本發(fā)明涉及一種模具加工領(lǐng)域，特別涉及一種注塑模具加工方法。

背景技術(shù)：

注塑模具是用于生產(chǎn)塑膠產(chǎn)品的工具。根據(jù)各種類型的塑膠產(chǎn)品，注塑模具的形狀以及結(jié)構(gòu)亦各有不同，但基本結(jié)構(gòu)是一致的，其必然包括澆筑系統(tǒng)、成型系統(tǒng)。成型系統(tǒng)一般性作為供模塑料由熔融狀態(tài)固化成型的腔室，其尺寸精度直接影響注塑產(chǎn)品品質(zhì)。

在申請(qǐng)日為2009/5/13，公開(kāi)號(hào)為CN101564775A的中國(guó)發(fā)明專利中公開(kāi)了一種利用高速銑削對(duì)具有精密細(xì)小特征的模具加工方法，包括以下步驟：加工毛坯、夾具校準(zhǔn)、毛坯裝夾、粗加工、真空熱處理、外形修整、精加工、檢測(cè)、后序加工。其意在利用高速銑實(shí)現(xiàn)對(duì)具有精密細(xì)小特征模具的快速加工。

在汽車、電子等行業(yè)對(duì)于注塑件的精度要求日益增高，傳統(tǒng)的注塑模具加工方法往往存在缺陷。即在對(duì)模具的銑削加工過(guò)程中，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具與模具毛坯摩擦產(chǎn)生較高的切削溫度，而過(guò)高的切削溫度則會(huì)導(dǎo)致成型型腔存在加工上的尺寸偏差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種尺寸加工進(jìn)度高的注塑模具加工方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種注塑模具加工方法，包括以下步驟：1、加工毛坯：取未做淬火處理的鋼材加工成方形毛坯，毛坯各單邊留0.2～0.25mm的余量，毛坯六面的相互垂直度控制在0.01mm以內(nèi)；2、校表：固定毛坯并在毛坯側(cè)面加工出基準(zhǔn)角、基準(zhǔn)底面；3、開(kāi)粗：取基準(zhǔn)角為刀具初始加工點(diǎn)，在數(shù)控銑床上對(duì)毛坯進(jìn)行粗加工，粗加工中留5mm加工余量；4、熱處理：將經(jīng)過(guò)粗加工的毛坯送入熱處理爐進(jìn)行去應(yīng)力處理；5、外形修整：對(duì)熱處理后的毛坯進(jìn)行外形修整，將毛坯六面的相互垂直度、平行度控制到0.002mm以內(nèi)；6、深孔鉆：將毛坯固定至鉆床，以基準(zhǔn)角為初始點(diǎn)設(shè)置好鉆頭，加工出毛坯側(cè)面水路；7、預(yù)處理：將工件固定至CNC工作臺(tái)，在側(cè)面水路上接入熱循環(huán)管路，并通入熱交換液，并通入熱交換液對(duì)毛坯進(jìn)行預(yù)熱；8、精加工：將工件固定至CNC工作臺(tái)，以基準(zhǔn)角為初始點(diǎn)設(shè)置好刀具，啟動(dòng)CNC開(kāi)始執(zhí)行加工程序?qū)γ鬟M(jìn)行精加工。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在模具的加工過(guò)程中，通過(guò)粗加工完成模具基準(zhǔn)面以及其大致外形輪廓的加工，并通過(guò)熱處理有效降低毛坯的內(nèi)應(yīng)力。而在精加工之前，首先采用深鉆孔加工出模具內(nèi)的水路，即使在深鉆孔的過(guò)程中毛坯出現(xiàn)熱變形，其依然能夠在后續(xù)的精加工中校正模具尺寸。

