模具設(shè)計(jì)與制造畢業(yè)論文--線切割加工變形和開裂問(wèn)題分析

1、<p><b>　　XXXXXXX學(xué)院</b></p><p><b>　　畢業(yè)實(shí)習(xí)專題報(bào)告</b></p><p>　　題 目： 線切割加工變形和開裂問(wèn)題分析 </p><p>　　作 者： XXXXXX 學(xué) 號(hào)： XXXXXXXXXX </p><p&

2、gt;　　班 級(jí)： 08模具 </p><p>　　系 別： 機(jī)電工程系 </p><p>　　專 業(yè)： 模具設(shè)計(jì)與制造 </p><p><b>　　摘要</b></p>

3、<p>　　“電火花數(shù)控線切割加工”是利用移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線（銅絲或鉬絲）作為電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電、切割成形。它為機(jī)械制造業(yè)中加工某些特殊的材料、特殊形狀的工件提供了切實(shí)可行的方法，如高強(qiáng)度、高硬度的淬火鋼；微細(xì)異型孔、窄縫等。電火花數(shù)控線切割加工技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，但在線切割加工過(guò)程中，模具易產(chǎn)生變形和產(chǎn)生裂紋，造成零件的報(bào)廢，使得成本增加等問(wèn)題屢屢發(fā)生。所以，線切割加工中模具的變形和開裂問(wèn)題，也越來(lái)越引起人們的關(guān)注

4、，多年來(lái)，人們對(duì)線切割加工的變形和開裂認(rèn)識(shí)不夠，往往造成線切割加工部門與來(lái)料加工者之間相互推脫責(zé)任，產(chǎn)生矛盾。其實(shí)，變形和開裂的原因是多方面的，如材料問(wèn)題、熱處理問(wèn)題、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題、工藝安排問(wèn)題及線切割時(shí)工件的裝夾和切割線路選擇的問(wèn)題等等。在這諸多因素中，能否找到線切割加工變形和開裂規(guī)律呢？因此，本人通過(guò)3個(gè)多月的深入研究弄清楚加工變形和開裂的原因并采取相應(yīng)的措施，對(duì)降低加工成本和保證加工質(zhì)量和速度十分重要，更能推進(jìn)該工藝的進(jìn)一步發(fā)展，

5、早日實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)無(wú)人操作加工。</p><p>　　關(guān)鍵詞：線切割；變形；開裂；措施</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p><b>　　目錄II</b></p><p><b>

6、　　1. 前言1</b></p><p>　　1.1 實(shí)習(xí)目的1</p><p>　　1.2 實(shí)習(xí)基本情況1</p><p>　　1.3 實(shí)習(xí)過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題——變形和開裂1</p><p>　　2. 變形和開裂的原因2</p><p>　　2.1“電火花線切割加工”原理2</p>

7、<p>　　2.2引起“電火花線切割加工”變形和開裂的原因2</p><p>　　2.2.1 與零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)3</p><p>　　2.2.2 與熱加工工藝有關(guān)3</p><p>　　2.2.3 與機(jī)械加工工藝有關(guān)3</p><p>　　2.2.4 與材料有關(guān)3</p><p>　　2.2

8、.5 與線切割工藝有關(guān)3</p><p>　　3. 防止變形和開裂4</p><p>　　3.1 選擇變形量較小的材料，采用正確的熱處理工藝4</p><p>　　3.2 合理安排機(jī)械加工工藝4</p><p>　　3.4選擇合理的工藝參數(shù)5</p><p><b>　　結(jié)尾6</b&g

9、t;</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)7</b></p><p><b>　　1. 前言</b></p><p>　　畢業(yè)實(shí)習(xí)是我們?cè)谕瓿山虒W(xué)計(jì)劃所規(guī)定的全部理論課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的總結(jié)性實(shí)習(xí)，是培養(yǎng)和檢驗(yàn)我們綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)的基本理論、基本技能，理論聯(lián)系實(shí)際以及獨(dú)立地分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的重要環(huán)節(jié)。</p>

10、<p><b>　　1.1 實(shí)習(xí)目的</b></p><p>　　畢業(yè)實(shí)習(xí)的目的就在于使我們學(xué)生加深對(duì)所學(xué)專業(yè)課程的理解，鞏固所學(xué)知識(shí)，增強(qiáng)運(yùn)用專業(yè)知識(shí)的能力，并通過(guò)實(shí)習(xí)了解專業(yè)工作的內(nèi)容，從中學(xué)習(xí)和獲取專業(yè)工作的能力和經(jīng)驗(yàn)，以提高運(yùn)用理論知識(shí)和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。</p><p>　　1.2 實(shí)習(xí)基本情況</p><p>　　

