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1、 毕业实习专题报告题 目： 线切割加工变形和开裂问题分析 作 者： XXXXXX 学 号： XXXXXXXXXX 班 级： 08模具 系 别： 机电工程系 专 业： 模具设计与制造 2011年6月 福建XXXX7摘要“电火花数控线切割加工”是利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作为电极，对工件进行脉冲火花放电、切割成形。它为机械制造业中加工某些特殊的材料、特殊形状的工件提供了切实可行的方法，如高强度、高硬度的淬火钢；微细异型孔、窄缝等。电火花数控线切割加工技术得到了广泛的应用，但在线切割加工过程中，模具易产生变形和产生裂纹，造成零件的报废，使得成本增加等问题屡屡发生。所以，线切割加工中模具的变形
2、和开裂问题，也越来越引起人们的关注，多年来，人们对线切割加工的变形和开裂认识不够，往往造成线切割加工部门与来料加工者之间相互推脱责任，产生矛盾。其实，变形和开裂的原因是多方面的，如材料问题、热处理问题、结构设计问题、工艺安排问题及线切割时工件的装夹和切割线路选择的问题等等。在这诸多因素中，能否找到线切割加工变形和开裂规律呢？因此，本人通过3个多月的深入研究弄清楚加工变形和开裂的原因并采取相应的措施，对降低加工成本和保证加工质量和速度十分重要，更能推进该工艺的进一步发展，早日实现全自动无人操作加工。关键词：线切割；变形；开裂；措施目录摘要I目录II1. 前言11.1 实习目的11.2 实习基本情
3、况11.3 实习过程发现的问题变形和开裂12. 变形和开裂的原因22.1“电火花线切割加工”原理22.2引起“电火花线切割加工”变形和开裂的原因22.2.1 与零件的结构有关32.2.2 与热加工工艺有关32.2.3 与机械加工工艺有关32.2.4 与材料有关32.2.5 与线切割工艺有关33. 防止变形和开裂43.1 选择变形量较小的材料，采用正确的热处理工艺43.2 合理安排机械加工工艺43.4选择合理的工艺参数5结尾6参考文献71. 前言毕业实习是我们在完成教学计划所规定的全部理论课程的基础上进行的总结性实习，是培养和检验我们综合运用所学专业的基本理论、基本技能，理论联系实际以及独立地分
4、析问题、解决问题的重要环节。1.1 实习目的毕业实习的目的就在于使我们学生加深对所学专业课程的理解，巩固所学知识，增强运用专业知识的能力，并通过实习了解专业工作的内容，从中学习和获取专业工作的能力和经验，以提高运用理论知识和解决实际问题的能力。1.2 实习基本情况本次毕业实习学院采取分散实习法，即学生自己去寻找相关的实习单位进行实习。在多日的寻找后，我有幸来到了“福安精诚模具有限公司”来完成我学业的最后一部分毕业实习。本次我个人的毕业实习时间是从3月1号到5月30号，实习单位的地点位于福建省宁德市福安精诚模具有限公司，在公司了解我的基本情况后，公司决定把我安排在线切割车间来完成这次毕业实习。1
5、.3 实习过程发现的问题变形和开裂在三多月的实习当中，我们虽然能加工出合格的模具，但是我们也经常发现线切割加工过程中，模具易产生变形和产生裂纹，造成零件的报废使得成本增加等问题屡屡发生。经过于师傅的交谈和加上多方的调查，我了解到变形和开裂一直是线切割加工中的一个最严重的问题。如果在线切割进行的过程中制件出现变形和开裂，不仅会造成一定程度的经济损失，浪费了大量的工作时间，而且还会影响工件的加工质量，严重的甚至会造成工件报废。甚至还会增加实现无人操作加工的困难，这就阻碍了线切割工艺的进一步发展。因此，研究变形和开裂的原因和防止变形和开裂的有效方法显的极为重要。2. 变形和开裂的原因引起变形和开裂的
