模具制造中克服内应力的体会

工程塑料

其实，一般中档模具（中小型）都应该达到这个要求。这个要求就是考察模具制造商的设计水平、装备水平、工艺水平、管理水平、质量保证体系和员工素质的综合指标之一。

所谓考察设计水平，就是设计的合理性与化复杂为简单的优化是否最佳。这一点，目前在中国模具制造商中还是有很大差异的。

所谓考察装备水平，就是看你是否拥有正规的数控设备并且采用正确的工艺来加工。目前，世界上先进的模具制造设备，在中国都可以看到。一般的中国模具制造商基本上在装备上是可以的。

对于管理水平和质量保证体系。只能说越来越多的企业认识到其重要性。

这里着重谈我对加工工艺中达到这个要求的一些体会。

首先，要在加工中心工作3-4小时以后对模具零件进行精加工，效果会最好。

其次，要解决在所有加工过程中因内应力使模具零件变形的问题，使加工过程中的变形最小。

在模具零件切削加工时，由于加工的刀具、电极、切割丝、冷热变化、紧固工具对材料的施力等，被加工的材料内部在不断的积聚由此产生的内应力；同时，内应力在不断积聚下企图释放。当积聚的内应力达到相当程度，克服了材料的刚性，改变了被加工件的形状，产生了变形。

被加工的材料在切削过程中积聚内应力是必然的，那么内应力要造成模具零件变形也是必然的。我们知道，在模具零件内积聚内应力最多的，是打深孔、磨加工、粗加工和电加工阶段，以及焊接加工阶段。

克服模具零件中内因力造成的变形。不外两种途径：消除内应力和机械再加工或两者相结合。

消除内应力一般是采取热处理的方法，即我们通常所说的“消应处理”。

一般钢质零件进炉后，6-12小时内逐步升温至590℃左右，保温2-6小时（视工件大小及厚薄，还要根据当时当地季节温度），然后随炉冷却。这个过程一般需要24-48小时。

一般铝质零件进炉后，6小时内逐步升温至290℃左右，保温2-4小时（视工件大小及厚薄，还要根据当时当地季节温度），然后随炉冷却。这个过程一般需要24小时。

在机械加工时，尤其是粗加工时，紧固工具的受力一定要均匀，一般采用多遍、对角紧固，紧－松－紧的方法。

我们一般习惯的加工方法是认定一个基准面，加工过程中从头至尾不变，以它为基准来加工其他部位。其实，由于加工时内应力的积聚造成的变形，这个基准面也在变形。

而基准面的变形，会造成其余形状产生许多变化。在装配时通过修整，又产生许多变化，这些累积起来，就影响了模具的品质和寿命。

为了使制造的模具性能达到设计要求的状态，我们应该解决在加工过程中克服内应力造成的变形这个模具制造过程中的常见病。

我们一般是在粗加工时，选择几个不同方向的面作为自我检测三维变形程度的观测面。如果没有现成的，可以附加，待精加工时再切除。附加的观测面不能太小，太小了观测起来不准确。原则是：能大则大，易切除。

例如：在三维尺寸为1000×800×300mm的零件上，一般最好设定的观测面长度不应小于900mm、600mm、260mm。观测面越小，测定的数值与实际的误差越大。

一般的情况下，若观测面长度仅为实际工件长度的50%时，测定的数值与实际会相差1-2倍。

在粗加工完毕时，测量各观测面的情况并记录数据后，尽量彻底放松紧固工具，但不得变动被加工件在工作台面的位置，再测量被加工件各观测面实际数据，两相对照，一般就可以知道被加工工件的变形情况。

二次紧固：再次紧固各紧固工具至加工时不会走动为止。这是最难的。然后对各观测面进行小量切削使其能正确起到第二基准（俗称过渡基准）的真实、正确作用为止。

工件翻身：根据粗加工后测量的变形数据，对原基准面进行修整加工时，一定要将工件垫平。如果没有垫平就加工，会使其他的部位产生形状偏移，造成某些部位切削量过大，某些部位没有切削量甚至负凹。这道加工是为了克服基准面的变形，使其能够继续起到第一基准面的作用。

在第一次“消应处理”以后（粗加工后），重新加工基准面。与下面的工序不一样。

第一基准面的加工，造成它与其他面的误差。为了解决这个矛盾，工件再翻身、紧固：这次紧固，工件最好放在原位。对已二次加工的各原检测面，再进行检测。其与新基准面的误差，一般多是二次紧固时过紧造成的。随着经验的积累，这个误差会越来越小。对原加工的各部位进行半精加工。完毕后，检验。检验无问题，移送下道工序。

如果事先在分型面预留适当加工余量，在抛光以前，用三坐标机对型腔三维基准（空间0位）进行测量后，对基准面与分型面进行第三次加工。在这里，需要强调一个问题。我们现在使用三维软件已非常普及了。但是我们使用的设计基准却有二种：中心0位基准与边角0位基准。前一种是随着CAD的发展而普及的，对初学者来讲，入门较慢，但很精确，不易出错。后一种是沿用传统设计的方法，容易出错。我这里所指的“用三坐标机对型腔三维基准（空间0位）进行测量”，是指用“中心0位基准”设计和检测的。大家体会一下，就会明白我的意思。

一般的，按这个工序做，就可以克服因加工产生的内应力造成的变形。分型面就可以避免手工飞平这道工序。