第三章 机械加工

1、第三章 模具机械加工第一节 一般机械加工第二节 模具的仿形加工第三节 模具的精密加工第一节 一般机械加工模具制造的模具制造的生产成本生产成本由哪些部分组成：由哪些部分组成：粗略地说，成本的分布情况如下：粗略地说，成本的分布情况如下： 切削：切削： 65 工件材料：工件材料：20 热处理：热处理： 5 装配调整：装配调整：10 这也非常清楚地表明了良好的金属切削性能和优良的总这也非常清楚地表明了良好的金属切削性能和优良的总体切削解决方案对模具的经济生产的重要性。体切削解决方案对模具的经济生产的重要性。第一节 一般机械加工 一般机械加工包括：车、铣、刨、插、磨。一般机械加工包括：车、铣、刨、插、磨

2、。一、车削加工一、车削加工车削加工的制造的主要模具零件：车削加工的制造的主要模具零件：凸模、凹模、导柱、导套、顶杆、型芯和模柄等零件。凸模、凹模、导柱、导套、顶杆、型芯和模柄等零件。车削加工的对象：车削加工的对象： 内外旋转表面、螺旋面、端面、钻孔、镗孔、铰孔等。内外旋转表面、螺旋面、端面、钻孔、镗孔、铰孔等。车削加工的精度：车削加工的精度：精车精度可达精车精度可达IT6IT8，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra1.60.8。 第一节 一般机械加工( (一一) )对拼式型腔加工对拼式型腔加工适用于注射模、吹适用于注射模、吹塑模、压铸模、玻璃塑模、压铸模、玻璃模等。模等。 第一节 一般机械加工（

3、二）多型腔模具加工（二）多型腔模具加工第一节 一般机械加工二、铣削加工二、铣削加工 铣削加工的对象：铣削加工的对象：各种模具的型腔和型面。各种模具的型腔和型面。 铣削加工的精度：铣削加工的精度：加工精度可达加工精度可达IT10，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra1.6，高速小，高速小进给铣削，加工精度可达进给铣削，加工精度可达IT8，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra0.8 ，铣削过后一般要经过成型磨削和电火花加工。铣削过后一般要经过成型磨削和电火花加工。第一节 一般机械加工立式铣削的分类：立式铣削的分类： 平面或斜面的加工，圆弧面的加工，复杂型腔和型平面或斜面的加工，圆弧面的加工，复杂型腔和

4、型面的加工。面的加工。( (一一) )平面或斜面的加工平面或斜面的加工第一节 一般机械加工（二）圆弧面的加工（二）圆弧面的加工第一节 一般机械加工（三）坐标孔的加工（三）坐标孔的加工 利用立铣工作台的纵向和横向移动来加工坐标孔。利用立铣工作台的纵向和横向移动来加工坐标孔。第一节 一般机械加工三、刨削和插削加工三、刨削和插削加工( (一一) )刨削加工刨削加工：用于模具零件外形加工，中小型用牛头刨，大型用用于模具零件外形加工，中小型用牛头刨，大型用龙门刨。龙门刨。刨削加工的精度：刨削加工的精度：加工精度可达加工精度可达IT10，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra1.6。 1.平面的加工平面的加工

5、 2.斜面的加工斜面的加工第一节 一般机械加工( (二二) )插削加工插削加工用于成形内孔的粗加工，大工件外形加工。用于成形内孔的粗加工，大工件外形加工。插插削加工的精度：削加工的精度：加工精度可达加工精度可达IT10，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra1.6。第一节 一般机械加工四四. .磨削加工磨削加工一般磨削加工：一般磨削加工：包括平面磨削、内圆磨削、外圆磨削。包括平面磨削、内圆磨削、外圆磨削。( (一一) )平面磨削平面磨削： 两平面平行度小于两平面平行度小于0.01：100； 精度可达精度可达IT5IT6； 表面粗糙度表面粗糙度Ra0.40.2。第一节 一般机械加工（二）内圆磨削：（

6、二）内圆磨削： 精度可达精度可达IT6IT7；表面粗糙度；表面粗糙度Ra0.80.2。第一节 一般机械加工（三）外圆磨削：（三）外圆磨削： 精度可达精度可达IT5IT6； 表面粗糙度表面粗糙度Ra0.80.2。第二节 模具的仿形加工 以靠模为依据，在模具零件上加工出与靠模相同的型面以靠模为依据，在模具零件上加工出与靠模相同的型面叫仿形加叫仿形加工。一、仿形加工的控制方式和工作原理 1.1.机械式机械式 2. 2.液压式液压式 3. 3.电气式电气式第二节 模具的仿形加工二、仿形加工工艺（仿形铣）仿形加工的特点仿形加工的特点3 3： 仿形铣粗加工效率高，是电火花的仿形铣粗加工效率高，是电火花的4