6、原因诸多，例如运丝机构（也称导丝机构)存在缺陷、与工件相关问题、加工路线等等。2.1“电火花线切割加工”原理电火花线切割加工，英文全称：Wire cut Electrical Discharge Machining，简称WEDM,它是在电火花加工基础上发展起来的一种工艺方法。其基本原理是利用移动的细金属导线（铜丝或钼丝）作为电极，对工件进行脉冲火花放电、切割成形。如“电火花线切割原理图”（最好把图贴上）中所示可以看出，利用钼丝4作工具电极进行切割；贮丝筒7使钼丝作正反交替移动，加工能源由脉冲电源3提供，在电极丝和工件之间不断地注入工作液。工件和电极丝的相对运动由放置工件的工作台在X和Y两方向的
7、运动合成实现。根据不同的相对运动，可以加工不同形状的轮廓。通过了解线切割的工作原理，我们不难发现，运丝机构、工作液及脉冲电源与断丝有密切关系，也与电极丝选择有关，在不同工件中加工，工件的强度对引起电极丝断丝问题自然也有一定的联系。2.2引起“电火花线切割加工”变形和开裂的原因经过3个多月的毕业实习观察和多方的查阅，断丝的因素总结如下：1、 与零件的结构有关2、 与热加工工艺有关3、 与机械加工工艺有关4、 与材料有关5、 与线切割工艺有关2.2.1 与零件的结构有关凡窄长形状的凹模、凸模易产生变形，其变形量的大小与形状复杂程度、长宽比、型腔与边框的宽度比有关。形状越复杂，长宽比及型腔与边框宽度
8、比越大，其模具变形量越大。变形的规律是型腔中部瘪入，凸模通常是翘曲； 凡是形状复杂清角的淬火型腔，在尖角处极易产生裂纹，甚至易出现炸裂现象。其出现的频率与材料的成分、热处理工艺等有关； 圆筒形壁厚较簿零件，若在内壁进行切割，易产生变形，一般由圆形变为椭圆形。若将其切割缺口，在即将切透时易产生炸裂现象； 由零件外部切入的较深槽口，易产生变形，变形的规律为口部内收，变形量的大小与槽口的深度及材料性质有关。 2.2.2 与热加工工艺有关模具毛坯在锻造时始锻温度过高或过低，终锻温度偏低的零件； 终锻温度过高，晶粒长大，终锻后冷却速度过慢，有网状碳化物析出的模坯；锻坯退火没有按照球化退火工艺进行，球化珠
9、光体超过5级的零件；淬火加热温度过高，奥氏体晶粒粗大，降低材料强韧性，增加脆性；淬火工件未及时回火和回火不充分的零件。 2.2.3 与机械加工工艺有关面积较大的凹模，中间大面积切除而又事先未挖空，因切去框内较大的体积，框形尺寸将产生一定的变形；凡坯料中无外形起点穿丝孔，不得不从坯料外切入的，不论其凸模回火和形状如何，一般容易产生变形，尤其是淬火件变形严重，甚至在切割中产生裂纹；对热处理后的磨削零件，无砂轮粒度、进刀量、冷却方式等工艺要求，磨削后表面有烧伤及微裂纹等疵病的零件。 2.2.4 与材料有关原材料存在严重的碳化物偏析； 淬透性差、易变形的材料，如T10A、T8A等2.2.5 与线切割工
10、艺有关线切割路径选择不当，易产生变形；工件的夹压方式不可靠、夹压点的选择不当，均易产生变形；电规准选择不当，易产生裂纹。 3. 防止变形和开裂找到了变形和开裂的原因，即可对症下药采取相应的措施予以避免，防止变形、开裂。具体的措施可以从以下几个方面入手：3.1 选择变形量较小的材料，采用正确的热处理工艺为了防止和减少变形、开裂，对需要线切割加工的模具，应对材料的选择、热加工、热处理直到制成成品的各个环节都要充分关注和重视； 严格检查原材料化学成分、金相组织和探伤，对于不合格原材料和粗晶粒钢材及有害杂质含量超标钢材不宜选用；尽量选用真空冶炼、炉外精炼或电渣重熔钢材；避免选用淬透性差、易变形材料；坯
