模具零件的机械加工及其他加工

1、 3.1 3.1 概述概述3.23.2 模具零件的机械加工模具零件的机械加工3.3 3.3 模具的其他加工模具的其他加工 机械加工方法广泛用于制造模具零件。根据模具设计图样中的模具构成、零件的结构要素和技术要求，制造完成一副完整模具的工艺过程一般可分为：毛坯外形的加工；工作型面的加工；模具零部件的再加工；模具装配。模具零件的机械加工方法有以下几种情况普通精度零件用通用机床加工，例如，车削、铣削、刨削、钻削、磨削等。这些加工方法对工人的技术水平要求较高，具有生产率低，模具制造周期长，成本高等特点。加工完成后要进行必要的钳工修配再装配。精度要求较高的模具零件用精密机床加工；形状复杂的空间曲面，采用

2、数控机床加工；对特种零件可考虑其他加工方法，如挤压成型、超塑成型加工、快速成型等。 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等。 加工模具零件常用的数控机床有：三坐标数控铣床、加工中心、数控磨床等。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、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，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。这也是今后模具发展的方向。 3.23.2 模具零件模具零件的机械加工的机

3、械加工 a. 冲模模架的加工 b. 注射模架的加工 c. 冲裁凸模和凹模的加工 d. 型腔的加工 e. 模具工作零件的工艺路线3.2.1 冲模模架的加工 模架的主要作用是把模具的其它零件连接起来，并保证模具的工作部分在工作时具有正确的相对位置。一、导柱和导套的加工 导柱和导套主要是进行内、外圆柱面加工，外圆柱面和孔的机械加工方法很多，为获得不同精度和粗糙度要求的外圆柱和孔的加工方案可参考后序表格。导柱、导套的加工要点导柱、导套的加工要点 导柱和导套装配后应保证模架的活动部分运动平稳、无滞阻现象。所以，在加工中必须保证导柱和导套配合表面的尺寸精度和形状精度，同时还应保证导柱和导套配合面之间的同轴

4、度。工件的定位方式工件的定位方式 导柱、导套加工时能否正确选择定位基准，对保证内导柱、导套加工时能否正确选择定位基准，对保证内外圆柱面的同轴度要求非常重要。外圆柱面的同轴度要求非常重要。 对轴类零件，一般采用轴两端中心孔作为定位基准。而套类零件加工一般采用互为基准的原则。 (1) 用外圆柱表面定位装夹 较短的轴类零件常用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘定位夹紧；较长的轴类零件则要在另一端钻中心孔，利用后顶尖支承，以提高工件刚性。（2）用两中心孔定位装夹 工件以两中心孔为基准装夹在车床的前、后顶尖上，用鸡心夹或拨盘带动工件转动。 用中心孔定位的优点是：加工过程中不仅基准重合，而且基准统一，有利于保证

5、各表面间较高的位置精度。 用中心孔定位的缺点是：增加了加工中心孔的工序(或工步)；顶尖孔深度不准确时，不易保证轴向尺寸精度，为此可同时用中心孔及一个端面定位。 (3)用两端孔定位装夹 对于粗加工后的孔用有齿的顶尖(菊花顶尖)装夹，如图3.1所示；当零件两端有锥孔或预先做出了工艺锥孔，就可用锥套心轴或锥形堵头定位装夹。如图3.2所示。图3.1 轴类零件的装夹图3.2 用两端孔定位装夹导柱的加工工艺过程导套的加工工艺过程图33 磨中心孔1三爪自定心卡盘2砂轮 3工件 4尾顶尖图34 多棱顶尖研磨中心孔图35 用小锥度心轴安装导套1导套2心轴图3-6 导柱研磨工具1研磨架 2研磨套 3限动螺钉 4调

6、整螺钉 图3-7 导套研磨工具 1锥度心轴2研磨套 3、4调整螺母 研磨导套常出现的缺陷是“喇叭口”（孔的尺寸两端大中间小）。 研磨导柱和导套用的研磨套和研磨棒一般用铸铁制造。研磨剂用氧化铝或氧化铬（磨料）与机油或煤油（磨液）混合而成。磨料粒度一般在220号-W7范围内选用。 按被研磨表面的尺寸大小和要求，一般导柱、导套的研磨余量为0.01-0.02mm。 *将导柱、导套的工艺过程适当归纳，可划分成如下加工阶段： 备料（获得一定尺寸的毛坯）阶段 粗加工和半精加工（去除毛坯的大部分余量，使其接近或达到零件的最终尺寸）阶段 热处理（达到需要硬度）阶段 精加工阶段（工件各表面精度基本满足设计要求）。

7、 光整加工阶段（使某些表面的粗糙度达到设计要求）。加工方法 构成导柱和导套的基本表面都是回转体表面。导柱和导套主要是进行内、外回转面加工。内、外圆柱面的机械加工方法很多，常用的有车削、钻、扩、铰削、磨削等加工方法。(1) 车削加工 车削加工是用车刀在车床上对轴类零件进行加工的一种方法。车削加工粗车粗车：主要目的是在短时间内切除工件上大部分加工余量，加工精度为IT12IT11，表面粗糙度值Ra可达50m 12.5m半精车半精车：在粗车的基础上，进一步提高加工精度和减小表面粗糙度值。加工精度为IT10IT9，表面粗糙度Ra可达6.3m 3.2m精车精车：主要目的是确保加工质量，可作为零件的终加工。

8、加工精度可达IT8IT7，表面粗糙度Ra可达1.6m 0.8m钻削加工：钻削加工：钻孔和扩孔统称为钻削加工。钻孔和扩孔统称为钻削加工。钻孔：钻孔：用钻头在工件实体部位加工孔称为钻孔。钻孔属粗加工，可达到的尺寸公差等级为IT13IT11，表面粗糙度值为Ra5012.5m。 特点：钻头容易偏斜。由于横刃的影响定心不准，切入时钻头容易引偏；且钻头的刚性和导向作用较差，切削时钻头容易弯曲；孔径容易扩大。钻削时钻头两切削刃径向力不等将引起孔径扩大；孔的表面质量较差；钻削时轴向力大。扩孔：扩孔：扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工，以扩大孔径并提高精度和降低表面粗糙度值。扩孔可达到的尺寸公差等级为IT1

