模具典型零件加工工艺分析

..>第七章模具典型零件加工工艺分析第一节模具工作零件加工概述模具的工作零件〔或成型零件〕一般比较复杂，而且有较高的加工精度要求，其加工质量直接影响到产品的质量与模具的使用寿命。模具工作零件工作型面的形状多种多样，但归纳起来不外乎两类:一是外工作型面，包括型芯与凸模等工作型面；二是内工作型面，如各种凹模的工作型面，按照工作型面的特征又可分为型孔与型腔两种。一、模具工作零件的加工方法工作零件的加工方法根据加工条件和工艺方法可分为三大类，即通用机床加工、数控机床加工和采用特种工艺加工。通用机床加工模具零件，主要依靠工人的熟练技术，利用铣床、车床等进展粗加工、半精加工，然后由钳工修正、研磨、抛光。这种工艺方案，生产效率低、周期长、质量也不易保证。但设备投资较少，机床通用性强，作为精细加工、电加工之前的粗加工和半精加工又不可少，因此仍被广泛采用。数控机床加工是指采用数控铣、加工中心等机床对模具零件进展粗加工、半精加工、精加工以及采用高精度的成形磨床、坐标磨床等进展热处理后的精加工，并采用三坐标测量仪进展检测。这种工艺降低了对熟练工人的依赖程度，生产效率高，特别是对一些复杂成型零件，采用通用机床加工很困难，不易加工出合格的产品，采用数控机床加工显然是很理想的。但是一次性投资大。所谓特种工艺，主要是指电火花加工、电解加工、挤压、精细铸造、电铸等成形方法。模具常用加工方法能到达的加工精度、外表粗糙度和所需的加工余量见表7-1。表7-1模具常用加工方法的加工余量、加工精度、外表粗糙度制造方法本道工序经济加工余量〔单面〕/mm经济加工精度外表粗糙度Ra/μm刨削半精刨IT10～12精刨IT8～9划线铣1～3铣削靠模铣1～3粗铣IT10～11精铣IT7～9仿形雕刻1～3车削靠模车0.6～1成形车0.6～1粗车1IT11～12半精车IT8～10精车IT6～7精细车、金刚车IT5～6钻—IT11～14扩粗扩1～2IT12细扩IT9～10铰粗铰IT9精铰IT7～8细铰IT6～7锪无导向锪—IT11～12有导向锪—IT9～11镗削粗镗1IT11～12半精镗IT8～10高速镗IT8精镗IT6～7精细镗、金刚镗IT6磨削粗磨IT7～8半精磨IT7精磨IT6～7细磨、超精磨IT5～6仿形磨成形磨坐标镗珩磨IT6钳工划线—钳工研磨IT5～6钳工抛光粗抛—细抛、镜面抛—电火花成形加工—电火花线切割—电解成形加工—±电解抛光—电解磨削IT6～7照相腐蚀—超声抛光—磨料流动抛光—冷挤压—IT7～8注：经济加工余量是指本道工序的比较合理、经济的加工余量。本道工序加工余量要视加工根本尺寸、工件材料、热处理状况、前道工序的加工结果等具体情况而定。二、模具工作零件的制造过程模具工作零件的制造过程与一般机械零件的加工过程相类似，可分为毛坯准备、毛坯加工、零件加工、装配与修整等几个过程。毛坯准备主要内容为工作零件毛坯的锻造、铸造、切割、退火或正火等。毛坯加工主要内容为进展毛坯粗加工，切除加工外表上的大局部余量。工种有锯、刨、铣、粗磨等。3．零件加工主要内容为进展模具零件的半精加工和精加工，使零件各主要外表到达图样要求的尺寸精度和外表粗糙度。工种有划线、钻、车、铣、镗、仿刨、插、热处理、磨、电火花加工等。4．光整加工主要对精度和外表粗糙度要求很高的外表进展光整加工，工种有研磨、抛光等。5．装配与修正主要包括工作零件的钳工修配及镶拼零件的装配加工等。在零件加工过程中，需要涉及到机加工的顺序安排和热处理工序安排。安排机加工的顺序应考虑到:先粗后精、先主后次、基面先行、先面后孔的原则。零件的热处理加工，包括预先热处理和最终热处理，预先热处理的目的是改善切削加工性能，其工序位置多在粗加工前后，最终热处理的目的是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。在零件的加工中，工序的划分及采用的工艺方法和设备是要根据零件的形状、尺寸大小、构造工艺及工厂设备技术状况等条件决定的。不同的生产条件采用的设备及工序划分也不同。所以零件具体的加工方法与工序应根据零件要求和所在单位的技术与设备来综合考虑制定。第二节凸模和型芯零件加工凸模、型芯类模具零件是用来成型制件内外表的。由于成型制件的形状各异、尺寸差别较大，所以凸模和型芯类模具零件的品种也是多种多样的。按凸模和型芯断面形状，大致可以分为圆形和异形两类。圆形凸模、型芯加工比较容易，一般可采用车削、铣削、磨削等进展粗加工和半精加工。经热处理后在外圆磨床上精加工，再经研磨、抛光即可到达设计要求。异型凸模和型芯在制造上较圆形凸模和型芯要复杂得多。