两方面:热工:1 原材料是否符合工件的工况要求
2 绘图是否符合铸造工艺(圆角、强度、位置设计等)
3 是否符合拔模等铸造理论要求
冷工:1 材料是否易加工,如何加工
2 是否符合加工原则要求(基准、装夹等)
3 刚性及强度是否能够保证加工不变形
4 是否能够满足检验要求
制约模具加工精度的因素主要有哪些
1\工艺系统的热变形对加工精度的影响
在机械加工过程中,工艺系统会受到各种热的影响而产生温度变形,一般也称为热变形。这种变形将破坏刀具与工件的正确几何关系和运动关系,造成工件的加工误差。另外工艺系统的热变形还影响加工效率。为减少受热变形对加工精度的影响,通常需要预热机床以获得热平衡,降低切削用量以减少切削热和摩擦热,粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工,或增加工序(使粗、精加工分开)等等。
热总是由高温处向低温处传递的。热的传递方式有! 种,即导热传热、对流传热和辐射传热。引起工艺系统变形的热源可分为内部热源和外部热源两大类。内部热源主要指切削热和摩擦热,它们产生于工艺系统内部,其热量主要是以热传导的形式传递的。外部热源主要是指工艺系统外部的,例如以对流传热为主要形式的环境热源(它与气温变化、通风、空气对流和周围环境等有关)和各种辐射热源(包括由阳光、照明设备、暖气设备等发出的辐射热)。
工艺系统在各种热源作用下,温度会逐渐升高,同时它们也通过各种传热方式向周围的介质散发热量。当工件、刀具和机床的温度达到某一数值时,单位时间内散出的热量与热源传入的热量趋于相等,这时工艺系统就达到了热平衡状态。在热平衡状态下,工艺系统各部分的温度保持在相对固定的数值上,因而各部分的热变形也就相应地趋于稳定。
由于作用于工艺系统各组成部分的热源,其发热量、位置和作用时间各不相同,各部分的热容量、散热条件也不一样,因此,工艺系统各部分的温升是不相同的。即使是同一物体,处于不同空间位置上的各点在不同时间的温度也是不等的。物体中各点温度的分布称为温度场。当物体未达到热平衡时,各点温度不仅是该点位置的函数,也是时间的函数。这种温度场称为不稳态温度场。物体达到热平衡后,各点温度将不再随时间变化,而只是该点位置坐标的函数,这种温度场则称为稳态温度场。
2\工件热变形对加工精度的影响
在工艺系统的热变形中,机床的热变形最为复杂,工件、刀具的热变形相对来说要简单一些。这主要是因为在加工过程中,影响机床热变形的热源较多,也较复杂,而对工件和刀具来说,热源则比铰简单。因此,工件和刀具的热变形常可用解析法进行估算和分析。
3 刀具热变形对加工精度的影响
刀具的热变形主要是由切削热引起的。通常传入刀具的热量并不太多,但由于刀体小,热容量小,并且热量集中在切削部分,故刀具仍会有很高的温升。如车削时,高速钢车刀的工作表面温度可达700~800度,硬质合金刀刃的温度可高于1000度。
连续切削时,刀具的热变形在切削初始阶段增加很快,随后变得较缓慢,经过不长的一段时间(约10~20min)后便趋于热平衡状态。此后,热变形的变化量就非常小。刀具总的热变形量可达0.03~0.05mm)(与伸出部分长度成正比)。
间断切削时,由于刀具有短暂的冷却时间,故其热变形曲线具有热胀冷缩双重特性,且总的变形量比连续切削时要小一些,变形量最后稳定在一定范围内。当切削停止后,刀具温度迅速下降,开始冷却得较快,以后逐渐减慢。加工大型零件时,刀具的热变形往往造成几何形状误差。如车长轴时,可能由于刀具的热伸长而产生锥度。
为了减小刀具的热变形,应合理选择切削用量和刀具几何参数,并给予刀具充分的冷却和润滑,以减少切削热,降低切削温度。
4\ 机床热变形对加工精度的影响
机床在工作过程中受到内外热源的影响,各部分的温度将逐渐升高。由于各部件的热源不同,分布不均匀,以及机床结构的复杂性,导致各部件的温升不同,而且同一部件不同位置的温升也不尽相同,进而形成不均匀的温度场,使机床各部件之间的相互位置发生变化,破坏了机床原有的几何精度而造成加工误差。
机床空运转时,各运动部件产生的摩擦热基本不变。运转一段时间之后,各部件传入的热量和散失的热量基本相等,即达到热平衡状态,变形趋于稳定。机床达到热平衡状态时的几何精度称为热态几何精度。在机床达到热平衡状态之前,机床的几何精度变化不定,对加工精度的影响也变化不定。因此,精密加工应在机床处于热平衡之后进行。
提高加工精度的途径
机械加工误差是由工艺系统中的原始误差引起的。在对某一特定条件下的加工误差进行分析时,首先要列举出其原始误差,即要了解所有原始误差因素及对每一原始误差的数值和方向定量化。其次要研究原始误差与零件加工误差之间的数据转换关系。最后,用各种测量手段实测出零件的误差值,进而采取一定的工艺措施消除或减少加工误差。
生产实际中有许多减少误差的方法和措施,从消除或减少误差的技术上看,可将措施分成两大类,即:
(1)误差预防技术指减小原始误差或减少原始误差的影响,亦即减少误差源或改变误差源与加工误差之间的数量转换关系。但实践与分析表明,当精度要求高于某一程度后,利用误差预防技术来提高加工精度所花费的成本将成指数规律地增长。
(2)误差补偿技术指在现存的原始误差条件下,通过分析、测量进而建立数学模型,并以这些原始误差为依据,人为地在工艺系统中引入一个附加的误差源,使之与工艺系统原有的误差相抵消,以减少或消除零件的加工误差。从提高加工精度的角度考虑,在现有的工艺系统条件下,误差补偿技术是一种行之有效的方法。特别是借助计算机辅助技术,这种方法可达到很好的效果。