模具制造工艺学第三章

1、mjgy03第一节普通机床加工第二节模具的仿形加工第三节模具的精密加工(机械切削部分)第四节模具的成形磨削 机械加工方法广泛运用于模具制造。模具的机械加工大致有机械加工方法广泛运用于模具制造。模具的机械加工大致有以下几种情况：以下几种情况：(1) (1) 用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工模具零件用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工模具零件，然后，然后进行必要的钳工修配，装配成各种模具。进行必要的钳工修配，装配成各种模具。 (2) (2) 精度要求高的模具零件，需要采用精密机床进行加工。精度要求高的模具零件，需要采用精密机床进行加工。 (3) (3) 采用数控机床加工模具零件。采用数控机床加工模

2、具零件。3.1普通机床加工 A A、加工范围广、加工范围广, , 适应性强适应性强, , 可以加工钢、铸铁及其合金、可以加工钢、铸铁及其合金、铜、铝等有色金属和某些非金属材料。铜、铝等有色金属和某些非金属材料。 B B、可以加工单一轴线的零件、可以加工单一轴线的零件, , 也可以加工曲轴、偏心轮也可以加工曲轴、偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件。或盘形凸轮等多轴线的零件。 C C、生产率高；刀具简单、生产率高；刀具简单, ,其制造、刃磨和安装都比较方便。其制造、刃磨和安装都比较方便。3.1.1 车削加工车削加工1车削加工的特点车削加工的特点3.1普通机床加工3.1.1 车削加工车削加工 加工各种轴

3、类、套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面加工各种轴类、套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面, , 其中其中包括包括: : 内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟槽以及滚花等。此外槽以及滚花等。此外, , 还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。5.车削加工的应用车削加工的应用 车削加工精度一般为车削加工精度一般为IT8IT8IT7, IT7, 表面粗糙度为表面粗糙度为Ra6.3Ra6.31.6m;1.6m; 精车精车时时, , 加工精度可达加工精度可达IT6IT6IT5, IT5, 粗糙度可达粗糙

4、度可达Ra0.4Ra0.40.1m0.1m。 3.1普通机床加工3.1.1 车削加工车削加工 车床按结构和用途可分为卧式车床、车床按结构和用途可分为卧式车床、 立立式车床、转塔车床、仿形及多刀车床、式车床、转塔车床、仿形及多刀车床、 自动自动和半自动车床、和半自动车床、 仪表车床和数控车床等。其仪表车床和数控车床等。其中卧式车床应用最广中卧式车床应用最广, , 常用的卧式车床有常用的卧式车床有C6132AC6132A，C6136C6136，C6140C6140等几种。等几种。 3车床车床3.1普通机床加工3.1.2 铣削加工铣削加工 铣削主要用来对各种平面、各类沟槽等进行粗加工和半精加工。概铣

5、削主要用来对各种平面、各类沟槽等进行粗加工和半精加工。概括而言括而言, , 可以铣削平面、台阶面、成型曲面、螺旋面、键槽、可以铣削平面、台阶面、成型曲面、螺旋面、键槽、T T形槽、形槽、燕尾槽、螺纹、齿形等。燕尾槽、螺纹、齿形等。 1、铣削加工的范围、铣削加工的范围 其加工精度一般可达其加工精度一般可达IT9IT9IT7, IT7, 表面粗糙度为表面粗糙度为Ra6.3Ra6.31.6 m1.6 m。 3.1普通机床加工3.1.2 铣削加工铣削加工 (1) (1) 生产率较高。生产率较高。 (2) (2) 铣削过程不平稳铣削过程不平稳 (3) (3) 刀齿散热较好刀齿散热较好2、铣削加工的特点、

6、铣削加工的特点 3.1普通机床加工3.1.2 铣削加工铣削加工 1 1）卧式铣床）卧式铣床：卧式铣床的主轴是水平的3、 铣床铣床 2 2）立式铣床）立式铣床 ：立式铣床的主轴与工作台台面垂直 3.1普通机床加工3.1.3 刨削加工刨削加工 刨削主要用来加工各种平面、沟槽和齿条、刨削主要用来加工各种平面、沟槽和齿条、直齿轮、直齿轮、 花键等母线是直线的成型面。花键等母线是直线的成型面。 1刨削加工的范围刨削加工的范围 刨削比铣削平稳刨削比铣削平稳, ,但加工精度较低但加工精度较低, ,其加工精其加工精度一般为度一般为IT10IT10IT8, IT8, 表面粗糙度为表面粗糙度为Ra6.3Ra6.3