本节主要讨论异型凸模和型芯模具零件的加工。一、非圆形凸模加工工艺分析例1*冲孔的凸模如图7-1所示。工艺性分析该零件是冲孔模的凸模，工作零件的制造方法采用"实配法〞。冲孔加工时，凸模是"基准件〞，凸模的刃口尺寸决定制件尺寸，凹模型孔加工是以凸模制造时刃口的实际尺寸为基准来配制冲裁间隙的，凹模是"基准件〞。因此凸模在冲孔模中是保证产品制件型孔的关键零件。冲孔凸模零件"外形外表〞是矩形，尺寸为22ｍｍ×32ｍｍ×ｍｍ×ｍｍ×ｍｍ×R5×ｍｍ组成的曲面，零件的固定局部是矩形，它和成型外表呈台阶状，该零件属于小型工作零件，成型外表在淬火前的加工方法采用仿形刨削或压印法；淬火后的精细加工可以采用坐标磨削和钳工修研的方法。 零件的材料是MｎCｒWV，热处理硬度58~62HRC，是低合金工具钢，也是低变形冷作模具钢，具有良好的综合性能，是锰铬钨系钢的代表钢种。由于材料含有微量的钒，能抑制碳化物网，增加淬透性和降低热敏感性，使晶粒细化。零件为实心零件，各部位尺寸差异不大，热处理较易控制变形，到达图样要求。〔二〕工艺方案 对复杂型面凸模的制造工艺应根据凸模形状、尺寸、技术要求并结合本单位设备情况等具体条件来制订，此类复杂凸模的工艺方案为： 〔1〕备料：弓形锯床 〔2〕锻造：锻成一个长×宽×高、每边均含有加工余量的长方体； 〔3〕热处理：退火〔按模具材料选取退火方法及退火工艺参数〕；ｍｍ；〔5〕平磨〔或万能工具磨〕六面至尺寸上限，基准面对角尺，保证相互平行垂直；〔6〕钳工划线〔或采用刻线机划线、或仿形刨划线〕；〔7〕粗铣外形〔立式铣床或万能工具铣床〕留单面余量ｍｍ；〔8〕仿形刨或精铣成型外表，单面留ｍｍ研磨量；〔9〕检查：用放大图在投影仪上将工件放大检查其型面〔适用于中小工件〕；〔10〕钳工粗研：单面ｍｍ研磨量〔或按加工余量表选择〕；〔11〕热处理：工作局部局部淬火及回火；〔12〕钳工精研及抛光。此类构造凸模的工艺方案缺乏之处就是淬火之前机械加工成形，这样势必带来热处理的变形、氧化、脱碳、烧蚀等问题，影响凸模的精度和质量。在选材时应采用热变形小的合金工具钢如CｒWMｎ，Cｒ12MｏV等；采用高温盐浴炉加热、淬火后采用真空回火稳定处理，防止过烧和氧化等现象产生。图7－1冲孔模凸模二、冲裁凸凹模零件加工工艺分析例2冲裁凸凹模零件如图7－2所示。图7-2冲裁凸凹模〔一〕工艺性分析冲裁凸凹模零件是完成制件外形和两个圆柱孔的工作零件，从零件图上可以看出，该成形外表的加工，采用"实配法〞，外成形外表是非基准外形，它与落料凹模的实际尺寸配制，保证双面间隙为0.06ｍｍ；凸凹模的两个冲裁内孔也是非基准孔，与冲孔凸模的实际尺寸配间隙。该零件的外形外表尺寸是104ｍｍ×40ｍｍ×50ｍｍ。成形外表是外形轮廓和两个圆孔。构造外表是用于固紧的两个M8ｍｍ的螺纹孔。凸凹模的外成形外表是分别由R14＊ｍｍ、Φ40＊ｍｍ、R5＊ｍｍ的五个圆弧面和五个平面组成，形状比较复杂。该零件是直通式的。外成形外表的精加工可以采用电火花线切割、成形磨削和连续轨迹坐标磨削的方法。该零件的底面还有两个M8mm的螺纹孔，可供成形磨削夹紧固定用。凸凹模零件的两个内成形外表为圆锥形，带有15′的斜度，在热处理前可以用非标准锥度铰刀铰削，在热处理后进展研磨，保证冲裁间隙。因此，应该进展二级工具锥度铰刀的设计和制造。如果具有切割斜度的线切割机床，两内孔可以在线切割机床上加工。凸凹模零件材料为Cr6WV高强度微变形冷冲压模具钢。热处理硬度58～62HRC。Cr6MV材料易于锻造，共晶碳化物数量少。有良好的切削加工性能，而且淬水后变形比较均匀，几乎不受锻件质量的影响。它的淬透性和Cr12系钢相近。它的耐磨性、淬火变形均匀性不如Cr12MoV钢。零件毛坯形式应为锻件。(二)工艺方案根据一般工厂的加工设备条件，可以采用两个方案：方案一：备料-锻造-退火-铣六方-磨六面-钳工划线作孔-镗内孔及粗铣外形-热处理-研磨内孔-成形磨削外形。方案二：备料-锻造-退火-铣六方-磨六面-钳工作螺孔及穿丝孔-电火花线切割内外形。(三)工艺过程的制定采用第一工艺方案：序号工序名称工序主要内容1下料锯床下料，φ56mm×117mm2锻造锻造110mm×45mm×55mm3热处理退火，硬度HB≤241××5平磨磨六方，对90°6钳划线，去毛刺，做螺纹孔8钳铰圆锥孔留研磨量，做漏料孔10热处理淬火、回火、58～62HRC11平磨光上下面12钳研磨两圆孔，(车工配制研磨棒)与冲孔凸模实配，保证双面间隙为0.06mm。三、型芯零件加工工艺分析例3塑料模型芯零件如图7-3所示。1．