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铝挤压模具的加工质量及控制技术解析
来源:铝博士网
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作者:chinacaw
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发布时间: 2014-10-11
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在铝合金型材挤压生产过程中，模具起着至关重要的作用。合理的模具结构，是产品成型和尺寸精度的重要保证，特别是在控制空心铝型材的焊缝组织和力学性能方面尤其重要。而模具加工是实现模具设计者的理念和保证模具结构精度的重要环节。但由于加工设备的性能和精度的限制，再加上加工人员的水平参差不齐，往往是使制造出来的模具存在着或多或少的缺陷，给后续的挤压生产带来不必要的困扰，也使得有些产品的交货日期延误。我公司通过采取一系列措施，使模具的加工质量得到控制，模具的加工精度稳步提高。下面就在模具加工过程中碰到的质量问题及采取的控制措施作具体阐述。
2模具加工的质量状况
2.1加工过程的容易出现加工缺陷
由于制造设备的性能与精度以及操作人员的水平等因素。造成加工的模具与设计图纸不完全相符但又不报废，这样就生产出了不完全合格的模具,既是有加工缺陷的模具。这些模具在挤压生产中会造成型材产品的质量问题。例如；模具的加工空刀精度对型材产品的起骨，拖铝，偏壁，线纹等质量问题生产影响;工作带的角度不正。会影响型材产品的成形等。图2为我公司统计的加工缺陷对产品品质质量影响的比例状况。由图可以看出工作带与空刀缺陷占得比例最大,其余缺陷影响较均衡
2.2缺陷的成因及对质量影响
2.2.1工作带精度不高
工作带直接与金属铝接触摩擦，对型材的成型与尺寸起着关键的作用。但由于加工人员在铣电极时，工作带分段不准确，高低工作带之间不采用圆弧过渡，会造成成型材表面起骨或骨影。另外，工作带角度不正，平面度不够，往往是由于线切割纹比较粗，抛光量过大，抛光人员的水平和习惯造成工作带的正角度或负角度，使得模具在使用中出料变得阻慢或加快，给模具设计或修模人员以误导，并使型材的成形变得困难。工作带的光洁度差及进出口的倒角不够易造成型材表面的机械纹变多。
2.2.2空刀尺寸过大或过小
在铣加工多模芯空刀时，由于粗铣模芯为整体，各模芯之间壁厚没有加工出来，加工人员经常按图纸事先预定的空刀尺寸加工，极易造成小模芯处的空刀过大而稳定性变差，形成型材的壁厚不均即偏壁。而在加工空刀尺寸较小的悬臂部分尤其是接近工作带部分，电火花没有精打造成塞模,或拖铝纹粗,或是电极在对刀时偏离中心，使悬臂部分的空刀不均匀，即一边空刀大，一边空刀小，挤压时悬臂偏向一边或者断裂，致使模具报废。
2.2.3分流孔、焊合室、导流的光洁度，平整度及锥度不够
分流模加工，在分流模模芯与分流桥处常常出现三角形的死区位，这主要是因为铣刀在摆度时不到位或者摆的角度次数太少引起的。挤压生产时该区域金属流动不畅，焊合性能差，使型材产生阴阳面或者该处的表面线纹增多。焊合室导流的光洁度与平整度（有些带锥度）不够。主要是精铣或者磨平面时，工件摆放不平，或铣加工转速过慢，锥度不够时是磨铣刀时锥度没有磨准，这些缺陷会引起型材的线纹增粗增多。
2.2.4分流桥倒角不圆润，供料孔（槽）不顺畅
分流桥尤其是带斜扩的分流桥，由于桥的斜扩中带有一定深度的直深部位以保证桥的强度，加工时经常在摆角度时没有将直深位铣出来，并且桥的滴水位没有用圆弧接顺，造成型材的焊合性能不好，形成明显的焊合线且分流桥易裂。上模筋位，螺丝位的供料槽深度不够，这些部位在成形时供料不足，型材表面易产生凹面，喷涂产生亮线（或亮带）。
2.2.5模具硬度不足（或过硬），硬度不均匀，氧化层剥落等
模具钢原料的质量不稳定，以及热处理工艺控制不好，造成模具硬度不均匀，硬度不足或过硬，使模具在生产中成形不稳定，寿命也不长。氮化时模具清洗不干净或氮化工艺不稳定致使氮化层过厚使工作带剥落。
除上述缺陷外，还有装配止口，装配销钉的松紧，线切割预变形超差以及跳丝，断丝造成壁厚及尺寸超差等等。
3模具加工质量的改善及控制
基于以上对加工缺陷成因的分析，我公司采用一系列措施，调整加工工艺，取得良好的效果，具体做法如下：
（1）保证原材料质量的稳定。对每批钢材抽查，通过金相组织和内部探伤分析，基本上消除由原材料引起的缺陷。
（2）粗车加工：为了减少模具在热处理时应力集中造成裂纹，在车外圆直径过渡部位时留有R连接，一般为R3~R5.
