從半導(dǎo)體精密模具制造訂單的簽訂到成品合格模具交付客戶(hù)的過(guò)程的每個(gè)環(huán)節(jié)都可能影響模具的質(zhì)量，精密模具制造過(guò)程按系統(tǒng)工程控制，必須對(duì)其每一環(huán)節(jié)加以控制，是半導(dǎo)體精密模具制造的前提。

而模具零件加工的指導(dǎo)思想是針對(duì)不同的模具零件、不同的材質(zhì)、不同的形狀和不同的技術(shù)要求制訂相應(yīng)的工藝方案。模具零件的一般工藝過(guò)程為：毛坯準(zhǔn)備-粗加工-半精加工-熱處理(淬火、調(diào)質(zhì))-精密磨削-電加工-鉗工修整及表面加工。通過(guò)對(duì)加工過(guò)程的各工序控制，達(dá)到要求的加工精度。
 

1.半導(dǎo)體精密模具材料及熱處理控制
 

模具零件熱處理使零件獲得所需要的材料硬度的同時(shí)，又要使零件加工過(guò)程和加工后尺寸形狀能夠穩(wěn)定，針對(duì)零件材質(zhì)的不同和零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，有不同的熱處理方式，必須對(duì)零件熱處理內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行控制制訂熱處理工藝要充分考慮經(jīng)材料淬透性淬硬性過(guò)熱敏性以及脫碳敏感性，對(duì)薄壁零件要采用壓淬工藝。
 

(1)精密模具材料選用：除了選用CrWMn、Cr12、40Cr、GCr15、Cr12MoV、9Mn2V硬質(zhì)合金外，對(duì)一些工作強(qiáng)度大，受力苛刻的凹模、凸模，可選用具有較高的熱穩(wěn)定性和良好的組織狀態(tài)的合金鋼S2、S3、V10、APS23S1、G2、G3、G4、G8等等。
 

(2)淬火后去應(yīng)力處理：淬火后工件都存留內(nèi)應(yīng)力，容易導(dǎo)致后續(xù)精加工后工件尺寸變化甚至開(kāi)裂，因此零件淬火后應(yīng)趁熱回火，消除淬火應(yīng)力對(duì)形狀復(fù)雜、內(nèi)外轉(zhuǎn)角較多的工件，回火還不足以消除淬火應(yīng)力，精加工前還需進(jìn)行去應(yīng)力退火或多次時(shí)效處理，充分釋放應(yīng)力。
 

2.半導(dǎo)體精密模具磨削加工控制
 

磨削是精密模具加工的關(guān)鍵工序。精加工磨削要嚴(yán)格控制磨削變形和磨削裂紋的出現(xiàn)，甚至要控制工件表面的顯微裂紋。制訂精密磨削工藝時(shí)要考慮以下幾方面。
 

(1)選擇磨削砂輪：針對(duì)模具材料的高鎢、高釩、高鉬、高合金，高硬度的特點(diǎn)，可選用PA鉻鋼玉砂輪和GC綠碳化硅砂輪;當(dāng)加工硬質(zhì)合金、淬火硬度很高的材質(zhì)時(shí)，采用有機(jī)粘結(jié)劑的金剛石砂輪，有機(jī)粘結(jié)劑砂輪自磨利性好，磨出的工件精度在IT5以上，粗糙度可達(dá)Ra=0.16um的要求。CBN立方氮化硼砂輪用在數(shù)控成型磨床、坐標(biāo)磨床、CNC內(nèi)外圓磨床上進(jìn)行精加工，效果優(yōu)于其它種類(lèi)砂輪。磨削加工中要及時(shí)修整砂輪，保持砂輪的銳利，當(dāng)砂輪鈍化后會(huì)在工件表面滑擦、刻劃、擠壓，造成工件表面燒傷、顯微裂痕或產(chǎn)生溝槽，影響加工精度。
 