工艺性分析该零件是塑料模的型芯，从零件形状上分析，该零件的长度与直径的比例超过5:1，属于细长杆零件，但实际长度并不长，截面主要是圆形，在车削和磨削时应解决加工装卡问题，在粗加工车削时，毛坯应为多零件一件毛坯，既方便装夹，又节省材料。在精加工磨削外圆时，对于该类零件装卡方式有三种形式，如图7-4所示。图7-4中的a是反顶尖构造，适用于外圆直径较小，长度较大的细长杆凸模、型芯类零件，时，两端做成60°的锥形顶尖，在零件加工完毕后，再切除反顶尖局部。b是加辅助顶尖孔构造，两端顶尖孔按GBl45-85要求加工，适用于外圆直径较大的情况，d≥5mm时，工作端的顶尖孔，根据零件使用情况决定是否加长，当零件不允许保存顶尖孔时，在加工完毕后，再切除附加长度和顶尖孔。c是加长段在大端的作法，介于a和b之间，细长比不太大的情况。该零件是细长轴，材料是CrWMn，热处理硬度45~5OHRC，零件要求进展淬火处理。从零件形状和尺寸精度看，加工方式主要是车削和外圆磨削，加工精度要求在外圆磨削的经济加工范围之内。零件要求有脱模斜度也在外圆磨削时一并加工成形。另外，外圆几处磨扁处，在工具磨床上完成。该零件做为细长轴类，在热处理时，不得有过大的弯曲变形，弯曲翘曲控制在0.lmm之内。塑料模型芯等零件的外表，要求耐磨耐腐蚀，成型外表的外表粗糙度能长期保持不变，在长期250℃μμm根底上，进展抛光加工，在模具试压后进展镀铬抛光处理。零件毛坯形式，采用圆棒型材料，经下料后直接进展机械加工。该型芯零件一模需要20件，在加工上有一定的难度，根据精细磨削和装配的需要，为了保证模具生产进度，在开场生产时就应制作一局部备件，这也是模具生产的一个特色。在模具生产组织和工艺上都应充分考虑，总加工数量为24件，备件4件。μm外表镀铬抛光δ图7-3塑料模型芯图7-4细长轴装卡基准形式2．工艺方案一般中小型凸模加工的方案为：备料—粗车(普通车床)—热处理(淬火、回火)—检验(硬度、弯曲度)—研中心孔或反顶尖(车床、台钻)—磨外圆(外圆磨床、工具磨床)—检验—切顶台或顶尖(万能工具磨床、电火花线切割机床)—研端面(钳工)—检验。3．工艺过程材料:CrWMn，零件总数量24件，其中备件4件。毛坯形式为圆棒料，8个零件为一件毛坯。序号工序名称工序主要内容1下料圆棒料Φl2mm×55Omm，3件μ两端在零件长度之外做反顶尖。3热淬火、回火:40～45HRC，弯曲≤0.lmm。4车研磨反顶尖。μμm。μm外圆，达图样要求。7线切割切去两端反顶尖。mm、4至中限尺寸以及尺寸8mm。μm两扁处。10钳模具装配(试压)。μm外表镀铬。μm外表。第三节型孔、型腔零件加工一、冲裁凹模加工工艺分析图7-5是几种曲型的冲裁凹模的构造图。 这些冲裁凹模的工作内外表，用于成形制件外形，都有锋利刃口将制件从条料中切离下来，此外还有用于安装的基准面，定位用的销孔和紧固用的螺钉孔，以及用于安装其它零部件用的孔、槽等。因此在工艺分析中如何保证刃口的质量和形状位置的精度是至关重要的。 对于圆凹模其典型工艺方案是：备料-锻造-退火-车削-平磨-划线-钳工(螺孔及销孔)-淬火-回火-万能磨内孔及上端面-平磨下端面-钳工装配 对图7-5b的整体复杂凹模其工艺方案与简单凹模有所不同，具体为：备料-锻造-退火-刨六面-平磨-划线-铣空刀-钳工(钻各孔及中心工艺孔)-淬火-回火-平磨-数控线切割-钳工研磨。 如果没有电火花线切割设备，其工艺可按传统的加工方法：即先用仿形刨或精细铣床等设备将凸模加工出来，用凸模在凹模坯上压印，然后借助精铣和钳工研配的方法来加工凹模。其方案为：刨-平磨-划线-钳压印-精铣内形-钳修至成品尺寸-淬火回火-平磨-钳研抛光。 对图7-5c组合凹模，常用于汽车等大型覆盖件的冲裁。对大型冲裁模的凸、凹模因其尺寸较大(在800mm×800mm以上)，在加工时如没有大型或重型加工设备(锻压机、加热炉、机床等)，可采用将模具分成假设干小块，以便采用现有的中小设备来制造，分块加工完毕后再进展组装。图7-5冲裁凹模构造图a)简单圆凹模b)整体复杂凹模c)大型镶拼式凹模 例4级进冲裁模凹模如图7-6所示。图7－6冲裁凹模〔一〕工艺性分析该零件是级进冲裁模的凹模，采用整体式构造，零件的外形外表尺寸是120㎜×80㎜×18㎜，零件的成形外表尺寸是三组冲裁凹模型孔，第一组是冲定距孔和两个圆孔，第二组是冲两个长孔，第三组是一个落料型孔。这三组型孔之间有严格的孔距精度要求，它是实现正确级进和冲裁，保证产品零件各局部位置尺寸的关键。再就是各型孔的孔径尺寸精度，它是保证产品零件尺寸精度的关键。这局部尺寸和精度是该零件加工的关键。构造外表包括螺纹连接孔和销钉定位孔等。