薄片模具样板的线切割加工方法

摘要：薄片模具样板传统的加工工艺过程是：坯料制备-磨削-研磨-检验。常规的加工方法磨削时装夹调整难以达到拔模斜度，磨削过程还易变形导致翘曲等缺陷而难以合格。通过对常规工艺过程的分析，对样板图形的处理与线切割异形编程切割的加工方法，不仅拔模斜度、翘曲等问题能得到解决，而且加工尺寸精度容易保证。

关键词：薄片模具样板；拔模斜度；线切割；异形编程；尺寸精度

中图分类号：G710 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）51-0160-02

一、引言

压铸模具在压铸成型过程中，模具周期性地受加热和冷却，且受到喷入灼热金属的冲刷和腐蚀，寿命往往有限。某公司产品的尾翼生产中，为保证产品的一致性，需常对模具的关键部件型芯进行修理或更换，为方便检测尾翼狭槽，常用一种薄片模具样板来检验其接触率以保证合格。而这带有两方向拔模斜度的薄片模具样板的制作工艺却值得探讨。薄片模具样板如图1所示，大端公差未注部分为手持部分，小端斜边为过渡半径。热处理硬度为50HRC。

二、常规的加工方法与分析

（一）常规的加工工艺过程：

下料、锻造、退火；刨削加工；铣削成型；淬火；磨削加工（留研磨余量单边0.03mm）；钳工研磨（达到图样尺寸要求，修整过渡半径）；计量与检测。

（二）生产过程中出现的工艺问题

淬火变形，翘曲；磨削加工中，拔模斜度难以保证，加工还会出现变形、翘曲等现象；钳工研磨余量不均匀。

（三）工艺过程分析

对常规加工工艺的分析：

1.淬火变形，由于样板属于薄片，淬火后有翘曲变形现象难以避免。

2.平磨加工的装夹方法有两种：一种是正弦虎钳夹持法；另一种是磁力吸盘吸附法。但薄片样板在两个方向上都有拔模斜度，都需借助于塞片与百分表找正，操作非常困难。

3.平磨加工中，由于样板薄，如果夹持或吸附力小，存在相当大的安全隐患。而夹持或吸附力大，则制件变形或淬火过程中产生的变形、翘曲得不到消除。

4.上述原因造成的钳工研磨余量不均匀，加工难度大。

（四）通过分析可可得如下结论

1.夹持与找正方法难以保证拔模斜度要求。

2.淬火变形与翘曲由于夹紧力与吸附力的原因得不到消除。

三、线切割异面编程加工法

（一）线切割加工的特点及分析

电火花线切割能切割加工传统方法难于加工或无法加工的高硬度、高强度、高脆性、高忍性等导电材料；由于脉冲能量集中在很小的范围内，加工精度较高，精度可达0.02～0.01mm，表面粗糙度可达Ra1.6μm；加工过程中，工具与工件不直接接触，不存在显著的切削力，有利加工低刚度工件。上述线切割加工的优点分析可知：线切割加工无切削力，夹紧力可以小，淬火中产生变形与翘曲可以得到充分消除。

（二）图形处理

Hl线切割系统中的异面编程可以满足由于夹持与找正方法难以保证拔模斜度要求。但Hl线切割系统中的异形编程的是两个相互平行不同形平面的分别编程，必须找到或创造出平行平面，斜度要在线切割范围内。因此，对图样做延伸处理，大端从工作部分延伸到手持长度，小端延伸到端部竖直平面如图2所示。

（三）异形编程与切割

1.分别拾取图2中上下两平行平面边轮廓尺寸数据精确到0.001mm。如图3：

2.以距小侧边中点5mm处为起始点分别对两轮廓进行编程，要求程序数相同。

上平面轮廓及程序：

N 1： B 4870 B 0 B 4870 GX L3；

N 2： B 0 B 1250 B 1250 GY L4；

N 3： B 83260 B 511 B 83260 GX L3；

N 4： B 0 B 1761 B 1761 GY L2；

N 5： B 0 B 1761 B 1761 GY L2；

N 6： B 83260 B 511 B 83260 GX L4；

N 7： B 0 B 1250 B 1250 GY L4；

N 8： B 4870 B 0 B 4870 GX L1；

N 9： DD

下平面轮廓及程序：

N 1： B 4870 B 0 B 4870 GX L3；

N 2： B 0 B 1334 B 1334 GY L4；

N 3： B 83260 B 522 B 83260 GX L3；

N 4： B 0 B 1856 B 1856 GY L2；

N 5： B 0 B 1856 B 1856 GY L2；

N 6： B 83260 B 522 B 83260 GX L4；

N 7： B 0 B 1334 B 1334 GY L4；

N 8： B 4870 B 0 B 4870 GX L1；

N 9： DD

3.上下异形切割。上下图形3B指令段数相同，每段指令同步开始，同步结束且上下图形的加工方向要相同。上下异形切割，把工件的上下面图形分别编程生成2个3B指令文件，存放在图库里，先调入下面图形3B指令文件，进入锥度参数设置子菜单。再把光标移到上面图形3B指令文件，后可显示上下面两个图形叠加。然后开始模拟切割。上下异形切割，Base基准面高、Hight丝架距和Width工件厚度三个参数的准确性对锥度加工的精度很关键。要准确测量与调试再输入。为减少装夹工件的作用力同时削除工件淬火变形与翘曲现象，采用502粘接装夹，使薄片样板坯料装夹力尽量小。找正工件，正确选择线切割参数后进行切割。

四、新的样板加工工艺过程

下料、锻造、退火；刨削加工尺寸25mm（保证磨削单边余量0.5mm）；淬火；平磨尺寸25mm；线切割异面编程切割（留研磨余量单边0.03mm）；钳工研磨（达到图样尺寸要求）；线切割角度切割及钳工修整过渡半径；样板的计量与检测。

五、结束语

通过对薄片模具样板加工工艺过程进行分析，提出了采用切切割异形编程的工艺加工方法，不但解决了拔模斜度找正难的问题，而且使淬火产生的变形在切割中得以消除，同时由于线切割加工中的工具与工件不直接接触，不存在显著的切削力，因此也不存在装夹及吸附变形现象。经数次加工证明：该加工方法不仅工艺简单，工序数少，而且后续钳工研磨加工余量均匀，拔模斜度与尺寸精度都能容易地得以保障，并且可以提高此类薄片模具样板的加工精度。

参考文献：

[1]宋海潮.非对称公差尺寸零件的线切割加工方法[J].模具工业，2012，（1）.

[2]刘晋春.特种加工[M].北京：机械工业出版社，2008.