模具技术概论课题2-课件-4

课题2模具零件的机械加工模具零件机械加工方法课题2模具零件的机械加工模具零件机械加工方法车削加工车削加工后工件的精度可达IT11～IT6，表面粗糙度Ra可达12．5～0．8μm。在模具零件车削加工中，常用普通车床车削和数控车床车削。普通车床车削主要加工具有圆柱表面的凸模、导柱、顶杆、模柄等；数控车床车削主要针对复杂回转体表面模具零件的加工，如型芯、型腔、球面垫圈等成形表面的加工。车削加工铣削加工铣削加工是模具成形表面的主要加工方法之一。铣削加工后的表面粗糙度Ra可达2.5～0.40μm，精度可达IT8～IT10。

铣削加工包括普通铣床的铣削、数控铣床的铣削、万能工具铣床的铣削等。普通铣床主要用于中小型、规则形状型腔的粗加工与半精加工；数控铣床主要用于复杂曲面型腔的半精加工；而工具铣削更适合加工中小型模具零件的非回转曲面的型腔、较为规则的型面，如塑料模的型腔等。铣削加工钻、镗加工钻削加工钻削加工的工艺范围较广，可以完成钻中心孔、钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹、锪孔和锪平面等。在钻床上钻孔精度低，尺寸精度为IT13～IT12，表面粗糙度Ra为12.5～6.3μm。通过钻孔—扩孔—铰孔加工精度可达IT6～IT8，表面粗糙度可达1.6～0.4μm。模具零件上的螺纹孔、螺栓过孔、销钉孔、推杆孔、型芯固定孔、冷却水道孔、加热器孔等，一般都要先经过钻削加工。钻、镗加工钻削加工模具零件孔的制造特点模具零件上的单个圆孔包括：一般孔、深孔、小孔及精密孔等。小孔孔径在0.5mm以上时，可通过精钻达到相应要求。模具零件深孔主要有两类：冷却水道孔和加热器孔，冷却水道孔的精度要求较低，但不能偏斜，为保证加热器孔的热传导效率，其孔径与表面均有一定要求，如孔径一般要比加热棒大0.1～0.3mm，表面粗糙度要求为Ra为12.5～6.3μm；推杆孔，推杆孔的要求较高，孔径一般需达到IT8级，并有垂直度及表面粗糙度要求。模具零件孔的制造特点模具零件上的单个圆孔包括：一般孔、深孔、深孔常用加工方法在加工中、小型塑料模具的冷却水孔和加热孔时，可用加长钻头在立式钻床或摇臂钻床上进行；对于中、大型模具的深孔加工，从经济的角度考虑，可采用摇臂钻床或专用深孔钻床来完成；若孔较长且精度要求较低，可采用先画线后两面对钻的加工方法；对于有一定垂直度要求的孔，在加工时，一般应采取一定的工艺措施予以导向，如采用钻模等。深孔常用加工方法在加工中、小型塑料模具的冷却水孔和加热孔时，镗削加工镗削加工可在车床、铣床、镗床等机床上进行。镗床主要有普通镗床和坐标镗床。坐标镗床主要加工单件小批生产条件下的高精度孔、孔间距精度要求高的孔系等模板类零件，也可加工复杂的型腔尺寸和角度。