在CNC數(shù)控加工中心對(duì)模具進(jìn)行全面銑削的過(guò)程中，刀具在毛坯表面的大范圍切削將產(chǎn)生高達(dá)300℃以上的切削溫度，不僅導(dǎo)致模具表面產(chǎn)生熱變形影響加工溫度，同時(shí)亦導(dǎo)致刀具的快速磨損。而通過(guò)在CNC加工過(guò)程中對(duì)毛坯側(cè)面的水路通入冷卻水，有效提高毛坯內(nèi)部的熱傳遞效率，保證模具表面的溫度快速傳導(dǎo)消散出去，降低了切削位的溫度，顯著避免模具因高速、連續(xù)、大范圍的切削導(dǎo)致其表面溫度過(guò)高而影響毛坯切削加工的精度。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述毛坯材料為718H。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，該牌號(hào)模具用鋼材綜合性能優(yōu)異，加工效果好。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述去應(yīng)力處理的溫度為630℃～680℃，保溫3～4h,出爐后空冷。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在對(duì)模具毛坯進(jìn)行切削加工前先進(jìn)行退火去應(yīng)力處理，有效去除模具毛坯內(nèi)部的殘余應(yīng)力，減少模具在最終熱處理階段的變形量。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述去應(yīng)力處理在真空環(huán)境中進(jìn)行。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在真空狀態(tài)下進(jìn)行熱處理，有效避免鋼材表面因高溫氧化，同時(shí)對(duì)固態(tài)金屬中溶解的氣體也有很好的排除作用，采用真空加熱時(shí)，可使金屬中的氫迅速降至最低程度，消除氫從而提高材料的塑形、韌性和疲勞強(qiáng)度，提高了工件的整體機(jī)械性能。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：在步驟5中，繼對(duì)毛坯進(jìn)行外形修整后，用精修刀具在毛坯表面點(diǎn)出所有待鉆孔位置的中心點(diǎn)以及待加工溝槽的中心線。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在精修毛坯外形的同時(shí)，標(biāo)出出后序加工的位置點(diǎn)，方便后序階段對(duì)毛坯的加工。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：在步驟7中通入起始溫度為80℃～90℃的熱交換液使毛坯預(yù)熱，保持毛坯外表面處于70℃～80℃轉(zhuǎn)入下一加工步驟。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，常規(guī)的模具毛坯在切削過(guò)程中，毛坯自身溫度較低而切削點(diǎn)溫度驟升，兩者的較高溫差導(dǎo)致毛坯內(nèi)部產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力，使得毛坯在完成加工后以及最終熱處理后的熱變形量都顯著增加。而通過(guò)預(yù)先在水路中通入預(yù)熱介質(zhì)使得模具由內(nèi)至外預(yù)熱，從而降低了模具在被切削時(shí)的內(nèi)外溫差。一方面消除材料內(nèi)部組織應(yīng)力；另一方面使得模具在加工過(guò)程中整體的溫度變化更加趨于平穩(wěn)，有效避免因溫度突變帶來(lái)的內(nèi)外變形不均。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：在步驟8中，隨著CNC刀具對(duì)毛坯表面開(kāi)始銑削后，轉(zhuǎn)而降低通入毛坯的熱交換液溫度，對(duì)毛坯降溫。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，利用流動(dòng)的熱交換液加速模具內(nèi)部的熱傳遞，在降低模具表面切削溫度的同時(shí)又保證切削溫度維持在合理的溫度區(qū)間，該切削溫度區(qū)間有利于提高刀具的切削壽命。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：在步驟7中，熱循環(huán)管路包括熱水池、冷水池、進(jìn)水管、出水管，所述熱水池與冷水池并聯(lián)設(shè)置，所述毛坯側(cè)面水路的兩端分別通過(guò)進(jìn)水管、出水管分別與熱水池、冷水池連接，進(jìn)水管、出水管上設(shè)置有用于切換管路啟閉狀態(tài)的換向閥。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，利用冷水池、熱水池分別儲(chǔ)存不同溫度狀態(tài)的熱交換液，使得其熱量切換更加迅速、工作效率更高。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述熱水池內(nèi)設(shè)置有對(duì)熱交換液加熱的電偶，所述冷水池內(nèi)設(shè)置有對(duì)熱交換液散熱的冷卻風(fēng)扇。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，保證在熱水池內(nèi)的熱交換液擁有足夠高的熱量，在冷水池內(nèi)的熱交換液具有符合要求的低溫，保證對(duì)毛坯的熱交換順利進(jìn)行。