7、050倍；倍； 尺寸精度可达尺寸精度可达0.05mm，表面粗糙度可达，表面粗糙度可达Ra3.26.3； 不能加工出内清角和窄缝；不能加工出内清角和窄缝；第二节 模具的仿形加工( (一一) )靠模：靠模：1.1.仿形靠模的种类仿形靠模的种类2 2（1）平面靠模：用于平面轮廓的仿形（放大图，样板）；）平面靠模：用于平面轮廓的仿形（放大图，样板）；（2）立体靠模：用于三维复杂表面仿形。）立体靠模：用于三维复杂表面仿形。2.2.制造仿形靠模的材料制造仿形靠模的材料（1）样板常用）样板常用0.51mm薄钢板或塑料板；薄钢板或塑料板；（2）立体靠模：（非金属材料、黑色金属材料、有色金属）立体靠模：（非金属

8、材料、黑色金属材料、有色金属材料）。材料）。3.3.制造仿形靠模的工艺方法制造仿形靠模的工艺方法 电火花线切割、数控铣、电铸、喷涂。电火花线切割、数控铣、电铸、喷涂。第二节 模具的仿形加工（二）仿形触头：（二）仿形触头：（1)1)仿形触头的形状仿形触头的形状3 31）圆柱形：以圆柱面为仿形基准面，用于平面轮廓和型腔）圆柱形：以圆柱面为仿形基准面，用于平面轮廓和型腔底部清根；底部清根；2）球头：用于三维型腔表面加工；）球头：用于三维型腔表面加工；3）锥形球头：用于曲率半径小的深腔、复杂型面。）锥形球头：用于曲率半径小的深腔、复杂型面。第二节 模具的仿形加工（二）仿形触头：（二）仿形触头：（2)2

9、)仿形触头的选择仿形触头的选择第二节 模具的仿形加工（三）铣刀（三）铣刀5 5（1)1)圆柱立铣刀圆柱立铣刀( (用于型腔粗加工及型腔用于型腔粗加工及型腔底部清根，仿形铣中最常用；底部清根，仿形铣中最常用；) （2)2)圆柱球头铣刀圆柱球头铣刀(用于底面与侧壁有圆弧用于底面与侧壁有圆弧过渡的型腔加工，半精及精加工过渡的型腔加工，半精及精加工 )（3)3)锥形球头铣刀锥形球头铣刀(用于曲率半用于曲率半径小的深腔、复杂型面径小的深腔、复杂型面 )（4)4)小型锥指铣刀小型锥指铣刀(用于特别细小的花纹用于特别细小的花纹)（5)5)双刃硬质合金铣刀双刃硬质合金铣刀(用于用于铸铁工件的粗精仿形加工铸铁工

10、件的粗精仿形加工)第二节 模具的仿形加工（四）仿形加工（四）仿形加工的基本形式的基本形式 垂直二维仿形、水平二维仿形和立体仿形。垂直二维仿形、水平二维仿形和立体仿形。（1）垂直二维仿形）垂直二维仿形铣刀在铣刀在X-Z或或Y-Z断面上作断面上作Z方向的仿形方向的仿形第二节 模具的仿形加工（2 2）水平二维仿形）水平二维仿形X/Y方向的运动同时受控，但在方向的运动同时受控，但在Z方向上作周期性的进给方向上作周期性的进给第二节 模具的仿形加工（3 3）立体仿形）立体仿形X、Y、Z方向的运动同时受控。方向的运动同时受控。第二节 模具的仿形加工三、三、雕刻加工雕刻加工 雕刻机是用来加工各种文字、数字、刻

11、度及各种凸凹花雕刻机是用来加工各种文字、数字、刻度及各种凸凹花纹图案的专用机床，也可用于小型型腔的加工。纹图案的专用机床，也可用于小型型腔的加工。第二节 模具的仿形加工( (一一) )缩放尺缩放尺 靠模与被加工对象之间的缩放装置靠模与被加工对象之间的缩放装置.第二节 模具的仿形加工（二）雕刻机的靠模和触头（二）雕刻机的靠模和触头靠模常用金属和树脂制造，雕刻刀常常是单刃、淬硬。靠模常用金属和树脂制造，雕刻刀常常是单刃、淬硬。第三节 模具的精密加工 要实现模具的精密加工要注意以下几点要实现模具的精密加工要注意以下几点6 6： 使模具结构和加工方法相适应；使模具结构和加工方法相适应； 使用高精度和高

