CN111347224B - 一种精密花纹镶件的加工方法及精密花纹镶件 - Google Patents

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Abstract

一种精密花纹镶件的加工方法，包括如下步骤：开料步骤：在坯料上间隔开设至少两贯通坯料相对两侧面的加工孔，加工孔的两端沿坯料的长度方向延伸，坯料的外围部分形成供夹具装夹固定的装夹外框，坯料的中部被两加工孔分隔形成两端相连于装夹外框的工件部分；随后进行装配面加工步骤、加工辅件装配步骤、花纹面一次加工步骤、工件框架分离步骤、花纹面二次加工步骤。解决精密花纹镶件加工完成后的应力变形问题，避免花纹面的边缘在此过程中塌边变形。本发明还公开一种通过上述方法制得的精密花纹镶件，提高模具生产产品的质量及成品率。

Description

一种精密花纹镶件的加工方法及精密花纹镶件
技术领域
本发明涉及一种模具镶件的加工方法及采用该方法制得的镶件，尤其涉及一种精密花纹镶件的加工方法及精密花纹镶件。
背景技术
镶件，是专门用于镶嵌在模具中的不规则模具配件。
在模具里，镶件可以是方形、圆形、片型，和所有的模具配件一样，对精密度的要求也非常高。一般没有成品，需按照模具的需要进行定做。
在较为细长，表面具有精密花纹的镶件的加工过程中，因热处理会造成坯料一定程度的应力集中，而在热处理的后续加工中坯料会造成一定程度的应力释放，导至镶件在加工完成后极易发生应力变形，造成形位精度超差，无法满足工件使用要求的情况。
另外，如图1的A点所示，镶件具有花纹的一面在进行表面线割纹去除时，手工省模抛光过程中因打磨工具及手法的不确定性，极易造成花纹边角的塌边塌角问题，同样造成精密花纹形位精度超差，最终影响镶件的使用。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种精密花纹镶件的加工方法，使坯料在加工过程中内应力得到释放的同时，后续省模抛光也不易发生塌边的情况，提高成品率以及工件质量。
本发明的目的之二在于提供一种通过上述加工方法制得的精密花纹镶件，加工工艺满足模具要求，提高后续产品的质量及成品率。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种精密花纹镶件的加工方法，包括如下步骤：
开料步骤：在坯料上间隔开设至少两贯通坯料相对两侧面的加工孔，加工孔的两端沿坯料的长度方向延伸，坯料的外围部分形成供夹具装夹固定的装夹外框，坯料的中部被两加工孔分隔形成两端相连于装夹外框的工件部分；
装配面加工步骤：工件部分包括两相对的装配面以及与两装配面相邻的花纹面；根据装配面的外形及尺寸对装配面进行加工使其达到工艺要求；
加工辅件装配步骤：在坯料相对的两侧面上分别固定设置加工辅件，加工辅件抵压于装配面，并且间隔开设置数量与位置和所述加工孔相同的避让孔；
花纹面一次加工步骤：相对的两侧花纹面分别为第一花纹面和第二花纹面，通过线切割工艺对第一花纹面和第二花纹面进行线割加工；
工件框架分离步骤：将工件部分连同固定抵压于装配面的加工辅件从装夹外框上分离出来；
花纹面二次加工步骤：对已加工的第一花纹面和第二花纹面进行省模抛光，随后将工件部分从加工辅件中拆卸分离。
进一步地，所述装配面加工步骤包括粗加工步骤以及精加工步骤；
粗加工步骤：对装配面进行粗加工，预留一定的加工余量；
精加工步骤：对装配面进行精加工，使装配面尺寸与形状满足工艺要求。
进一步地，所述装配面加工步骤还包括退火步骤、淬火步骤以及回火步骤：
退火步骤：在所述粗加工步骤之前对坯料进行退火工艺；
淬火步骤：在所述粗加工步骤之后对坯料进行淬火工艺；
回火工艺：在所述淬火步骤之后对坯料进行至少三次回火工艺。
进一步地，所述加工辅件用于与所述装配面想抵贴的一侧面的形状与所述装配面的形状相契合。
进一步地，所述加工孔上设置有至少一个加强筋，所述加强筋的两端分别连接所述工件部分与所述装夹外框。
进一步地，所述避让孔上设置有位置与所述加强筋一致的连接筋。
