模具零件的机械加工培训资料

1、1 / 341.模具零件的机械加工零件常用的传统机械加工方法 机械加工方法广泛运用于模具制造。 对凸模、 凹模等模具的工作零件， 即使采用 其它工艺方法 (如特殊加工 )加工，也仍然有部分工序要由机械加工方法来完成。 根据模具设计的结构要求不同和工厂的设备条件， 模具的机械加工大致有以下几 种情况：(1)用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工模具零件， 然后进行必要的钳工修配， 装配成各种模具。 这种加工方式， 工件上被加工表面的形状、 尺寸多由钳工划线 来保证，对工人的技术水平要求较高，劳动强度大，生产效率低，模具制造周期 长，成本高。一般在设备条件较差、模具精度要求低的情况下采用。(2)精度要

2、求高的模具零件， 只用普通机床加工难以保证高的加工精度， 因而需 要采用精密机床进行加工。用于模具加工的精密机床有坐标镗床、坐标磨床等， 这些设备多用于加工固定板上的凸模固定孔， 模座上的导柱和导套孔， 某些凸模 和凹模的刃口轮廓。 形状复杂的空间曲面， 则采用仿形铣床进行加工， 它们是提 高模具精度不可缺少的普通加工手段。(3)为了使模具零件特别是形状复杂的凸模、凹模型孔和型腔的加工更趋自动 化，减少钳工修配的工作量，需采用数控机床 ( 如三坐标数控铣床、加工中心、 数控磨床等设备 ) 加工模具零件。由于数控加工对工人的操作技能要求低，成品 率高，加工精度高，生产率高，节省工装，工程管理容易

3、，对设计更改的适应性 强，可以实现多机床管理等一系列优点，因此，对实现机械加工自动化，使模具 生产更加合理、 省力， 改变模具机械加工的传统方式具有十分重要的意义， 是今 后模具加工的必然发展方向。用机械加工方法制造模具， 在工艺上要充分考虑模具零件的材料、 结构形状、 尺 寸、精度和使用寿命等方面的不同要求， 采用合理的加工方法和工艺路线， 尽可 能通过加工设备来保证模具的加工质量， 提高生产效率和降低成本。 要特别注意， 在设计和制造模具时， 不能盲目追求模具的加工精度和使用寿命， 应根据模具所 加工制件的质量要求和产量， 确定合理的模具精度和寿命， 否则就会使制造费用 增加，经济效益下降

4、。2.1.1 车削加工1车削加工的特点及应用 车削加工是在车床上利用车刀对工件的旋转表面进行切削加工的方法。 车削加工 时，工件的回转运动为主运动， 车刀相对工件的移动为进给运动。 它主要用来加 工各种轴类、 套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面， 其中包括：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2 / 34外，还可以钻 孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。车削加工精度一般为 IT8IT7 ,表面粗糙度为 Ra6.3 1.6 卩 m;精车时，加工精度可达 IT6IT5，粗糙度可达 Ra0.40.1 卩m 车削加工的特点是：加工范围广,适应性强,不但可以加工钢、铸铁及其合

5、金, 还可以加工铜、铝等有色金属和某些非金属材料， 不但可以加工单一轴线的零件， 采用四爪卡盘或花盘等装置改变工件的安装位置， 也可以加工曲轴、 偏心轮或盘 形凸轮等多轴线的零件 ; 生产率高；刀具简单，其制造、刃磨和安装都比较方便。 由于上述特点，车削加工无论在单件、 小批，还是大批大量生产以及在机械的维 护修理方面，都占有重要的地位。2车床车床 (Lathe) 的种类很多，按结构和用途可分为卧式车床、立式车床、仿形及多 刀车床、自动和半自动车床、仪表车床和数控车床等。其中卧式车床应用最广， 是其他各类车床的基础。常用的卧式车床有 C6132A C6136 C6140 等几种。2.1.2 铣

6、削加工1铣削加工的范围及其特点1) 铣削加工的范围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， 用成型铣刀也可 以加工出固定的曲面。其加工精度一般可达 IT9IT7,表面粗糙度为 Ra6.3 1.6 卩 m由于铣削方式、 铣刀类型和形状的多样性， 再配以“分度头”、 “圆形工作台” 等附件，扩大了铣削的加工范围，使应用更加广泛。概括而言，可以铣削平面、 台阶面、成型曲面、螺旋面、键槽、T 形槽、燕尾槽、螺纹、齿形等。2) 铣削加工的特点铣削加工的特点具体如下：(1)生产率较高 :铣刀为多齿刀具，在铣削时，由于同时参加切削的切削刃数量 较多，切削刃作用的总长度长， 因而铣削的生产率