该零件是这付模具装配和加工的基准件，模具的卸料板、固定板，模板上的各孔都和该零件有关，以该零件型孔的实际尺寸为基准来加工相关零件各孔。零件材料为MｎCｒWV，热处理硬度60～64HRC。零件毛坯形式为锻件，金属材料的纤维方向应平行于大平面与零件长轴方向垂直。零件各型孔的成形外表加工，在进展淬火之后，采用电火花线切割加工，最后由模具钳工进展研抛加工。型孔和小孔的检查：型孔可在投影仪或工具显微镜上检查，小孔应制做二级工具光面量规进展检查。〔二〕工艺过程的制定序号工序名称工序主要内容1下料锯床下料，Φ56㎜×105㎜2锻造锻六方125㎜×85㎜×23㎜3热处理退火，HBS≤2294立铣铣六方，120㎜×80㎜×18.6㎜5平磨光上下面，磨两侧面，对90°6钳倒角去毛刺，划线，做螺纹孔及销钉孔7工具铣钻各型孔线切割穿丝孔，并铣漏料孔8热处理淬火、回火60～64HRC9平磨磨上下面及基准面，对90°10线切割找正，切割各型孔留研磨量0.01～0.02㎜11钳研磨各型孔(三)漏料孔的加工冲裁漏料孔是在保证型孔工作面长度根底上，减小落料件或废料与型孔的摩擦力。关于漏料孔的加工主要有三种方式。首先是在零件淬火之前，在工具铣床上将漏料孔铣削完毕。这在模板厚度≥50㎜以上的零件中，尤为重要，是漏料孔加工首先考虑的方案。其次是电火花加工法，在型孔加工完毕，利用电极从漏料孔的底部方向进展电火花加工。最后是浸蚀法，利用化学溶液，将漏料孔尺寸加大。一般漏料孔尺寸比型孔尺寸单边大0.5㎜即可。(四)锻件毛坯下料尺寸与锻压设备确实定图7-6所示的冲裁凹模外形外表尺寸为：120㎜×80㎜×18㎜，凹模零件材料为MnCrWV，设锻件毛坯的外形尺寸为125㎜×85㎜×23㎜。1．锻件体积和重量的计算锻件体积V锻=(125×85×23)=244.38㎝3锻件重量G锻=r·V锻×244.38)㎏≈1.92㎏当锻件毛坯的体积在5㎏之内，一般需加热1～2次，锻件总损耗系数取5%。锻件毛坯的体积V坯×V锻=256.60(㎝)3锻件毛坯重量G坯×G锻=2.02(㎏)2．确定锻件毛坯尺寸理论圆棒直径D理=选取圆棒直径为56㎜时，查圆棒料长度重量可知当G坯=2.02㎏，D坯=56㎜时，L坯=105㎜。验证锻造比YY=L坯／D坯=105符合5～2.5的要求。则锻件下料尺寸为Φ56㎜×105㎜3．锻压设备吨位确实定。当锻件坯料重量为2.02㎏，材料为MnCrWV时，应选取300㎏的空气锤。二、塑料模型孔板、型腔板零件的加工工艺分析塑料模型孔板、型腔板系指塑料模具中的型腔凹模、定模(型腔)板、中间(型腔)板、动模(型腔)板、压制瓣合模，哈夫型腔块以及带加料室压模等等，图7-7为塑料模型孔板、型腔板的各种构造图。图7-7各种型孔、型腔板构造图a〕压缩塑压模凹模b〕双分型面注射模中间型板c〕带主流道定模d〕带侧抽芯模的动模板e〕压注模中的瓣合模f〕显像屏玻璃模中的屏凹模 上述各种零件形状千差万别，工艺不尽一样，但其共同之处都具有工作型腔、分型面、定位安装的结合面，确保这些部位的尺寸和形位精度、粗糙度等技术要求将是工艺分析的重点。 a是一压缩模中的凹模，其典型工艺方案为:备料—车削—调质—平磨—镗导柱孔—钳工制各螺孔或销孔。如果要求淬火，则车削、镗孔均应留磨加工余量，于是钳工后还应有淬火回火—万能磨孔、外圆及端面—平磨下端面—坐标磨导柱孔及中心孔—车抛光及型腔R—钳研抛—试模—氮化(后两工序根据需要)。 b是注射模的中间板，其典型工艺方案可为:备料—锻造—退火—刨六面—钳钻吊装螺孔—调质—平磨—划线—镗铣四型腔及分浇口—钳预装(与定模板、动模板)—配镗上下导柱孔—钳工拆分—电火花型腔(型腔内带不通型槽，如果没有大型电火花机床则应在镗铣和钳工两工序中完成)—钳工研磨及抛光。 c是一带主流道的定模板，其典型工艺路线可在锻、刨、平磨、划线后进展车制型腔及主浇道口—电火花型腔(或铣制钳修型腔)—钳预装—镗导柱孔—钳工拆分、配研、抛光。d为一动模型腔板，它也是在划线后立铣型腔粗加工及侧芯平面—精铣(或插床插加工)型腔孔—钳工预装—配镗导柱孔—钳工拆分一钻顶件杆孔一钳研磨抛光。 对于大型板类的下料，可采用锯床下料。其中H—1080模具坯料带式切割机床，精度好效率高，可切割工件直径10OOmm、重3.5t、宽高为10O0mm×80Omm的坯料，切口尺寸仅为3mm，坯料是直接从锻轧厂提供的退火状态的模具钢，简化了锻刨等工序，缩短了生产周期。此外许多复杂型腔板采用立式数控仿形铣床(MCPlOOOA)来加工，使制模精度得到较大提高，劳动生产率和劳动环境明显改善。