进一步地，所述花纹面一次加工步骤中，第一花纹面和第二花纹面每切割加工50-150mm即停机并对已加工面进行清洗。
进一步地，被清洗后的已加工表面作防锈处理。
进一步地，所述加工辅件形状与所述坯料相匹配。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种精密花纹镶件，所述精密花纹镶件采用如上所述的加工方法制成。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
通过在开料步骤中对坯料形状的特殊设计，设置加工孔，能在花纹线二次加工步骤前做到很好的应力释放，解决精密花纹镶件加工完成后的应力变形问题。
同时，加工辅件解决了工件部分在加工过程中的装夹困难问题，而在后续花纹面二次加工步骤当中，设置在坯料相对两侧，并分别抵压于两侧装配面的加工辅件，也能使花纹面的边缘在省模抛光过程中得到加工辅件的承托，避免花纹面的边缘在此过程中塌边变形。
附图说明
图1为通过背景技术中所述的方法制得的花纹面结构示意图；
图2为本发明精密花纹镶件的加工方法工件部分装夹示意图；
图3为本发明坯料结构示意图；
图4为本发明第一花纹面处于花纹面加工步骤中的状态示意图；
图5为通过本发明的加工方法制得的花纹面结构示意图。
图中：10、装夹外框；11、加工孔；12、加强筋；20、工件部分；21、装配面；22、第一花纹面；23、第二花纹面；30、加工辅件；31、避让孔；32、连接筋。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图2-图3所示，为了让具有精密花纹表面的模具镶件的加工成品率更高，部件质量相比传统工艺更好，本发明公开一种精密花纹镶件的加工方法，该加工方法包括如下步骤：
开料步骤：本方案优选采用板状结构的坯料，在坯料上间隔开设至少两贯通坯料相对两侧面的加工孔11，加工孔11的两端沿坯料的长度方向延伸，使原本板状的坯料表面形成有两个长条状的通孔，而坯料的外围部分则形成框架状的供装夹外框10，以供坯料在后续加工过程中更易被夹具装夹固定，由于该加工方法主要针对较为细长的花纹镶件，因此，工件部分20的顶部和底部花纹面均需要进行线割加工，工件部分20内部无法实现装夹，因此，坯料需要预先设计外围用于辅助装夹的装夹外框10，而坯料的中部，也就是装夹外框10的中部被两条状的加工孔11分隔形成两端相连于装夹外框10的工件部分20，工件部分20尺寸大于精密花纹镶件的尺寸，以为工件成品预留足够的加工余量。
具体的，加工孔11作用之一：加工孔11能够让坯料在进行花纹面二次加工步骤之前能够释放内应力，避免在花纹面省模抛光过程中或加工完成后产生应力形变的问题，保证工件的尺寸精度；
而加工孔11的作用之二：加工孔11能够让线切割设备的金属线在花纹面一次加工步骤中穿出，起到穿线孔的作用；
加工孔11的作用之三：加工孔11有助于后续淬火步骤中工件部分20的整体硬化。
装配面21加工步骤：本例中，工件部分20在加工为成品镶件之前的径向投影形状优选为矩形，当然，也可以是其他满足镶件工艺需求的形状，工件部分20包括两相对的装配面21以及与两装配面21相邻的花纹面，装配面21与花纹面交替衔接以形成类似于矩形的工件部分20，装配面21在成品镶件应用中主要用于装嵌在模具上，而花纹面则主要用于与模具的模腔配合成型工件，本步骤中，根据装配面21的外形及尺寸对装配面21进行加工使其达到工艺要求，使后续无需再进行二次加工，便于加工辅件30的装夹；