9、1IT10, 表面粗糙度值为Ra12.56.3m，属于孔的半精加工方法，常作铰削前的预加工，也可作为精度不高的孔的终加工。 特点：刚性较好；导向性好；切屑条件较好。因此扩孔与钻孔相比，加工精度高，表面粗糙度值较低，且可在一定程度上校正钻孔的轴线误差。 铰削加工是使用铰刀从工件孔壁切除微量金属层，以提高其尺寸精度和降低表面粗糙度的方法。铰孔：铰孔：铰孔是在半精加工（扩孔或半精镗）的基础上对孔进行的一种精加工方法。铰孔的尺寸公差等级可达IT9IT6，表面粗糙度值可达Ra3.20.2m。 铰孔的方式有机铰和手铰两种。在机床上进行铰削称为机铰；用手工进行铰削的称为手铰铰孔的工艺范围 铰削适用于孔的精加

10、工及半精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。由于铰孔时切削余量小，切削厚度薄，所以，铰孔后公差等级一般为IT9IT7，表面粗糙度Ra为0.63m 5m，精细铰尺寸公差最高可达IT6，表面粗糙度Ra为0.32m 0.16m。 铰削不适合加工淬火钢和硬度太高的材料。 铰削是定尺寸刀具，适合加工小直径孔。注注意意 铰削余量要适中。余量过大，会因切削热多而导致铰刀直径增大，孔径扩大；余量过小，会留下底孔的刀痕，使表面粗糙度达不到要求 铰削精度较高。铰刀齿数较多，心部直径大，导向及刚性好。铰削余量小，且综合了切削和挤光作用，能获得较高的加工精度和表面质量。 铰削时采用较低的切削速度，并且要使用切削液，以

11、免积屑瘤对加工质量产生不良影响。 铰刀适应性很差。一把铰刀只能加工一种尺寸、一种精度要求的孔。且直径大于80mm的孔不适宜铰削。 为防止铰刀轴线与主轴轴线相互偏斜而引起的孔轴线歪斜、孔径扩大等现象，铰刀与主轴之间应采用浮动连接。当采用浮动连接时，铰削不能校正底孔轴线的偏斜，孔的位置精度应由前道工序来保证。 机用铰刀不可倒转，以免崩刃。(3)零件的外圆磨削与内圆磨削 外圆磨削 模具轴类零件的磨削可采用外圆磨床进行磨削。外圆磨削加工能切除极薄、极细的切屑；修整误差的能力较强。外圆磨削可分为粗磨、精磨、细磨、超精密磨削和镜面磨削。在磨削时，要特别注意砂轮的选用、砂轮的修整和磨削用量的大小，并要减少加

12、工时的振动。当磨削材料硬度较高的零件时，应选择较硬的砂轮。 零件的内圆磨削方法有三种：普通内圆磨床磨削法、行星磨削法、无心磨削法(a) 普通内圆磨床磨削法；(b) 行星磨削法； (c) 无心磨削法3.2.2、上、下模座的加工 冷冲模的上、下模座，用来安装导柱、导套，连接凸、凹模固定板等零件，其结构、尺寸已标准化表33 模座上、下平面的平行度公差 获得不同精度的加工平面的工艺方案 模座毛坯经过铣（或刨）削加工后，磨削平面可以提高平面度和上、下平面的平行度。再以平面作主定位基准加工孔，容易保证孔的垂直度要求。 上、下模座的镗孔工序根据加工要求和生产条件，可以在专用镗床（批量较大时）、坐标镗床、双轴

13、镗床上进行，也可以在铣床或摇臂钻等机床上采用坐标法或利用引导元件进行。 为了保证导柱和导套的孔间距离一致，在镗孔时常将上、下模座重叠在一起，一次装夹，同时镗出导套和导柱的安装。表34 加工上模座的工艺过程表表3 35 5 加工下模座的工艺过程加工下模座的工艺过程模板模座的加工方法 平面的加工方法有刨削、铣削、磨削，根据模座与模板的不同精度和表面粗糙度要求选用不同的加工方法。洗削：铣削是平面加工中应用最普遍的一种方法，是一种以铣刀的旋转做主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。利用各种铣床、铣刀和附件，可以铣削平面、沟槽、弧形面、螺旋槽、齿轮、凸轮和特形面。铣削加工特点1) 生产率较高 铣削

14、加工以回转主运动代替了刨削加工的直线往复运动，没有空行程。并且以多齿刀具代替单齿刨刀。因此，铣削加工的生产率较高。2) 适应性好 铣刀的类型多，铣床的附件多，特别是分度头和回转工作台的应用，使得铣削加工的范围极为广泛。3) 加工质量中等 铣削时，每个刀齿轮流切入切出工件，断续地进行切削，使刀齿和工件受到周期性的冲击，切削力发生波动。因此，铣削总是处于振动和不平稳的工作状态中，使加工质量受到影响。4) 成本较高 铣床结构复杂，铣刀的制造和刃磨比较困难。一般来说，铣削加工成本较高。刨削：刨削是单件小批量生产的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可达IT9IT7级，表面粗糙值为Ra12.51.6m

15、。刨削所需的机床，刀具结构简单，制造安装方便，调整容易，通用性强。因此在单件、小批生产中特别是加工狭长平面时被广泛应用。a 牛头刨床b 龙门刨床(1) 加工质量中等 一般来说，刨削加工切削速度低，有冲击和振动现象，加工质量一般，但是，刨床通用性好，换刀方便，可以在一次装夹中加工几个不同的表面，用机床精度保证加工表面之间的位置精度。另外，刨削大平面时无接刀痕，表面质量较好。但是，用宽刃细刨的加工方法，可以达到相当高的精度和相当好的表面质量。(2) 生产率低 刨削时的直线往复运动，不仅限制了切削速度的提高，而且空行程又显著降低了切削效率。因此，刨削加工生产率较低。(3) 加工成本较低 刨床结构简单