（3）利用CNC来加工分流孔，导流，焊合室，桥位。通过CNC的编程建模，可预先直观看到加工后的三维形状，并可及时进行修改以达到设计图纸的要求。
（4）对简单形状的分流模，模芯的工作带，空刀完全由CNC完成，而对于多模芯复杂的分流模采用CNC雕刻电极，套打出空刀和工作带。
（5）采用CNC配模。定位销和螺丝孔用CNC定位加工，壁厚也由CNC接余量配出，尽量减少手工配的加工量。
（6）上模供料槽，先由CNC定位并加工出刍形，等模芯加工出来后，由电火花继续完成。小悬臂处采用锥形空刀，既保证悬臂强度，又不造成塞模或拖铝。
（7）电火花精打的电极由CNC雕刻机完成。形状复杂的模孔以及预变形的模孔由慢走丝线切割，减少人工的抛光量，保证模孔工作带的精度和光洁度。
（8）定期送检一批试块，检查热处理和氮化工艺的稳定性，根据试块检验的结果，及时调整热处理工艺。
4效果
通过采用上述措施，模具的加工缺陷大大降低，模具的精度得到极大提高，模具上机合格率也比以前有大提高。
2模具加工的质量状况
2.1加工过程的容易出现加工缺陷
由于制造设备的性能与精度以及操作人员的水平等因素。造成加工的模具与设计图纸不完全相符但又不报废，这样就生产出了不完全合格的模具,既是有加工缺陷的模具。这些模具在挤压生产中会造成型材产品的质量问题。例如；模具的加工空刀精度对型材产品的起骨，拖铝，偏壁，线纹等质量问题生产影响;工作带的角度不正。会影响型材产品的成形等。图2为我公司统计的加工缺陷对产品品质质量影响的比例状况。由图可以看出工作带与空刀缺陷占得比例最大,其余缺陷影响较均衡
2.2缺陷的成因及对质量影响
2.2.1工作带精度不高
工作带直接与金属铝接触摩擦，对型材的成型与尺寸起着关键的作用。但由于加工人员在铣电极时，工作带分段不准确，高低工作带之间不采用圆弧过渡，会造成成型材表面起骨或骨影。另外，工作带角度不正，平面度不够，往往是由于线切割纹比较粗，抛光量过大，抛光人员的水平和习惯造成工作带的正角度或负角度，使得模具在使用中出料变得阻慢或加快，给模具设计或修模人员以误导，并使型材的成形变得困难。工作带的光洁度差及进出口的倒角不够易造成型材表面的机械纹变多。
2.2.2空刀尺寸过大或过小
在铣加工多模芯空刀时，由于粗铣模芯为整体，各模芯之间壁厚没有加工出来，加工人员经常按图纸事先预定的空刀尺寸加工，极易造成小模芯处的空刀过大而稳定性变差，形成型材的壁厚不均即偏壁。而在加工空刀尺寸较小的悬臂部分尤其是接近工作带部分，电火花没有精打造成塞模,或拖铝纹粗,或是电极在对刀时偏离中心，使悬臂部分的空刀不均匀，即一边空刀大，一边空刀小，挤压时悬臂偏向一边或者断裂，致使模具报废。
2.2.3分流孔、焊合室、导流的光洁度，平整度及锥度不够
分流模加工，在分流模模芯与分流桥处常常出现三角形的死区位，这主要是因为铣刀在摆度时不到位或者摆的角度次数太少引起的。挤压生产时该区域金属流动不畅，焊合性能差，使型材产生阴阳面或者该处的表面线纹增多。焊合室导流的光洁度与平整度（有些带锥度）不够。主要是精铣或者磨平面时，工件摆放不平，或铣加工转速过慢，锥度不够时是磨铣刀时锥度没有磨准，这些缺陷会引起型材的线纹增粗增多。
2.2.4分流桥倒角不圆润，供料孔（槽）不顺畅
分流桥尤其是带斜扩的分流桥，由于桥的斜扩中带有一定深度的直深部位以保证桥的强度，加工时经常在摆角度时没有将直深位铣出来，并且桥的滴水位没有用圆弧接顺，造成型材的焊合性能不好，形成明显的焊合线且分流桥易裂。上模筋位，螺丝位的供料槽深度不够，这些部位在成形时供料不足，型材表面易产生凹面，喷涂产生亮线（或亮带）。
2.2.5模具硬度不足（或过硬），硬度不均匀，氧化层剥落等
模具钢原料的质量不稳定，以及热处理工艺控制不好，造成模具硬度不均匀，硬度不足或过硬，使模具在生产中成形不稳定，寿命也不长。氮化时模具清洗不干净或氮化工艺不稳定致使氮化层过厚使工作带剥落。
除上述缺陷外，还有装配止口，装配销钉的松紧，线切割预变形超差以及跳丝，断丝造成壁厚及尺寸超差等等。
3模具加工质量的改善及控制
基于以上对加工缺陷成因的分析，我公司采用一系列措施，调整加工工艺，取得良好的效果，具体做法如下：
（1）保证原材料质量的稳定。对每批钢材抽查，通过金相组织和内部探伤分析，基本上消除由原材料引起的缺陷。
（2）粗车加工：为了减少模具在热处理时应力集中造成裂纹，在车外圆直径过渡部位时留有R连接，一般为R3~R5.
（3）利用CNC来加工分流孔，导流，焊合室，桥位。通过CNC的编程建模，可预先直观看到加工后的三维形状，并可及时进行修改以达到设计图纸的要求。
（4）对简单形状的分流模，模芯的工作带，空刀完全由CNC完成，而对于多模芯复杂的分流模采用CNC雕刻电极，套打出空刀和工作带。
（5）采用CNC配模。定位销和螺丝孔用CNC定位加工，壁厚也由CNC接余量配出，尽量减少手工配的加工量。
（6）上模供料槽，先由CNC定位并加工出刍形，等模芯加工出来后，由电火花继续完成。小悬臂处采用锥形空刀，既保证悬臂强度，又不造成塞模或拖铝。
（7）电火花精打的电极由CNC雕刻机完成。形状复杂的模孔以及预变形的模孔由慢走丝线切割，减少人工的抛光量，保证模孔工作带的精度和光洁度。
（8）定期送检一批试块，检查热处理和氮化工艺的稳定性，根据试块检验的结果，及时调整热处理工艺。
4效果
通过采用上述措施，模具的加工缺陷大大降低，模具的精度得到极大提高，模具上机合格率也比以前有大提高。
