CN102114511B - 一种筒形旋压芯模的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种筒形旋压芯模的加工方法，属机械加工技术领域；其工艺流程为：锻件取样理化分析→锻造→球化退火→粗加工→超声波无损检测→调质→半精车→去应力退火→划线→镗孔→铰扣→热处理→精车→磨外圆→超声波探伤→研抛，通过对锻件进行球化退火处理和热处理前机加余量的确定为保证后续形位公差奠定了良好的基础。本发明的工艺加工方法充分利用普通车床加工生产，通过可靠的工艺工序保证旋压芯模能满足使用性能；通过本工艺制造的芯模使用寿命长，可广泛应用于旋压加工中关键装备筒形芯模的制作生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种筒形旋压芯模的加工方法，属机械加工技术领域。
背景技术
当代航空、航天、兵器、汽车和高技术产业的发展，使异形薄壁壳体零件得到了广泛应用。异形薄壁壳体零件采用强力旋压技术具有产品精度高、性能好、材料利用高、成本低、所需设备能力小及工艺柔韧性高等优点，在航空、航天、兵器、汽车等金属精密加工领域具有重要的地位。
对筒形薄壁件的加工一般采用芯模旋压成形，芯模是决定产品尺寸和精度的主要零件。为了保证所旋工件的质量，芯模必须具有足够的强度、刚度和表面质量，当芯模较长时，其加工制造便非常困难，有时甚至需要从国外进口。通常材料一般选用淬火硬度在HRC50-60之间的工具钢。传统来说一般选用9CrSi，但是其易于氧化脱碳，需要采取措施防止氧化脱碳，淬火时又需要采用分级淬火和等温淬火才能满足工件的性能要求。一般普通热处理车间很难满足其要求，所以选择更合适的材料代替其就显得尤为重要。另外，长筒形旋压芯模工件还会给机加和热处理工序余量调节带来很大的困难，若想要在机加过程中要保证图纸中要求的平面度、圆柱度、端面圆跳动、径向圆跳动等行位公差时则需要一系列的辅助操作和加工技巧，这些需要涉及锥度样柱的合理设计、装卡工件的合理位置确定、热处理前后的加工余量及加工工艺的合理编排等方面。
发明内容
本发明提供一种筒形旋压芯模的加工方法，本制作工艺适用于条件有限的工厂完成长筒形旋压芯模的加工生产，并且生产出的芯模能满足各项使用性能指标的要求。
一种筒形旋压芯模的加工方法，其工艺流程为：锻件取样理化分析→锻造→球化退火→粗加工→超声波无损检测→调质→半精车→去应力退火→划线→镗孔→铰扣→热处理→精车→磨外圆→超声波探伤→研抛
具体工艺流程为：
1)锻造：锻造毛坯必须进行一次800℃预热，预热时间为4～5小时，始锻温度控制在1100～1080℃，终锻温度900～880℃；毛坯锻造完成后在箱式电阻炉里缓慢冷却到室温；
2)锻件取样理化分析：对锻件进行内控化学成分和金相组织分析，其中内控化学成分要达到表一内的要求，碳化物偏析不超过二级；
3)球化退火：将锻件加温到850℃～860℃保持3.5～4小时，打开炉门冷却，在750℃～760℃保温4～4.5小时，然后将锻件炉冷到600℃进行空冷；
4)粗加工：对锻件打孔，内孔留10mm余量，车外形尺寸留12～13mm余量，总长留10mm余量；
5)超声波无损检测：检测工件是否存在锻造裂纹和夹渣等缺陷；
6)调质：工件加热到1020℃，保温4～5小时，油冷到200℃以下，之后在780℃回火，保温5～6小时后空冷到室温；
7)半精车：工件装上中心架，车成内孔，两端配堵头后双顶精车外形留8-9mm，之后夹大端找正车成外径留4-5mm，掉头夹上中心架找正齐端面总长留5-6mm，内锥孔留6-7mm；
8)去应力退火：将工件加温到650℃保温4小时后随炉冷却；
9)划线：提前划线为坐标镗提供参考；
10)镗孔：坐标镗镗各孔及螺纹底孔；
11)铰扣：直接在镗床上完成螺纹加工，保证位置度要求，确保与旋压设备精确配合；
12)热处理：淬火1020℃，保温4～5小时，油冷到200℃以下，回火560℃，保温5～6小时后空冷，达到芯模工作时的硬度要求HRC60～64；
13)精车：工件装上中心架后车成内孔符合图纸形位公差要求；
14)磨外圆：用外圆磨双顶工件后按上限磨成外圆，光洁度达0.4左右；
15)超声波探伤：检测工件是否存在裂纹；
16)研抛：工件经研抛后表面光洁度达到0.2μm以上；
在整个工艺操作过程中，热处理前机加余量的确定为保证后续形位公差奠定了良好的基础。
另外，芯磨通常要求表面光洁度0.2μm以上，若用普通磨床磨削加工其光洁度只能达到0.4μm，用传统的手工研抛则需要消耗大量的人力、物力，效率非常得低。本技术中将普通车床改造成专用抛光机床，既不改变原车床功能还能利用其做为研抛机床，经过此专用研抛机床研抛后的芯杆的光洁度可达到0.1μm以上。
有益效果：本发明的工艺方法充分利用普通车床加工生产，通过可靠的工艺工序保证旋压芯模能满足使用性能。通过本工艺制造的芯模使用寿命长，可广泛应用于旋压加工中关键装备筒形芯模的制作生产。
附图说明
图1是本发明中旋压芯模加工方法的工艺流程图
具体实施方式
