可以對(duì)淬火后的鍛造模進(jìn)行加工。為了減少淬火后零件變形，提高模具零件加工精度，新工藝在淬火后采用硬質(zhì)合金刀片銑削加工。模具零件型面的加工分為淬火前的粗加工和淬火后的精加工。粗加工時(shí)，采用環(huán)形刀具以等高層切方式加工，切削深度不變，切削力基本恒定，允許采用較大的進(jìn)給速度，提高了粗加工的效率。鍛造模具鋼具有良好的淬透性，但由于模具零件截面較大，淬硬深度較淺，為了消除淬火后零件變形，同時(shí)避免去除大余量造成的模具零件型面硬度降低，淬火前粗加工時(shí)，應(yīng)該留有適當(dāng)?shù)挠嗔俊８鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)，一般在水平方向留5mm余量，深度方向留2~3mm余量。

（2）根據(jù)型面各區(qū)域的不同技術(shù)要求，分別采用不同的加工策略，提高加工效率。根據(jù)鍛造模型面加工尺寸精度的不同，可以將型面分為兩部分。一部分如鎖扣、終鍛模膛的精度要求高，一般要求加工誤差為±0.05mm，對(duì)于這些區(qū)域，對(duì)淬火后零件進(jìn)行半精加工與精加工，首先采用等高層切的方式半精加工，留0.3~0.5mm余量，然后采用環(huán)形銑刀等高層切及球頭刀進(jìn)行精加工，并且對(duì)模膛內(nèi)圓角使用球刀清根，精加工后留0.03~0.05mm鉗工修整余量。另一部分如鉗口、倉(cāng)部、制坯模膛等區(qū)域，加工精度要求低，一般制造公差要求±0.1mm，可以不留余量直接半精銑成形，后續(xù)鉗工修光后即可滿足要求。根據(jù)區(qū)域加工要求不同分別采用不同的加工策略，減少了大量的精加工工時(shí)，在滿足使用要求前提下，提高了加工效率。

（3）加工過(guò)程中，避免大量采用樣板檢查。實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，在保證數(shù)控編程使用的數(shù)字模型正確和加工工藝參數(shù)合理的前提下，數(shù)控系統(tǒng)能夠保證加工的型腔板尺寸正確。由于型腔板精加工時(shí)一般在水平和深度方向采用均勻一致的余量，當(dāng)型腔板尺寸出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，型腔深度方向尺寸也出現(xiàn)超差。鑒于此現(xiàn)象，生產(chǎn)中可以采用深度尺、卡尺測(cè)量型槽關(guān)鍵點(diǎn)深度尺寸的方法，控制加工深度和型槽尺寸，而局部圓角采用圓弧樣板檢測(cè)、鉗工修正控制。型槽的位置尺寸即檢驗(yàn)面與型槽之間距離，依靠正確的數(shù)模與數(shù)控指令，通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)保證，最終采用樣件對(duì)模膛綜合檢驗(yàn)。

（4）改變樣件制作方式。鍛造模樣件不再采用鑄造方法，改用可加工塑料壓塑成型方式。可加工塑料為A、B雙組分的泥狀材料，使用前將2組材料按要求混合均勻，在待檢測(cè)的鍛造模型腔表面涂凡士林作為脫模劑，將可加工塑料手工填滿鍛造模上、下模塊的型腔，使塑料表面高于分模面，合模后敲擊模具零件，將多余的材料擠入飛邊槽。當(dāng)上、下模合模后靜置，待可加工塑料硬化后取出樣件。塑料硬化時(shí)間與環(huán)境溫度有關(guān)，隨環(huán)境溫度升高而縮短，一般需24h左右。可加工塑料具有強(qiáng)度高、變形小、容易脫模的特點(diǎn)，可以方便地制作完整的樣件，滿足鍛造模樣件制作的需要。

與鑄造方法相比，采用可加工塑料制作樣件的方法不需要對(duì)模具零件進(jìn)行加熱，也不需要加熱熔化鑄造材料，簡(jiǎn)化了樣件制作過(guò)程。采用鑄造方法生產(chǎn)樣件時(shí)，需要對(duì)橋部進(jìn)行處理，防止鑄造材料流入倉(cāng)部，如處理不善，容易造成樣件澆注不足，而采用該方法制作的樣件組織致密，表面形狀清晰，樣件質(zhì)量高。但可加工塑料的價(jià)格較高，這種方法的生產(chǎn)成本有所增加。生產(chǎn)中常在可加工塑料中添加固化的廢棄塑料以降低樣件材料成本。鍛造

采用以上措施后，鍛造模的加工工藝改進(jìn)為：①刨或銑六面及檢驗(yàn)角；②探傷檢驗(yàn)；③鉗工劃線、鉆起重孔；④刨燕尾、銑鍵槽；⑤粗銑型槽、飛邊槽、鎖扣及鉗口等，垂直方向留2mm余量，水平方向留5mm余量；⑥熱處理，淬火、回火；⑦精銑（刨）檢驗(yàn)角；⑧半精銑型面、飛邊槽、鎖扣、壓彎型槽等，精銑鎖扣、終鍛型槽；⑨鉗工拋光型槽，制作樣件綜合檢驗(yàn)；⑩磨燕尾平面。