模具制造工艺5

3.3模具零件的精密加工为实现精密加工设计与加工方法相适应机床

“工欲善其事，必先利其器”/弹弓打飞机?刀具环境

温度20±1℃，湿度55±5%，减振，粉尘少沟通

制造——设计人

素质，技术3.3.1坐标镗床加工用于：加工精确孔距的孔、孔系（如塑料模中的顶杆孔）；刻线、成品检验；铣削等3.3.1.1坐标镗床及其测量系统设备结构卧式，立式（单、双柱）主要特点：带有能指示工作台坐标位置的精密测量装置。孔的尺寸精度

IT6~IT7级，0.8粗糙度，孔距精度0.005~0.010mm光学测量系统

放大40倍，控制精度1/1000mm，

数显显微镜例子3.3.1.2主要附件1）万能转台结构：(高射炮类似)主分度回转轴（蜗轮副）任意角度；辅助回转轴0~90º；组合成任意空间角度（高射炮类似）用途：加工、检验互相垂直的孔，径向分布的孔，斜孔及斜面上的孔

（分度作用）2）光学中心测定器定位角铁辅助3）镗孔夹头和镗刀镗孔夹头（镗排）

组合可调结构作用：按加工孔大小，精确调节刀尖与轴线的距离镗刀整体；活动刀头；微调刀头4）弹簧中心冲3.3.1.3加工工艺1）工件的定位以划线为定位基准；以外圆或孔为定位基准；以互相垂直的两侧面为定位基准（常用）定位角铁和光学中心测定器用千分表和专用工具找正用芯轴定位棒找正2）坐标的换算3）孔的加工精钻（小孔）镗孔（较大）铰孔（小于20）步骤

钻中心孔——钻孔——精铰钻孔——扩孔——精铰钻孔——半精镗——精铰（可调铰刀介绍）被镗工件不热处理无坐标磨床的情况下，有时，要用硬质合金刀镗淬硬工件，要注意以下几点：尽量缩短刀杆（40Cr，HRC43~48）长度，提高刚性