本發(fā)明還了提供另一種尺寸加工進(jìn)度高的注塑模具加工方法。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過(guò)以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種注塑模具加工方法，包括以下步驟：1、加工毛坯：取未做淬火處理的鋼材加工成方形毛坯，毛坯各單邊留0.2～0.25mm的余量，毛坯六面的相互垂直度控制在0.01mm以內(nèi)；2、校表：固定毛坯并在毛坯側(cè)面加工出基準(zhǔn)角、基準(zhǔn)底面；3、開(kāi)粗：取基準(zhǔn)角為刀具初始加工點(diǎn)，在數(shù)控銑床上對(duì)毛坯進(jìn)行粗加工，粗加工中留5mm加工余量；4、深孔鉆：將毛坯固定至鉆床，以基準(zhǔn)角為初始點(diǎn)設(shè)置好鉆頭，加工出毛坯側(cè)面水路；5、熱處理：將經(jīng)過(guò)粗加工的毛坯送入熱處理爐進(jìn)行去應(yīng)力處理；6、外形修整：對(duì)熱處理后的毛坯進(jìn)行外形修整，將毛坯六面的相互垂直度、平行度控制到0.002mm以內(nèi)；7、預(yù)處理：將工件固定至CNC工作臺(tái)，在側(cè)面水路上接入熱循環(huán)管路，并通入熱交換液；8、精加工：將工件固定至CNC工作臺(tái)，以基準(zhǔn)角為初始點(diǎn)設(shè)置好刀具，啟動(dòng)CNC開(kāi)始執(zhí)行加工程序?qū)γ鬟M(jìn)行精加工。

通過(guò)采用上述技術(shù)方案，在熱處理之前首先加工出深入模具內(nèi)部的水路。使得在熱處理過(guò)程中，毛坯的受熱面更廣泛且內(nèi)外近乎同時(shí)受熱升溫，使得材料的整體溫度上升的更加均勻，其內(nèi)部的金屬相變更加平衡，內(nèi)部應(yīng)力去除效果更好。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例一步驟1中毛坯的立體示意圖；

圖2是實(shí)施例一中毛坯側(cè)面水路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實(shí)施例一步驟6中毛坯的立體示意圖；

圖4是實(shí)施例一中模具成品的立體示意圖；

圖5是實(shí)施例一熱循環(huán)管路安裝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、毛坯；2、原點(diǎn)；3、水路；4、進(jìn)水管；5、出水管；6、熱水池；7、冷水池；8、水泵；9、換向閥。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

本發(fā)明中所稱的CNC即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床，本實(shí)施例以一款車輛前網(wǎng)注塑模具中的凹模為例做介紹。

實(shí)施例一：一種車輛前網(wǎng)注塑模具加工方法，包括以下步驟：

步驟1、加工毛坯1：取未做淬火處理的718H磨具鋼，我國(guó)GB標(biāo)準(zhǔn)鋼號(hào)2NiMo，通過(guò)線切割加工成方形的毛坯1，毛坯1尺寸為1070mmX420mmX230mm；

毛坯1各單邊留0.2～0.25mm的余量，毛坯1六面的相互垂直度控制在0.01mm以內(nèi)。

步驟2、校表：通過(guò)夾具將毛坯1正向固定在CNC工作臺(tái)上，使用數(shù)顯高度儀檢測(cè)毛坯1各個(gè)側(cè)面與底面的垂直度，確保其垂直度符合步驟1中要求。取毛坯1側(cè)面一角為基準(zhǔn)角，并定義其長(zhǎng)邊為X軸，短邊為Y軸，高度方向?yàn)閆軸，并取底部交點(diǎn)為加工原點(diǎn)2(0，0，0)。

步驟3、開(kāi)粗：取原點(diǎn)2(0,0,0)為刀具初始加工點(diǎn)并固定好刀具，運(yùn)行加工中心執(zhí)行粗加工程序?qū)γ?進(jìn)行粗加工，粗加工中留5mm加工余量。

步驟4、熱處理：將經(jīng)過(guò)粗加工的毛坯1送入真空熱處理爐進(jìn)行去應(yīng)力處理，熱處理詳細(xì)參數(shù)為：真空加熱至630℃～680℃并保溫3～4h，之后取出空冷至室溫18～35℃，由此去除毛坯1內(nèi)部殘余應(yīng)力。

步驟5、外形修整：對(duì)熱處理后的毛坯1在進(jìn)行外形修整，首先固定毛坯1通過(guò)數(shù)顯高度儀測(cè)量毛坯1六面的相互垂直度，若形變超過(guò)控制范圍可通過(guò)線切割以原點(diǎn)2(0,0,0)為基準(zhǔn)點(diǎn)修整毛坯1各側(cè)邊，將毛坯1六面的相互垂直度、平行度控制到0.002mm以內(nèi)；繼對(duì)毛坯1進(jìn)行外形修整后，用精修刀具在毛坯1表面點(diǎn)出所有待鉆孔位置的中心點(diǎn)以及待加工溝槽的中心線。

