【正文】 進行反復(fù)的鐓粗和拔長，以充分發(fā)揮模具材料的性能，為得到高質(zhì)量和高壽命的模具打好基礎(chǔ)。 (1) 軸向鐓拔 軸向鐓拔又稱縱向鐓拔、單向鐓拔或不變向鐓拔，它是沿著鋼材的軸向，進行不變換方向的往復(fù)鐓粗和拔長。如果鍛件是鐓粗鍛壓，則鐓件材料的纖維方向為輻射狀分布。 返回 返回 橫向鐓拔法的優(yōu)點是拔長時端面開裂傾向小，鋼材最致密、塑性最好的表面始終處于拔長時的端面；由于鋼材表面層轉(zhuǎn)移到鍛坯的端面，纖維方向呈橫向分布，鍛件端面組織致密；鍛件心部組織改善的效果好；鍛造操作方便，有利于采用大鐓粗比。不適用于工作部位在圓周的及要求淬火微變形的精密模具。它的特點是鍛造變形均勻，容易鍛透，組織全面改善，碳化物細碎。 返回 例 22 某模具零件的外形尺寸為 30mm 140mm 220mm，材料為Cr12MoV。 返回 影響鍛件質(zhì)量的主要因素有以下四個方面：原材料的質(zhì)量狀態(tài)和備料情況；鍛錘噸位的選擇是否合理；鍛件坯料的加熱、冷卻溫度，每次鍛壓變形量等工藝參數(shù)是否正確；鍛造方式的選擇和鍛造比的大小。高碳高鉻工具鋼和高速鋼模具鍛件的共晶碳化物不均勻度可以控制在 4級左右；當(dāng)共晶碳化物不均勻度 ≥5 級時，零件的工藝性及使用性能將急劇惡化。因此，應(yīng)將圓棒料的表面層配置在工作面上。 返回 (5)鍛件硬度及金相組織 鍛件在鍛造之后應(yīng)及時進行球化退火等預(yù)處理，以消除鍛件內(nèi)殘留的片狀碳化物，形成有利于強韌性和冷、熱加工工藝性的球化體組織。基準選擇不當(dāng)，會使加工工序增多，或使夾具設(shè)計復(fù)雜化，更有甚者，被加工零件根本達不到精度要求。 (1) 工件定位時，所選定位基準可能是點或線，這些點或線應(yīng)由某些具體的表面體現(xiàn)出來，這些表面稱為定位基準面。 (3) 工件定位時，應(yīng)視零件加工的具體情況，根據(jù)六點定位原則選擇定位基準。因此，定位基準就有粗基準 (毛基準 )和精基準 (光基準 )的差別，它們的情況不同，選擇的原則也就不一樣。在加工的起始工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作定位基準，則該表面稱為粗基準。 定位基準選擇 返回 返回 (2)如果零件上沒有非加工表面，選擇粗基準時，應(yīng)考慮合理地分配各表面的加工余量。 ② 對于工件上的某些重要表面 (如導(dǎo)軌和重要孔等 )，為了盡可能使其加工余量均勻，則應(yīng)選擇重要表面作粗基準。在同一尺寸方向上，粗基準通常只允許使用一次，以免產(chǎn)生較大的定位誤差。同時考慮裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。加工后，表面 B、 C相對 A的平行度取決于機床的幾何精度；尺寸精度 Ta和 Tb則取決于機床 — 刀具 —工件的一系列工藝因素。對于 B面來說，是符合“基準重合”原則的；對于 C面來說則定位基準與設(shè)計基準不重合。為了保證尺寸 c的精度要求，上述兩個誤差之和應(yīng)小于或等于尺寸 c的公差： Δ c+Δ ch(Ta)≤ Tc 從上式看出，在 Tc為一定值時，由于 Δ ch的出現(xiàn)，勢必要減小 Δ c值，即需要提高本工序的加工精度。例如，軸類零件大多數(shù)工序都以頂尖作為定位基準；齒輪的齒坯和齒形加工多采用齒輪的內(nèi)孔及基準端面為定位基準。 返回 返回 (4) “互為基準”的原則 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可采用互為基準、反復(fù)加工的原則。 (5) 保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則 例如圖 (b)所示零件，當(dāng)加工表面 C時，如果采用“基準重合”原則，則應(yīng)該選擇 B面為定位基準，工件裝夾如圖 。 當(dāng)加工尺寸的公差 Tc值較大，而表面 B和 C的加工誤差又比較小時，即 Tc≥Δ c+Δ ch時，應(yīng)優(yōu)先考慮工件方便裝夾的要求，選擇 A面定位。這樣可使 B、 C面間的位置精度和尺寸精度都與定位表面無關(guān)，兩表面的尺寸主要取決于銑刀直徑的差值。這些表面不是零件上的工作表面，只是由于工藝需要而作出的，這種基準稱為輔助基準或工藝基準。它是工藝設(shè)計的總體布局。 ? 表面加工方法的選擇 ? 工藝階段的劃分 ? 工序的劃分 ? 加工順序的安排 有一定技術(shù)要求的零件表面，一般不是用一種工藝方法一次加工就能達到設(shè)計要求的，所以對于精度要求較高的表面，在選擇加工方法時，總是根據(jù)各種工藝方法所能達到的加工經(jīng)濟精度和表面粗糙度等因素來選定它的最后加工方法，然后再選定前面一系列準備工序的加工方法和順序，經(jīng)過逐次加工達到其設(shè)計要求。例如，材料為碳鋼，尺寸精度為 IT7，表面粗糙度 Ra= 的外圓柱面，用車削、磨削加工都能達到，但因為上述加工精度是磨削的加工經(jīng)濟精度，而不是車削的加工經(jīng)濟精度，所以應(yīng)該選用磨削加工方法作為達到工件加工精度的最終加工方法。被加工表面的尺寸大小對選擇加工 返回 方法也有一定的影響。淬火后的鋼質(zhì)零件宜采用磨削加工和特種加工。對那些加工精度和表面質(zhì)量要求特別高的表面，工藝過程中還應(yīng)在粗加工階段前安排荒加工階段，在精加工階段后安排光整加工階段。對于加工精度要求不高的表面或零件，經(jīng)半精加工后即可達到其加工要求。對尺寸精度和表面粗糙度要求特別高的表面才安排光整加工?？梢灾鸩綔p小或消除先行工序的加工誤差，減小表面粗糙度，最后達到設(shè)計圖樣所規(guī)定的加工要求。精加工階段可采用高精度機床和工藝裝備，嚴格控制有關(guān)的工藝因素，以保證加工零件的質(zhì)量要求。在半精加工后安排淬火處理，不僅能滿足零件的性能要求，也使零件的粗加工和半精加工容易，零件因淬火產(chǎn)生的變形又可以通過精加工予以消除。當(dāng)加工質(zhì)量要求不高，工件的剛性足夠，毛坯質(zhì)量高，加工余量小時可以不劃分加工階段。上述情況在生產(chǎn)中需按具體條件來決定。 返回 工序的劃分 ? 在選定了各表面的加工方法和劃分加工階段之后，就可以將同一階段中各加工表面的加工組合成不同的工序。 ? 工序集中具有以下特點： – 工件在一次裝夾后，可以加工多個表面，能較好地保證表面之間的相互位置精度；可以減少裝夾工件的次數(shù)和輔助時間；減少工件在機床之間的搬運次數(shù)，有利于縮短生產(chǎn)周期。在加工內(nèi)容相同的前提下，如果在每道工序中安排的加工內(nèi)容多，則一個零件的加工可集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成，工序少，稱為工序集中；在每道工序所安排的加工內(nèi)容少，一個零件的加工分散在很多道工序內(nèi)完成，工序多，稱為工序分散。例如，有些定位基面，在半精加工階段，甚至粗加工階段就需要精加工；而某些鉆小孔的粗加工，又常常安排在精加工階段。