11、本次畢業(yè)實(shí)習(xí)學(xué)院采取分散實(shí)習(xí)法，即學(xué)生自己去尋找相關(guān)的實(shí)習(xí)單位進(jìn)行實(shí)習(xí)。在多日的尋找后，我有幸來(lái)到了“福安精誠(chéng)模具有限公司”來(lái)完成我學(xué)業(yè)的最后一部分——畢業(yè)實(shí)習(xí)。</p><p>　　本次我個(gè)人的畢業(yè)實(shí)習(xí)時(shí)間是從3月1號(hào)到5月30號(hào)，實(shí)習(xí)單位的地點(diǎn)位于福建省寧德市福安精誠(chéng)模具有限公司，在公司了解我的基本情況后，公司決定把我安排在線切割車間來(lái)完成這次畢業(yè)實(shí)習(xí)。</p><p>　　1.3

12、實(shí)習(xí)過(guò)程發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題——變形和開裂</p><p>　　在三多月的實(shí)習(xí)當(dāng)中，我們雖然能加工出合格的模具，但是我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)線切割加工過(guò)程中，模具易產(chǎn)生變形和產(chǎn)生裂紋，造成零件的報(bào)廢使得成本增加等問(wèn)題屢屢發(fā)生。</p><p>　　經(jīng)過(guò)于師傅的交談和加上多方的調(diào)查，我了解到變形和開裂一直是線切割加工中的一個(gè)最嚴(yán)重的問(wèn)題。如果在線切割進(jìn)行的過(guò)程中制件出現(xiàn)變形和開裂，不僅會(huì)造成一定程度的經(jīng)濟(jì)損失，

13、浪費(fèi)了大量的工作時(shí)間，而且還會(huì)影響工件的加工質(zhì)量，嚴(yán)重的甚至?xí)斐晒ぜ?bào)廢。甚至還會(huì)增加實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作加工的困難，這就阻礙了線切割工藝的進(jìn)一步發(fā)展。因此，研究變形和開裂的原因和防止變形和開裂的有效方法顯的極為重要。</p><p>　　2. 變形和開裂的原因</p><p>　　引起變形和開裂的原因諸多，例如運(yùn)絲機(jī)構(gòu)（也稱導(dǎo)絲機(jī)構(gòu))存在缺陷、</p><p>　　與工

14、件相關(guān)問(wèn)題、加工路線等等。</p><p>　　2.1“電火花線切割加工”原理</p><p>　　電火花線切割加工，英文全稱：Wire cut Electrical Discharge Machining，簡(jiǎn)稱WEDM,它是在電火花加工基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工藝方法。其基本原理是利用移動(dòng)的細(xì)金屬導(dǎo)線（銅絲或鉬絲）作為電極，對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電、切割成形。如“電火花線切割原理圖”（最好把圖

15、貼上）中所示可以看出，</p><p>　　利用鉬絲4作工具電極進(jìn)行切割；貯絲筒7使鉬絲作正反交替移動(dòng)，加工能源由脈沖電源3提供，在電極絲和工件之間不斷地注入工作液。工件和電極絲的相對(duì)運(yùn)動(dòng)由放置工件的工作臺(tái)在X和Y兩方向的運(yùn)動(dòng)合成實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可以加工不同形狀的輪廓。</p><p>　　通過(guò)了解線切割的工作原理，我們不難發(fā)現(xiàn)，運(yùn)絲機(jī)構(gòu)、工作液及脈沖電源與斷絲有密切關(guān)系，也與電

16、極絲選擇有關(guān)，在不同工件中加工，工件的強(qiáng)度對(duì)引起電極絲斷絲問(wèn)題自然也有一定的聯(lián)系。</p><p>　　2.2引起“電火花線切割加工”變形和開裂的原因</p><p>　　經(jīng)過(guò)3個(gè)多月的畢業(yè)實(shí)習(xí)觀察和多方的查閱，斷絲的因素總結(jié)如下：</p><p><b>　　與零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)</b></p><p><b>

17、　　與熱加工工藝有關(guān)</b></p><p><b>　　與機(jī)械加工工藝有關(guān)</b></p><p><b>　　與材料有關(guān)</b></p><p><b>　　與線切割工藝有關(guān)</b></p><p>　　2.2.1 與零件的結(jié)構(gòu)有關(guān)</p><

18、;p>　　凡窄長(zhǎng)形狀的凹模、凸模易產(chǎn)生變形，其變形量的大小與形狀復(fù)雜程度、長(zhǎng)寬比、型腔與邊框的寬度比有關(guān)。形狀越復(fù)雜，長(zhǎng)寬比及型腔與邊框?qū)挾缺仍酱?，其模具變形量越大。變形的?guī)律是型腔中部癟入，凸模通常是翹曲； 凡是形狀復(fù)雜清角的淬火型腔，在尖角處極易產(chǎn)生裂紋，甚至易出現(xiàn)炸裂現(xiàn)象。其出現(xiàn)的頻率與材料的成分、熱處理工藝等有關(guān)； 圓筒形壁厚較簿零件，若在內(nèi)壁進(jìn)行切割，易產(chǎn)生變形，一般由圓形變?yōu)闄E圓形。若將其切割缺口，在即將切透時(shí)易產(chǎn)生