(2)進(jìn)刀量選擇：精密磨削的進(jìn)刀量要小，磨削中冷卻要充分，盡量選擇冷卻液介質(zhì)，加工余量在0.01mm內(nèi)的零件要恒溫磨削。
 

(3)工件裝夾：軸類(lèi)零件的特點(diǎn)是由多個(gè)回轉(zhuǎn)面構(gòu)成，精密加工方法一般采用在內(nèi)外圓磨床磨削加工過(guò)程中，利用磨床夾頭和尾架頂尖夾緊定位工件或者用首尾兩頂尖定位工件，此時(shí)夾頭與頂尖中心的連線(xiàn)就是磨削后工件的中心線(xiàn)，如果中心線(xiàn)跳動(dòng)，加工后的工件同軸度達(dá)不到要求，因此在加工前要做好夾頭及頂尖的同心檢測(cè)和首尾頂尖對(duì)中檢查簿壁內(nèi)孔磨削時(shí)要考慮采用夾持工藝臺(tái)，即在車(chē)加工時(shí)多留下一段厚壁部分，待磨削內(nèi)孔完成后進(jìn)行切除。
 

3.電火花加工控制
 

(1)線(xiàn)切割加工準(zhǔn)備：線(xiàn)切割選用精密慢走絲線(xiàn)切割機(jī)床，加工精度±0.001mm，粗糙度Ra=0.2um，選擇去離子度高的去離子水線(xiàn)切割絲垂直度符合加工精度要求張緊力適度切割用絲材質(zhì)與被切工件材質(zhì)相適應(yīng)，確保合理的加工速度。
 

(2)加工路線(xiàn)設(shè)計(jì)：線(xiàn)切割加工對(duì)材料原來(lái)的應(yīng)力均衡在加工過(guò)程中有所破壞，引起拐角處應(yīng)力集中，處理應(yīng)力集中的方法，運(yùn)用矢量平移原理，精加工前先留0.8~0.9mm余量，預(yù)加工出型腔大致形狀，再進(jìn)行熱處理，使加工應(yīng)力盡可能在精加工前釋放，以保證熱穩(wěn)定性。加工凸模時(shí)采用4遍切割，切割絲的切入位置及路徑要合理制定選擇夾持坯料的位置應(yīng)在第一遍進(jìn)刀后，工件不成懸壁狀態(tài)，始終使工件受力狀態(tài)良好，不影響后續(xù)加工;在坯料上打孔穿絲，加工效果較外形割入好。
 

(3)電火花成型加工工藝：電火花成型加工分別要制作粗、精電極。精電極用CNC數(shù)控機(jī)床加工完成，Cu-W合金電極，綜合性能好，電極損耗量比紫銅電極小，在良好的排屑條件下，加工難加工材料和截面形狀復(fù)雜零件;Ag-W合金電極比Cu-W合金電極性能更優(yōu)，用于精密加工;石墨電極，選用損耗小、硬度大、電蝕速度快、表面粗糙度低的進(jìn)口石墨。電火花加工結(jié)束前安排精規(guī)準(zhǔn)修整，去除表面形成的硬化薄層。
 

4.表面處理及模具組裝
 

(1)表面處理：精加工后經(jīng)過(guò)表面處理工件表面無(wú)氣孔、硬度均勻、各向特性差異小、夾雜物低和零件表面無(wú)加工時(shí)留下得刀痕磨痕等應(yīng)力集中的地方。通過(guò)拋光、研磨、鉗工打磨對(duì)工件無(wú)用棱邊銳角孔口進(jìn)行倒鈍，電加工后表面呈灰白色6~10m變質(zhì)硬化層去除，該層脆而帶有殘留應(yīng)力，在使用之前要充分消除硬化層。
 

(2)模具組裝：組裝前要對(duì)工件作充分的退磁處理，并用乙酸乙脂清洗表面，在磨削加工電加工過(guò)程中，工件會(huì)有一定磁化，具有微弱磁力，容易吸附一些小雜物組裝過(guò)程中：充分理解裝配圖的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，配齊各類(lèi)零件;正確列出各零部件相互之間的裝配次序;檢查各零部件的尺寸精度，明確各項(xiàng)配合要求;配齊所需裝配工具;先裝模架部分的導(dǎo)柱導(dǎo)套、型腔成型塊組件鑲拼組合;組立模板與凸模凹模結(jié)合，調(diào)整各板位置;開(kāi)合模具，檢查模具動(dòng)作是否準(zhǔn)確可靠。
 

5.結(jié)語(yǔ)
 

本文論述的精密模具制造方法，從模具的制造全過(guò)程控制和模具工作零件精加工的過(guò)程控制兩方面進(jìn)行了闡述，此方法已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，取得了較好效果，我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中不斷完善此方法。