一种筒形旋压芯模的加工方法可广泛应用于旋压加工中关键装备芯模的核心部件芯模的制作生产中。实践证明采用的最佳加工工序和球化退火工艺可以满足芯模的各项性能要求，对产品的实用寿命也有所提高。下面结合附图对本发明的最佳实例做出进一步的描述：
一种筒形旋压芯模的加工工艺流程为：锻造→锻件取样理化分析→球化退火→粗加工→超声波无损检测→调质→半精车→去应力退火→划线→镗孔→铰扣→热处理→精车→磨外圆→超声波探伤→研抛
具体工艺流程为：
1)锻造：锻造毛坯必须进行一次800℃预热，预热时间为5小时，始锻温度控制在1100～1080℃，终锻温度900～880℃；毛坯锻造完成后在箱式电阻炉里缓慢冷却到室温；
2)锻件取样理化分析：对锻件进行内控化学成分和金相组织分析，其中内控化学成分要达到表一内的要求，碳化物偏析不超过二级；
3)球化退火：将锻件加温到860℃保持4小时，打开炉门冷却到750℃保温4小时，然后炉冷到600℃进行空冷；
4)粗加工：对锻件打孔，内孔留10mm余量，车外形尺寸留13mm余量，总长留10mm余量；
5)超声波无损检测；检测锻件是否存在锻造裂纹和夹渣的缺陷；
6)调质：工件加热到1020℃，保温4小时后油冷到200℃以下，之后在780℃回火，保温5小时后空冷到室温；
7)半精车：上中心架，车成内孔，两端配堵头后双顶精车外形留8mm余量，之后夹大端找正车成外径留5mm余量，掉头夹上中心架找正齐端面总长留6mm余量，内锥孔留7mm余量；
8)去应力退火：采取650℃温度保温4小时，随炉冷却；
9)划线：提前在工件上划线为坐标镗提供参考；
10)镗孔：坐标镗镗各孔及螺纹底孔；
11)铰扣：直接在镗床上完成螺纹加工，保证位置度要求，确保与工件旋压设备精确配合；
12)热处理：淬火1020℃，保温5小时，油冷到200℃以下，回火560℃，保温6小时后空冷，达到芯模工作时的硬度要求HRC60～64；
13)精车：将工件装上中心架后车成内孔符合图纸形位公差要求；
14)磨外圆：用外圆磨双顶工件并按上限磨成外圆，光洁度达0.4；
15)超声波探伤：检测工件是否存在裂纹；
16)研抛：工件研抛后表面光洁度达到0.2μm以上；
在制作工艺技术中芯模的制作选用了硬度高、淬透性好、耐磨性高的Cr12MoV材料，其化学成分如表1
表1 Cr12MoV钢的内控化学成分表
对锻件进行球化退火处理的目的则是通过退火来改善组织中相的分布和形态，细化晶粒，消除各种组织缺陷，为切削加工和最终热处理做准备。球化退火组织的好坏对最终热处理后的韧性、畸变、开裂倾向、耐磨性、断裂韧度有显著影响。该材料的相变点Ac1：810℃，Ar1：760℃，Ms：230℃，常规球化退火加热温度选择大于Ac1 20～50℃的温度范围。
实践证明，选用我公司内孔指标的Cr12MoV材料按照本工艺工序内容、注意要点、生产加工方法加工生产的筒形旋压芯模，通常能够旋7000-8000件左右产品后才需要进行表面研修，显著的提高了芯模的使用寿命。
Claims (2)
1.一种筒形旋压芯模的加工方法，其特征在于具体工艺流程为：
1)锻造：锻造毛坯必须进行一次800℃预热，预热时间为4～5小时，始锻温度控制在1100～1080℃，终锻温度900～880℃；毛坯锻造完成后在箱式电阻炉里缓慢冷却到室温；
2)锻件取样理化分析：对锻件进行内控化学成分和金相组织分析，3)球化退火：将锻件加温到850℃～860℃保持3.5～4小时，打开炉门冷却，在750℃～760℃保温4～4.5小时，然后将锻件炉冷到600℃进行空冷；
4)粗加工：对锻件打孔，内孔留10mm余量，车外形尺寸留12～13mm余量，总长留10mm余量；
5)超声波无损检测：检测工件是否存在锻造裂纹和夹渣缺陷；
6)调质：工件加热到1020℃，保温4～5小时，油冷到200℃以下，之后在780℃回火，保温5～6小时后空冷到室温；
7)半精车：工件装上中心架，车成内孔，两端配堵头后双顶精车外形留8-9mm余量，之后夹大端找正车成外径留4-5mm余量，掉头夹上中心架找正齐端面总长留5-6mm余量，内锥孔留6-7mm余量；
8)去应力退火：将工件加温到650℃保温4小时后随炉冷却；
9)划线：提前划线为坐标镗提供参考；
10)镗孔：坐标镗镗各孔及螺纹底孔；
11)铰扣：直接在镗床上完成螺纹加工，保证位置度要求，确保与旋压设备精确配合；
12)热处理：淬火1020℃，保温4～5小时，油冷到200℃以下，回火560℃，保温5～6小时后空冷，达到芯模工作时的硬度要求HRC60～64；
13)精车：工件装上中心架后车成内孔符合图纸形位公差要求；
14)磨外圆：双顶工件后用外圆磨按上限磨成外圆，粗糙度达0.4μm左右；
15)超声波探伤：检测工件是否存在裂纹；
16)研抛：工件经研抛后表面粗糙度达到0.2μm以上。
2.如权利要求1所述的一种筒形旋压芯模的加工方法，其特征在于内控化学成分要达到C的百分含量为1.6～1.7、Si和Mn的百分含量小于0.40、P和S的百分含量在11.5～12.5之间、Mo的百分含量在0.5～0.6之间、V的百分含量在0.15～0.3之间，且碳化物偏析不超过二级。
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