在模具加工中非常重要，如加工模具上、下模导柱、导套孔；多孔冲模；级进模及塑料成型模的精密孔。坐标镗床镗削孔径的加工精度可达1T6～IT5，孔距精度可达0.005～0.01mm，表面粗糙度可达置Ra0.63～1.25μm，甚至可达Ra0.4μm。镗削加工镗削加工可在车床、铣床、镗床等机床上进行。镗床主要有坐标镗床外形图单柱坐标镗床双柱坐标镗床坐标镗床外形图坐标镗床加工的工件找正方法利用千分表或千分表中心校准器工件正确安装在工作台上，然后将专用工具压在工件基准面上，用装在主轴上的千分表测量专用工具内槽两侧面，移动工作台使两侧面的千分表读数相同，此时主轴中心已对准基准面。校准器找正坐标镗床加工的工件找正方法利用千分表或千分表中心校准器利用定位角铁和光学中心测定器利用定位角铁1和光学中心测定器2，使工件4的基面对准主轴的中心，根据孔的纵横坐标尺寸来移动工作台到加工位置。定位角铁和光学中心测定器1—定位角铁2—光学中心测定器3—目镜4—工件利用定位角铁和光学中心测定器利用定位角铁1和光学中心测定器2坐标镗床镗孔加工一般过程利用机床主轴内安装的弹簧样冲器，依据装夹后找正的坐标位置，通过工作台的移动，依次打出样冲孔；用中心钻再样冲点处钻中心孔；镗孔加工。通常，直径大于20mm的孔应先在其他机床上预钻孔；直径小于20mm的孔可在坐标镗床上直接加工。坐标镗床上还可进行钻孔、铰孔加工。在采用钻、镗加工方法加工孔时，钻孔后，应选用刚性好及刃口锋利的镗刀，以较小的进给量作多次加工以达到精度要求。坐标镗床镗孔加工一般过程利用机床主轴内安装的弹簧样冲器，依据磨削加工模具绝大部分零件都要经过磨削加工，即划线前的粗磨和热处理后的精磨。磨削加工精度可达IT5～IT6，表面粗糙度Ra≤0.8μm。普通磨削普通磨削常用的磨床有普通平面磨床、外圆磨床、内圆磨床等，这类磨削是在磨床上利用标准砂轮进行模具零件简单成形表面的加工方法。平面磨床主要用于磨削坯料基准平面和平面刃口；外圆磨床用于磨削圆柱面的导柱、导销、顶杆、圆形的凸模和型芯等零件；内圆磨床主要用于磨削模具零件的内孔、导套孔等。磨削加工模具绝大部分零件都要经过磨削加工，即划线前的粗磨和热成形磨削成型磨削的原理是把形状复杂的几何线型分解成若干直线、圆弧等简单的几何线型，然后对其分段磨削，使它们连接圆滑光整，达到图纸要求。成形磨削是在成形磨床或平面磨床上，对各种复杂形状的成形表面进行精加工的方法，是目前磨削凸模、型芯、拼块凹模、拼块型腔等工作零件最常用的一种加工方法。成形磨削方法有成形砂轮磨削法、专用夹具磨削法两种。成形磨削成型磨削的原理是把形状复杂的几何线型分解成若干直线、专用成型磨床1、10—手轮2—垂直导轨3—纵向导轨4—磨头架5—电动机6—砂轮7—测量平台8—万能夹具9—夹具工作台11、12—手把13—床身专用成型磨床成形砂轮磨削法原理