16、，调整方便。刨刀制造、刃磨容易，因此，刨削加工成本较低。 刨削加工工艺特点磨削：平面磨削与其它表面磨削一样，具有切削速度高、进给量小、尺寸精度易于控制及能获得较小的表面粗糙度值等特点，加工精度一般可达IT7IT5级，表面粗糙度值可达Ra1.60.2m。平面磨削的加工质量比刨和铣都高，而且还可以加工淬硬零件，因而多用于零件的半精加工和精加工。 特点：可以加工表面质量和加工精度要求较高的零件。 缺点：生产效率较低。a 圆周磨削法 b 端面磨削法3.2.3 冲裁凸模和凹模的加工 一、概述 凸模和凹模是冲裁模的工作零件，对于不同模具，其形状、尺寸差别较大，有较高的加工要求，它们的加工质量直接影响模具的

17、使用寿命及冲裁制件的质量。 在凸模和凹模的加工过程中，凸模的刃口轮廓和凹模的型孔，往往是加工中难度最大的部位，花费的劳动量也最多。 从工艺角度考虑大致可分成 圆形刃口 异形刃口 具有圆形型孔的凹模有以下两种情况： l）单型孔凹模 2）多型孔凹模 冲裁凸、凹模的加工原则（1）落料时，落料零件的尺寸与精度取决于凹模刃口尺寸。因此，在加工制造落料凹模时，应使凹模尺寸与制品零件最小极限尺寸相近。凸模刃口的公称尺寸，则应按凹模刃口的公称尺寸减小一个最小间隙值来确定。（2）冲孔时，冲孔零件的尺寸取决于凸模尺寸。因此，在制造及加工冲孔凸模时，应使凸模尺寸与孔的最大尺寸相近，而凹模公称尺寸，则应按凸模刃口尺寸

18、加上一个最小间隙值来取。（3）对于单件生产的冲模或复杂形状零件的冲模，其凸、凹模应用配制法制作与加工。即先按图样尺寸加工凸模（凹模），然后以此为准，配作凹模（凸模），并适当加以间隙值。落料时，先制造凹模，凸模以凹模配制加工；冲孔时，先制造凸模，凹模以凸模配制加工。（4）由于凸模、凹模长期工作受磨损而使间隙加大，因此，在制造新冲模时，应采用最小合理间隙值。（5）在制造冲模时，同一副冲模的间隙应在各方向力求均匀一致。（6）凸模与凹模的精度（公差值）应随制品零件的精度而定。一般情况下，圆形凸模与凹模应按IT5-IT6精度加工，而非圆形凸、凹模，可取制品公差的1/4精度来加工。 冲裁凸、凹模加工的技术

19、要求如下：（1）尺寸精度凸模、凹模、凸凹模、侧刃凸模加工后，其形状、尺寸精度应符合模具图样要求。配合后应保证合理的间隙。（2）表面形状1）凸模、凹模、凸凹模、侧刃凸模的工作刃口应尖锐、锋利、无倒锥、裂纹，黑斑及缺口等缺陷。2）凸模、凹模刃口应平直，（除斜刃口外）不得有反锥，但允许有向尾部增大的不大于15的锥度。3）冲裁凸模，其工作部分与配合部分的过渡圆角处，在精加工后不应出现台肩和棱角，并应圆滑过渡，过渡圆角半径一般为35mm。4）新制造的凸模、凹模、侧刃凸模无论是刃口还是配合部分一律不允许烧焊。5）凸模、凹模、凸凹模的尖角（刃口除外）图样上未注明部分，允许按R0.3mm制作。 图38 凹模的

20、压印1凸模 2凹模 3垫块 4角尺二、压印锉修加工 压印锉修是一种钳工加工方法。留出压印锉修是一种钳工加工方法。留出0.2-0.8mm0.2-0.8mm（单边）（单边）的加工余量。的加工余量。 首次压印深度不宜过大，应控制在首次压印深度不宜过大，应控制在0.2mm0.2mm左右。左右。图39钻排孔三、刨模机床加工三、刨模机床加工图310 刨模机床加工1固定立柱 2刨刀 3摆臂 4轴 5凸模6回转盘 7手轮 8、9拖板 刨模机床主要用于加工刃口形状由圆弧和直线组成的形状复杂的凸模和型腔冷挤压冲头等零件。 加工表面的粗糙度可达Ra5-1.25m，尺寸精度可达0.02mm。 留单边创削余量0.2-0

21、.3mm。 如果在刨削之前凹模已经加工好，也可利用凹模对凸模压印来代替钳工划线，更容易保证凸、凹模的刃口形状一致。 图311 用刨模机床加工的凸模四、成形磨削 成形磨削可以用来对凸模、凹模镶块、电火花加工用电极等成形表面进行精加工，它可以加工硬质合金和热处理后硬度很高的模具零件，对制造高精度、长寿命的模具有十分重要的意义。 根据工厂的设备条件，成形磨削可在普通平面磨床或专用磨床上采用专用工具或成形砂轮进行。 采用成形磨削加工，是将被磨削的轮廓划分成单一的直线和圆弧段逐段进行磨削。并使它们在衔接处平整光滑，符合设计要求。图312成形砂轮磨削法1成形砂轮磨削法图313用挤压轮修整成形砂轮1挤压轮

22、2砂轮 3挤压轮夹具图314 挤压轮 图315 修整砂轮角度的夹具1正弦规座 2滑块 3金刚刀 4齿轮 5心轴 6平板7垫板 8正弦圆柱 9手轮 10螺母 11套简 12夹具体图316 用金刚石修整圆弧 a）修整凸圆弧 b）修整凹圆弧 图317 金刚石刀尖的运动轨迹平面 1砂轮 2金刚石图图3 31818夹具磨削圆弧面夹具磨削圆弧面2.轨迹运动磨削法轨迹运动磨削法就是将凸模装在夹具上，利用夹具使凸模倾斜一定角度或回转，在磨床上把凸模的斜面与弧面磨削出来。图319 正弦精密平口钳a）正弦精密平口钳 b）磨削示意图nl螺柱 2活动钳口 3虎钳体 4正弦圆柱 5压板 6底座n图320 量块的尺寸计算

23、na) 45 b) 45sin1Lh 图321 测量调整器例3-1 图3-22所示凸模，采用正弦磁力夹具磨削斜面a、b及平面c。除a、b、c面外，其余各面均已加工到设计要求。图322 凸模磨削工艺过程如下： 将夹具置于机床工作台上找正，使夹具的正弦圆柱轴线与机床工作台的纵向运动方向平行。 以d及e面为定位基准磨削a面，调整夹具使a面处于水平位置，如图3.23(a)所示。调整夹具倾斜角度的量块尺寸： H1=150mmsin10=26.0472mm 磨削时采用比较法测量加工表面的尺寸，图中20mm圆柱为测量基准柱。按图示的位置调整测量调整器上的量块座，用百分表检查，使量块座的平面B(或A)与测量基