在塑料模具中的侧抽芯机构，如压制模中的瓣合模，注射模中的哈夫型腔块等，图中的e为压注模的瓣合模，其工艺比较典型，工序流程大致为:〔1〕下料:按外径最大尺寸加大10～15mm作加工余量；长度加长20～3Omm作装夹用。〔2〕粗车:外形及内形单面均留3～5mm加工余量。并在大端留夹头20～3Omm长，其直径大于大端成品尺寸。〔3〕划线:划中心线及切分处的刃口线，刃口≤5mm宽。〔4〕剖切两瓣:在平口钳内夹紧、两次装夹剖切开，采用卧式铣床〔如*62W)用盘铣刀。〔5〕调质:淬火高温回火及清洗。〔6〕平磨:两瓣结合面。〔7〕钳工:划线、钻两销钉孔并铰孔、配销钉及锁紧两瓣为一个整体。如果形体上不允许有锁紧螺孔，可在夹头上或顶台上(按需要留顶台)钻锁紧螺孔。 〔8〕精车:内外形，单面留0.2～0.25mm加工余量。 〔9〕热处理:淬火、回火、清洗。 〔10〕万能磨内外圆、或内圆磨孔后配芯轴再磨外圆、靠端面，外形成品，内形留0.01～0.02mm的研磨量。 〔11〕检验。 〔12〕切掉夹头：在万能工具磨床上用片状砂轮将夹头切掉，并磨好大端面至成品尺寸。〔13〕钳工拆分成两块。〔14〕电火花加工内形不通型槽等。〔15〕钳研及抛光。f为一显像屏玻璃模中的屏凹模，常采用铸造成型工艺，其工艺方案为：模型—铸造—清砂—去除浇冒口—完全退火—二次清砂—缺陷修补及外表修整—钳工划线及加工起吊螺孔—刨工粗加工—时效处理—机械精加工—钳工—电火花型腔—钳工研磨抛光型腔。由于铸造工序冗长，加之铸造缺陷修补有时不理想，因此一般中型型腔模和拉深模应尽可能采取锻造钢坯料加工或采用镶拼工艺加工。型腔模在编制工艺时，为确保制造过程中型孔尺寸和截形的控制检验，因此工艺员应设计一些必须的检具(二类工具)，如槽宽样板、深度量规、R型板等。凹模零件加工中，最重要的加工是型腔的加工，不同的型腔形状，所选择的加工方法也不一样。圆形型腔当型腔如图7-8是圆形的，经常采用的加工方法有以下几种:①当凹模形状不大时，可将凹模装夹在车床花盘上进展车削加工。②采用立式铣床配合回转式夹具进展铣削加工。③采用数控铣削或加工中心进展铣削加工。图7-8圆形型腔图7-9规则矩形型腔图7-10异形复杂形状型腔(2)矩形型腔当型腔是比较规则的矩形，如图7-9所示。当图中圆角R能由铣刀直接加工出，可采用普通铣床，将整个型腔铣出。如果圆角为直角或R无法由铣刀直接加工出时，应先采用铣削，将型腔大局部加工出，再使用电火花机床，由电极将4个直角或小R加工出。当然，也可由钳工修配出，但一般不采用这种方法，而应尽量采用各种加工设备和加工手段来解决，以保证精度。(3)异型复杂形状型腔当型腔为异形复杂形状时，如图7-10所示。此时一般的铣削无法加工出复杂形面，必须采用数控铣削或加工中心铣削型腔，当采用数控铣削时，由于数控加工综合了各种加工，所以工艺过程中有些工序，如钻孔、攻螺纹等都可由数控加工在一次装夹中一起完成。〔4〕有薄的侧槽型腔当型腔中有薄的侧槽时，如图7-11所示。此时由铣削或数控铣削加工出侧槽以外的型腔然后用电极加工出侧槽。〔5〕底部有孔的型腔当型腔底部有孔时，如图7-12所示。先加工出型腔，底部的孔如果是圆形，可用铣床直接加工，或先钻孔，再加坐标磨削。当底部型孔是异形时，只能先在粗加工阶段，钻好预孔，再由线切割割出。如果是不通孔，且孔径小的话，只能由电火花来加工了。图7-11有薄侧槽型腔图7-12底部有孔型腔〔6〕型腔是镶拼的镶拼零件的制造类似型芯的加工，凹模上的安装孔的加工，可由铣削、磨削和电火花、线切割加工。〔7〕型腔淬火后当型腔需要热处理淬火时，由于热处理会引起工件的变形，型腔的精加工应放在热处理工序之后，又因为工件经过热处理后硬度会大大提高，一般切削加工比较困难，此时应选择磨削、电火花、线切割等加工手段。例5如图7-13所示注射模型腔。材料：CrWMn热处理：淬硬50HRC数量：2图7-13型腔1．加工工艺过程工序1 下料工序2 锻:锻成φ48×100。工序3 热处理:退火。工序4车:车外圆φ44达尺寸;车退刀槽2×2；车外圆φ40，留磨量0.5mm；车右端面，留磨量0.2mm；钻φ8孔，预孔达φ7，铰孔φ8，留磨量0.3mm；扩φ25.1、镗φ25.1及孔底，各留磨量0.5mm和O.2mm(孔深度镗至18.Omm)；切断；掉头车左端，留磨量0.2mm；锪φ10孔。工序5 坐标镗:以外圆为基准找正，钻、铰2—φ4，留磨量0.01mm。工序6 处理:淬火并回火达50～55HRC。