将砂轮修整成与工件型面相吻合的相反型面，然后用该砂轮磨削工件，获得所需的形状与尺寸。在进行成型磨削前，针对模具零件材质和形状，选择与修整砂轮是很重要的，砂轮的形状是利用砂轮修整工具进行修整。成形砂轮磨削法成形砂轮磨削法原理成形砂轮磨削法修整砂轮用夹具卧式砂轮角度修整夹具

目的是为了磨削斜面。1—正弦尺座2—金刚石刀3—滑块4—齿条5—齿轮6—轴7—平板8—垫板9—圆柱10—手轮11—螺母12—支架13—底座修整砂轮用夹具卧式砂轮角度修整夹具目的是为了磨削斜面砂轮圆弧修整夹具这种夹具可修整各种不同半径的凹圆弧、凸圆弧或内圆弧与圆弧相连的型面。1—主轴2—调整螺母3—主体4—正弦分度盘5—正弦圆柱6—手轮7—底座8、10—锁紧手柄9—正齿轮杆11—刀杆滑板12—螺钉13—金刚石刀杆14—横滑板砂轮圆弧修整夹具这种夹具可修整各种不同半径的凹圆弧、凸圆弧或砂轮圆弧万能修整夹具用这种万能修整夹具可以修整砂轮的凸圆弧、凹圆弧及不同的角度，并可修整由圆弧与圆弧或由圆弧与直线相连接的砂轮型面。1—主轴2—调整螺母3—主体4—正弦分度盘5—正弦圆柱6—手轮7—底座8、10—锁紧手柄9—正齿轮杆11—刀杆滑板12—螺钉13—金刚石刀杆14—横滑板砂轮圆弧万能修整夹具用这种万能修整夹具可以修整砂轮的凸圆弧、专用夹具成形磨削法夹具成形磨削法是利用专用夹具使工件的加工面处于所要求的空间位置上，或者使工件在加工过程中获得所需的进给运动，从而磨削出模具零件的成形表面。常用的成形磨削夹具有：正弦精密平口钳、单向正弦电磁夹具、正弦分中夹具和万能夹具等。专用夹具成形磨削法夹具成形磨削法是利用专用夹具使工件的加工面正弦精密平口钳1—底座2—精密平口钳体3—工件4—活动钳口5—螺杆6—正弦圆柱7—量块8—砂轮倾斜时应垫入量块7的高度值可按下式计算：H＝Lsinα

该夹具主要用于磨削斜面，若与成形砂轮配合使用，也可磨削平面与圆柱面组成的复杂型面。正弦精密平口钳倾斜时应垫入量块7的高度值可按下式计算：正弦电磁夹具其结构和应用与正弦精密平口钳基本相同。二者的差别仅仅在于是否用磁力来夹紧工件。正弦磁力台夹具所夹持的工件最大倾角为45°，适合于扁平模具零件的磨削。它与正弦精密平口钳配合使用，可磨削平面与圆弧组成的形状复杂的成形表面。1—电磁吸盘2、6—正弦圆柱3—量块