24、准柱的上母线处于同一水平面内，并将量块座固定。检测磨削尺寸的量块按下式计算： M1=(50-10)cos10-10mm=29.392mm 加工面a的尺寸用百分表检测，当百分表在a面上的测量值与百分表在量块上平面的测量示值相同时，工件尺寸即达到磨削要求。 磨削b面：调整夹具使b面处于水平位置，如图3.23(b)所示。调整及测量方法同前。图3-23 用正弦磁力夹具磨削凸模调整夹具的量块尺寸： H2=150mmcos30=75mm测量加工表面尺寸的量块尺寸： M2=(50-10)+(40-10)tan30cos30- 10mm=39.641mm注意：当进给至与c面的相交线近旁时停止，以留下适当磨削余

25、量。 磨削c面：调整夹具磁力台成水平位置，如图3.23(c)所示。磨c面到尺寸，在两平面交线处留适当的磨削余量。测量加工表面尺寸时的量块尺寸： M3=50- (60-40)tan30+20 mm=39.641mm 磨削b、c面的交线部位：两平面交线部位用成型砂轮磨削，为此，将夹具磁力台调整为与水平面成30，把砂轮圆周修整出部分锥顶角为60的圆锥面，如图3.23(d)所示。4.3.3 4.3.3 正弦分中夹具正弦分中夹具 正弦分中夹具的结构如图3.24所示。此夹具适于磨削具有一个回转中心的凸圆弧面、多角体、分度槽等工件，一般工件不带台肩。 正弦分中夹具主要由正弦分度头、尾架和基座3部分组成。前顶

26、针1和后顶针12分别装在前支架8和尾座10内，前支架固定在基座11上，而尾座可以在基座的 T形槽中移动位置。工件装夹在前后顶针之间，安装工件时，先根据工件的长短调好尾架的位置71 图3.24 正弦分中夹具的结构72 图3-25 带正弦规的正弦分中夹具73 例如，工件需要回转的角度为，转动前正弦分度盘的位置如图3.26(a)所示，转过角度后正弦分度盘的位置如图3.26(b)、(c)所示。为控制转角垫入的量块尺寸按下式计算： h1=h-D/2sin-d/2 或 h2=h+D/2sin-d/2在图3.21(a)所示的情况下，如果=0，则 h0=h-d/2式中：h1、h2控制工件回转角需要垫入的量块尺

27、寸，mm； h夹具主轴中心至量块支承面的距离，mm； D正弦圆柱中心所在圆的直径，mm； 工件转过的角度，； d正弦圆柱的直径，mm。图3-26 分度盘工作原理 在正弦分中夹具上，工件的装夹通常有心轴装夹和双顶装夹两种方法：心轴装夹法如图3-27所示。如工件本身有内孔，并且此孔的中心是外成形表面的回转中心时，可在孔内装入心轴。如工件无内孔，则可在工件上加工出工艺孔，用来安装心轴。利用心轴两端的中心孔将心轴和工件夹持在分中夹具的两顶尖之间。夹具主轴回转时，通过鸡心夹头 4带动工件一起回转。76 图3-27 用心轴装夹工件77 当工件上没有圆柱孔，不具备作出穿心轴的工艺孔的条件时，可采用双顶尖装夹

28、工件，如图3-28所示。夹具上除前后顶尖外，还装有一个副顶尖，与此相对应，凸模上除两端的主顶尖孔外还有一个副顶尖孔，主顶尖孔用来将工件正确定位。副顶尖孔连同副顶尖用来拨动工件回转。副顶尖成弯曲状，可以在叉形滑板的槽内上下移动，用螺母3调节其伸出的长短并锁紧。 图3-28 双顶尖装夹工作79 图3-29 工件图80 图3-30 工艺过程图814.3.4 4.3.4 万能夹具万能夹具 万能夹具用于磨削直线与直线，直线与圆弧或圆弧与圆弧相接的各种形状复杂的工件。 万能夹具的结构如图3-31所示。主要由工件装夹、十字滑板、回转和正弦分度等四部分组成。 工件装夹部分有垫柱2，螺钉1和转盘18等组成，用来

29、将被磨削的工件通过某种方法固定在夹具上。82 图3-31 万能夹具结构83 十字滑板部分由横滑板17、丝杠16、手柄 3、纵滑板15、丝杠4等组成。旋转丝杠16或丝杠4可使工件在2个相互垂直的方向上移动，以调整工件的圆弧中心（或回转中心）与夹具中心重合，当工件移动至所需的位置后，转动手柄3等可将滑板锁紧。 回转部分由主轴5、衬套6、蜗轮7、蜗杆8 及手轮14组成。主轴的前端与纵滑板连成一体，旋转手轮，可通过蜗杆、蜗轮、主轴带动十字滑板连同工件绕夹具主轴中心回转84 图1-32 直接用螺钉和垫柱装夹85 1）直接用螺钉和垫柱装夹，如图3-32所示，在工件上预先做出工艺螺钉孔，用螺钉和垫柱将工件固

30、紧在圆盘6上，再用螺钉5和滚花螺母把圆盘固定在夹具上。螺钉2的数目一般用1-4个，视工件大小而定。垫柱的数目与螺钉数相同，其长度要保证砂轮退出时不致碰坏夹具，一般取70-90mm，同时要求各垫柱的高度一致，以保证工件的安装精度。用这种装夹方法，一次装夹便能磨削出工件的整个轮廓，因此适用于磨削封闭形状的工件。86 图3-33 精密平口钳装夹87 2）用精密平口钳装夹如图3-33 所示，用螺钉和垫柱将精密平口钳安装在夹具圆盘上，便可利用平口钳装夹工件。用这种装夹方法，工件的装夹过程简单方便，但在1次装夹中，只能磨削工件上的一部分表面。 3）用电磁吸盘装夹如图3-34所示，用螺钉和垫柱将电磁吸盘安装