步驟6、深孔鉆：將毛坯1固定至鉆床，此時(shí)毛坯1側(cè)放。以基準(zhǔn)角為初始點(diǎn)設(shè)置好鉆頭，鉆出毛坯1側(cè)面水路3，水路3均勻分布并貫穿毛坯1側(cè)面。

步驟7、預(yù)處理：將工件正向固定至CNC工作臺(tái)，在水路3中接入螺旋隔水片，使得熱交換液呈螺旋形進(jìn)入水路3。在側(cè)面水路3一端端部上接入進(jìn)水管4，并通入熱交換液；在側(cè)面水路3另一端端面接入出水管5，熱交換液由該端從毛坯1中排出，在進(jìn)水管4上設(shè)置有水泵8；

參見(jiàn)說(shuō)明書附圖5，預(yù)處理熱循環(huán)管路采用獨(dú)立組件，與CNC相互獨(dú)立，其包括相互并聯(lián)的冷水池7與熱水池6。顧名思義，冷水池7用于儲(chǔ)存低溫?zé)峤粨Q液，其溫度維持在10～20℃，在冷水池7中設(shè)置有冷卻風(fēng)扇，用于對(duì)冷水池7散熱。熱水池6用于儲(chǔ)存熱水，其溫度維持在80～90℃，在熱水池6中設(shè)置有加熱電偶，用于對(duì)熱水池6加熱，且熱水池6為由保溫材料制成的封閉式腔室，對(duì)熱交換液有良好的保溫效果。冷水池7與熱水池6均與進(jìn)水管4、出水管5連接，并通過(guò)換向閥9切換啟閉狀態(tài)；

在CNC的工作臺(tái)表面上嵌設(shè)溫度探頭，其位于毛坯1正下方用以測(cè)量模具表面溫度。在CNC啟動(dòng)進(jìn)行切削前，由換向閥9將進(jìn)水管4切換至與熱水池6導(dǎo)通，從熱水池6中向毛坯1送入80～90℃的熱交換液，由熱交換液對(duì)毛坯1預(yù)熱，之后熱交換液由出水管5流至冷水池7散熱、儲(chǔ)存。在預(yù)熱過(guò)程中，以熱交換液進(jìn)模溫度90℃為例，當(dāng)毛坯1溫度在56℃以下時(shí)，實(shí)測(cè)其熱交換效率高，熱交換液進(jìn)模前后溫度相差在65℃～34℃左右，因此當(dāng)毛坯1表面溫度在53℃以前出水管5與冷水池7導(dǎo)通。在毛坯1表面溫度大于56℃之后，熱交換效率顯著降低，熱交換液進(jìn)模前后溫度相差在34℃～16℃左右，因此當(dāng)毛坯1表面溫度在46℃以上出水管5與熱水池7導(dǎo)通，此時(shí)出模溫度約在56℃～74℃，其通入熱水池7后，熱水池溫度仍在75℃之上，即使不對(duì)熱水池7中的熱交換液進(jìn)行加熱其仍能繼續(xù)送入毛坯1中進(jìn)行預(yù)熱。由此降低預(yù)處理中的能耗。當(dāng)毛坯表面溫度達(dá)到70℃～80℃后轉(zhuǎn)入下一工序。

步驟8、精加工：保持工件固定至CNC工作臺(tái)，以基準(zhǔn)角為初始點(diǎn)設(shè)置好刀具，啟動(dòng)CNC開(kāi)始執(zhí)行加工程序?qū)γ?進(jìn)行精加工。在刀具開(kāi)始切削模具的同時(shí)，換向閥9切換管路，轉(zhuǎn)由冷水池7通過(guò)進(jìn)水管4向毛坯1送入熱交換液，并且出水管5將從毛坯1排出的熱交換液送至熱水池6。吸收了毛坯1中熱量的熱交換液進(jìn)入熱水池6保溫，以備下次預(yù)處理。此時(shí)冷水池7中的熱交換保持水溫10～20℃進(jìn)入毛坯1，對(duì)毛坯1進(jìn)行熱交換從而實(shí)現(xiàn)對(duì)模具降溫，起降低切削溫度的效果，通過(guò)紅外線溫度檢測(cè)器實(shí)測(cè)，發(fā)現(xiàn)在上述方法下可保持切削溫度不高于200℃。且本方案中利用冷、熱水池供熱交換液暫存，有效降低了加工中熱循環(huán)系統(tǒng)的能量損耗；

