CN116214098A - 一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，包括以下步骤：准备一块用于加工制造所述水套的坯料；将坯料开粗加工形成半成品，开粗加工用于在坯料上形成各加工区域的形状，其中加工区域包括成型区域、定位部分、安装孔、连接孔和渣包；半成品精加工：将半成品置于CNC加工中心台面上，通过CNC设备根据所述形状加工各加工区域及顶针孔，之后再采用火花机放电加工，且火花机控制仅仅加工清角；抛光处理去除白化层；回火处理及氮化处理，消除应力，得到所需的水套成品。采用数控机床进行半精加工，火花机仅对残留清角放电加工，放电加工区域少，加工时间更短，白化层更少，对产品的品质影响更小，加工出来的水套成品的品质有保障。

Description

一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法

技术领域

本发明涉及模具生产加工技术领域，具体涉及一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法。

背景技术

压铸模具是用来制作成型物品的工具，这种工具由各种零件构成，它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。

汽车缸体通常由压铸模具来加工，现有的汽车缸体的压铸模具一般包括有镶件、水套、型芯等零件，其中水套是用于冷却阀体的冷却装置。水套1的具体结构如图1至图3所示，由四个并排相连且内部镂空的圆柱体构成，任意相邻两个圆柱体部分重叠在一起，其中如图2所示的右侧的圆柱体的前端外壁上设有一个向外倾斜延伸的第一凸部17，左侧的圆柱体的后端外壁上设有一个沿轴线方向向外也即如图2所示的向前突出延伸的第二凸部18。为了便于描述，将水套1的处于圆柱体的轴线方向的两个端面分别定义为正面和反面，其中水套1的正面所在的部分为成型区域11，第二凸部18朝向正面外突出，反面10所在的部分为定位部分12，且加工时成型区域11中间全部镂空，定位部分12中间开一个用于安装镶件的安装孔13，且反面10上围绕该安装孔13外周一圈开有多个间隔且内凹的小孔，这些小孔中部分是顶针孔14，还有部分是用于与模具固定工装3连接用的连接孔15（为螺牙孔），在成型区域11的与定位部分12相接的一面上加工有多个渣包16。通常模具的常规加工工艺包括磨削、车削、铣削、刨与膛、电火花放电、电火花线切割等。现有技术中汽车缸体压铸模具的水套的加工方式是采用电火花线切割加工方式为主（也即水套的成型区域外侧、定位部分、顶针孔、安装孔、连接孔和渣包都是通过电火花线切割加工而得到）。这种加工方式存在的问题是：电火花加工区域多，加工时间长，成本高，而且电火花加工过程中，水套产品上会产生白化层，需要在后期抛光处理工序中将白化层去除掉，若白化层在后期抛光处理不当时，会严重影响模具的使用寿命，这样加工制造出来的水套存在寿命短、容易开裂、顶针孔卡死拉毛等问题，也就是说采用上述加工方式制造出来的水套产品的品质得不到保障。因此，为了解决上述问题，本发明由此而来。

发明内容

针对上述存在的技术问题至少之一，本发明目的是提供一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法。

本发明的技术方案是：

本发明的目的在于提供一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，包括如下步骤：

准备一块用于加工制造所述水套的坯料；

将坯料开粗加工形成半成品，开粗加工用于在坯料上形成各加工区域的形状，其中加工区域包括成型区域、定位部分、安装孔、连接孔和渣包；

半成品精加工：将半成品置于CNC加工中心台面上，通过CNC设备根据所述形状加工各加工区域及顶针孔，之后再采用火花机放电加工，且火花机控制仅仅加工清角；

抛光处理去除白化层；

回火处理及氮化处理，消除应力，得到所需的水套成品。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，先采用CNC设备进行半精加工，再利用火花机放电进行残留清角加工，接着利用抛光去除白化层，最后回火与氮化消除内应力。相比现有技术中直接采用电火花线切割的加工方式而言，本发明的加工方式，采用数控机床进行半精加工，火花机仅对残留清角进行放电加工，放电加工区域更少，加工时间更短，产生的白化层更少，产品断裂开裂的机会更小，加工方式对产品的品质影响更小，从而加工出来的水套成品的品质有保障，使用寿命更长。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例的汽车缸体压铸模具的水套的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的汽车缸体压铸模具的水套的正面朝上的结构示意图；