12、刚度的机床；使用高精度和高刚度的机床； 使用高精度、高耐磨的刀具；使用高精度、高耐磨的刀具； 要创造以温度控制为中心的良好环境；要创造以温度控制为中心的良好环境； 加工过程中及时与设计部门沟通；加工过程中及时与设计部门沟通； 加强操作人员的教育、培训。加强操作人员的教育、培训。第三节 模具的精密加工一、坐标镗床加工一、坐标镗床加工( (用于精密孔的加工用于精密孔的加工) )坐标镗床的特点坐标镗床的特点4 4 主要用于加工零件各面上有精确孔距要求的孔。主要用于加工零件各面上有精确孔距要求的孔。 孔的尺寸精度可达孔的尺寸精度可达IT6IT7，表面粗糙度一般可达，表面粗糙度一般可达Ra0.8um，孔

13、距精度可达，孔距精度可达0.0050.01mm 坐标镗床还可用于精确的刻线和成品的检验等。坐标镗床还可用于精确的刻线和成品的检验等。 坐标镗床应安装在特别干燥和清洁的厂房，恒温恒湿。坐标镗床应安装在特别干燥和清洁的厂房，恒温恒湿。第三节 模具的精密加工( (一一) )坐标镗床组成与结构坐标镗床组成与结构第三节 模具的精密加工（二）坐标镗床的主要附件（二）坐标镗床的主要附件1.1.万能转台万能转台 万能转台可方便的装夹工件，实现各个方位的定位万能转台可方便的装夹工件，实现各个方位的定位第三节 模具的精密加工2.2.光学中心测定器光学中心测定器 用于确定主轴中心。用于确定主轴中心。第三节 模具的精

14、密加工3.3.镗孔夹头和镗刀镗孔夹头和镗刀 镗孔夹头用来固定镗刀，是镗孔夹头用来固定镗刀，是坐标镗床最重要的附件之一坐标镗床最重要的附件之一第三节 模具的精密加工（三）加工工艺（三）加工工艺1.1.工件的定位工件的定位（1）以划线为定位基准）以划线为定位基准 第三节 模具的精密加工（2）以外圆或内孔为定位基准）以外圆或内孔为定位基准第三节 模具的精密加工(3)(3)以相互垂直的两侧面为定位基准以相互垂直的两侧面为定位基准1) 用定位角铁和光学中心测定器找正用定位角铁和光学中心测定器找正2) 用千分表和专用工具找正用千分表和专用工具找正第三节 模具的精密加工3) 用芯轴定位棒找正用芯轴定位棒找正

15、 主轴中心与工件基准面之主轴中心与工件基准面之间的距离间的距离X按下式确定：按下式确定：X=D/2+Z 第三节 模具的精密加工2. 2. 孔的加工孔的加工 坐标镗床上进行孔加工的方法与被加工孔的孔径大坐标镗床上进行孔加工的方法与被加工孔的孔径大小及尺寸精度、孔距精度要求等有关。孔的加工方法主小及尺寸精度、孔距精度要求等有关。孔的加工方法主要有：要有：(1)(1)用精孔钻加工用精孔钻加工 小孔加工小孔加工第三节 模具的精密加工（2 2）镗孔加工）镗孔加工对于直径较大的孔，要进行加工的孔的大小不同，加对于直径较大的孔，要进行加工的孔的大小不同，加工的工艺也不同，按直径不同将孔分成以下两类：工的工艺

16、也不同，按直径不同将孔分成以下两类：直径大于直径大于3mm，小于，小于20mm的孔的孔:直径大于直径大于20mm的孔的孔:打中心眼钻中心孔钻头扩孔精镗铣/车镗孔第三节 模具的精密加工（3 3）铰孔加工）铰孔加工 为了降低孔的表面粗糙度和提高孔的几何形状精度，为了降低孔的表面粗糙度和提高孔的几何形状精度，主要用于加工销钉孔。主要用于加工销钉孔。 铰孔适应于直径小于铰孔适应于直径小于20mm的孔的孔 铰孔尺寸精度铰孔尺寸精度IT7， 表面粗糙度可达表面粗糙度可达Ra0.80.2 不能纠正孔的位置误差不能纠正孔的位置误差第三节 模具的精密加工例：镶拼结构凹模加工工艺例：镶拼结构凹模加工工艺淬火后磨削

17、固定板镗后不淬火淬火磨削后压入固定板第三节 模具的精密加工二、坐标磨床加工 利用准确的坐标定位实现孔的精密加工，用高速旋转利用准确的坐标定位实现孔的精密加工，用高速旋转的砂轮对已淬火的工件的内孔进行磨削加工。的砂轮对已淬火的工件的内孔进行磨削加工。 加工精度很高，可达加工精度很高，可达5um左右左右 表面粗糙度可达表面粗糙度可达Ra0.2um以上以上 可磨削的孔径为可磨削的孔径为0.8200mm。 磨削余量通常为单边磨削余量通常为单边0.050.2mm. 对于精密模具，常把坐标镗床的加工作为孔加工的预对于精密模具，常把坐标镗床的加工作为孔加工的预备工序，最后用坐标磨床进行精加工。备工序，最后用