31、在圆盘上，工件在电磁吸盘上被吸牢装夹。这装夹方法方便迅速，适用于磨削扁平的工件。但在一次装夹中，也只能磨削工件上的一部分表面。88 图3-34 电磁吸盘装夹89 图3-35 万能夹具中心高的测定90 1）分析被磨削工件的几何形状，将复杂的几何型面分解成由若干直线和圆弧组成的简单面。按这些简单型面的类别根据表4.1几种类别型面的磨削次序排出每个型面的磨削次序，依次分别进行磨削。 2）对于平面或斜面，是将被加工的平面或斜面依次转至水平（或垂直）位置，以便用砂轮进行磨削。对于圆弧型面，除凹圆弧半径较小采用成形砂轮磨削外，一般圆弧中心即为回转中心，磨削时依次调整各中心与夹具中心重合，并按此中心测量各磨

32、削面的尺寸。91 3）根据万能夹具磨削的工艺特点，首先要在工件上建立平面坐标系。磨削斜面时，为了将被加工面转至水平位置进行加工，必须知道斜面对坐标轴的倾斜角；为了以回转中心为基准对加工的平面作比较测量，还要知道各平面与回转中心之间的垂直距离。磨削圆弧时，为了把各回转中心依次调至夹具中心，必须知道各回转中心之间的坐标；为了在磨削圆弧时不致碰坏其他表面，需要知道圆弧的包角，以便在磨削时控制夹具的回转角度。92 图3-36 凸模零件图93 图3-37 工艺尺寸计算图94 图3-38 成形磨削工艺尺寸图95 图3-36所示的凸模零件图，在成形磨削前各成形表面已经过刨削并留出磨削余量。经热处理淬硬后，两

33、端面已磨平。由于该工件是封闭形状，因此工件的装夹是利用凸模端面上的螺孔，直接用螺钉和垫柱将工件装夹在夹具的圆盘上。 根据图3-38成形磨削工艺尺寸图及表4.1的磨几种类别型面磨削次序，成形磨削的操作过程如下：96 1）调整工件的装夹方向（见图3-39）：工件装夹在夹具圆盘上以后，转动圆盘使基准面1处于水平位置，用百分表校正。转动夹具主轴90，用同样方法使基准面3处于水平位置。经过以上校正，两基准面的位置已与夹具横、纵滑板的移动方向一致，用滚花螺母及螺钉将圆盘与夹具锁紧。 2）调整工件回转中心的位置（见图3-40）：首先将回转中心O1调至夹具中心上。97 图3-39 调整工件的装夹方向98 图3

34、-40 调整工件回转中心的位置99 图3-41 磨R38.385mm凸圆弧100 图3-42 磨平面2及R17.985mm凸圆弧101 图3-43 磨R13.015mm凹圆弧面102 图3-44 磨以O3为中心的凸圆弧103 图3-45 磨以O2为中心的凸圆弧104五、坐标磨床加工五、坐标磨床加工 坐标磨床和坐标镗床相类似，也是按准确的坐标位置对工件进行加工（其坐标精度可达2-3m）。 坐标磨床的磨削机构能完成三种运动： 砂轮的高速自转砂轮的高速自转 行星运动（砂轮回转轴线的圆周运动）行星运动（砂轮回转轴线的圆周运动） 砂轮沿机床主轴轴线方向的直线往复动砂轮沿机床主轴轴线方向的直线往复动 图3

35、46 砂轮的三种运动1内孔磨削 进行内孔磨削时，由于砂轮直径受孔径限制，同时为降低磨头的转速，应使砂轮直径尽可能接近磨削的孔径，一般可取砂轮直径为孔径的0.8-0.9倍。 图347内孔磨削图348外圆磨削2外圆磨削 外圆磨削也是利用砂轮的高速自转、行星运动和轴向往复运动实现的，如图348所示。利用行星运动直径的缩小，实现径向送给。图349 锥孔磨削3锥孔磨削 磨削锥孔，由机床上的专门机构使砂轮在轴向进结的同时，连续改变行星运动的半径。锥孔的锥项角大小取决于两者变化的比值，所磨雄孔的最大锥顶角为12。 磨削锥孔的砂轮，应修出相应的锥角。4.平面磨削 平面磨削时，砂轮仅自转不作行星运动，工作台送进

36、，如图350所示。平面磨削适合于平面轮廓的精密加工。 图350 平面磨削图351 铡磨5铡磨 这种加工方法是使用专门的磨槽附件进行的，砂轮在磨槽附件上的装夹和运动情况，如图351所示。它可以对槽及带清角的内表面进行加工。6.沉孔磨削 按所需的孔径决定行星运动直径，并固定轴线位置，在砂轮主轴旋转的同时作向下的进给运动，用砂轮的底部棱边进行磨削。图352 沉孔磨削图353 磨削异型孔7.型孔磨削 将基本磨削方法综合运用，可以对一些复杂的型孔进行磨削加工，如图3-53所示。 随着数控技术在坐标磨床上的应用，出现了点位控制坐标磨床和计算机数控连续轨迹坐标磨床，前者适于加工尺寸和位置精度要求高的多型孔凹

37、模等零件，后者特别适合于加工某些精度要求高、形状复杂的内外轮廓面。 我国生产的数控坐标磨床，如我国生产的数控坐标磨床，如MK2945MK2945和和MK2932BMK2932B的数控系的数控系统均可作二坐标（统均可作二坐标（x x、y y）二联动连续轨迹磨削。而）二联动连续轨迹磨削。而MK2932BMK2932B在在磨削过程中，还能同时控制砂轮轴线绕着行星运动的回转中心磨削过程中，还能同时控制砂轮轴线绕着行星运动的回转中心转动，并与转动，并与x x、y y轴联动，使砂轮处在被磨削表面的法线方向，轴联动，使砂轮处在被磨削表面的法线方向，砂轮的工作母线始终处于磨床主轴的中心线上，而且可用同一砂轮的