图3为本发明实施例的汽车缸体压铸模具的水套的反面朝上的结构示意图；

图4为本发明实施例中的坯料及坯料上排位有两个水套的结构示意图；

图5为图4中坯料的侧视结构示意图；

图6为本发明实施例中模具固定工装和CNC加工中心台面的结构示意图；

图7为本发明实施例中水套的加工流程图。

其中：1、水套；10、反面；11、成型区域；12、定位部分；13、安装孔；14、顶针孔；15、连接孔；16、渣包；17、第一凸部；18、第二凸部；2、坯料；21、基准面；3、模具固定工装；31、固定板；311、第二安装面；312、抵压面；313、第一固定孔；314、第二固定孔；315、定位孔；316、避让孔；32、第一固定件；33、第二固定件；331、锁固件；332、抵压件；34、定位件；35、压板；351、紧固件；4、CNC加工中心台面；41、连接槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例

参见图1至图7，本发明实施例的汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，包括如下步骤：

准备一块用于加工制造所述水套1的坯料2；

将坯料2开粗加工形成半成品，开粗加工用于在坯料2上形成各加工区域的形状，其中加工区域包括成型区域11、定位部分12、安装孔13、连接孔15和渣包16；

半成品精加工：将半成品置于CNC加工中心台面4上，通过CNC设备根据所述形状加工各加工区域及顶针孔14，之后再采用火花机放电加工，且火花机控制仅仅加工清角；

抛光处理去除白化层；

回火处理及氮化处理，消除应力，得到所需的水套1成品。

根据本发明的一些优选实施例，坯料2开粗加工形成各加工区域的形状时应预留1.0mm-1.5mm的加工余量。预留出形状加工余量的目的在于保证热处理时变形提供变形余量，有了这个余量，在热处理时坯料2发生变形后仍可以加工出符合要求的水套1产品。

根据本发明的一些优选实施例，在开粗加工步骤之后、半成品精加工步骤之前，还包括：

前期处理：检查半成品开粗后毛刺的去除；

热处理：将半成品热处理后硬度为HRC44-46度（此处的硬度采用洛氏硬度）；

硬度测量（采用的测量方式是洛氏硬度计）：以确认硬度是否达标热处理。如果达标可以进行下一步骤；如果不达标，则需要返工，热处理到测量硬度达标为止。

需要说明的是，热处理前期处理的目的在于规避掉在热处理过程中可能发生的风险，当然前期处理除了上述的毛刺的去除以外，还包括其他本领域技术人员知晓的在热处理过程中可能存在风险的问题，具体不做详细描述和限定。

根据本发明的一些优选实施例，在开粗加工之前应标记基准；

在硬度测量步骤之后、半成品精加工之前，还包括在磨床上按照标记基准进行直角加工以加工出基准面21。如图4和图5所示，坯料2为一块方形的板块，基准为坯料2的其中一个直角也即如图4所示的左下角切除一个角以作为加工基准面21，基准的标记也即将该切除的角进行划线标记出来。此步骤目的在于标记方向也即确定加工水套1的正面和反面10，比如如图4所示，两个水套1的正面在坯料2上均超前，避免在不同工序中或不同的操作人员识别错误方向导致加工错误。

根据本发明的一些优选实施例，开粗加工时刀纹应平滑，预留足够的R角，以避免出现应力集中点，对于R角的具体大小不做描述和限定，本领域技术人员可以根据生产经验判断得到避免出现应力集中点的R角大小。且不允许存在尖角和清角。尖角和清角的存在也会导致应力集中，导致产品开裂或断裂等。