對重型零件可在粗加工之后將夾具松開以消除夾緊變形，然后再用較小的夾緊力重新夾緊，進行精加工，以利于保證重型零件的加工質(zhì)量。 (4) 便于及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷和保護已加工表面 由于工藝過程分階段進行，在粗加工各表面之后，可及時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷 (氣孔、砂眼和加工余量不足等 )，以便修補或發(fā)現(xiàn)廢品，以免將本應(yīng)報廢的工件繼續(xù)進行精加工，浪費工時和制造費用。 (3) 便于熱處理工序的安排 使熱處理與切削加工工序配合更合理，機械加工工藝過程分階段進行，便于在各加工階段之間穿插安排必要的熱處理工序，既可以充分發(fā)揮熱處理的效果，也有利于切削加工和保證加工精度。由變形引起的誤差，可由后繼工序加以消除。零件在粗加工階段因為余量大，產(chǎn)生的切削力和切削熱就很大，所需的夾緊力也很大，因而工件的變形就大，所以粗加工階段不可能達到高的加工精度和較小的表面粗糙度數(shù)值。要求的加工精度較高，各表面的加工余量和切削用量都比較小。粗加工階段，加工精度要求不高，切削用量、切削力都比較大，所以粗加工階段應(yīng)考慮的主要是如何提高勞動生產(chǎn)率。尤其在大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用高效率的先進加工方法和設(shè)備，以達到大幅度提高生產(chǎn)效率的目的。而加工直徑小的孔，則采用鉸孔較為適當(dāng)，因為對小孔進行鏜削加工將導(dǎo)致鏜桿直徑過小，剛度差，不易保證孔的加工精度。但是，如果是箱體上的孔，則不應(yīng)選擇拉削和內(nèi)圓磨削加工。常見工藝方法見表~表 。根據(jù)工藝路線，可以選擇各工序的工藝基準、確定工序尺寸、設(shè)備、工裝、切削用量和時間定額等。 返回 工藝路線的擬訂 ? 機械加工工藝規(guī)程的制訂，大體可分為兩個部分：擬訂零件加工的工藝路線；確定各道工序的工序尺寸及公差、所用設(shè)備及工藝裝備、切削規(guī)范和時間定額等。 返回 工件定位時，為了保證加工表面的位置精度，多數(shù)情況下優(yōu)先選擇設(shè)計基準或裝配基準為主要定位基準，這些基準一般為零件上的重要工作表面。 ② 以表面 B定位，消除基準不重合誤差 Δ ch，這樣會使裝夾不便和夾具復(fù)雜一些，但為了保證加工精度，有時也不得不采用這種方法。但如果采用如圖(a)所示的以 A面定位，雖然夾具結(jié)構(gòu)簡單，裝夾方便，但又會產(chǎn)生基準不重合誤差 Δ ch。因齒面淬硬層較薄，所以要求磨齒余量小而均勻。例如磨削床身的導(dǎo)軌面時，就是以導(dǎo)軌面本身作定位基準 (圖 )。應(yīng)當(dāng)出：“基準重合”原則對于保證表面間的相互位置精度 (如平行度、垂直度、同軸度等 )亦完全適用。加工尺寸 c的誤差分布見圖 (b)。在基準重合的情況下，只要這種誤差不大于 a和 b的尺寸公差， 返回 即 Δ a ≤ Ta， Δ b ≤ Tb，加工的零件就不會報廢。這一原則稱為“基準重合”原則。 返回 (4)選作粗基準的表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠。因此，加工時應(yīng)選導(dǎo)軌表面作為粗基準加工床腿底面 (圖 (a))，然后以床腿底面為基準加工導(dǎo)軌平面 (圖 (b))。為滿足這個要求，應(yīng)選擇毛坯余量最小的表面作粗基準，如圖 (c)所示的階梯軸。 