CN103894438A - 一种精密铝合金模具的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种模具的加工方法，特别涉及一种精密铝合金模具的加工方法，属模具加工技术领域。本发明通过对模具材料进行粗车加工，完成工艺孔、销钉孔、丝锥、螺栓孔的加工；然后进行调质热处理；然后进行上模、下模装配，完成止口和定位销的配合，用紧固螺栓拧紧；然后进行定位基准孔的加工，孔的表面粗糙度应高于Ra0.8；上模模芯采用镶嵌焊接的方式加工；模芯芯杆采用外圆磨的方式加工，模芯芯头采用线切割加工成型，模芯加工完成后插入上模镶嵌孔中采用氩弧焊在后端焊接固定；下模模孔采用线切割加工，模孔的位置由定位基准孔确定；完成尺寸、形位、表面质量的检测。本发明模具加工精度高、可操作性强、工艺流程短、成本低，适合小批量供货生产。

Description

一种精密铝合金模具的加工方法

技术领域

本发明涉及一种模具的加工方法，特别涉及一种精密铝合金模具的加工方法，属模具加工技术领域。

背景技术

精密铝合金分流组合模具是模具加工中难度较高的一种，其对模孔的表面质量、模孔的尺寸精度和上下模的装配精度均有很高的要求，加工难度特别大。

传统的分流组合模加工工艺流程：毛坯加工→调质→上、下模配合→电火花套打加工（粗、精）→绗磨抛光→表面硬化→成品检验。该加工方法对于简单结构的分流组合模比较适用，而对断面结构复杂、尺寸精细的模具则很难保证。主要受电极加工精度、套打加工时的定位精度、平动量的控制的影响较大，加工过程中经常出现电极定位不准确、电极烧损、加工参数不好控制，往往导致尺寸精度低、表面质量差、加工周期长等问题。

发明内容

本发明提供了一种精密铝合金模具的加工方法，避免了传统模具加工方法存在的配合精度、加工精度控制难度大的问题，该方法尤其适合于断面复杂的精密模具和规格小、挤压比大的需要一模多出的分流组合模具的加工。

一种精密铝合金模具的加工方法，其具体步骤如下：

（1）对模具材料进行粗车加工，完成工艺孔、销钉孔、丝锥、螺栓孔的加工，得到模具坯料；

（2）对步骤（1）中的模具坯料进行调质热处理；

（3）进行上模、下模装配，完成止口和定位销的配合，最后用紧固螺栓拧紧；

（4）对配合后的模具进行定位基准孔的加工，孔的表面粗糙度应高于Ra0.8；

（5）上模模芯采用镶嵌焊接的方式加工，模芯芯杆采用外圆磨的方式加工，模芯芯头采用线切割加工成型，模芯加工完成后插入上模镶嵌孔中采用氩弧焊在后端焊接固定；

（6）下模模孔采用线切割加工，模孔的位置由定位基准孔确定；

（7）完成尺寸、形位、表面质量的检测。

所述模具材料为4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V热模具钢。

步骤（4）上模、下模装配完成后采用慢走丝线切割设备完成定位基准孔，作为后续加工中模芯镶嵌孔和模孔的定位基准，以保证模芯和模孔的同心度。

步骤（5）上模模芯采用慢走丝线切割的方法进行加工，模芯芯杆采用车削和外圆磨的方式加工，模芯加工完成后插入上模的模芯孔中，在后端用氩弧焊焊接固定。

步骤（6）下模模孔的加工采用上模、下模配合后的整体切割孔进行定位，定位后采用慢走丝线切割完成模孔的加工。

采用本发明方法加工的模具适用于包括纯铝和6xxx系铝合金等低强度精密空心型材的生产。

本发明的有益效果为：

本发明有效的避免了传统模具加工方法中的加工工艺流程长、定位难度大、复杂结构模具尺寸控制难度大的问题，该方法加工的模具尺寸公差可以控制在±0.02 mm以内，上下模配合公差可以控制在0.03mm以内，根据模具的难易程度可以缩短生产周期2~3天。本发明的精密铝合金挤压用分流组合模的加工方法有效避免了铝合金精密型材模具加工中的加工精度低、定位难度大的问题，具有可操作性强、生产效率高、产品性能稳定等优点，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

图1为实施例1模具所加工的圆管产品结构示意图；

图2为实施例1模具结构示意图，其中图2a为上模俯视图，图2b为上模剖面图，图2c为下模俯视图，图2d为下模剖面图；

图3为实施例2模具所加工的单孔槽道管产品结构示意图；

图4为实施例2模具结构示意图，其中图4a为上模俯视图，图4b为上模剖面图，图4c为下模俯视图，图4d为下模剖面图；

图5为实施例3模具所加工的三孔槽道管产品结构示意图；

图6为实施例3模具结构示意图，其中图6a为上模俯视图，图6b为上模剖面图，图6c为下模俯视图，图6d为下模剖面图；

具体实施方式

本发明提供了一种精密铝合金模具的加工方法，下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

实施例1

欲加工6063铝合金厚壁圆管产品，产品结构如图1所示，尺寸精度要求0 mm~0.05 mm。本产品采用分流组合模热挤压成型，模具材料选用H13钢（4Cr5MoSiV1），模具结构设计成一模6出（挤压系数为49.2），模具结构图如图2所示，具体加工工艺如下：

首先，选择退火态的模具坯料进行粗车加工，包括：上模模具外形、分流孔、螺孔、销钉孔、止口、模芯过渡带、穿丝孔的加工；下模焊合室、空刀、销钉孔、螺孔、穿丝孔等的加工；