根据本发明的一些优选实施例，抛光处理中，抛光要求表面粗糙度Ra＞0.2μm，且抛光纹理方向与水套1从坯料2上脱模的方向一致。上述粗糙度的设计，目的在于去除白化层，避免白化层导致严重影响水套1寿命的问题，同时也保证水套1的光滑度。由于本发明实施例中电火花加工仅仅加工清角，加工区域较小，白化层较少，加工时间短，成本低。

需要说明的是本发明实施例中火花机放电加工与现有技术中的电火花线切割并不同，一是设备结构不同，二是本发明实施例中的火花机放电加工是采用的铜电极或石墨电极放电，而现有技术中的电火花线切割采用的是钼丝放电切割。本发明中的火花机放电加工控制电火花加工参数，脉冲宽度，电流大小等，加工时在产品上产生的白化层控制在0.01mm甚至更少，而且本发明实施例中火花机放电加工仅仅针对于清角加工，而水套1各加工区域的加工采用的是CNC设备也即数控机床进行加工，放电加工区域更少，加工时间更短，且产生的白化层更少，也就是说对产品寿命和品质的影响更小，最终加工出的水套1成品的寿命更长且品质更加有保障。需要说明的是，本发明实施例中的CNC设备为现有常规的数控机床设备，火花机也为现有常规的火花机，具体结构及工作原理均不做描述和限定。

根据本发明的一些优选实施例，氮化处理的工艺条件是处理时间12h，处理温度480℃，表面硬度不低于HV700，渗氮深度为0.08~0.1mm。可以更好的消除应力，同时也使得水套1成品具有较高的硬度和耐性，比如耐磨性、耐疲劳性、耐高温性等。对于回火处理具体温度不做描述和限定，与现有技术中水套回火处理条件一致，并非本发明的创造点所在，本领域技术人员容易知晓并实现。

根据本发明的一些优选实施例，在准备坯料2步骤之前，还包括：

坯料2加工工艺规划：确定可以加工出两个水套1的坯料2的最小尺寸；

坯料2购买：根据最小尺寸进行采购；

在准备坯料2步骤之后、开粗加工成半成品步骤之前，还包括：

坯料2中化学元素成分测量：判断材料是否符合性能要求；

外形尺寸测量：确定是否符合确定的最小尺寸。

需要说明的是，本发明实施例中描述的坯料2最小尺寸是根据水套1的形状特征以及排布方式确定，具体的为两个水套1在坯料2上并排紧靠分布、两个水套1的第一凸部17错开且两个水套1在坯料2上的排布呈中心对称，也即如图4所示的一个水套1的第一凸部17在坯料2的左侧，另一个水套1的第一凸部17在坯料2的右侧，且两个水套1的正反面10是一致的，也即如图4所示的两个水套1的正面均朝上。如此确定一块坯料2加工出两个水套1的最小尺寸，达到成本最低化。本发明实施例中化学元素（包括有C、Si、Mn、P、S、Cr、Mo、V）成分测量包括测量Si元素的含量及S元素的含量，通过测量上述元素的含量判断材料杂质含量的高低，从而确定其是否符合性能要求。通常的水套1加工用坯料2的化学元素成分含量中S元素的含量要求小于0.001（质量百分比），Si元素的含量应为0.19（质量百分比），其余元素含量不做限定和描述。

需要说明的是，CNC设备精加工时，水面正面加工时进行成型区域11和渣包16加工，反面10加工时进行定位部分12、成型区域11、顶针孔14、连接孔15、安装孔13和渣包16加工。而火花机放电加工残留清角。也就是说精加工包括两步工序，第一步CNC加工属于半精加工，第二步火花机放电加工残留清角才属于最终精加工。需要说明的是，顶针孔在开粗加工时不需要加工，而是在精加工步骤中才开始加工，并且是通过CNC设备加工的，具体的，精加工顶针孔时，采用钻绞刀（与加工其他加工区域所用刀具不同）加工顶针孔。相比现有技术中加工顶针孔采用电火花线切割与电火花放电加工。本发明实施例中采用钻绞刀加工顶针孔，可以进一步降低电火花加工操作，减少白化层的产生。