38、工作母线始终处于磨床主轴的中心线上，而且可用同一穿孔带磨削内外轮廓。使用连续轨迹坐标磨床可以提高模具的穿孔带磨削内外轮廓。使用连续轨迹坐标磨床可以提高模具的生产效率。生产效率。 3.2.43.2.4 型腔加工型腔加工 在各类型腔模中,型腔的作用是形成制件外形表面。其加工精度和表面质量一般都要求较高，所消耗的劳动量也较大。型腔加工常常需要加工各种形状复杂的内成形面或花纹，工艺过程复杂。 常见的型腔形状，可分成： 回转曲面 非回转曲面 前者可用车床、内圆磨床或坐标磨床进行加工，工艺过程一般都比较简单。 加工非回转曲面的型腔要困难得多。常常需要使用专门的加工设备或进行大量的钳工加工，劳动强度大、生产

39、效率低。生产中应充分利用各种设备的加工能力和附属装置，尽可能减少钳工的工作量.图354 对拼式压塑模型腔一、车削加工 图355 拼块上的工艺螺孔和导钉孔图356 划线塑压模的车削过程见表39二、铣削加工 铣床种类很多，加工范围较广，在模具加工中应用最多的是立式铣床、万能工具铣床和仿形铣床。 1用普通铣床加工型腔 在用普通铣床加工型腔时，使用最广的是立式铣床和万能工具铣床，它们对各种模具（如压缩模、注射模、压铸模、锻模等）的型腔，大都可以进行加工。 由于模具生产多为单件生产，所以加工时常常是按模坯上划出的型腔轮廓线，手动操作机床工作台（或机床附件）进行切削加工，加工表面的粗糙度一般约见Ra1.6

40、m左右，所以加工时需要在被加工表面留适当的修磨、抛光余量，由钳工进行修整和抛光才能成为合格的型腔。图357 单刃指形铣刀图358 型腔的钻孔示意图图359 多型腔橡胶压模 图660 用圆转台加工多型腔模板a）工件安装并铣一个圆弧槽 b）铣第二个圆弧槽l转盘 2基准块 3工件 4量块2用仿形铣床加工型腔 使用仿形铣床是按照预先制好的靠模，在模坯上加工出与靠模形状完全相同的型腔，其自动化程度较高，能减轻工人的劳动强度，提高铣削加工的生产率，可以较容易的加工出形状复杂的型腔。 型腔加工精度可达0.05mm，表面粗糙度Ra2.5-1.5m，所以加工后一般都需要对型腔表面进行进一步的修整。图361XB4

41、480型电气立体仿型铣床 a）结构外形图 b）控制原理图l下支架 2上支架 3立柱 4仿形销 5仿形仪 6仿形仪座 7横梁 8铣刀 9主轴 10主轴箱 11工作台 12滑座 13床身 14靠模 15、17驱动装置 16仿形信号放大装置 18工件图362 仿形加工用的铣刀na）平头端铣刀 nb）圆头锥铣刀 nC）圆头立铣刀 图图3 363 63 铣刀端部圆角铣刀端部圆角a a）R Rr r不正确不正确 b b）r rR R正确正确 图图3 364 64 铣刀斜度铣刀斜度a a）不正确不正确 b b）正确正确三、数控机床加工 1数控铣床 随着数控机床的发展，在模具制造中已采用数控铣床加工型腔。由于

42、这种机床是使用数字表示的加工指令来控制机床的加工过程，和仿形铣床相比有以下特点： 1）不需要制造仿形靠模。 2）加工精度高，一般可达0.02-0.03mm，可对同一形状进行重复加工，具有可靠的再现性。其加工精度不是靠工人的技能来保证。 3）通过数控指令实现了加工过程自动化，减少了停机时间，使加工的生产效率提高。 采用数控铣床进行三维形状加工的控制方式有以下几种： 1）两轴半加工 2）三轴加工 3）五轴加工 图365 加工三维形状的控制方式a）两轴半加工 b）三轴加工 c）五轴加工 图366 三轴加工与加五轴加工比较 a）三轴加工 b）五轴加工 由于五轴同时控制，铣刀可作两个方向的旋转，在加工过

43、程中可使铣刀轴线常与加工表面成直角状态，除了可大幅度提高加工精度外，还可对加工表面的凹人部分进行加工，如图177所示。2.加工中心 加工中心，一般是具有快速换刀功能，能进行铣、钻、镗、攻螺纹等加工，一次装夹工件后能自动地完成工件的大部或全部加工的数控机床。国际上加工中心的品种颇多，性能各异，使用方法不尽相同，使用效果也有很大的差别。 加工中心大致可分为： 主轴垂直的立式加工中心 主轴横置的卧式加工中心 两者用于模具加工时各有利弊。从实际使用情况看，以立式加工中心占多数。立式加工中心按其换刀方式可分为不带自动换刀装置的加工中心和带自动换刀装置的加工中心。四、光整加工(型腔的抛光和研磨)（A B

44、C）n 模具型腔（型芯）经切削加工后，在它的表面上残留有切削的痕迹，为了去除切削加工痕迹就需对其进行抛光。抛光的程度包括各种等级，从修去切削痕迹开始，直到加工成镜面状态的研磨等。抛光和研磨在型腔中所占工时比重很大，特别是那些形状复杂的塑料模型腔，其抛光工时可达整个加工工时的45。n 抛光工序在模具制造中非常重要，它不仅对成形制件的尺寸精度，表面质量影响很大，也影响模具的使用寿命。n 抛光加工大致可分为手工抛光和采用抛光机具进行抛光。n 光整加工是模具零件继精加工之后的工序，是以降低零件表面粗糙度，提高表面形状精度和增加表面光泽为主要目的。在模具加工中，光整加工主要用于模具的成形表面，它对于提高

45、模具寿命和形状精度，以及保证顺利成形都起着重要的作用。 1研磨和抛光的机理研磨和抛光的机理 (1) 研磨的机理 研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量加工的精密加工方法。在被加工表面和研具之间置以游离磨料和润滑剂，使被加工表面和研具之间产生相对运动并施以一定压力，磨料产生切削、挤压等作用，从而去除表面凸起处，使被加工表面精度提高、表面粗糙度降低。研磨加工过程如图所示。 研磨加工过程示意图研磨加工过程示意图1研具2磨料3切屑4原加工变质层5研磨加工变质层6工件基体 在研磨过程中，被加工表面发生复杂的物理和化学变化，其主要由微刃切削、在研磨过程中，被加工表面发生复杂的物理和化学变化，其主要由