7、1.6m1.6m。3.1普通机床加工3.1.3 刨削加工刨削加工 生产率较低。在大批量生产中应用较生产率较低。在大批量生产中应用较少，常被生产率较高的铣削、少，常被生产率较高的铣削、 拉削加工拉削加工代替。代替。 5.刨削加工的其特点刨削加工的其特点 3.1.3 刨削加工刨削加工 1 1）牛头刨床）牛头刨床牛头刨床主要刨削中、小型零件的各种平面及沟牛头刨床主要刨削中、小型零件的各种平面及沟槽槽, , 适用于单件、小批生产的工厂及维修车间。适用于单件、小批生产的工厂及维修车间。 2 2）龙门刨床）龙门刨床龙门刨床主要用于加工大型工件或重型零件上的龙门刨床主要用于加工大型工件或重型零件上的各种平面

8、、各种平面、 沟槽以及各种导轨面沟槽以及各种导轨面, , 也可一次装夹多也可一次装夹多个零件同时进行加工。个零件同时进行加工。3 刨床刨床 3.1普通机床加工3.1.4钻削和镗削加工钻削和镗削加工 1) 1) 钻孔钻孔钻孔是用钻头在实体工件上钻出孔的方法钻孔是用钻头在实体工件上钻出孔的方法, ,常用的钻头是麻花钻。常用的钻头是麻花钻。一般一般, ,当孔径小于当孔径小于30 mm30 mm时时, , 可一次钻出可一次钻出; ; 大于大于30 mm30 mm时时, , 应先钻出一小应先钻出一小孔孔, , 然后再用扩孔钻将其扩大。然后再用扩孔钻将其扩大。 其加工精度一般为其加工精度一般为IT13IT

9、13IT12, IT12, 表面粗糙度为表面粗糙度为Ra15.5Ra15.56.3m, 6.3m, 生产效率较高。生产效率较高。 钻孔主要用于加工精度要求不高以及精度较高的孔的预加工。钻孔主要用于加工精度要求不高以及精度较高的孔的预加工。 1. 钻削加工的特点钻削加工的特点 3.1普通机床加工3.1.4钻削和镗削加工钻削和镗削加工 2) 2) 扩孔扩孔对已有孔进行扩大的加工方法称为扩孔对已有孔进行扩大的加工方法称为扩孔, , 仅为了扩大孔的直径的仅为了扩大孔的直径的扩孔可用麻花钻扩孔可用麻花钻, , 在扩大孔的直径的同时提高孔形位精度的扩孔采用在扩大孔的直径的同时提高孔形位精度的扩孔采用专门的

10、扩孔钻。专门的扩孔钻。 扩孔可作为要求不高孔的最终加工扩孔可作为要求不高孔的最终加工, , 也可作为精加工也可作为精加工( (如铰孔如铰孔) )前的前的预加工。预加工。1. 钻削加工的特点钻削加工的特点 3.1普通机床加工3.1.4钻削和镗削加工钻削和镗削加工 3) 3) 铰孔铰孔铰孔铰孔(Reaming)(Reaming)是用铰刀在扩孔或半精镗后的孔壁上切除微量金属是用铰刀在扩孔或半精镗后的孔壁上切除微量金属层层, , 以提高孔的尺寸精度和减小表面粗糙度值的一种精加工方法。以提高孔的尺寸精度和减小表面粗糙度值的一种精加工方法。加工精度可达加工精度可达IT7IT7IT6, IT6, 表面粗糙度

11、为表面粗糙度为Ra0.8Ra0.80.4 m0.4 m。 铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种4) 4) 锪孔锪孔锪孔是指在已加工孔上加工圆锥形沉头孔、圆柱形沉头孔和端面锪孔是指在已加工孔上加工圆锥形沉头孔、圆柱形沉头孔和端面凸台的方法。锪孔用的刀具统称为锪钻。凸台的方法。锪孔用的刀具统称为锪钻。1. 钻削加工的特点钻削加工的特点 3.1.4钻削和镗削加工钻削和镗削加工 1) 1) 台式钻床台式钻床 一种加工小孔的小型钻床。一种加工小孔的小型钻床。 台钻结构简单台钻结构简单, , 操作方便操作方便, , 适于加适于加工小型零件上直径小于等于工小型零件上直径小于等于13 mm

12、13 mm的孔。的孔。 2) 2) 立式钻床立式钻床立式钻床简称立钻。与台钻相比立式钻床简称立钻。与台钻相比, , 立钻刚性好立钻刚性好, , 功率大功率大, , 允许选允许选用较大的切削用量用较大的切削用量, , 因而生产率高。因而生产率高。它常用于加工单件、小批生产中的中、小型工件。它常用于加工单件、小批生产中的中、小型工件。 3) 3) 摇臂钻床摇臂钻床摇臂钻床适用于加工笨重和多孔的工件。摇臂钻床适用于加工笨重和多孔的工件。 5. 钻床钻床 3.1普通机床加工3.1.4钻削和镗削加工钻削和镗削加工 镗削可以对工件上的通孔和盲孔进行粗加工、半镗削可以对工件上的通孔和盲孔进行粗加工、半精加工