根据本发明的一些优选实施例，在坯料2加工工艺规划中还包括设计用于精加工时装夹的模具固定工装3。模具固定工装3是根据水套1的形状特征排布来进行设计的。需要说明的是，水套1的成型区域11的开口处的圆弧面设定为预留工艺面，该预留工艺面在开粗加工时不加工预留余量，在热处理步骤之后再加工成直角面，以便于放置在模具固定工装3上。对于模具固定工装3而言，如图6所示，包括固定板31、若干压板35、若干第一固定件32、若干第二固定件33和若干定位件34。更具体的，固定板31为一块方形板，其厚度方向的两个面也即如图6所示的上下两个面分别实施为第一装夹面（未示出）和第二装夹面，其中第一装夹面用于供固定板31与CNC加工中心台面4的装夹固定，第二装夹面用于水套1半精加工（也即正面和反面10加工）时的装夹固定，第一装夹面的其中一对侧边也即如图6所示的前后两条边分别形成有向外突出且朝向第二装夹面方向延伸并与第二装夹面存在高度差的抵压面312，也就是说抵压面312与第二安装面311不共面，抵压面312实际上为一个台阶面。第二装夹面上开有供水套1正面加工时装夹固定的若干第一固定孔313（也即如图6所示的第二安装面311上的上下两排小孔径的孔，第一固定孔313为通孔）、供水套1反面10加工时装夹固定的若干第二固定孔314（也即如图6所示的第二安装面311中间的一排小孔径的孔，第二固定孔314为盲孔）和位于对应的第二固定孔314外周的定位孔315（也即如图6所示的第二安装面311中间的孔径较大且深度比第二固定孔314浅的孔，定位孔315为盲孔）及供水套1反面10加工时避让第二凸部18的避让孔316（也即如图6所示的上排左侧的孔径大于第一固定孔313的孔，避让孔316为通孔，优选地，避让孔316为台阶孔，也即避让孔316的端口与安装面不共面）。若干压板35适于压靠在抵压面312上并通过紧固件351与CNC加工中心台面4相锁固，若干压板35均匀分布在两个抵压面312上，CNC加工中心台面4具有若干并排设置的连接槽41，紧固件351与连接槽41配合，连接槽41为倒T型槽，紧固件351为螺栓与螺母配合的形式，且螺母处于连接槽41内，通过旋转螺栓使得螺栓的下端抵接在连接槽41的底壁上而实现锁固，反之，将螺栓向上旋转使得螺栓的下端远离连接槽41的底壁即可将解除对压板35的锁固。且在锁固状态下紧固件351在连接槽41中的位置是不可移动的；在未锁固状态时，紧固件351可以沿着连接槽41移动，且压板35可以自由旋转。若干第一固定件32适于在加工水套1正面时穿设于第一固定孔313内并与水套1上的连接孔15相连接，第一固定件32优选为现有常规的螺栓，连接孔15为螺牙孔，固定时第一固定件32从第一安装面穿过第一固定孔313后从第二安装面311穿出并与水套1上的连接孔15相锁固。若干定位件34适于在加工水套1反面10时穿设于水套1中间的安装孔13内并嵌入定位孔315内，定位件34中间开有轴向贯穿的第三固定孔。若干第二固定件33适于在加工水套1反面10时穿设于第三固定孔内并与第二固定孔314相连接且将水套1向第二装夹面方向压紧。第二固定件33包括锁固件331和抵压件332，锁固件331用于穿设于抵压件332、第三固定孔内并和第二固定孔314连接锁固，抵压件332的尺寸大于安装孔13的尺寸且适于在锁固件331锁固时压紧水套1。优选的锁固件331为现有常规的螺栓，抵压件332为现有常规的垫片，也即本发明实施例中第二固定件33优选为现有常规的螺栓加垫片的结构，通过垫片压在安装孔13的上端面从而在螺栓与第二固定孔314锁固时将水套1压紧在第二安装面311上，第二固定孔314为螺牙孔，第三固定孔不做限定，可以为内壁光滑的通孔，也可以为与第二固定件33相匹配的具有螺纹的螺纹孔或螺牙孔。需要说明的是，在水套1正面加工时，定位件34和第二固定件33是不需要的。同理，在水套1反面10加工时，第一固定件32是不需要的。图6中示出的是一整套模具固定工装3的结构示意图。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

