基于UG的锁芯冷挤压模具模芯数控加工

【摘 要】冷挤压模具模芯材料通常选用为Cr12MoV，该材料硬度较高，加工难度较大。本文首先制定锁芯冷挤压模具模芯的数控加工工艺，然后应用UG软件实现数控加工。

【关键词】冷挤压模具模芯；加工工艺；数控加工

1.引言

玻璃门锁的应用非常广泛，其内部的锁芯材料则是铜，由于锁芯的形状复杂，在生产中如果直接运用机床切削的方式生产，制造工艺繁琐，生产效率较低，由于锁芯的产量较大，所以我们采用冷挤压模具成型的方式批量生产。冷挤压是指在冷态下将金属毛坯放入模具模腔内，在强大的压力和一定的速度作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而获得所需形状、尺寸以及具有一定力学性能的挤压件。从生产过程中，我们知道冷挤压模具需要承受很大的压力，同时坯料也是金属材料，为了保证模具的使用寿命，所以冷挤压模具钢材选材谨慎，通常需要通过热处理后最终精加工，这为我们在数控加工的环节带来难度（锁芯模型如图1所示）。

2.模芯的模具设计

模具的结构复杂，根据模具的类型不同，模具的结构也不尽相同。锁芯的成型模具为冷挤压模具，冷挤压是在常温下对金属材料进行塑性变形，其单位挤压力相当大，同时由于金属材料的激烈流动所产生的热效应可使模具工作部分温度高达200℃以上，加上剧烈的磨损和反复作用的载荷，模具的工作条件相当恶劣。因此冷挤压模具设计时应具有以下特点：

（1） 模具应有足够的强度和刚度，要在冷热交变应力下正常工作；

（2） 模具工作部分零件材料应具有高强度、高硬度、高耐磨性，并有一定的韧性；

（3） 凸、凹模几何形状应合理，过渡处尽量用较大的光滑圆弧过渡，避免应力集中；

（4） 模具易损部分更换方便，对不同的挤压零件要有互换性和通用性；

（5） 为提高模具工作部分强度，凹模一般采用预应力组合凹模，凸模有时也采用组合凸模；

（6） 模具工作部分零件与上下模板之间一定要设置厚实的淬硬压力垫板，以扩大承压面积，减小上下模板的单位压力，防止压坏上下模板；

（7） 上下模板采用中碳钢经锻造或直接用钢板制成，应有足够的厚度，以保证模板具有较高的强度和刚度。

3.锁芯冷挤压模具下模芯加工工艺

由于锁芯在中心分型，且锁芯是沿着中心面对称，所以在上、下模芯的结构相同（除文字外）。说明上下模芯的加工工艺相同。

3.1下模芯的材料与结构分析

（1）模芯材料选为Cr12MoV，粗加工完成后，进行热处理再执行精加工。

（2）模芯的行腔尺寸为60×40（mm）。

（3）模芯的全周圆角均为R3。（见图3所示）

3.2下模芯的数控加工工艺

在加工生产过程中，由于模芯加工的要求和生产条件等不同，其制造工艺方案也不相同。相同的模芯采用不同的工艺方案生产时，其生产效率、经济效益也是不相同的。在确保模芯质量的前提下，拟定具有良好的综合技术经济效益、合理可行的工艺方案是保证模芯加工的前提。

根据模芯的材料和结构特征分析情况，拟定如表1的数控加工工艺方案。

通过加工工艺卡的数据反映，冷挤压模具的加工过程具有较大的加工难度，保证加工质量只要体现在以下几点：

（1）冷挤压模具模芯的钢材比较硬，加工对刀具要求较高，一般选用硬质合金材料的刀具。

（2）模芯内部结构狭小，所以选用刀具的直径偏小，要充分把握刀具加工中的强度。

（3）模芯切削时的切削厚度或者宽度要合理，否则影响刀具使用寿命，同时模芯的表面粗糙度受影响。

（4）模芯加工时的切削速度和主轴转速要合理。

4.锁芯冷挤压模具下模芯的数控编程

（1）曲面挖槽加工

根据加工工艺要求，首先运用￠12的铣刀对坯料执行粗加工，完成后坯料的预料较多，加工结果如图4所示。

（2）曲面清角加工

在数控铣削加工模具时，经常会碰到这样的加工问题，就是两个相交的待加工面之间带有一定加工角度，这时利用较大的刀具加工后不能完全满足加工要求，必须利用小于特征半径刀具进行清角加工。清角加工中合理的选择清角高度和加工方法将直接影响加工质量和加工效率。

（3）曲面精加工

精加工即是从工件上切除较少余量，所得精度和光洁度都比较高的加工过程。保证精加工的较高效果主要在于切削时的切削速度（进给率）和主轴转速，当然所选用的刀具质量也有很大的关系。锁芯冷挤压模芯的精加工按照其工艺要求，选用R3的硬质合金刀具，以刀具位移为0.12mm的宽度加工。精加工后的效果如图6所示。

5.结束语

通过对冷挤压模具材料的选材和材料的工艺处理，我们已经知道冷挤压模具模芯的材料比较硬，其原意是要满足冷挤压件特殊的制造生产过程，需要承受较大的挤压力，同时保证模具的使用寿命，冷挤压模具材料硬的特点就使得模芯加工比较困难。本文通过实际案例，阐述锁芯冷挤压模具模芯的数控加工过程，总结出冷挤压模具模芯的数控加工方法，解决这种难加工材料的困难。

课题项目：

本文为广东科技学院一般立项课题项目《冷挤压模具模芯材料选择与加工技术研究》阶段性研究成果之一，课题编号为：（ GKY-2012KYYB-11 ）。