4—底座5—偏心锁紧器7—挡板正弦电磁夹具其结构和应用与正弦精密平口钳基本相同。二者的差别正弦分中夹具主要用于磨削凸模、型芯等具有同一轴线的不同圆弧面、平面及等分槽等。1—前支架2—前顶针3—钢套4—主轴5—蜗轮6—分度盘7—正弦圆柱8—蜗杆9—滑链10—尾座11—基座12—后顶针13—螺杆正弦分中夹具主要用于磨削凸模、型芯等具有同一轴线的不同圆弧面用正弦分中夹具磨削工件时，加工表面尺寸的测量一般采用比较法。1—三角架2—测量平台3—滚花螺母4—螺钉测量平台能沿三角架的斜面上的T形槽做上下移动。为了保持测量精度，测量平台上的A、B面必须分别与三角架的D、C面保持平行。用正弦分中夹具磨削工件时，加工表面尺寸的测量一般采用比较法。万能夹具万能夹具可以在平面磨床或万能工具磨床上使用。1—转盘2—小滑板3—手柄4—中滑板5、6—丝杆7—主轴8—蜗轮9—游标10—正弦分度盘11—蜗杆12—正弦圆柱13—量块垫板14—夹具体15—滑板座万能夹具万能夹具可以在平面磨床或万能工具磨床上使用。成形磨削的工艺尺寸换算模具零件图上的设计尺寸是按设计基准标注的，在成型磨削之前把这些尺寸与夹具及磨床的相关尺寸结合起来换算成所需的工艺尺寸，并绘出工艺尺寸图，这样才能进行成型磨削。工艺尺寸换算时，应将设计时的名义尺寸，一律换算成中间尺寸，以便保证计算精度。一般数值均运算到小数点后六位，最终所得数值取小数点后二至三位，角度值应精确到10〃。换算的尺寸包含各圆弧中心之间的坐标尺寸；各平面对坐标轴的倾斜角度；各平面到相应回转中心的垂直距离；各圆弧的包角。成形磨削的工艺尺寸换算模具零件图上的设计尺寸是按设计基准标注工艺尺寸换算实例a)模具零件图b)成形磨削工艺尺寸工艺尺寸换算实例坐标磨削坐标磨削是将工件固定在磨床精密的工作台上，并使工作台移动或转动到坐标位置，在高速磨头的旋转与插补运动下进行磨削的一种精加工方法。坐标磨削可以加工直径小于1mm的孔以及直径达200mm的高精度孔。加工精度可达5μm左右，表面粗糙度可达Ra0.8～0.32μm，甚至可达Ra0.2μm。主要用于淬火的、高硬度的、规则或不规则的内孔与外形工件的加工，还可以磨出锥形和斜面等。坐标磨削坐标磨削是将工件固定在磨床精密的工作台上，并使工作台坐标磨床简介坐标磨床的结构有单柱式和双柱式两种。操作方法：手动坐标磨削是在手动坐标磨床上用点位进给法实现其对工件的内、外形轮廓的加工；数控坐标磨削是在数控坐标磨床上用计算机自动控制其对工件型面的加工。1—底座2—坐标工作台3—数字显示装置4—高速磨头5—立柱6—磨头箱坐标磨床简介坐标磨床的结构有单柱式和双柱式两种。基本磨削方法（基本方法见表3-8）坐标磨床的基本磨削方法是行星磨削。坐标磨床的磨削机构的运动基本磨削方法（基本方法见表3-8）坐标磨床的基本磨削方法是行数控磨削数控磨削就是将数控技术用于磨削机床的进给和控制上，通过数控系统控制，实现x轴、y轴联动磨削工件表面。成形磨削也可实现数控磨削。其磨削动作与平面磨床相同，与一般平面磨床的主要区别是砂轮的垂直进给和工作台的横向进给都采用数字控制，使砂轮沿着工件的轮廓轨迹自动对工件进行磨削。此种磨削法适合加工面宽的零件。在数控成型磨床上，也可进行成型磨削。1—砂轮2—工件数控磨削数控磨削就是将数控技术用于磨削机床的进给和控制上，通研磨与抛光模具的研磨与抛光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，属光整加工。研磨与抛光还可改善模具表面的力学性能，减少应力集中，增加型面的疲劳强度。研磨研磨是借助于研具与研磨剂，在工件的表面和研具之间上产生相对运动，并施以一定的压力，从工件上去除微小的表面凸起层,以获得很低的表面粗糙度和很高的尺寸精度、几何形状精度的一种微量加工工艺。研磨与抛光模具的研磨与抛光是以降低零件表面粗糙度，提高表面形基本原理与分类原理

是物理化学的综合作用。物理作用

当研具和工件在压力作用下做相对运动时，研磨剂中具有无数的尖锐棱角和高硬度的微粒，有些会被压嵌入研具表面上产生切削作用（塑性变形），有些则在研具和工件表面间滚动或滑动产生滑擦（弹性变形）。均匀地从工件表面切去一层极薄的金属。研磨加工模型基本原理与分类原理是物理化学的综合作用。化学作用