将粗车加工完成的模具坯料进行真空淬火热处理，热处理工艺如下：加热至1020 ℃~1050 ℃，待模具坯料热透后进行油淬（油温40 ℃~50 ℃），然后在560 ℃~580 ℃温度下进行回火（回火选用空气炉和空冷的方式，采用2次回火，第二次回火温度较第一次低20 ℃），热处理后模具硬度控制在HRC48~HRC52范围内；

淬火后的模具进行上下面磨平，然后进行止口配合加工，止口配合采用过渡配合方式，松紧适宜，最后完成定位销和固定螺栓的装配；

模具装配完成后，采用慢走丝线切割的方式进行定位基准孔的切割加工，共计6个。模芯采用车削和外圆磨的方式加工，其形状如图2所示，加工后的模芯插入镶嵌孔（即基准孔），在模具后端采用氩弧焊焊接固定；

最后进行模具外形精车加工，表面氮化处理以及模具质量检验。

模具加工后尺寸精度控制在±0.02 mm以内，形位公差控制在±0.03mm，符合产品设计要求。

实施例2

欲加工1070铝合金单孔槽道管产品，产品结构如图3所示，模具材料选用3Cr2W8V，模具结构设计成一模单出，模具结构图如图4所示，具体模具加工工艺如下：

首先，对选定好的模具坯料进行粗车加工，主要包括：上模分流孔、攻丝、销钉孔、穿丝孔的加工；下模螺孔、销钉孔、焊合室、空刀、穿丝孔的加工；

粗车加工完成后，模具进行真空淬火处理，具体工艺为：加热至1050℃~1100 ℃，待模具热透后放入40 ℃~60 ℃的淬火油中进行油淬，为消除应力稳定组织和尺寸，淬火后的模具应在600 ℃~620 ℃下回火处理，最终模具热处理后的硬度控制在HRC44~HRC48范围内；

模具热处理后进行磨平处理，然后完成上下模止口、销钉、螺栓的加工装配；

模具装配完成后，采用慢走丝线切割的方法完成定位基准孔的加工，基准孔较模芯芯头尺寸略小；上模模芯采用线切割和外圆磨的方式加工，加工完成后直接镶嵌入上模基准孔中，定位后在后端采用氩弧焊焊接固定；下模模孔采用慢走丝线切割的方法进行加工，通过基准孔进行定位以保证上下模的同心度（慢走丝线切割设备定位精度可保证±0.01 mm以内），定位后完成下模模孔的切割；

最后完成模具的外形精车加工、表面氮化处理、成品检验等工序。

本实施例中最后完成的模具，其外形尺寸公差在0.03 mm以内，内槽道尺寸公差在0.02 mm以内，上下模的同心度控制在±0.03 mm以内，完全满足设计要求。

实施例3

欲加工6061铝合金三孔槽道管产品，产品结构如图5所示，模具材料选用3Cr2W8V，模具结构设计成一模单出，模具结构如图6所示，具体加工方法如下：

首先，对选好的模具坯料进行包括外形、分流孔、销钉、螺栓、工艺孔、穿丝孔等的粗车加工；其中模芯的穿丝孔数量为3，对应的下模的穿丝孔数目也应为3个；

对粗加工后的模坯进行淬火热处理；热处理工艺同实施例2；

完成淬火后模具的止口、销钉、螺栓的加工与配合；

采用慢走丝线切割设备对配合后的模具进行基准孔的切割，基准孔的加工应保证三个孔的相对位置（坐标移动定位），模芯的加工采用线切割和外圆磨的方式完成，加工后镶嵌入上模，定位后进行焊接固定；模孔的加工采用基准孔进行定位，用慢走丝线切割的方法完成切割；

最后，完成模具外形精车、表面氮化处理等工序。

该套模具外形尺寸公差控制在0.03 mm以内，内槽道尺寸公差控制在0.02 mm以内，形位公差控制在±0.03 mm以内，满足了设计要求。

Claims (5)

1.一种精密铝合金模具的加工方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）对模具材料进行粗车加工，完成工艺孔、销钉孔、丝锥、螺栓孔的加工，得到模具坯料；

（2）对步骤（1）中的模具坯料进行调质热处理；

（3）进行上模、下模装配，完成止口和定位销的配合，最后用紧固螺栓拧紧；

（4）对配合后的模具进行定位基准孔的加工，孔的表面粗糙度应高于Ra0.8；

（5）上模模芯采用镶嵌焊接的方式加工，模芯芯杆采用外圆磨的方式加工，模芯芯头采用线切割加工成型，模芯加工完成后插入上模镶嵌孔中采用氩弧焊在后端焊接固定；

（6）下模模孔采用线切割加工，模孔的位置由定位基准孔确定；

（7）完成尺寸、形位、表面质量的检测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述模具材料为4Cr5MoSiV1、3Cr2W8V热模具钢。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（4）上模、下模装配完成后采用慢走丝线切割设备完成定位基准孔，作为后续加工中模芯镶嵌孔和模孔的定位基准，以保证模芯和模孔的同心度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（5）上模模芯采用慢走丝线切割的方法进行加工，模芯芯杆采用车削和外圆磨的方式加工，模芯加工完成后插入上模的模芯孔中，在后端用氩弧焊焊接固定。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（6）下模模孔的加工采用上模、下模配合后的整体切割孔进行定位，定位后采用慢走丝线切割完成模孔的加工。

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