工序7 内圆磨:以外圆φ40为基准，磨孔φ8达图要求；磨孔φ留研量0.0l5mm；磨孔底并接R0.5，留研量0.0lOmm(孔深度磨至18.19mm)；工序8 外圆磨:以内孔φ8定位，穿专用心轴，磨外圆φ40，达图样要求工序9 钳:研磨2—φ4孔达图样要求；研磨φ孔底及R0.5达图样要求。工序10 钳装。(2)分析讨论1)锻后的毛坯长度lOOmm，除包括两件型腔的长度、端面加工余量外，还包括切断槽宽和车削第二件时夹持料头长度。2)模具零件加工属单件生产，工序安排上采用工序集中的原则，所以车削各外表集中为工序4，磨削各内外表也集中在工序7。3)工序10钳装包括压装型腔、与型腔固定板一起磨两大面、磨分浇道和浇口。第四节其它零件的加工杆类零件的加工工艺分析〔一〕导柱的加工各类模具应用的导柱的构造种类很多，但主要构造是外表为不同直径的同轴圆柱外表。因此，可根据导柱的构造尺寸和材料要求，直接选用适当尺寸的热轧圆钢为毛坯料。在机械加工过程中，除保证导柱配合外表的尺寸和形状精度外，还要保证各配合外表之间的同轴度要求。导柱的配合外表是容易磨损的外表，应有一定的硬度要求，在精加工之前要安排热处理工序，以到达要求的硬度。关于导柱的制造，下面以塑料注射模具滑动式标准导柱为例〔如图7-14所示〕进展介绍。图7－14导柱〔材料T8A，热处理HRC50~55〕 1．导柱加工方案的选择 导柱的加工外表主要是外圆柱面，外圆柱面的机械加工方法很多。图7-23所示导柱的制造过程为：备料－粗加工－半精加工－热处理－精加工－光整加工。 2．导柱的制造工艺过程 图7-14所示导柱的加工工艺过程见表7－2。 导柱加工过程中的工序划分、工艺方法和设备选用是根据生产类型、零件的形状、尺寸、构造及工厂设备技术状况等条件决定的。 3．导柱加工过程中的定位 导柱加工过程中为了保证各外圆柱面之间的位置精度和均匀的磨削余量，对外柱面的车削和磨削一般采用设计基准和工艺基准重合的两端中心孔定位。因此，在车削和磨削之前先加工中心孔，为后继工序提供可靠的定位基准。中心孔加工的形状精度对导柱的加工质量有着直接影响，特别是加工精度要求高的轴类零件。另外保证中心孔与顶尖之间的良好配合也是非常重要的。导柱中心孔在热处理后需要修正，以消除热处理变形和其他缺陷，使磨削外圆柱面时能获得准确定位，保证外圆柱面的形状和位置精度。表7－2导柱的加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备工序简图1下料按图纸尺寸Φ35×105锯床2车端面，打中心孔车端面保持长度，打中心孔。调头车端面至尺寸102，打中心孔车床3车外圆粗车外圆柱面至尺寸×68，×26，并倒角。调头车外圆Φ35至尺寸并倒角。切槽3×车床4检验5热处理按热处理工艺对导柱进展处理，保证外表硬度HRC50~556研中心孔研中心孔，调头研另一端中心孔车床7磨外圆磨Φ28ｋ6，Φ20ｆ7外圆柱面，留研磨余量，并磨10°角磨床8研磨研磨外圆Φ28ｋ6，Φ20ｆ7至尺寸，抛光R2和10°角磨床9检验中心孔的钻削和修正，是在车床、钻床或专用机床上按图纸要求的中心定位孔的型式进展的。如图7－15所示为在车床上修正中心孔示意图。用三爪卡盘夹持锥形砂轮，在被修正中心孔处参加少许煤油或机油，手持工件，利用车床尾座顶尖支撑，利用车床主轴的转动进展磨削。此方法效率高，质量较好，但砂轮易磨损，需经常修整。如果用锥形铸铁研磨头代替锥形砂轮，加研磨剂进展研磨，可到达更高的精度。采用图7－16所示的硬质合金梅花棱顶尖修正中心定位孔的方法，效率高，但质量稍差，一般用于大批量生产，且要求不高的顶尖孔的修正。它是将梅花棱顶尖装入车床或钻床的主轴孔内，利用机床尾座顶尖将工件压向梅花棱顶尖，通过硬质合金梅花棱顶尖的挤压作用，修正中心定位孔的几何误差。图7－15锥形砂轮修正中心定位孔1－三爪卡盘2－锥形砂轮3－工件4－尾座顶尖图7－16硬质合金梅花棱顶尖 4．导柱的研磨研磨导柱是为了进一步提高外表精度和降低外表粗糙度，以到达设计的要求。为保证图7－14所示导柱外表的精度和外表粗糙度Rａ＝µm，增加了研磨加工。(二)套类零件的加工导套、护套及套类凸模均属套类零件，其加工工艺根本一样。导套和导柱一样，是模具中应用最广泛的导向零件。尽管其构造形状因应用部位不同而各异，但构成导套的主要外表是内、外圆柱外表，可根据其构造形状、尺寸和材料的要求，直接选用适当尺寸的热轧圆钢为毛坯。在机械加工过程中，除保证导套配合外表的尺寸和形状精度外，还要保证内外圆柱配合外表的同轴度要求。导套的内外表和导柱的外圆柱面为配合面，使用过程中运动频繁，为保证其耐磨性，需有一定的硬度要求。因此，在精加工之前要安排热处理，以提高其硬度。在不同的生产条件下，导套的制造所采用的加工方法和设备不同，制造工艺也不同。