在選擇粗基準時考慮的重點是：一是如何保證各加工表面有足夠的加工余量；二是保證各加工面與非加工面之間的相互位置關(guān)系。選擇定位表面總是考慮到能穩(wěn)定可靠地支承零件，但也有一些大型的或特殊形狀的零件，在加工某些表面時只能選取較小的表面作定位基準，用它定位不夠可靠，則需另選輔助定位基準，增加定位的可靠性。 定位基準的特點 返回 由于產(chǎn)品的精度在很大程度上取決于定位基準選擇是否合適，作為定位基準的表面應(yīng)該具備一定的精確性。 (2) 工件定位時，往往通過它的定位表面放置在機床上或夾具中，這時定位基準面起支承作用，但并不是所有定位表面都起支承作用。 ? 定位基準的特點 ? 定位基準分類 ? 定位基準選擇 為了保證加工精度，工件應(yīng)按照對定位的要求選擇定位基準。一般鍛件在退火后，磨去脫碳層，檢查布氏硬度，精密、復(fù)雜和重載的模具要檢查金相組織。對于型腔尺寸要求嚴格，淬火后不再加工的精密模具零件，鍛件的纖維方向應(yīng)平行于型腔的短軸 (圖 (a))；或纖維方向垂直于型腔端面呈輻條狀放射分布 (圖 (b))； 最佳的纖維方向為無定向分布 (圖 (c)和 (d))，這種情況不僅各方向淬火變形量接近一致，便于控制，而且力學(xué)性能和耐磨性能達到較高水平。小規(guī)格的模具零件可以采 返回 用直徑 ≤40mm 的圓棒料改鍛，共晶碳化物不均勻度可以控制在≤2 級。 (2) 鍛件的表面裂紋、折疊等缺陷及脫碳層深度應(yīng)控制在機械加工余量的 1/3以下。 備料尺寸：查相關(guān)表格最終確定備料尺寸為 Φ 85mm 210mm； 鍛造方法：查相關(guān)表格知初鍛溫度為 1050℃~1100℃ ，終鍛溫度為850℃~900℃ ，采用多向鐓拔， 5次加熱， 8次鐓拔； 鍛壓設(shè)備：查相關(guān)表格最終選定鍛造設(shè)備為 1T鍛錘。 下料尺寸：經(jīng)計算最終確定備料尺寸為 Φ 80mm 60mm； 設(shè)備：由《鍛造設(shè)備手冊》最終選定鍛造設(shè)備為 750kg鍛錘； 技術(shù)要求：在距端面 30mm處檢查碳化物不均勻等級； 鍛壓操作：采用軸向鐓拔法，每次鐓粗均由高 130mm鐓成高40mm，每次鐓粗比 Y單 ＝ 130/40＝ 。常見的鐓拔過程如圖 。橫向鐓拔法的主要缺點是原鋼材心部纖維流向為橫向，鍛件外圓組織不均勻；纖維方向不易掌握。沿垂直于纖維方向的多次鐓拔，最終在鐓粗或者拔長狀態(tài)下進行整形。 返回 為了便于拔長和降低鐓粗過程中側(cè)面開裂的現(xiàn)象，對于合金鋼鍛件廣泛采用方柱鐓粗，即先將圓棒料鍛為四角為圓弧狀的方柱體，再進行鐓粗。如果鍛造低合金鋼時，鍛件的重量或尺寸可以按加一倍選取。如果鍛錘噸位過小，則鍛造打擊能量不足，造成鍛打不深不透， 鍛件僅僅在表層發(fā)生一定的變形，而鍛件心部的質(zhì)量得不到改善，甚至發(fā)生惡化，如果鍛錘噸位選擇過大，則打擊過重，容易出現(xiàn)鍛裂現(xiàn)象。 （ 3)坯料的留磨余量 ① 矩形零件留磨余量見表 。 圓形坯料加工工序： 備料 —— 車加工 —— 平磨上下平面或內(nèi)外圓磨表面。對于長方體和正方體的坯料，其加工余量可按上述經(jīng)驗數(shù)值取。為了計算方便，總損耗量可按鍛件重量的 5％ ~10％選取。 返回 返回 鍛件在鍛造過程中的總損耗量包括燒損量、切頭損耗、芯料損耗三部分。關(guān)于下料方式，對于模具鋼材料原則上采用鋸床切割下料。如果鍛件機械加工的加工余量過大，不僅浪費了材料，同時造成機械加工工作量過大，增加了機械加工工時；如果鍛件機械加工的加工余量過小，使鍛 返回 造過程中產(chǎn)生的鍛造夾層、表層