19、炸裂現(xiàn)象； 由零件外部切入的較深槽口，易產(chǎn)生變形，變形的規(guī)律為口部?jī)?nèi)收，變形量的大小與槽口的深度及材料性質(zhì)有關(guān)。 </p><p>　　2.2.2 與熱加工工藝有關(guān)</p><p>　　模具毛坯在鍛造時(shí)始鍛溫度過(guò)高或過(guò)低，終鍛溫度偏低的零件； 終鍛溫度過(guò)高，晶粒長(zhǎng)大，終鍛后冷卻速度過(guò)慢，有網(wǎng)狀碳化物析出的模坯；鍛坯退火沒(méi)有按照球化退火工藝進(jìn)行，球化珠光體超過(guò)5級(jí)的零件；淬火加熱溫度過(guò)高，奧

20、氏體晶粒粗大，降低材料強(qiáng)韌性，增加脆性；淬火工件未及時(shí)回火和回火不充分的零件。 </p><p>　　2.2.3 與機(jī)械加工工藝有關(guān)</p><p>　　面積較大的凹模，中間大面積切除而又事先未挖空，因切去框內(nèi)較大的體積，框形尺寸將產(chǎn)生一定的變形；凡坯料中無(wú)外形起點(diǎn)穿絲孔，不得不從坯料外切入的，不論其凸模回火和形狀如何，一般容易產(chǎn)生變形，尤其是淬火件變形嚴(yán)重，甚至在切割中產(chǎn)生裂紋；對(duì)熱

21、處理后的磨削零件，無(wú)砂輪粒度、進(jìn)刀量、冷卻方式等工藝要求，磨削后表面有燒傷及微裂紋等疵病的零件。 </p><p>　　2.2.4 與材料有關(guān)</p><p>　　原材料存在嚴(yán)重的碳化物偏析； 淬透性差、易變形的材料，如T10A、T8A等</p><p>　　2.2.5 與線切割工藝有關(guān)</p><p>　　線切割路徑選擇不當(dāng)，易產(chǎn)生變形；工

22、件的夾壓方式不可靠、夾壓點(diǎn)的選擇不當(dāng)，均易產(chǎn)生變形；電規(guī)準(zhǔn)選擇不當(dāng)，易產(chǎn)生裂紋。 </p><p>　　3. 防止變形和開裂</p><p>　　找到了變形和開裂的原因，即可對(duì)癥下藥采取相應(yīng)的措施予以避免，防止變形、開裂。具體的措施可以從以下幾個(gè)方面入手：</p><p>　　3.1 選擇變形量較小的材料，采用正確的熱處理工藝</p><p>

23、;　　為了防止和減少變形、開裂，對(duì)需要線切割加工的模具，應(yīng)對(duì)材料的選擇、熱加工、熱處理直到制成成品的各個(gè)環(huán)節(jié)都要充分關(guān)注和重視； 嚴(yán)格檢查原材料化學(xué)成分、金相組織和探傷，對(duì)于不合格原材料和粗晶粒鋼材及有害雜質(zhì)含量超標(biāo)鋼材不宜選用；盡量選用真空冶煉、爐外精煉或電渣重熔鋼材；避免選用淬透性差、易變形材料；坯料應(yīng)合理鍛造，遵守鐓粗、拔長(zhǎng)、鍛壓比等鍛造守則，原材料長(zhǎng)度與直徑之比即鍛造比最好選在2-3之間；改進(jìn)熱處理工藝，采用真空加熱、

24、保護(hù)氣氛加熱和充分脫氧鹽浴爐加熱及分級(jí)淬火、等溫淬火；選擇理想的冷卻速度和冷卻介質(zhì)；淬火鋼應(yīng)及時(shí)回火，盡量消除淬火內(nèi)應(yīng)力，降低脆性；用較長(zhǎng)時(shí)間回火，提高模具抗斷裂韌性值；充分回火，得到穩(wěn)定組織性能；多次回火使殘余奧氏體轉(zhuǎn)變充分和消除新的應(yīng)力；對(duì)于有第二類回火脆性模具鋼高溫回火后應(yīng)快冷(水冷或油冷)，可消除二類回火脆性；模具鋼化學(xué)處理之前進(jìn)行擴(kuò)散退火、球化退火、調(diào)質(zhì)處理，充分細(xì)化原始組織</p><p>　　3.2

