一種活塞鍛造模具的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及模具加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種活塞鍛造模具的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞是汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的“心臟”，承受交變的機(jī)械負(fù)荷和熱負(fù)荷，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最?lèi)毫拥年P(guān)鍵零部件之一，活塞的功用是承受氣體壓力，并通過(guò)活塞銷(xiāo)傳給連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)，活塞頂部也是燃燒室的組成部分。
[0003]鋼質(zhì)活塞的關(guān)鍵點(diǎn)在于鍛造技術(shù)，而鍛造技術(shù)的核心在于鍛造模具，鍛造模具的精度以及使用壽命都影響到活塞的質(zhì)量;活塞模具的精度越高，相應(yīng)的鍛造出來(lái)的活塞的精度越高;通過(guò)不同的加工工序可以減輕模具的磨損量，進(jìn)而提高使用壽命，但目前的活塞模具多是H13鋼，使用壽命大多在3000次鍛打范圍內(nèi)，模具在工作中承受著很大的壓力和沖擊載荷作用，而且沖擊頻率很高，模腔和高溫金屬接觸，還要經(jīng)受反復(fù)的加熱和冷卻，在時(shí)冷時(shí)熱狀態(tài)下，容易使模具的工作表面產(chǎn)生熱疲勞裂紋，另外熾熱金屬被強(qiáng)制變形時(shí)，與模具型腔表面摩擦，模具極易磨損并且硬度極低，導(dǎo)致使用壽命難以提高，因此，如何提高加工精度、如何延長(zhǎng)活塞模具的使用壽命是行業(yè)內(nèi)的一大難題。
[0004]眾所周知，活塞模具的型腔較深，一般為90mm，寬度較小，即便是在數(shù)控機(jī)床上，也很難保證加工精度，當(dāng)?shù)稐U較長(zhǎng)時(shí)勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生較大的震動(dòng)，難以進(jìn)行深腔加工?，F(xiàn)有技術(shù)中存在使用電火花加工技術(shù)進(jìn)行模具加工的，但如果使用電火花技術(shù)加工活塞模具，由于加工面積大，型腔深，仍然存在以下問(wèn)題:I)型腔較深，電火花加工時(shí)難以保證精度;2)電極磨損較大，需要不斷的更換電極，加工成本較大;3)在更換電極過(guò)程中難以保證電極的位置不發(fā)生變化，導(dǎo)致誤差累積，造成模具精度較差。
[0005]經(jīng)過(guò)檢索發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中存在關(guān)于活塞模具的相關(guān)技術(shù)方案，如中國(guó)專(zhuān)利號(hào):ZL200620071292.9，授權(quán)公告日:2007年6月6日，發(fā)明創(chuàng)造名稱(chēng)為:一種鋼質(zhì)活塞精密鍛造模具，該申請(qǐng)案公開(kāi)了一種鋼質(zhì)活塞精密鍛造模具，包括終鍛上模和終鍛下模以及預(yù)鍛上模和預(yù)鍛下模，是兩套相對(duì)獨(dú)立的模具，在終鍛下模、預(yù)鍛下模的模具腔的內(nèi)部設(shè)有排氣孔，在終鍛下模和預(yù)鍛下模的上端模具腔的邊沿處設(shè)有阻力溝，終鍛上模、終鍛下模以及預(yù)鍛上模、預(yù)鍛下模的外形都設(shè)計(jì)成圓柱形狀，采用H13材料，熱處理程度范圍HRC42-46。該專(zhuān)利方案只給出了活塞模具，并沒(méi)有公開(kāi)具體如何進(jìn)行模具加工，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)并沒(méi)有解決上面提到的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中活塞模具使用壽命短、不易加工的不足，提供了一種活塞鍛造模具的加工方法，本發(fā)明的技術(shù)方案，通過(guò)對(duì)模具材料和加工工藝的改進(jìn)，提高了模具的加工精度，減輕了模具的疲勞、裂紋現(xiàn)象，延長(zhǎng)了模具的使用壽命。
[0008]2.技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0010]本發(fā)明的一種活塞鍛造模具的加工方法，其加工步驟為:
[0011 ]步驟1、原料準(zhǔn)備，使用圓棒毛坯準(zhǔn)備鍛打；
[0012]步驟2、對(duì)材料進(jìn)行三墩三拔的鍛打處理，圓棒毛坯與鍛打后毛坯的鍛造比為3.8
?4;
[0013]步驟3、對(duì)鍛造毛坯在580?600°C進(jìn)行退火處理，爐冷24h;
[0014]步驟4、采用數(shù)控機(jī)床加工模具外表面尺寸，留Imm余量;加工活塞型腔深度至要求尺寸的0.65?0.72位置處，側(cè)壁留Imm余量;對(duì)機(jī)加工后的模具毛還進(jìn)行電火花加工，通過(guò)四次電火花加工到要求尺寸；
[0015]步驟5、對(duì)步驟4加工后的工件進(jìn)行熱處理，該熱處理包括一次淬火和三次回火；
[0016]步驟6、對(duì)熱處理后的工件進(jìn)行精加工和磨削處理，然后進(jìn)行第四次回火。
[0017]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟I中所述圓棒毛坯的組分按重量百分比計(jì)為:C:0.40?0.43%，S1:1.00?1.14%，Mn:0.38?0.45%，S: <0.010%,P: < 0.030% ,Cr:5.00—5.30%，N1:0.070?0.120%，Cu:0.010?0.035%，Mo:1.10?I.35%，其余量為Fe。