加工辅件30装配步骤：在坯料相对的两侧面上分别固定设置加工辅件30，加工辅件30抵压于装配面21，加工辅件30与坯料之间采用可拆卸连接，本例中，加工辅件30通过螺钉与坯料相固定，以便于后续花纹加工步骤后加工辅件能够顺利从工件部分20上拆除，具体需要对花纹面相邻的两侧装配面21的外缘进行抵压，以为花纹面提供一定的承托力，并且间隔开设置数量与位置和加工孔11相同的避让孔31。工件部分20的两装配面21需要去上下两个加工辅件30相拼合，因此装配加工辅件30前需要先完成上述装配面21的加工，否则工件部分20相对的两花纹面加工完成后，工件部分20将没有任何装夹位置供工件部分20进行装配面21作再次加工。同时，为了实现两侧加工辅件30与装配面21的紧密拼接，加工辅件30的拼接面位置需要加工与装配面21相反的贴合面结构，加工辅件30用于与装配面21想抵贴的一侧面的形状与装配面21的形状相契合，以使装配面21表面的装配结构能够嵌置于加工辅件30中的贴合面结构当中，进一步，当加工辅件30与装配面21嵌合后，加工辅件30的两侧面与工件部分20的相对两侧面相衔接，当然，加工辅件30的侧面形状也可与花纹面形状不同，可通过后续花纹面的线割加工以达到相互衔接的效果，为花纹面的省模抛光提供一定的支承力，如图4所示，若不采用加工辅件30分别抵压于坯料相对两侧的装配面21，为花纹面提供支承，花纹面的边缘就会因人工省模抛光造成其受力复杂难以控制，导致边缘所受打磨切削力大于其它区域，最终形成如图1所示的边缘塌陷变形的状态。
花纹面一次加工步骤：相对的两侧花纹面分别为第一花纹面22和第二花纹面23，通过线切割工艺对第一花纹面22和第二花纹面23进行线割加工，第一花纹面22和第二花纹面23可在精密花纹镶件应用过程中分别用于成型工件以及使精密花纹镶件嵌置于模具当中。
而在上述花纹面一次加工步骤中，第一花纹面22和第二花纹面23每切割加工50-150mm即停机并对已加工面进行清洗，被清洗后的已加工表面作防锈处理。本利优选为每100mm即停机清洗已加工的花纹面，因为工件部分20在线割加工时会浸泡在纯水中，已加工的花纹面极易发生表面生锈问题。因此后续需对已加工的表面进行防锈处理，具体为对已加工表面喷涂油漆隔绝其与纯水的接触，喷油漆前则需要使用洗模水对已加工的花纹面表面进行清洗以去除其表面的金属碎屑及油污，而且由于已加工的表面在纯水中浸泡时间稍长就会容易生锈，因此每加工一段距离就要对其进行清洗以及防锈处理，分次加工，分次做防锈处理。
工件框架分离步骤：花纹面线割加工后，即沿着工件部分20的外沿将工件部分20连同固定抵压于装配面21的加工辅件30从装夹外框10上分离(切割)出来，由于工件部分20连通其两侧的加工辅件30是相固定的，因此当工件部分20被切割时，抵压于工件部分20两侧的加工辅件30也会一同被切割并且保持与工件部分20相固定、抵压的状态；
花纹面二次加工步骤：对已加工的第一花纹面22和第二花纹面23进行省模抛光，去除花纹面表面的线割纹，通过加工辅助件压紧工件部分20两侧的装配面21，使加工辅件30为花纹面两侧边缘提供一定的压力，能够很好的避免工件部分20边缘省模抛光带来的塌边塌角形变的问题。在对第一花纹面22和第二花纹面23加工完成后，将工件部分20从加工辅件30中拆卸分离，完成精密花纹镶件的加工。
如图5所示的B点所示，经过上述加工方法所制得的精密花纹镶件，其花纹面与图1通过背景技术中所述的技术制得的花纹镶件的花纹面具有明显区别，其花纹面边缘较图1所示更为平整，不具备弧度，能够满足更高的镶件加工工艺的需求。
下面，对装配面21加工步骤的具体内容作进一步说明，其具体包括粗加工步骤以及精加工步骤；
粗加工步骤：对装配面21进行粗加工，加工出装配面21的大致外形并预留一定的加工余量；
精加工步骤：对装配面21进行精加工，使装配面21尺寸与形状满足工艺要求。
装配面21加工步骤还包括退火步骤、淬火步骤以及回火步骤：
退火步骤：在粗加工步骤之前对坯料进行退火工艺，对坯料进行退火处理，能够便于坯料进行粗加工步骤，降低粗加工步骤的加工难度，主要是为了让工件部分20在精加工前将工件部分20的硬度退火至较软易于加工的水平即可；
淬火步骤：在粗加工步骤之后对坯料进行淬火工艺，保证工件部分20的加工精度和强度，将工件部分20淬火至复合使用要求的硬度，本例中，淬火硬度范围在46-48HRC之间；
回火工艺：在淬火步骤之后对坯料进行至少三次回火工艺，以消除工件部分20的内应力，避免精加工时产生应力形变。