18、坐标磨床进行精加工。第三节 模具的精密加工（一）坐标磨床简介（一）坐标磨床简介坐标磨床有三个主要的运动：坐标磨床有三个主要的运动： 砂轮的转动（自转）砂轮的转动（自转）; 主轴的行星回转（公转）主轴的行星回转（公转） 上下往复运动上下往复运动第三节 模具的精密加工（二）基本磨削方法（二）基本磨削方法直线磨削直线磨削第三节 模具的精密加工外圆磨削外圆磨削第三节 模具的精密加工内孔磨削内孔磨削第三节 模具的精密加工锥孔磨削锥孔磨削第三节 模具的精密加工侧磨侧磨第三节 模具的精密加工基本磨削综合运用，可对复杂形状的型孔进行磨削加工基本磨削综合运用，可对复杂形状的型孔进行磨削加工 第三节 模具的精密加

19、工三、成形磨削 ( (一一) )概述概述 把零件的轮廓分成若干直线与圆弧，然后，按照一定把零件的轮廓分成若干直线与圆弧，然后，按照一定的顺序逐段磨削，使之达到图样上的技术要求。的顺序逐段磨削，使之达到图样上的技术要求。 成形磨削是成形表面精加工的一种方法，具有高精度、成形磨削是成形表面精加工的一种方法，具有高精度、高效率的优点。主要适用于加工下列对象高效率的优点。主要适用于加工下列对象3 精加工凸模；精加工凸模； 精加工拼块凹模；精加工拼块凹模； 电火花加工用的电极等零件。电火花加工用的电极等零件。 第三节 模具的精密加工成形磨削按加工原理可分为以下两种磨削方法：成形磨削按加工原理可分为以下两

20、种磨削方法：（1）成形砂轮磨削法成形砂轮磨削法（2）夹具磨削法夹具磨削法：将工件按一定的条件装夹在专用的夹：将工件按一定的条件装夹在专用的夹具上，在加工过程中通过夹具的调节使工件固定或不断改具上，在加工过程中通过夹具的调节使工件固定或不断改变位置，从而获得所需的形状。变位置，从而获得所需的形状。第三节 模具的精密加工（二）成型砂轮磨削法（二）成型砂轮磨削法1 1、砂轮的选择、砂轮的选择 砂轮的磨削性能随组成砂轮的磨料粒度、硬度、组织和结合砂轮的磨削性能随组成砂轮的磨料粒度、硬度、组织和结合剂等参数的不同而异。剂等参数的不同而异。 （1）粗磨粗磨磨削余量大选磨削余量大选粒度大粒度大的砂轮，的砂轮

21、，精磨精磨时，选时，选粒度小粒度小的砂轮；的砂轮；（2）平面磨削平面磨削比外圆磨削所使用的砂轮粒度要比外圆磨削所使用的砂轮粒度要大大，端面磨削端面磨削要比要比用砂轮圆周面磨削所选的粒度也要用砂轮圆周面磨削所选的粒度也要大大一些。一些。（3）磨有色金属和）磨有色金属和软金属软金属要选粒度要选粒度大大的砂轮，以免过早淤实。的砂轮，以免过早淤实。（4）要）要保持砂轮外形保持砂轮外形的时间长，应选用的时间长，应选用粒度小粒度小的砂轮的砂轮（5）磨削）磨削薄壁薄壁或或导热差导热差的应选择的应选择粒度小粒度小的砂轮。的砂轮。（6）磨削）磨削软材料软材料应选较应选较硬硬的砂轮，磨削的砂轮，磨削硬材料硬材料应

22、选较应选较软软的砂轮。的砂轮。第三节 模具的精密加工2 2、砂轮的修整、砂轮的修整（1 1）砂轮角度的修整）砂轮角度的修整第三节 模具的精密加工2 2、砂轮的修整、砂轮的修整（1 1）砂轮角度的修整）砂轮角度的修整第三节 模具的精密加工（2 2）砂轮圆弧的修整）砂轮圆弧的修整第三节 模具的精密加工（3 3）非圆弧曲面砂轮的修整）非圆弧曲面砂轮的修整 当被磨削工件的形状复杂，其轮廓线不是圆弧形时，当被磨削工件的形状复杂，其轮廓线不是圆弧形时，可用专门的靠模工具修整砂轮。可用专门的靠模工具修整砂轮。 第三节 模具的精密加工( (三三) )夹具磨削法夹具磨削法1.1.正弦精密平口钳正弦精密平口钳第三节 模具的精密加工2.2.正弦磁力台正弦磁力台第三节 模具的精密加工3.3.正弦分中夹