13、和精加工。可加工直径较大、精度较高的孔。精加工和精加工。可加工直径较大、精度较高的孔。 而且而且, , 各孔轴线间的同轴度、平行度、垂直度等位置各孔轴线间的同轴度、平行度、垂直度等位置精度和尺寸精度都较高。精度和尺寸精度都较高。 镗孔适宜加工箱体、机架等结构复杂和尺寸较大镗孔适宜加工箱体、机架等结构复杂和尺寸较大的工件上的孔及孔系。的工件上的孔及孔系。 镗孔最突出的优点是用一种镗刀可以加工一定范镗孔最突出的优点是用一种镗刀可以加工一定范围内各种不同直径的孔围内各种不同直径的孔, ,特别是大直径孔。特别是大直径孔。 3. 镗削加工的特点镗削加工的特点 3.1.4钻削和镗削加工钻削和镗削加工 镗床

14、有卧式镗床、立式镗床、深孔镗床和坐标镗镗床有卧式镗床、立式镗床、深孔镗床和坐标镗床之分床之分, , 应用最广的是卧式镗床。应用最广的是卧式镗床。 4. 镗床镗床3.1普通机床加工3.1.5 磨削加工磨削加工 (1) (1) 加工精度高。加工精度高。磨削加工精度一般可达磨削加工精度一般可达IT6IT6IT4, IT4, 表面粗糙度表面粗糙度为为Ra0.8Ra0.80.1m,0.1m,当采用高精度磨床时当采用高精度磨床时, , 粗糙度可达粗糙度可达Ra0.1Ra0.10.08 m0.08 m。 (2) (2) 工件的硬度高。工件的硬度高。 磨削可以加工碳钢和铸铁等常用金属材料磨削可以加工碳钢和铸铁

15、等常用金属材料, , 还可以加工高硬度材料，硬度低而塑性好的有色金属材料。还可以加工高硬度材料，硬度低而塑性好的有色金属材料。1 磨削加工的范围及其特点磨削加工的范围及其特点 3.1普通机床加工3.1.5 磨削加工磨削加工 (3) (3) 磨削温度高。磨削温度高。磨削时要有充足的冷却液磨削时要有充足的冷却液, , 同时冷却液同时冷却液还可以起到排屑和润滑作用。还可以起到排屑和润滑作用。 磨削加工主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、磨削加工主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、 平平面和成型面面和成型面( (如花键、螺纹、齿轮等如花键、螺纹、齿轮等) )的精加工的精加工, ,以获得较高的以获得

16、较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度。尺寸精度和较小的表面粗糙度。 1 磨削加工的范围及其特点磨削加工的范围及其特点 3.1.5 磨削加工磨削加工 磨床是指用磨具（如砂轮）或磨料加工工件表面的机床磨床是指用磨具（如砂轮）或磨料加工工件表面的机床, , 广泛应用于工件的精加工广泛应用于工件的精加工, , 尤其是淬硬钢件及其他高硬度特殊尤其是淬硬钢件及其他高硬度特殊材料的精加工。材料的精加工。 磨床主要有平面磨床、磨床主要有平面磨床、 外圆磨床、内圆磨床、无心磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床、工具磨床及各种专门化磨床等。常用的是平面磨床和外圆磨床。工具磨床及各种专门化磨床等。常用的是平面磨床和外圆磨

17、床。 5. 磨床磨床3.1普通机床加工3.1.6 加工方法的选择加工方法的选择 1外圆表面加工外圆表面加工 1 1）外圆表面加工技术的要求）外圆表面加工技术的要求 尺寸与形状精度；尺寸与形状精度； 位置精度；位置精度； 表面质量；表面质量；一、回转面加工方法的选择一、回转面加工方法的选择3.1普通机床加工mjgy03一、仿形加工的控制方式及工作原理二、仿形加工的优缺点三、仿形车削与仿形铣削加工举例mjgy03一、仿形加工的控制方式及工作原理图3-8液压式仿形加工示意图1工件2链轮3液压系统4靠模5仿形销6托板7活塞杆8车刀mjgy03一、仿形加工的控制方式及工作原理图3-9电气仿形加工示意图1