硬质合金刀上磨出宽0.3mm的负前角（－10º），以提高刀刃的强度（图）加工余量

单边0.3~0.6，吃刀量按4：3：2：1分次加工走刀量

据工件硬度选

一般0.09~0.11/转主轴转速（与孔径有关）直径30~50为200转/分减小镗孔锥度的方法：受力分析找原因孔系的加工方法有：划线；用样板；用钻、镗模；用芯轴校准机床主轴；坐标法；坐标镗；专用机床（多孔钻）3.3.2坐标磨床加工工加工精度5μm级，粗糙度0.2μm，Φ0.8~2003.3.2.1坐标磨床简介介1.三个主要运动动砂轮自转；主主轴回转；上上下运动2.转速高250000r/min3.精确的坐标定定位系统精度2μm4.可手动，数控控附件：修砂轮轮器，角度、、圆弧3.3.2.2基本磨削方法法定位、找正方方法及所用工工具均与坐标标镗床类似。。3.2.2.3加工实例内、外圆磨削削回转工作台找找正中心各种砂轮的应应用（铡磨））（图）3.3.3成形磨削3.3.3.1概述3类成形面：旋旋转成形面（（如手柄）；；直母线成形形面（如凸模模）；立体成成形面（如叶叶片）原理：把零件件轮廓分成若若干简单单元元（直线面、、圆弧面、圆圆柱面），然然后按照一定定顺序逐段磨磨削，使之达达到图样上的的技术要求。。比喻：削铅笔笔，右手执刀刀，左手执铅铅笔设备曲线磨床（成成形磨床）万能夹具（图图）成形砂轮各种形状磨削方法（1）成形砂轮磨削削法；（2）夹具磨削法。联合应用3.3.3.2成形砂轮磨削削法1.砂轮的选择2.砂轮的修整*角度：需要用用块规H=l-Lsinα-(d/2)类推*圆弧：2种工具*非圆弧曲面靠模工具样板挤压法修整砂砂轮3.3.3.3夹具磨削法夹具介绍1）正弦精密平平口钳2）正弦磁力台台3）正弦分中夹夹具用于磨削同一一个中心的凸凸圆弧和多角角形*芯轴装夹法*双顶尖装夹法法测量调整器，，水平尺（方方框式）4）万能夹具用于磨削不同同心凸圆弧装夹方法：螺螺钉、精密平平口钳、磁力力台、磨回转转体夹具5）成形磨削工工艺尺寸的换换算几何、三角运运算，为减少少积累误差，，取小数点后后6位，注公差者者取中间尺寸寸内容：圆弧中中心坐标；圆弧中心至各各斜面或平面面的垂直距离离；各斜面对坐标标轴的倾斜角角度；各圆弧包角3.3.4在光学曲线磨磨床上进行成成形磨削精度可达3~5μm，粗糙度0.2μm，最小圆弧Rmin3μm（陶瓷砂轮））或100μm（一般砂轮））设备光屏500×500工艺要点放大50（或20）倍实质是仿形加加工1）绘放大图材料：描图纸纸涤纶薄膜、薄薄有机玻璃、、薄玻璃、……图线宽0.1~0.2误差：控制在在±0.25装夹一次直接磨削削范围小，大大件应分段磨磨（化整为零，，集零为整））2）工件装夹和和定位装夹方法：机机械法；磁力力法；粘结法法找正放大图的十字字中心线对准准光屏中心标标记；使装夹工具的的测量棱边对对准放大图的的十字中心线线或拼模线；；当工件尺寸不不能在一次投投影中磨完全全部型面时，，用工件外形形对准放大图图基准线进行行定位3）磨削方法3.3.5在数控磨床上上进行成形磨磨削3.4模具零件的数数控机床加工工3.4.1概述1.数控（NC）机床的应用用和特点模具制造特点点（批量小、、改型频繁、、零件形状复复杂、精度高高、……）决定了很适适用数控机床床加工。NC机床的应用范范围：多品种、小批批量生产的零零件；结构比较复杂杂的零件；需要频繁改型型的零件；价格昂贵，不不允许报废的的关键零件；；需要最少生产产周期的急需需零件。NC机床的主要优优点：1）自动化程度度高，加工生生产率高，可可实现CIMS（计算机集成成制造系统）），是CAM的初级阶段；；（减少了机机动时间和辅辅助时间，如如车床提高生生产率3~12倍，铣床提高高10倍以上）2）加工精度高高（定位精度度可达0.03~0.01），产品质量量稳定，废品品率低，可加加工复杂零件件的曲面形状状，减少人为为误差；3）适应性强，，用于中、小小批量生产时时，换批调整整方便（相对对于生产线等等，加工所需需信息变更方方便），且柔柔性较大，缩缩短生产准备备时间，不需需要专用工具具；4）减轻操作者者的劳动强度度；5）良好的经济济效益；6）有利于生产产管理现代化化。NC机床的局限性性：1）控制比较复复杂，结构要要求更高、严严格（刚性、、精度、排屑屑、……）；2）对编程操作作者的熟练，，刀具生产管管理有很高的的要求；3）安装、维护护严格NC机床的产生机床制造业中中，单件小批批量的零件（（10~100件）约占80%（造船、航空空、航天、机机床、重机、、国防、……），采用专用用化程度很高高的自动化机机床很不合理理，“刚性””自动化设备备的缺点日显显。