25、 合理安排機(jī)械加工工藝 線切割工件坯料的大小，要根據(jù)零件的大小確定，不宜太小。一般情況下，圖形應(yīng)位于坯料中部或離毛坯邊緣較遠(yuǎn)而不易產(chǎn)生變形的位置上，通常應(yīng)取圖形到坯料邊距大于10mm；凡較大的型腔或窄長(zhǎng)而復(fù)雜的凸模，配制坯料時(shí)要改變傳統(tǒng)的實(shí)心板料習(xí)慣。大框型腔、窄長(zhǎng)型腔等易變形零件，其中間部位應(yīng)鏤空。這樣淬火時(shí)表里狀況得以改善，溫差小，產(chǎn)生的應(yīng)力小，同時(shí)切割時(shí)切除的體積也就小，應(yīng)力達(dá)到平衡也就不至受破壞；在模具使用允許的情況

26、下，大框形型腔零件的清角處，應(yīng)適當(dāng)增加工藝圓角R，或在線切割之前將清角處鉆空，以緩解應(yīng)力集中的現(xiàn)象；對(duì)凸模零件，在淬火之前應(yīng)在凸塊坯料中鉆外形起點(diǎn)的穿絲孔，使工件在切割時(shí)保持內(nèi)應(yīng)力平衡且不被破壞，以免從材料外切入引起開裂變形。 3.3 優(yōu)化線切割加工的工藝方案</p><p>　　改變一次切割到位的傳統(tǒng)習(xí)慣為粗、精二次切割，以便第一次粗切割后的變形量在精切割時(shí)及時(shí)地被修正。一般精切割時(shí)的切割量應(yīng)根據(jù)第一次

27、切割后的變形量大小而定，一般取0.5mm左右即可。這種辦法常應(yīng)用于形狀復(fù)雜而勢(shì)必產(chǎn)生變形的零件或要求精度較高、配合間隙較小的模具；改變兩點(diǎn)夾壓的習(xí)慣為單點(diǎn)夾壓，以便切割過(guò)程中的變形能自由伸張，防止兩點(diǎn)夾壓對(duì)變形的干涉，但要注意，單點(diǎn)夾壓的合理部位通常在末尾程序處。這樣所產(chǎn)生的變形只影響廢料部分，避免了對(duì)成型部分的影響；對(duì)易變形的切割零件，要根據(jù)零件形狀特征統(tǒng)籌安排切割的起始點(diǎn)、程序走向及夾壓位置，以減少變形量。一般應(yīng)選擇較平坦、已精加工

28、或?qū)ぜ阅苡绊懖淮蟮牟课辉O(shè)置線切割的起始點(diǎn)。</p><p><b>　　選擇合理的工藝參數(shù)</b></p><p>　　采用高峰值窄脈沖電參數(shù)，使工件材料以氣相拋出，氣化溫度大大高于融化溫度，以帶走大部分熱量，避免工件表面過(guò)熱而產(chǎn)生變形；有效地進(jìn)行逐個(gè)脈沖檢測(cè)，控制好集中放電脈沖串的長(zhǎng)度，也可解決局部過(guò)熱問(wèn)題，消除裂紋的產(chǎn)生； 脈沖能量對(duì)裂紋的影響極其明顯，能量越

29、大，裂紋則越寬越深；脈沖能量很小時(shí)，例如采用精加工電規(guī)準(zhǔn)，表面粗糙度值＜Ra1.25μm,一般不易出現(xiàn)裂紋。</p><p><b>　　結(jié) 尾</b></p><p>　　在“電火花數(shù)控線切割加工”中，影響變形和開裂的因素很多，且往往是相互依賴，相互制約的。本文只是針對(duì)部分變形和開裂現(xiàn)象作了研究和分析，并提出相應(yīng)的預(yù)防和解決方法，相信對(duì)減少變形和開裂這一問(wèn)題能有一

30、定的幫助。 在老師的指導(dǎo)和自己的努力下，順利完成了畢業(yè)實(shí)習(xí)專題報(bào)告的任務(wù)和要求，使自己得到更進(jìn)一步的發(fā)展。畢業(yè)實(shí)習(xí)雖已結(jié)束，但我們鉆研的精神不能結(jié)束，為把自己培養(yǎng)成對(duì)社會(huì)有用的人才而不斷努力！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 王至堯，電火花線切割工藝，1987</p><p>　　2 童幸生，徐翔，胡建

31、華，材料成形及機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)，2002</p><p>　　3 雷林均，線切割操作工，2006-12</p><p>　　4 周明貴，王靚，模具線切割加工技巧與實(shí)例，2010-02</p><p>　　5 丁明明，王鐵流，電火花線切割加工變形與開裂故障分析及預(yù)防，2007</p><p>　　6 吳石林，楊昂岳，數(shù)控線切割、電火花加