现以图7-29所示的冲压模滑动式导套为例，介绍导套的制造过程。 1．导套加工方案的选择根据图7-17所示导套的精度和外表粗糙度要求，其加工方案可选择为：备料－粗加工－半精加工－热处理－精加工－光整加工。材料20钢；外表渗碳深度～㎜；HRC58～62图7-17冲压模具滑动式导套 2．导套的加工工艺过程图7-17所示冲压模导套的加工工艺过程如表7-4所示表7-4导套的加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备工序简图1下料按尺寸φ42×85切断锯床2车外圆及内孔车端面保证长度；钻φ25内孔至φ23；车φ38外圆至φ并倒角；镗φ25内孔至φ和油槽至尺寸；镗φ26内孔至尺寸并倒角车床3车外圆倒角车φ外圆至尺寸，车端面至尺寸车床4检验5热处理按热处理工艺进展，保证渗碳层深度为0.8～1.2㎜；硬度为HRC58～626磨削内、外圆磨φ38外圆达图纸要求；磨内孔φ25留研磨余量万能磨床7研磨内孔研磨φ25内孔达图纸要求研磨R2圆弧车床8检验在磨削导套时正确选择定位基准，对保证内、外圆柱面的同轴度要求是非常重要的。对单件或小批量生产，工件热处理后在万能外圆磨床上利用三爪卡盘夹持φ外圆柱面，一次装夹后磨出φ38外圆和φ25内孔。这样可以防止屡次装夹造成的误差，能保证内外圆柱配合外表的同轴度要求。对于大批量生产同一尺寸的套孔，可先磨好内孔，再将导套套装在专用小锥度磨削芯轴上。以芯轴两端中心孔定位，使定位基准和设计基准重合。借助芯轴和导套内外表之间的摩擦力带开工件旋转，磨削导套的外圆柱面，能获得较高的同轴度。这种方法操作简便、生产率高，但需制造专用高精度芯轴。导套内孔的精度和外表粗糙度要求要高。对导套内孔配合外表进展研磨可进一步提高外表的精度和降低外表粗糙度，到达加工外表的质量和设计要求。二、板类零件的加工工艺分析板类零件的种类繁多，模座、垫板、固定板、卸料板、推件板等均属此类。不同种类的板类零件其形状、材料、尺寸、精度及性能要求不同，但每一块板类零件都是由平面和孔系组成的。板类零件的加工质量要求主要有以下几个方面： (1)外表间的平行度和垂直度为了保证模具装配后各模板能够严密贴合，对于不同功能和不同尺寸的模板其平行度和垂直度均按GB1184-80执行。具体公差等级和公差数值应按冲模国家标准(GB/T2851～2875-90)及塑料注射模国家标准(GB4169.1～11-84)等加以确定。 (2)外表粗糙度和精度等级一般模板平面的加工质量要到达IT7～IT8，Raμm。对于平面为分型面的模板，加工质量要到达IT6～IT7，Raμm。 (3)模板上各孔的精度、垂直度和孔间距的要求常用模板各孔径的配合精度一般为IT6～IT7，Raμm。对安装滑动导柱的模板，孔轴线与上下模板平面的垂直度要求为4级精度。模板上各孔之间的孔间距应保持一致，一般误差要求在±0.02㎜以下。 (一)冲压模座的加工工艺分析 1．冲压模座加工的根本要求 为了保证模座工作时沿导柱上下移动平稳，无阻滞现象，模座上下平面应保持平行。上下模座的导柱、导套安装孔的孔间距应保持一致，孔的轴心线与模座的上下平面要垂直(对安装滑动导柱的模座其垂直度为4级精度)。 2．冲压模座的加工原则 模座的加工主要是平面加工和孔系加工。在加工过程中为了保证技术要求和加工方便，一般遵循"先面后孔〞的原则。模座的毛坯经过刨削或铣削加工后，再对平面进展磨削可以提高模座平面的平面度和上下平面的平行度，同时容易保证孔的垂直度要求。 上、下模座孔的镗削加工，可根据加工要求和工厂的生产条件，在铣床或摇臂钻等机床上采用坐标或利用引导元件进展加工。批量较大时可以在专用镗床、坐标镗床上进展加工。为保证导柱、导套的孔间距离一致，在镗孔时经常将上、下模座重叠在一起，一次装夹同时镗出导柱和导套的安装孔。 3．获得不同精度平面的加工工艺方案 模座平面的加工可采用不同的机械加工方法，其加工工艺方案不同，获得加工平面的精度也不同。具体方案要根据模座的精度要求，结合工厂的生产条件等具体情况进展选择。4．加工上、下模座的工艺方案上、下模座的构造形式较多，现以图7-18所示的后侧导柱标准冲模座为例说明其加工工艺过程。加工上模座的工艺过程见表7-5，下模座的加工根本同上模座。图7-18冲模模座a)上模座b)下模座表7-5加工上模座的工艺过程工序号工序名称工序内容设备工序简图1备料铸造毛坯2刨平面牛头刨床3磨平面磨上、下平面，保证尺寸50平面磨床4钳工划线划前部平面和导套孔中心线5铣前部平面按划线铣前部平面立式铣床6钻孔按划线钻导套孔至φ43立式钻床7镗孔和下模座重叠，一起镗孔至φ45H7镗床或立式铣床8铣槽卧式铣床9检验(二)支承与固定零件加工工艺分析以塑料模具支承零件为例，塑料模具的支承零件起装配、定位及安装作用。