1952年，美国Parsons公司和MIT合作研制成功功世界上第一一台三坐标数数控铣床（电电子管），用用于加工直升升飞机叶片轮轮廓检查用样样板（目的是是为解决零件件复杂形状表表面加工问题题），……，1955年，NC机床进入实用用化阶段。2.NC机床的基本工工作原理1958年出现了自动动换刀NC机床（加工中中心）。我国1958年也开始研研制NC机床，1959年为晶体管管，1965年采用集成成电路，……，已有5坐标数控螺螺旋浆铣床床，CNC系统，自动动编程系统统等。电子工发展展业为NC机床提供了了前提保障障，1959年用晶体管管，1965年用集成电电路，……现应用于铣铣、镗、车车、钻、磨磨、多坐标标测量、自自动绘图、、机器人等等，以及电电加工机床床、压力机机（冲床、、弯管机、、折弯机、、等）伺服控制方方式：1）开环控制制系统（图图）简单（（无反馈测测量系统））易掌握，精精度受限，，速度不能能提高。2）半闭环控控制系统（（图）多应用用测量丝杠杠或电机的的回转角，，间接测出出机床运动动部件的位位移，反馈馈给控制系系统和伺服服系统，并并与控制值值比较，用用差值进行行控制。3）闭环控制制系统（图图）反馈精度高高于半闭环环控制系统统。调试比比较困难，，用于大型型、高精度度NC机床。从伺服电机机到机床工工作台的机机械传动链链都闭合在在伺服回路路内，其刚刚度、谐振振频率、阻阻尼特性、、间隙、……都会响应伺伺服系统的的快速响应应特性和稳稳定性4）开环补偿偿型控制系系统3.NC机床的分类类1）按控制刀刀具相对工工件移动的的轨迹*点位移控制制系统由一个位置置到另一个个位置的精精确移动，，先快后慢慢，如钻、、镗、冲等等*点、直线控控制系统平行于坐标标轴，只能能作单坐标标切削进给给，如加工工中心、车车、铣、磨磨等*连续轮廓控控制系统能对两个或或两个以上上的坐标轴轴同时控制制，如铣、、车、磨、、齿轮机床床、加工中中心等2）按NC装置与机床床的关系内插补控制制系统NC装置本身就就是一个插插补器，可可直接与机机床相联（（结构复杂杂，操作维维护要求高高，价格贵贵）外插补控制制系统（NC装置，灵活活性差，已已少用）3）按伺服机机构的控制制方式开环、半闭闭环、闭环环、开环补补偿型3.4.2数控加工的的程序编制制程序编制把图纸的工工程语言，，变为数控控装置的语语言，并记记录在控介介上。3.4.2.1程序编制的的一般步骤骤与方法零件图→工工艺分析、、设计→运运动轨迹计计算→编写写程序单→→制备控制制介质→程程序校核、、首件试切切→机床加加工修改1）工艺设计计分析、确定定加工路线线，定位夹夹紧方法，，工步顺序序选机床、刀刀具、切削削用量（走走刀速度、、主轴转速速、切削宽宽度和深度度）2）计算进给路径，，坐标系对刀点：刀具相对对零件运动动的起点，，可在零件件上，也可可在零件外外，但必须须与零件的的定位基准准有一定关关系换刀点：刀位点：起点、终点点，弧心、、切点、交交点，逼近近线段的交交点3）编写加工工程序单手工编程人人员所需知知识基本机加工工实践；平平面几何；；简单代数数；简单解解析几何；；立体几何何；代数；；解析几何何；基本的的计算机编编程知识；；画法几何何；平面三三角学；球球面三角学学；数学计计算；数值值分析4）制备控制制介质穿孔机5）程序校核核、首件试试切空转检查3.4.2.2程序编制的的有关指令令代码1.穿孔带及其其代码穿孔带不易易受环境影影响，便于于长期保存存和使用，，程序的储储存量大。。纸带标准尺尺寸孔径Ф1.83（GB1990－80）8位（用7位）EIA代码5列ISO代码8列字符码孔的的规律性2.数控机床的的坐标系1）坐标轴和和运动方向向右手直角笛笛卡儿坐标标系工件固定，，刀具移动动，反之相相反2）绝对坐标标（G90）增量坐标（（G91）3.准备功能与与辅助功能能代码1）准备功能能G使机床建立立起（准备备好）某种种加工方式式的指令，，如插补、、刀具补偿偿、固定循循环等。G00~G99共100个[祈本p109]2）辅助功能能M主轴开、停停，切削液液开、闭，，运动部件件的夹紧与与松开等M00~M99共100个，分为10组0组通通用的数控控指令；1组铣铣、卧钻镗镗、坐标镗镗加工中心心；2组车车、立车、、镗、车削削中心；3组磨磨床和测量量机；4组火火焰/等离离子/激光光/水束/线电极切切割机；5组最最佳和适应应控制；6组多多托板/多多头/多主主轴机床和和相对搬运运设备；7组冲冲孔和步冲冲压力机；；8组永永不指定，，可用于特特殊用途；；9组用用于代码扩扩展。3.4.2.3程序结构和和格式%（开始）1.（编号“0”）加工程程序程序段（N开头，LF结束）（字字符不多于于90）字符——每一个字母母、数字、、符号2.程序段格式式排列顺序：：程序字号号；准备功功能字；尺尺寸字；进进给功能字字；主轴转转速功能字字；刀具功功能字；辅辅助功能