18、工件2车刀3电气控制系统4靠模5仿形销6信号放大系统mjgy03二、仿形加工的优缺点1)以样板、模型、靠模作为依据加工模具型面,跳过复杂曲面的数学建模问题,简化了复杂曲面的加工工艺。2)靠模、模型可用木材、石膏、树脂等易成形的材料制作,扩大了靠模的选取范围。3)仿型有误差,加工过程中产生的热收缩、刀补问题较难处理。4)加工效率高,为电火花的4050倍(常作为电火花前的粗加工)。mjgy03三、仿形车削与仿形铣削加工举例仿形车削主要用于加工复杂旋转曲面凸模，图3-8为漱口杯注塑模型芯及型腔的加工示意，其型面采用普通车削加工到基本成形，单面留精加工余量0.52mm，再采用仿形车削修光，为便于测量控

19、制采用预先制作的样板。对要求不高的模具零件仿形车削以后，经打磨抛光后即可使用。仿形铣削主要用于加工型腔或型面,根据工件形状的特点,可采用水平分行、垂直分行、沿轮廓逐层分行几种走刀方式。为提高加工效率，可在仿铣加工前安排钻挖废料工序。为保证加工精度可预先制备关键截面的样板，以此来控制形状尺寸。机械雕刻机是一种应用广泛的仿形铣床，与普通仿形铣不同的是它带有一缩放尺，用以采集放大的文字、花纹、图案,可以加工出微小精细的文字、花纹、图案。mjgy03一、坐标镗床加工二、坐标磨床加工三、坐标尺寸换算mjgy03一、坐标镗床加工(1)坐标镗床的组成与结构(2)坐标镗床的附件mjgy03(1)坐标镗床的组成

20、与结构图3-10双柱立式坐标镗床1工作台2横梁3、6立柱4顶梁5主轴箱7主轴8床身mjgy03(1)坐标镗床的组成与结构图3-11万能回转台1水平回转台2倾斜手轮3回转手轮mjgy03(2)坐标镗床的附件1)万能回转台：万能回转台由转盘1、夹具体、水平回转副、垂直回转副组成(图3-11)。2)光学中心找正器：光学中心找正器由锥尾和光学系统两部分组成(图3-12)，锥尾用于插入机床主轴锥孔，使光学中心找正器轴线与机床主轴轴线重合。3)镗孔夹头：镗孔夹头由锥尾、调节机构、刀夹组成(图3-13),锥尾用于插入机床主轴锥孔,使夹头轴线与机床主轴轴线重合。mjgy033Z12.TIF(2)坐标镗床的附件

21、mjgy03二、坐标磨床加工3Z14.TIFmjgy03二、坐标磨床加工3Z15.TIFmjgy03二、坐标磨床加工图3-16坐标磨床上的各种磨削方法a)磨外圆b)磨锥孔c)磨台阶d)插磨型槽mjgy03三、坐标尺寸换算(1)换算的目的一般工件尺寸按设计要求标注，与坐标机床加工要求不相一致，为此加工前要将设计尺寸换算成加工尺寸。(2)基准选择(3)尺寸标注mjgy03(1)换算的目的图3-17坐标尺寸标注mjgy03(2)基准选择1)矩形件粗加工选角侧为基准,精加工选一对精密孔建立孔基准。2)圆盘件粗精加工均以孔为基准。mjgy03(3)尺寸标注1)尺寸值标在侧面。2)尺寸大小以坐标值为据。3

22、)公差范围用小数点个数表达。mjgy03一、概述二、成形砂轮磨削法三、夹具磨削法四、成形磨削工艺尺寸的换算mjgy03一、概述图3-18成形磨削加工示意图a)成形砂轮磨削法b)夹具磨削法mjgy03二、成形砂轮磨削法1.砂轮修整器修整2.修整成形砂轮其他方法mjgy031.砂轮修整器修整(1)砂轮角度的修整在磨削工件斜面时采用角度砂轮。(2)圆弧砂轮的修整修整圆弧砂轮工具的结构虽有多种，但其原理都相同。mjgy03(1)砂轮角度的修整图3-19修整砂轮角度的夹具1正弦尺座2金刚刀3滑块4齿条5齿轮6主轴7平板8侧板9正弦圆柱10手轮11螺母12支座13底座mjgy03(2)圆弧砂轮的修整图3-20圆弧砂轮修整器1金钢刀2摆杆3螺杆4滑座5刻度盘6角度标7主轴8手轮9挡块mjgy03(2)圆弧砂轮的修整图3-21调节回转的半径垫块规方法mjgy032.修整成形砂轮其他方法(1)成形刀挤压法利用车刀挤压慢速旋转的砂轮也可修整砂轮,此法的关键是用电火花线切割机先加工出成形车刀,然后再用车刀对慢速旋转的砂轮挤压,即可修整出所需砂轮。(2)数控机床修整法将砂轮安装在数控机床主轴上,金刚刀固定在刀架(车床)或工作台(铣床)上,利用数控指令使金刚刀相对于砂轮