加工孔11上设置有至少一个加强筋12，加强筋12的两端分别连接工件部分20与装夹外框10，避让孔31上设置有位置与加强筋12一致的连接筋32，加强筋12和连接筋32能够对工件部分20起到支撑作用，可以避免上述热处理过程中工件部分20发生较大的形变，同时可以避免花纹面线割过程中产生形变，加强筋12的设计位置主要根据工件部分20的长度而定，可沿工件部分20的长度方向每200-250mm的范围内设置一个加强筋12，加强筋12的宽度范围在5-15mm之间，以保证其强度和作用。
本发明还提供通过上述加工方法制得的精密花纹镶件，能够保证镶件的工艺尺寸满足工艺要求的同时，提高镶件的使用寿命以及尺寸精度，提高模具所生产的产品质量，保证其成品率。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种精密花纹镶件的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
开料步骤：在坯料上间隔开设至少两贯通坯料相对两侧面的加工孔，加工孔的两端沿坯料的长度方向延伸，坯料的外围部分形成供夹具装夹固定的装夹外框，坯料的中部被两加工孔分隔形成两端相连于装夹外框的工件部分；
装配面加工步骤：工件部分包括两相对的装配面以及与两装配面相邻的花纹面；根据装配面的外形及尺寸对装配面进行加工使其达到工艺要求；
加工辅件装配步骤：在坯料相对的两侧面上分别固定设置加工辅件，加工辅件抵压于装配面，并且间隔开设置数量与位置和所述加工孔相同的避让孔；
花纹面一次加工步骤：相对的两侧花纹面分别为第一花纹面和第二花纹面，通过线切割工艺对第一花纹面和第二花纹面进行线割加工；
工件框架分离步骤：将工件部分连同固定抵压于装配面的加工辅件从装夹外框上分离出来；
花纹面二次加工步骤：对已加工的第一花纹面和第二花纹面进行省模抛光，随后将工件部分从加工辅件中拆卸分离。
2.如权利要求1所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：所述装配面加工步骤包括粗加工步骤以及精加工步骤；
粗加工步骤：对装配面进行粗加工，预留一定的加工余量；
精加工步骤：对装配面进行精加工，使装配面尺寸与形状满足工艺要求。
3.如权利要求2所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：所述装配面加工步骤还包括退火步骤、淬火步骤以及回火步骤：
退火步骤：在所述粗加工步骤之前对坯料进行退火工艺；
淬火步骤：在所述粗加工步骤之后对坯料进行淬火工艺；
回火工艺：在所述淬火步骤之后对坯料进行至少三次回火工艺。
4.如权利要求1所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：所述加工辅件用于与所述装配面想抵贴的一侧面的形状与所述装配面的形状相契合。
5.如权利要求1所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：所述加工孔上设置有至少一个加强筋，所述加强筋的两端分别连接所述工件部分与所述装夹外框。
6.如权利要求5所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：所述避让孔上设置有位置与所述加强筋一致的连接筋。
7.如权利要求1所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：所述花纹面一次加工步骤中，第一花纹面和第二花纹面每切割加工50-150mm即停机并对已加工面进行清洗。
8.如权利要求7所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：被清洗后的已加工表面作防锈处理。
9.如权利要求1所述的精密花纹镶件的加工方法，其特征在于：所述加工辅件形状与所述坯料相匹配。
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