主要包括动模(或下模)座板、定模(或上模)座板、型芯(或凸模)固定板、凹模固定板、支承板、垫块等。这类模板一般用45号钢制成，定、动模板需进展调质处理。在加工板类零件时，粗加工后两平面需放的磨削余量，导柱、导套孔各放2mm的镗孔余量，以便于磨、镗精加工。图7-19导钉孔的加工1-凸模2-固定板3-凹模4-钻头假设导柱的固定局部和导套的固定局部直径一样时，可以将定模板和动模板合起来，用工艺定位销定位后同时镗孔，这样既能保持孔径和孔距一样，又能保证孔的同轴度要求。对于塑压模的导钉孔，其导钉孔应在凹模淬火前加工正确。对于固定板上的导钉孔，则用凸模定位后，通过凹模上的导钉孔复钻而成如图7-19。这样可以保证孔的位置及尺寸精度。对于垫块〔支撑板〕的加工，应保证其上、下面的平行度、粗糙度。故粗加工后，需进展平面磨削加工。例6型腔固定板加工图7-20型腔固定板〔1〕加工工艺过程图7-20所示注射模型腔固定板(与图7-13型腔装配)的工艺过程如下：工序1 下料工序2 切割:切割成16Omm×l2Omm×4Omm工序3 热处理:退火××工序5 平磨:磨两大面，留精磨余量0.2mm(双边)；磨一对互相垂直的侧面，对角尺。工序6 坐标镗:与定模板叠合、按一对垂直的侧面找正，配钻导柱、导套安装孔的预孔，然后分开镗导柱安装孔4—φ15达图样要求。工序7 坐标镗:以导柱、导套定位与定模板叠合，配钻型腔、型芯安装孔的预孔，然后分开镗型腔安装孔2—φ40达图样要求；钻、铰3—φ8孔达图样要求。工序8 钳:划线定4—φ8销孔和4—M8螺孔中心位置；钻、铰4—φ8孔达图样要求；钻4—M8螺纹底孔、攻螺纹；锪2—φ45、4—φ18、3—φ9孔达图样要求。工序9 平磨:型腔压装后，一起磨上、下两大面达图样要求工序10工具磨:型腔压装后，一起配磨分浇道R3和浇口〔2〕分析讨论1)工序5平面磨后，上、下两大面留有精磨余量，留待型腔压装后一起磨平，并保证型腔深度尺寸达图样要求(即工序9)。2)由于定模板的型芯安装孔、型腔固定板的型腔安装孔均为圆孔，可借助导柱、导套定位配加工，所以工序安排上先与定模板叠合一起配加工导柱、导套安装孔〔工序6〕3〕工序7以导柱、导套定位与定模板叠合配加工型腔、型芯安装孔，这样容易保证两零件上的安装孔相对位置的准确。工序7不能与工序6合并为一道工序，因为工序6之后尚有压装导柱的工序(定模板也需镗孔和压装导套)。4)分浇道必须待型腔压装后配加工，这样保证型腔上的分浇道与固定板上的分浇道对正。分浇道配加工时，型腔己淬硬，所以只能采用磨削加工。三、注塑模侧向分型与抽芯机构零件加工工艺分析1．斜销的加工斜销的构造形状如图7-21所示。其中图a为普通形式，其截面一般为圆形；图b是为了减小斜销与滑块间的摩擦，将斜销铣出两个相对平面，其宽度b为斜销直径的0.8倍。为便于斜销导入滑块，斜销头部通常做成半球形或圆锥形。呈圆锥形时其半锥角应大于斜销的斜角α，以免在斜销的有效长度脱离后其头部仍然继续驱动滑块。斜销的材料一般用T8A、TlOA或20钢渗碳处理，淬火硬度在55HRC以上，工作外表经磨削加工后保持有Ra0.8的外表粗糙度。图7-21斜销的构造形式构成斜销的主要外表为不同直径的同轴圆柱外表。根据其尺寸和材料，可直接选用热轧圆钢为坯料。在机械加工中主要保证其配合面精度和滑动面的外表粗糙度。另外还要注意各圆柱面间的同轴度和外表硬度要求。由于斜销滑动面外表有硬度要求，故一般在精加工前要安排热处理工序。下面以图7-21a斜销为例，说明其加工工艺。(1)加工方案的选择根据斜销的不同精度和外表粗糙度要求，常见可较经济地到达的加工方法有如下几种:1)粗车—半精车—μm)；2)粗车—半精车—精车—μm)；3)粗车—半精车—铣—μm〕；4)粗车—半精车—铣—粗磨—μm)。以上四个方案中，1)和2)适合不淬硬的斜销加工，而3)和4)适合要淬硬的斜销加工。根据上述内容，斜销的加工也可归纳为：备料、粗加工、半精加工、热处理和精加工等多步骤。(2)斜销加工工艺对于图7-21a所示斜销，选加工方案3)进展加工制造，其具体加工工艺列于表7-6中。表7-6斜销加工工艺过程工序号工序名称工序内容设备工序简图1下料T10Aφ40×155切断锯床2车端面打中心孔三爪夹持车端面打中心孔，粗车外圆至φ38。调头车端面至尺寸150，打中心孔。其中一端中心孔深16C6163车双顶尖车各外圆至图示尺寸。车25