[0018]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟2中三墩三拔的加工過(guò)程為:將毛坯加熱到1080?1140°C °C進(jìn)行第一次墩粗、拔長(zhǎng)鍛打;然后將毛坯加熱到810?910°C，進(jìn)行第二次墩粗、拔長(zhǎng)鍛打;二次鍛打后把工件加熱到850?900°C，進(jìn)行第三次墩粗、拔長(zhǎng)鍛打。
[0019]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟4中電火花加工過(guò)程為:制作活塞形狀的電極，該電極與模具型腔相互配合；第一次加工后留4?5mm深度余量；第二次加工后留0.4?0.5mm深度余量，第三次加工后留0.2?0.3mm深度和側(cè)壁余量;第四次加工到要求尺寸，在每次電火花加工前都進(jìn)行三坐標(biāo)定位。
[0020]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟5中淬火處理為:淬火溫度為1020?1050°C，保溫2h后進(jìn)行油冷，檢測(cè)HRC硬度達(dá)57?58。
[0021]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，步驟6中精加工后模具上部的倒角為圓弧角，圓弧角的半徑為3?4mm。
[0022]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的三次回火過(guò)程為:第一次回火時(shí)溫度為580?6000C，保溫3小時(shí)后空冷，檢測(cè)HRC硬度達(dá)53?54;第二次回火時(shí)溫度為580?600°C，保溫3h后空冷，檢測(cè)HRC硬度達(dá)47?48;第三次回火時(shí)溫度為580?590°C，保溫3h后空冷，檢測(cè)HRC硬度達(dá)46?47。
[0023]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，第四次回火溫度為580?590°C，保溫2h后空冷，去除切削應(yīng)力，檢測(cè)HRC硬度達(dá)46?47。
[0024]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述Cr與Mo的含量之和為6.2?6.5 %，所述Cu與Ni的含量之和不大于0.14%。
[0025]作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述圓棒毛坯的組分按重量百分比計(jì)為:C:0.41%，S1:1.08%，Mn:0.42% ,S: <0.010%,P: < 0.015% ,Cr:5.2% ,Ni: 0.08% ,Cu:0.010% ,Mo:1.25%，余量為Fe。
[0026]3.有益效果
[0027]采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0028](I)本發(fā)明的一種活塞鍛造模具的加工方法，采用三墩三拔鍛打工藝，能夠更大程度上打碎鋼中的碳化物和消除其方向性，從而滿足鍛件的抗沖擊性能以及硬度、耐磨性的需要。棒材毛坯與鍛打的成型毛坯的鍛造比為3.8?4，易于使材料內(nèi)部的組織均勻化；
[0029](2)本發(fā)明的一種活塞鍛造模具的加工方法，經(jīng)多次反復(fù)回火，殘余奧氏體減少，不僅使工件性能穩(wěn)定，同時(shí)在每次加熱過(guò)程中將上一次轉(zhuǎn)變成的馬氏體又進(jìn)行了回火，通過(guò)多次回火的配合作用，最終使工件的硬度逐步降低到HRC 46?47;第四次回火能夠消除精加工過(guò)程中形成的切削應(yīng)力，而且保溫時(shí)間僅為兩小時(shí)，在消除應(yīng)力的同時(shí)，對(duì)模具的硬度不會(huì)有影響；
[0030](3)本發(fā)明的一種活塞鍛造模具的加工方法，在加工模具時(shí)先采用數(shù)控機(jī)加工，使模具外表面成形，同時(shí)對(duì)型腔進(jìn)行加工，加工活塞型腔深度至要求尺寸的0.65?0.72位置處，至該處的加工深度為62mm左右，在數(shù)控機(jī)床上能夠保證加工精度;然后把機(jī)加工后的模具進(jìn)行電火花加工，以此克服型腔較深難以加工的問(wèn)題；而且采用機(jī)加工與電火花加工相結(jié)合的加工方式減少了電極的消耗，提高了加工效率；
[0031](4)本發(fā)明的一種活塞鍛造模具的加工方法，采用石墨電極進(jìn)行加工，損耗較小，而且采用4次電火花加工工序，每次的加工量逐漸遞減，能夠有效提高型腔內(nèi)部表面的光潔度，克服了石墨電極加工時(shí)表面粗糙的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為石墨電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。
[0034]實(shí)施例1
[0035]結(jié)合圖1，本實(shí)施例的一種活塞鍛造模具的加工方法，其加工步驟為:
[0036]步驟1、原料準(zhǔn)備，使用圓棒毛坯準(zhǔn)備鍛打；圓棒毛坯的組分按重量百分比計(jì)為:C:0.43% ,Si:1.10% ,Mn:0.42% ,S: < 0.010% ,P: < 0.015% ,Cr:5.0% ,Ni:0.08% ,Cu:0.010%，Mo:1.25%，余量為Fe。
[0037]步驟2、對(duì)材料進(jìn)行三墩三拔的鍛打處理，圓棒毛坯與鍛打成型后毛坯的鍛造比為3.8；
[0038]其具體鍛打過(guò)程為:將毛坯加熱到1090°C進(jìn)行第一次墩粗、拔長(zhǎng)鍛打，鍛造比為1.7，該鍛造比為經(jīng)過(guò)一次墩粗、拔長(zhǎng)加工后的高度比；然后將毛坯加熱到860°C，進(jìn)行第二次墩粗、拔長(zhǎng)鍛打，鍛造比為1.6; 二次鍛打后把工件加熱到860°C，進(jìn)行第三次鍛墩粗、拔長(zhǎng)鍛打，鍛造比為1.4;經(jīng)過(guò)第三次鍛打后工件基本鍛造完成。
[0039 ] 步驟3、對(duì)鍛造毛坯在580 0C進(jìn)行退火處理，爐冷24h。
[0040]步驟4、