研磨剂和工件的被加工表面上因化学作用，生成一层极薄的氧化膜。研磨的过程就是氧化膜的不断生成和擦除的过程。研磨的特点

表面粗糙度低

加工表面粗糙度可达Ra0.01μm；尺寸精度高

加工精度可达0.1μm～0.01μm；形状精度高

加工圆柱体的圆柱度可达0.1μm；改善工件表面力学性能

研磨表面不会出现微裂纹，能提高耐磨和耐腐蚀性。研磨零件的表层存在残余压应力有利于提高工件表面的疲劳强度；设备简单

研磨所用研具与设备不要求有高的精度。化学作用研磨剂和工件的被加工表面上因化学作用，生成一分类手动研磨

工件、研具的相对运动用手动操作，适用于模具成形零件上的局部窄缝、狭槽、深孔、盲孔和死角等部位；半机械研磨

工件和研具之一采用简单的机械运动，另一采用手工操作。主要用于模具零件内、外圆柱面，平面及圆锥面的研磨；机械研磨

工件、研具的运动均采用机械运动。只能适用于表面形状不太复杂等零件的研磨。研磨剂的使用条件可分为湿研磨、干研磨和半干研磨等。分类研磨工艺工艺参数研磨压力

研具与工件的接触压力应适当。研磨速度

研磨速度与研磨效率成正比。但研磨速度过高时，会烧伤工件表面，加剧研具磨损。研磨余量

研磨余量尽量小。研磨效率

工件表面的硬度越高，研磨效率越低。研磨工艺工艺参数研具研具既是研磨剂的载体，使游离的磨粒嵌入研具工作表面发挥切削作用，研具又是研磨成形的工具，自身具有较高的几何形状精度，并将其按一定的方式传递到工件上。材料：灰铸铁、球墨铸铁、软钢、各种有色金属及合金、非金属材料等。种类：研磨平板、研磨环、研磨棒等。研具硬度的等级：超软﹑软﹑中软﹑中﹑中硬﹑硬和超硬7大级。研具研具种类1—调节圈2—外环3—调节螺钉研具种类磨料与研磨剂常用的磨料种类及其应用范围见表3-9。研磨液主要起润滑和冷却作用。常用的研磨液有煤油、机油、工业用甘油、动物油等。研磨剂目的是使工件表面形成氧化膜，加速研磨进程。在磨料和研磨剂中加入适量的石蜡、蜂蜡等填料和黏性较大的油酸、脂肪酸和工业甘油等，即可配成研磨剂。研磨机研磨机的主要类型有圆盘式研磨机﹑转轴式研磨机和各种专用研磨机。磨料与研磨剂常用的磨料种类及其应用范围见表3-9。抛光抛光是利用柔性工具和微细磨料颗粒或其他拋光介质对工件表面进行的修饰加工，去除前工序留下的加工痕迹（如：刀痕、磨纹、麻点、毛刺）。拋光不能提高工件的尺寸精度和几何形状精度，仅仅是以得到光滑表面为目的。有時也用以消除光泽。抛光与研磨的机理是相同的，习惯把使用硬质研具的加工称为研磨，而使用软质研具的加工称为抛光。抛光可分为普通抛光和精密抛光。抛光抛光是利用柔性工具和微细磨料颗粒或其他拋光介质对工件表面抛光工具油石

油石是用磨料和结合剂等压制烧结而成的条状磨具。油石即可用于手工修磨零件，也可装夹在机床上進行珩磨和超精加工。砂纸

砂纸是由氧化铝或碳化硅等磨料与纸黏结而成，主要用于粗抛光。抛光膏

由磨料和研磨液组成的，分硬磨料和软磨料两类。主要用于精抛光。抛研液

抛研液是用于超精加工的研磨材料，多用于外观要求极高的产品模具的抛光。抛光工具油石油石是用磨料和结合剂等压制烧结而成的条状抛光工艺进行抛光前，首先要了解被抛光零件的材料和热处理硬度；前道工序的加工方法和表面粗糙度情况；检查被抛光表面有无划伤和压痕；明确工件最终的粗糙度要求。以此为依据，确定具体的抛光工序、用具和抛光剂等。抛光工艺顺序粗抛

用细锉或油石手工打磨，或在抛光机（研磨器）打磨。半精抛

主要使用砂布、砂纸、金相砂纸由粗到细的砂纸逐级进行抛光。精抛先用抛光布轮混合研磨粉或研磨膏进行研磨，接着用粘毡和钻石研磨膏进行抛光。抛光工艺进行抛光前，首先要了解被抛光零件的材料和热处理硬度；抛光工艺要点工具材质的选择

用砂纸抛光时，需将砂纸裹贴在木棒