7、较高， 有利于切削速度的提高。(2)铣削过程不平稳： 由于铣刀刀齿的切入和切出， 使同时参加工作的切削刃数 量发生变化， 致使切削面积变化较大， 切削力产生较大的波动， 容易使切削过程 产生冲击和振动，因而限制了表面质量的提高。(3)刀齿散热较好 :由于每个刀齿是间歇工作，刀齿在从工件切出至切入的时间 间隔内，可以得到一定的冷却， 散热条件较好。 但是，刀齿在切入和切出工件时， 产生的冲击和振动会加速刀具的磨损， 使刀具耐用度降低， 甚至可能引起硬质合 金刀片的碎裂。 因此，铣削时，若采用切削液对刀具进行冷却， 则必须连续浇注， 以免产生较大的热应力。2铣床1 )卧式铣床 卧式铣床的主轴是水平

8、的， 与工作台台面平行， 为了适应铣螺旋槽等工作， 有的 卧式铣床的工作台还可在水平面内旋转一定的角度， 这就是万能卧式铣床。卧铣 时，工件的平面是由铣刀外圆柱面上的刀刃形成的 ( 称为周铣法 ) 。2)立式铣床 立式铣床的主轴与工作台台面垂直。 为了扩大加工范围， 有的立式铣床的主轴还 能在垂直面内旋转一定的角度。 立铣时，工件的平面是由铣刀的端面刀刃形成的(称为端铣法)。立式铣床的其他部分与卧式铣床的相似。2.1.3 刨削加工1刨削加工的范围及其特点刨削是使用刨刀在刨床上进行切削加工的方法，主要用来加工各种平面、沟槽和 齿条、3 / 34直齿轮、花键等母线是直线的成型面。刨削比铣削平稳，但

9、加工精度较低， 其加工精度一般为 IT10IT8，表面粗糙度为 Ra6.31.6 卩 m刨削加工的特点是：因加工时，主运动是刀具(或工件)的往复直线运动，换向时 要克服较大的惯性力，从而限制了主运动速度的提高；回程不进行切削，而且刨 刀是单刃刀具，一个表面往往要经过多次行程才能加工出来，所以生产率较低；刨削为间断切削，刀具在切入和切出工件时受到冲击和振动， 容易损坏。因此， 在大批量生产中应用较少，常被生产率较高的铣削、拉削加工代替。2.刨床1) 牛头刨床牛头刨床因其滑枕刀架形似“牛头”而得名。一般由床身、滑枕、底座、横梁、 工作台和刀架等部件组成。刨床的主运动是滑枕的往复运动；进给运动是工作

10、台在横梁导轨上的间歇直线移 动。此外，横梁可连同工作台沿床身竖直导轨作升降调整运动；刀架可作一定量的上下移动，并可以偏转一定的角度，以适应背吃刀量的调整和角度的刨削。牛头刨床主要刨削中、小型零件的各种平面及沟槽，适用于单件、小批生产的工 厂及维修车间。2) 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各种平面、沟槽以及各种导轨 面，也可在工作台上一次装夹多个零件同时进行加工。其主运动是零件随工作台 的直线往复运动，进给运动是刀架带动刨刀作横向或垂直的间歇运动。2.1.4 钻削和镗削加工钻削和镗削都是加工孔的方法。钻削包括钻孔、扩孔、铰孔和锪孔。其中，钻孔、 扩孔和铰孔分别属于孔的粗加工、

11、半精加工和精加工，俗称“钻一扩一铰”。钻 孔精度较低，为了提高精度和表面质量，钻孔后还要继续进行扩孔和铰孔。 钻削 加工是在钻床上进行的。镗削是利用镗刀在镗床上对工件上的预制孔进行后续加 工的一种切削加工方法。1.钻削加工1)钻削加工的特点(1) 钻孔钻孔(Drili ng)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。钻 孔时，首先根据孔径大小选择钻头。一般，当孔径小于 30 mm 寸，可一次钻出；大 于 30 mm时，应先钻出一小孔，然后再用扩孔钻将其扩大。钻削是一种半封闭式切削，排屑困难，又难于冷却润滑，而且钻削力较大。所以， 钻削时温度易升高，刀具易磨损。用麻花钻 (Teist

12、 Drill)加工的孔精度较低，表面较粗糙，其加工精度一般为 IT13IT12，表面粗糙度为 Ra12.56.3 卩 m 生产效率较高。因此，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。(2) 扩孔对已有孔进行扩大的加工方法称为扩孔(Core Driuing)，仅为了扩大孔的直径的 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专门的扩孔 钻。扩孔钻的切削刃比一般钻头多，有 3、4 个，无横刃，其顶端是平的，螺旋 槽较浅，所以刚性好，不易变形，导向性能好，切削较平稳，因而扩出的孔的精 度和表面质量较好。其加工精度一般为 IT10IT8，表面粗糙度为 Ra6.33.2