11、料应合理锻造，遵守镦粗、拔长、锻压比等锻造守则，原材料长度与直径之比即锻造比最好选在2-3之间；改进热处理工艺，采用真空加热、保护气氛加热和充分脱氧盐浴炉加热及分级淬火、等温淬火；选择理想的冷却速度和冷却介质；淬火钢应及时回火，尽量消除淬火内应力，降低脆性；用较长时间回火，提高模具抗断裂韧性值；充分回火，得到稳定组织性能；多次回火使残余奥氏体转变充分和消除新的应力；对于有第二类回火脆性模具钢高温回火后应快冷(水冷或油冷)，可消除二类回火脆性；模具钢化学处理之前进行扩散退火、球化退火、调质处理，充分细化原始组织3.2 合理安排机械加工工艺 线切割工件坯料的大小，要根据零件的大小确定，不宜太小。一
12、般情况下，图形应位于坯料中部或离毛坯边缘较远而不易产生变形的位置上，通常应取图形到坯料边距大于10mm；凡较大的型腔或窄长而复杂的凸模，配制坯料时要改变传统的实心板料习惯。大框型腔、窄长型腔等易变形零件，其中间部位应镂空。这样淬火时表里状况得以改善，温差小，产生的应力小，同时切割时切除的体积也就小，应力达到平衡也就不至受破坏；在模具使用允许的情况下，大框形型腔零件的清角处，应适当增加工艺圆角R，或在线切割之前将清角处钻空，以缓解应力集中的现象；对凸模零件，在淬火之前应在凸块坯料中钻外形起点的穿丝孔，使工件在切割时保持内应力平衡且不被破坏，以免从材料外切入引起开裂变形。 3.3 优化线切割加工的
13、工艺方案改变一次切割到位的传统习惯为粗、精二次切割，以便第一次粗切割后的变形量在精切割时及时地被修正。一般精切割时的切割量应根据第一次切割后的变形量大小而定，一般取0.5mm左右即可。这种办法常应用于形状复杂而势必产生变形的零件或要求精度较高、配合间隙较小的模具；改变两点夹压的习惯为单点夹压，以便切割过程中的变形能自由伸张，防止两点夹压对变形的干涉，但要注意，单点夹压的合理部位通常在末尾程序处。这样所产生的变形只影响废料部分，避免了对成型部分的影响；对易变形的切割零件，要根据零件形状特征统筹安排切割的起始点、程序走向及夹压位置，以减少变形量。一般应选择较平坦、已精加工或对工件性能影响不大的部位
14、设置线切割的起始点。3.4 选择合理的工艺参数采用高峰值窄脉冲电参数，使工件材料以气相抛出，气化温度大大高于融化温度，以带走大部分热量，避免工件表面过热而产生变形；有效地进行逐个脉冲检测，控制好集中放电脉冲串的长度，也可解决局部过热问题，消除裂纹的产生； 脉冲能量对裂纹的影响极其明显，能量越大，裂纹则越宽越深；脉冲能量很小时，例如采用精加工电规准，表面粗糙度值Ra1.25m,一般不易出现裂纹。结 尾在“电火花数控线切割加工”中，影响变形和开裂的因素很多，且往往是相互依赖，相互制约的。本文只是针对部分变形和开裂现象作了研究和分析，并提出相应的预防和解决方法，相信对减少变形和开裂这一问题能有一定的帮助。 在老师的指导和自己的努力下，顺利完成了毕业实习专题报告的任务和要求，使自己得到更进一步的发展。毕业实习虽已结束，但我们钻研的精神不能结束，为把自己培养成对社会有用的人才而不断努力！参考文献1 王至尧，电火花线切割工艺，19872 童幸生，徐翔，胡建华，材料成形及机械制造工艺基础，20023 雷林均，线切割操作工，2006-124 周明贵，王靓，模具线切割加工技巧与实例，2010-025 丁明明，王铁流，电火花线切割加工变形与开裂故障分析及预防，20076 吴石林，杨昂岳，数控线切割、电火花加工编程与操作技术，2008