准备一块用于加工制造所述水套的坯料；

将坯料开粗加工形成半成品，开粗加工用于在坯料上形成各加工区域的形状，其中加工区域包括成型区域、定位部分、安装孔、连接孔和渣包；

半成品精加工：将半成品置于CNC加工中心台面上，通过CNC设备根据所述形状加工各加工区域及顶针孔；之后再采用火花机放电加工，且火花机控制仅仅加工清角；

抛光处理去除白化层；

回火处理及氮化处理，消除应力，得到所需的水套成品。

2.根据权利要求1所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，坯料开粗加工形成各加工区域的形状时应预留1.0mm-1.5mm的加工余量。

3.根据权利要求1或2所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，在开粗加工步骤之后、半成品精加工步骤之前，还包括：

前期处理：检查半成品开粗后毛刺的去除；

热处理：将半成品热处理后硬度为HRC44-46度；

硬度测量：以确认硬度是否达标热处理。

4.根据权利要求3所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，在开粗加工之前应标记基准；

在硬度测量步骤之后、半成品精加工之前，还包括在磨床上按照标记基准进行直角加工以加工出基准。

5.根据权利要求1或2所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，开粗加工时刀纹应平滑，预留足够的R角，以避免出现应力集中点，且不允许存在尖角和清角。

6.根据权利要求1或2所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，抛光处理中，抛光要求表面粗糙度Ra＞0.2μm，且抛光纹理方向与水套从坯料上脱模的方向一致。

7.根据权利要求1或2所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，氮化处理的工艺条件是处理时间12h，处理温度480℃，表面硬度不低于HV700，渗氮深度为0.08~0.1mm。

8.根据权利要求1或2所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，所述的火花机放电的电极采用的铜电极或石墨电极。

9.根据权利要求1或2所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，在准备坯料步骤之前，还包括：

坯料加工工艺规划：确定可以加工出两个水套的坯料的最小尺寸；

坯料购买：根据最小尺寸进行采购；

在准备坯料步骤之后、开粗加工成半成品步骤之前，还包括：

坯料中化学元素成分测量：判断材料是否符合性能要求；

外形尺寸测量：确定是否符合确定的最小尺寸。

10.根据权利要求9所述的一种汽车缸体压铸模具的水套的加工方法，其特征在于，在坯料加工工艺规划中还包括设计用于精加工时装夹的模具固定工装，所述模具固定工装包括：

固定板，其厚度方向的两个面分别实施为第一装夹面和第二装夹面，其中第一装夹面用于供所述固定板与CNC加工中心台面的装夹固定，第二装夹面用于水套半精加工时的装夹固定，所述第一装夹面的其中一对侧边分别形成有向外突出且朝向所述第二装夹面方向延伸并与所述第二装夹面存在高度差的抵压面，所述第二装夹面上开有供水套正面加工时装夹固定的若干第一固定孔、供水套反面加工时装夹固定的若干第二固定孔和位于对应的所述第二固定孔外周的定位孔及供水套反面加工时避让第二凸部的避让孔；

若干压板，适于压靠在所述抵压面上并通过紧固件与所述CNC加工中心台面相锁固；

若干第一固定件，适于在加工水套正面时穿设于所述第一固定孔内并与水套上的连接孔相连接；

若干定位件，适于在加工水套反面时穿设于水套中间的安装孔内并嵌入所述定位孔内，所述定位件中间开有轴向贯穿的第三固定孔；

若干第二固定件，适于在加工水套反面时穿设于所述第三固定孔内并与所述第二固定孔相连接且将水套向所述第二装夹面方向压紧。

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