13、卩 m 扩孔可作为要求不高孔的最终加工， 也可作为精加工(如铰孔)前的预加工。(3)铰孔4 / 34铰孔(Reami ng)是用铰刀在扩孔或半精镗后的孔壁上切除微量金属层，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。铰刀(Reamev)是多刃切削刀具，有 612 个切削刃，铰孔时导向性好。铰刀刀齿的齿槽很浅，铰刀的横截面大，刚性好，加工精度可达 IT7IT6，表面粗糙度为 Ra0.80.4 卩 m 铰 刀有手用铰刀和机用铰刀两种，手用铰刀工作部分较长，机用铰刀工作部分较短(4)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凸台的方法。锪 孔用的刀具统称为锪钻。锪钻大多

14、用高速钢制造，只有加工大直径的端面凸台时 用硬质合金制造，采用装配式结构。2)钻床工厂中常用的钻床(Drilling Machine)有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。(1)台式钻床台式钻床简称台钻。它是一种加工小孔的小型钻床。台钻主轴的进给运动用手动操作。台钻结构简单，操作方便，适于加工小型零件上直径小于等于 13 mm 的孔。(2) 立式钻床立式钻床简称立钻(Drill Vertical)。立钻的主轴轴线垂直布置，且位置固定。其规格用最大钻孔直径表示，常用的有 25 mm 35 mm 40 mm 50 mm 等几种。 与台钻相比，立钻刚性好，功率大，允许选用较大的切削用量，因而生产率高。 由

15、于立式钻床的主轴位置不能调整，只能通过移动工件位置来使被加工孔的中心 与主轴中心对准，对于大而重的工件，操作很不方便。因此，它常用于加工单件、小批生产中的中、小型工件。(3) 摇臂钻床摇臂钻床(BeamDrill)有一个能绕立柱旋转和上、下升降的摇臂，同时主轴箱可 沿摇臂上的导轨横向移动。因此，工作时，不需移动工件，就能很方便地调整主 轴相对于工件的位置。而且，摇臂钻床上还设有立柱、摇臂和主轴箱的锁紧机构。 当主轴位置调整好后，可将它们快速锁紧。摇臂钻床适用于加工笨重和多孔的工 件。2 镗削加工1) 镗削加工的特点镗削可以对工件上的通孔和盲孔进行粗加工、 半精加工和精加工。与钻削相比较， 镗孔

16、可加工直径较大、精度较高的孔。而且，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。因此，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。在镗床上镗孔和在车床上车孔类似， 镗刀与车孔刀基本相同，区别在于主运动不 同。在镗床上镗孔时，主运动是镗刀的旋转运动，进给运动是工件或镗刀的移动。 镗孔与其他孔的加工方法比较，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，特别是大直径孔，几乎是可供选择的惟一方法。2)镗床镗床有卧式镗床、 立式镗床、深孔镗床和坐标镗床之分， 应用最广的是卧式镗床。2.1.5 磨削加工1 磨削加工的范围及其特点（1）加工精度高。 由于

17、砂轮表面有数量众多的锋利磨粒， 通过精细修整后的磨粒具有微刃等高性， 磨削厚度很小，除了切削作用外， 还有挤压、抛光作用。而且， 磨5 / 34床回转精度很高， 工作台纵向运动精度高， 横向实现微量进给， 保证了精密加 工的顺利进行。因此，磨削加工精度一般可达 IT6IT4，表面粗糙度为 Ra0.8 0.1 卩 m当采用高精度磨床时，粗糙度可达 Ra0.10.08 卩 m（2）工件的硬度高。 磨削用的砂轮是由许多细小而且极硬的磨粒用接合剂粘接 而成的多孔体， 由于砂轮磨粒本身具有很高的硬度和耐热性， 因此， 磨削不但可 以加工碳钢和铸铁等常用金属材料， 还可以加工一些用一般的金属切削刀具很难

18、加工的高硬度材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷等。但不适于加工硬度低而塑性 好的有色金属材料， 因为磨削这些材料时， 切屑容易堵塞磨粒之间的空隙， 使砂 轮失去切削的能力。（3）磨削温度高。 由于磨削速度很高， 磨粒的切削刃又较钝， 使磨粒与工件间产 生剧烈摩擦， 加工中将产生大量的切削热， 而砂轮的导热性又较差， 因此在砂轮与工件的接触处，瞬时温度高达 8001000C。所以，磨削时要有充足的冷却 液，同时冷却液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、平面和成型面 （ 如花键、螺 纹、齿轮等 ） 的精加工，以获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度。2磨床磨床（Grinders）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， 尤其是淬硬钢件及其他高硬度特殊材料的精加工。 通常， 砂轮的 高速旋转运动为主运动，工件的旋转与移动或磨具的移动为进给运动。磨床的类型很多，主要有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床、工具磨床及各种 专门化磨床 （曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、导轨磨床 ）等。常用的 是平面磨床和外圆磨床。2.1.6 加工方法的选择2.1.6.1 回转面加工方法的选择每一种回转面都有很多加工方法， 具体选择时应根据零件的材料、 毛胚种类、 结 构形状、尺寸、加工精度、粗糙度、技术要求、生产类型及工厂的生产条