46、微刃切削、挤压塑性变形和化学作用共同产生。挤压塑性变形和化学作用共同产生。(2)研磨特点 尺寸精度高： 可稳定获得高精度表面。尺寸精度可达O.025m。 形状精度高：由于微量切削，研磨运动轨迹复杂，并且不受运动精度的影响，因此可获得较高的形状精度。球体圆度可达0.025m、圆柱体圆柱度可达O.1m。 表面粗糙度低：在研磨过程中，磨粒的运动轨迹不重复，有利于均匀磨掉被加工表面的凸峰，从而降低表面粗糙度。表面粗糙度可达0.1m。 表面耐磨性提高：由于研磨表面质量提高，使摩擦系数减小，并且使有效接触表面积增大，使耐磨性提高。 耐疲劳强度提高：由于研磨表面存在着残余压应力，这种应力有利于提高零件表面的

47、疲劳强度。 不能提高各表面之间的位置精度。 多为手工作业，劳动强度大。 (3)抛光机理 抛光加工过程与研磨加工基本相同，抛光加工过程如图所示。 抛光加工过程示意图 1软质抛光器具软质抛光器具 2细磨粒细磨粒 3微小切屑微小切屑 4工件工件 抛光是一种比研磨更细微磨削的精密加工。研磨时研具较硬，其微切削抛光是一种比研磨更细微磨削的精密加工。研磨时研具较硬，其微切削作用和挤压塑性变形作用较强，在尺寸精度和表面粗糙度两方面都有明显的作用和挤压塑性变形作用较强，在尺寸精度和表面粗糙度两方面都有明显的加工效果。在抛光过程中也存在着微切削作用和化学作用。由于抛光所用研加工效果。在抛光过程中也存在着微切削作

48、用和化学作用。由于抛光所用研具较软，还存在塑性流动作用。这是由于抛光过程中的摩擦现象，使抛光接具较软，还存在塑性流动作用。这是由于抛光过程中的摩擦现象，使抛光接触点温度上升，引起热塑性流动。抛光的作用是进一步降低表面粗糙度，并触点温度上升，引起热塑性流动。抛光的作用是进一步降低表面粗糙度，并获得光滑表面，但不提高表面的形状精度和位置精度。获得光滑表面，但不提高表面的形状精度和位置精度。 抛光加工是在研磨之后进行，经抛光加工后的表面粗糙度可达抛光加工是在研磨之后进行，经抛光加工后的表面粗糙度可达RaRa0.4m0.4m以下。模具成型表面的最终加工，大部分都需要进行研磨和抛光。以下。模具成型表面的

49、最终加工，大部分都需要进行研磨和抛光。 3研磨抛光分类研磨抛光分类 (1)按研磨抛光过程中操作者参与的程度分为： 手工作业研磨抛光：特别是型腔中窄缝、盲孔、深孔和死角部位的加工，仍然是手工研磨抛光方法占主导地位。 机械设备研磨抛光：主要依靠机械设备进行的研磨抛光。它包括一般研磨抛光设备和智能自动抛光设备，这是研磨抛光发展的主要方向。 (2)按磨料在研磨抛光过程中的运动轨迹分为： 游离磨料研磨抛光：在研磨抛光过程中，利用研磨抛光工具系统给游离状态的研磨抛光剂以一定压力，使磨料以不重复的轨迹运动进行微切削作用和微塑性挤压变形。 固定磨料研磨抛光：是指研磨抛光工具本身含有磨料，在加工过程中研磨抛光工

50、具以一定压力直接和被加工表面接触，磨料和工具的运动轨迹一致。 (3)按研磨抛光的机理分为： 机械式研磨抛光：是利用磨料的机械能量和切削力对被加工表面进行微切削为主的研磨抛光。 非机械式研磨抛光：主要依靠电能、化学能等非机械能形式进行的研磨抛光。 (4)按研磨抛光剂使用的条件分为： 湿研将磨料和研磨液组成的研磨抛光剂连续加注或涂敷于研具表面，磨料在研具和被加工表面之间滚动或滑动，形成对被加工表面的切削运动。其加工效率较高，但加工表面的几何形状和尺寸精度不如干研。多用于粗研或半精研。 、 干研将磨料均匀地压嵌在研具表层中，施以一定压力使嵌砂进行研磨加工。可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度，但加工

51、效率低。一般用于精研。 半干研类似湿研，使用糊状研磨膏。粗、精研均可。 4研磨抛光的加工要素研磨抛光的加工要素5手工研磨抛光手工研磨抛光 （1）研磨抛光剂 研磨抛光剂是由磨料和研磨抛光液组成的均匀混合剂。 磨料 磨料在机械式研磨抛光加工中对被加工表面起着微切削作用和微挤压塑性变形作用，磨料选择正确与否对加工质量起着重要作用。磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。 磨料粒度的选择，主要依据研磨抛光前被加工表面的粗磨料粒度的选择，主要依据研磨抛光前被加工表面的粗糙度情况以及研磨抛光后的质量要求，粗加工时选择颗粒尺糙度情况以及研磨抛光后的质量要求，粗加工时选择颗粒尺寸较大的粒度，精加工时选择颗粒尺寸较小

52、的粒度。寸较大的粒度，精加工时选择颗粒尺寸较小的粒度。 研磨抛光液 研磨抛光液有矿物油、动物油和植物油三类，研磨抛光液有矿物油、动物油和植物油三类，10#机油应用机油应用最普遍，煤油在粗、精加工中都可使用；猪油中含有油酸活性物最普遍，煤油在粗、精加工中都可使用；猪油中含有油酸活性物质，在研磨抛光过程中与被加工表面产生化学反应，加速研抛过质，在研磨抛光过程中与被加工表面产生化学反应，加速研抛过程，又增加零件表面光泽。程，又增加零件表面光泽。 6研磨抛光工艺过程研磨抛光工艺过程 (1)研抛余量 研抛余量大小取决于零件尺寸、原始表面粗糙度、精度和最终的质量要求，原则上研抛余量要能去除表面加工痕迹和变