在模具的加工過(guò)程中，通過(guò)粗加工完成模具基準(zhǔn)面以及其大致外形輪廓的加工，并通過(guò)熱處理有效降低毛坯1的內(nèi)應(yīng)力。而在精加工之前，首先采用深鉆孔加工出模具內(nèi)的水路3，即使在深鉆孔的過(guò)程中毛坯1出現(xiàn)熱變形，其依然能夠在后續(xù)的精加工中校正模具尺寸；

在CNC數(shù)控加工中心對(duì)模具進(jìn)行全面銑削的過(guò)程中，刀具在毛坯1表面的大范圍切削將產(chǎn)生高達(dá)300℃以上的切削溫度，不僅導(dǎo)致模具表面產(chǎn)生熱變形影響加工溫度，同時(shí)亦導(dǎo)致刀具的快速磨損。而通過(guò)在CNC加工過(guò)程中對(duì)毛坯1側(cè)面的水路3通入冷卻水，有效提高毛坯1內(nèi)部的熱傳遞效率，保證模具表面的溫度快速傳導(dǎo)出去，降低了切削位的溫度，顯著避免模具因高速、連續(xù)、大范圍的切削導(dǎo)致其表面溫度過(guò)高而影響毛坯1切削加工的精度。

本實(shí)施例的原理在于：常規(guī)的模具毛坯1在切削過(guò)程中，毛坯1自身溫度較低而切削點(diǎn)溫度驟升，兩者的較高溫差導(dǎo)致毛坯1內(nèi)部產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力，使得毛坯1在完成加工后以及最終熱處理后的熱變形量都會(huì)有所增加。同時(shí)因較高的切削溫度使得毛坯1受熱產(chǎn)生熱膨脹，在切削完成后，隨毛坯1表面溫度下降，材料收縮，其也在一定程度上影響了切削精度。而通過(guò)預(yù)先在水路3中通入預(yù)熱介質(zhì)使得模具由內(nèi)至外預(yù)熱，從而降低了模具在被切削時(shí)的內(nèi)外溫差。一方面消除材料內(nèi)部組織應(yīng)力；另一方面使得模具在加工過(guò)程中整體的溫度變化更加趨于平穩(wěn)，有效避免因溫度突變帶來(lái)的內(nèi)外變形不均。而利用流動(dòng)的熱交換液加速模具內(nèi)部的熱傳遞，在降低模具表面切削溫度的同時(shí)又保證切削溫度維持在合理的溫度區(qū)間，該切削溫度區(qū)間有利于提高刀具的切削壽命。

下表是在采用預(yù)處理與未使用預(yù)處理?xiàng)l件下對(duì)模具表面目標(biāo)臺(tái)寬為10mm的特征進(jìn)行加工后數(shù)據(jù)對(duì)比：

由上表對(duì)比可知，在對(duì)十件樣件進(jìn)行對(duì)比測(cè)量發(fā)現(xiàn)，在預(yù)處理?xiàng)l件下，模具表面特性的加工形變顯著降低。

實(shí)施例二：一種車輛前網(wǎng)注塑模具加工方法，與實(shí)施例的區(qū)別在于將步驟6深鉆孔置于步驟4熱處理之前，同時(shí)步驟4為普通熱處理爐處理。即先在毛坯1側(cè)面加工出水路3，再將毛坯1放入熱處理爐進(jìn)行去應(yīng)力退火處理。在本方案中，利用對(duì)模具毛坯1側(cè)面的若干水路3作為傳遞熱量的通道，直接對(duì)毛坯1內(nèi)外同時(shí)加熱，使得毛坯1中心部位的受熱不再僅僅依靠從毛坯1表面熱傳遞，毛坯1內(nèi)外的受熱更加均勻。從而有效改善毛坯1內(nèi)部金屬相變平衡，顯著提高退火效果，減少毛坯1內(nèi)部的組織應(yīng)力及殘余應(yīng)力。

本具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的解釋，其并不是對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀完本說(shuō)明書后可以根據(jù)需要對(duì)本實(shí)施例做出沒(méi)有創(chuàng)造性貢獻(xiàn)的修改，但只要在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍內(nèi)都受到專利法的保護(hù)。