53、质层即可。研抛余量过大，使加工时间增多，研抛工具和材料消耗增多、加工成本增大；研抛余量过小，加工后达不到要求的表面粗糙度和精度。 淬硬后的成形表面由Ra0.8m提高到Ra0.4m时的研抛余量为： 平面：0.0150.03mm；当零件的尺寸公差较大时，研抛余量可以放在零件尺寸公差范围以内。 内圆：当尺寸为25125mm时，取O.04O.08mm。 外圆：当d10mm时，取0.03O.04mm。 当d1030mm时，取O.03O.05mm。 当d3160mm时，取O.040.06mm。 (2)研抛步骤及注意事项研抛步骤及注意事项 研磨抛光加工一般经过粗研磨细研磨精研磨抛光四个阶段，四个阶段中总的研

54、抛次数依据研抛余量以及初始和最终的表面粗糙度和精度而定。磨料的粒度从粗到细，每次更换磨料都要清洗好工具和零件。 研磨抛光过程磨料的运动轨迹要保证被加工表面各点均有相同的或近似的切削条件和磨削条件。磨料的运动轨迹可以往复、交叉，但不应该重复。要根据被加工表面的大小和形状特选择适当的运动轨迹形式，可以有直线式、正弦曲线式、无规则圆环式、摆线式和椭圆线式等。 还应该根据被加工表面形状特点选择合适的研抛器具和材料，根据整个被加工面的具体情况确定各部位的研磨顺序。 7抛光方式 A.手工抛光 手工抛光有以下几种操作方法 （1）用砂纸抛光 （2）用油石抛光 与用砂纸抛光相似，仅抛光工具是使用油石。用油石主要

55、是对型腔的平坦部位和槽的直线部分进行抛光。抛光前应做好以下准备工作： l）选择适当种类的磨料、粒度、形状和尺寸大小的油石。油石的硬度可参考图178选用。 图367油石选用图368 经过修整的油石 2）当油石形状与加工部位的形状不相吻合时，须用砂轮修整器对油石形状进行修整，图179所示是修整后用于加工狭小部位的油石。B.机械抛光n 在抛光加工中相继出现了电动抛光、电解抛光、超声波抛光以及机械一超声抛光、电解抛光一机械一超声抛光等复合工艺。n （1）圆盘式磨光机 图669 圆盘式磨光机 图670 手持往复式研抛头的应用1工件 2研磨环 3球头杆 4软轴（2）电动抛光机图371 直式研抛头的应用C电

56、解修磨抛光n图372 电解修磨抛光 n 电解修磨抛光是在抛光工件和抛光工具之间施以直流电压，利用通电后工件（阳极）与抛光工具（阴极）在电解液中发生的阳极溶解作用来进行抛光的一种工艺方法，如图372所示。 图373 电解修磨抛光的原理图l工具（阴极） 2电解液管 3磨粒 4电解液5工件（阳极） 6电源 电解修磨抛光工具可采用导电油石制造。这种油石以树脂作粘结剂与石墨和磨料（碳化硅或氧化铝）混合压制而成。为获得较好的加工效果，应将导电油石修整成与加工表面相似的形状。电解修磨抛光有以下特点： 1）电解修磨抛光不会使工件产生热变形或应力； 2）工件硬度不影响加工速度； 3）对型腔中用一般方法难以修磨的

57、部位及形状（如深增、窄缝及不规则圆弧等），可采用相应形状的修磨工具进行加工，操作方便、灵活。 4）修磨抛光后，模具表面粗糙度一般为Ra6.3-3.2m，对粗糙度指标小于上述范围的表面再采用其它方法加工较容易达到。 5）装置简单，工作电压低，电解液无毒，生产安全。 加工电源可采用全波桥式整流，晶闸管调压，最大输出电流10A，电压0-24V。也可采用一般直流稳压电源。 电解液常采用每立升水溶入硝酸钠（NaNO3）150g，氯酸钠（NaCIO3）50g制成。n图374超声波抛光原理图 l抛光工具 2变幅杆 3超声换能器n4超声发生器 5磨粒 6工作液D. 超声波抛光 超声波抛光是超声加工的一种形式，

58、是利用超声振动的能量，通过机械装置对型腔表面进行抛光加工的一种工艺方法。 图375 超声波抛光机l超声发生器 2脚踏开关 3手持工具头n 超声抛光常采用碳化硅、碳化硼、金刚砂等做磨料，粗、中抛光用水做工作液，精细抛光一般用煤油做工作液。超声抛光前，工件的表面粗糙度不应大于Ra=1.25-2.5m，经抛光后粗糙度可达Ra0.63-0.08m 或更高。抛光精度与操作者的经验和技术熟练程度有关。n 超声抛光的加工余量与抛光前被抛光表面的质量及抛光后的表面质量有关。最小抛光余量应保证能完全消除由上道工序形成的表面的微观几何形状误差或变质层的深度。如对于采用电火花加工成形的型腔，对应于粗、精加工规准，所

59、采用的抛光余量也不一样。电火花中，精规准加工后的抛光余量一般为0.02-0.05mm。n 超声波抛光具有以下优点：n l）抛光效率高，能减轻劳动强度；n 2）适用于各种型腔模具，对窄缝、深槽、不规则圆弧的抛光尤为适用；n 3）适用于不同材质的抛光。 第五节 模具工作零件的工艺路线 由于模具种类繁多，工作零件形状各不相同，加工要求也不完全一样，不可能列出一个适合于任何形状和要求的凸、凹模的工艺路线，现以图376的凸模和图170的凹模为例讲述模具工作零件的工艺路线，并作简要分析。图376 凸模图图3 377 77 凹模凹模 凸模和凹模，工作表面的粗糙度Ra0.4m，冲裁间隙 0.03mm。 因为冲

60、裁模刃口尺寸精度要求较高，配合间隙小，在缺乏成形加工设备的情况下。凹模可采用压印锉修进行加工。凹模、凸模的工艺路线见表312和表313 ，表312 凹模的工艺路线表313 凸模的工艺路线表表3 31212和表和表3 31313所列工艺路线可概括为以下形式：所列工艺路线可概括为以下形式： 备料一备料一毛坯外形加工一毛坯外形加工一划线一划线一刃口轮廓粗加工一刃口轮廓粗加工一刃刃口轮廓精加工一口轮廓精加工一螺孔和销孔加工一螺孔和销孔加工一热处理一热处理一研磨或抛研磨或抛光。光。 对同一付模具的凸模或凹模，在制造过程中由于生产条对同一付模具的凸模或凹模，在制造过程中由于生产条件不同，采用的工艺方法不同