第5章 模具典型零件加工-学生

模具制造工艺机械工程系第5章模具典型零件加工1工作零件的制造属于单件生产。其制造具有以下特点：(1)形状复杂，加工精度高，因此需应用各种先进的加工方法（如数控铣、数控电加工、坐标镗、成形磨、坐标磨等）才能保证加工质量；(2)模具材料性能优异，硬度高，加工难度大，需要先进加工设备和合理安排加工工艺；(3)模具生产批量小，大多具有单件生产的特点。应多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用专用工具加工；(4)模具制造完成后均需调整和试模

2凸模、凹模的结构特点

凸模、凹模是冲压模的主要工作零件。凸模:长轴类零件，分为两部分：

固定部分和工作部分凹模是板类零件，其型孔尺寸、形状精度和表面要求都比较高，但其外形简单，一般为圆形或矩形。固定部分:形状简单，尺寸精度要求不高；工作部分:尺寸精度和表面质量要求较高。32）表面形状和位置精度对凸模、凹模的表面形状要求是：侧壁应平行或稍有斜度，不允许有反向斜度对凸模、凹模的位置精度要求是：圆形凸模工作部分对固定部分的同轴度误差不得超过工作部分公差的一半，凸模端面应与中心线垂直；连续模、复合模的多孔凹模，均有位置要求，其公差的大小根据工件的位置精度而定。2、凸模、凹模的技术要求

1）尺寸精度:凸模、凹模的尺寸根据工件的尺寸和公差大小、凸凹模之间的间隙及制造公差计算而得。43）表面粗糙度要求表面光洁、刃口锋利，刃口部分的表面粗糙度为0.4um，固定部分的粗糙度为0.8um，其余为6.3um4）硬度凹模工作部分硬度为60~64HRC，凸模热处理硬度为58~63HRC，对于铆接的凸模，固定部分不要求淬硬，从工作部分到固定部分硬度逐渐降低。

5凸、凹模加工的典型工艺路线主要有以下几种形式：

（1）下料→锻造→退火→毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）→划线→刃口轮廓粗加工→刃口轮廓精加工→螺孔、销孔加工→淬火与回火→研磨或抛光。此工艺路线钳工工作量大，技术要求高，适用于形状简单、热处理变形小的零件。

6（2）下料→锻造→退火→毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）→划线→刃口轮廓粗加工→螺孔、销孔加工→淬火与回火→采用成形磨削进行刃口轮廓精加工→研磨或抛光。此工艺路线能消除热处理变形对模具精度的影响，使凸、凹模的加工精度容易保证，可用于热处理变形大的零件。

7（3）下料→锻造→退火→毛坯外形加工→螺孔、销孔、穿丝孔加工→淬火与回火→磨削加工上下面及基准面→线切割加工→钳工修整。此工艺路线主要用于以线切割加工为主要工艺的凸、凹模加工，尤其适用形状复杂、热处理变形大的直通式凸模、凹模零件。

8凸模类零件加工特点1、工作部分尺寸精度、形状位置精度高，配合部分与工作部分要求同轴度2、凸模加工是外形加工3、有强度要求的凸模，表面不允许有沟槽，连接部分采用圆弧过渡4、塑料模中，凸模带有一定的斜度91．圆形凸模的加工（1）结构：如图所示。（2）加工工艺路线：毛坯—车削加工（留磨削余量）—热处理—磨削

材料：Cr12热处理：58~64HRC10备料—锻造—热处理—车端面、外圆—热处理—研中心孔—磨削—线切割备料—锻造—热处理—车端面、外圆—热处理—磨削—去除夹头注：车端面时留夹头的余量方案一双顶尖法方案二工艺夹头法112．非圆形凸模的加工加工方法有:12（1）压印锉修压印前，先在车床或刨床上预加工凸模各表面，钳工划线凸模形状轮廓，铣床上加工凸模工作表面，留压印后的锉修余量0.15~0.25mm。压印时，将凸模坯垂直压入已淬硬的凹模型孔内，通过型孔的挤压和切削作用，凸模坯上多余的金属被挤出，并留有印痕，钳工锉修，如此反复，直至达到图样要求为止。13（2）仿形刨削加工14（3）电火花线切割加工电火花线切割加工工艺：1）毛坯准备用圆形棒料锻成圆形或方形，并进行退火处理2）刨六个面3）钻穿丝孔作为程序加工的起点，一般为2~3mm的孔4）加工螺孔加工固定凸模用的螺孔（钻孔、攻螺纹）5）热处理淬火、回火、检查硬度6）磨上下平面7）电火花线切割凸模按图样编制程序8）研磨钳工对凸模工作部分进行研磨，使表面光滑。优点：自动化程度高，简化加工过程，提高模具质量。

15（4）成形磨削凸模一般设计成直通式；对于半封闭的凸模，设计成镶拼结构，即分解成几件，分别进行磨削，最后装成一件完整的凸模。磨削前，先了解机床的特性，并有效利用各种夹具和成形砂轮，根据凸模的形状选择合理的基准面及工艺孔基准，并进行工艺尺寸换算，最后制定磨削程序。但要考虑以下几点：16凹模类零件的加工特点1、凹模加工是内形加工，加工难度大，有时带工艺结构如圆角、脱模斜度等2、淬火前，加工好所有的螺孔、销孔、其他非内腔部分3、降低加工难度，减少热处理变形，防止淬火开裂，采用镶拼结构4、淬火前加工内腔大致形状，保证热处理淬透性，减少精加工工作量5、塑料模，加工内腔中心与导柱相对位置一致，否则无法合模17凹模加工工艺过程凹模型孔的加工与形状有关，按凹模型孔的不同，型孔加工有以下三种情况：

制造比较简单，工艺路线为：毛坯—锻造—退火—车削、铣削—钻、镗型孔—划线—钻固定孔—攻螺纹、铰销孔—淬火、回火—磨削上、下平面及型孔。

2、系列圆形型孔

1、单圆形型孔各孔尺寸及相对位置有一定的要求，常采用坐标法进行加工。加工方法如下：

18（1）普通钻床上加工

毛坯—铣（刨）六面—磨六面—划线—钻床上加工（利用纵横向移动确定孔距）加工孔距精度低（±0.04mm），加工效率低；

（2）立式铣床上加工（3）坐标镗床或坐标磨床加工利用纵、横向移动确定孔距，加工孔距精度较低，0.06~0.08mm，当纵、横向移动带有数显装置时，孔距精度达±0.02mm。加工孔距精度高，加工表面较光洁，但型孔热处理后易发生变形，影响精度。为了保证精度，热处理后，在坐标磨床上精加工。191）镶入式凹模

在坐标镗床上按坐标法镗孔，是将各型孔间的尺寸转化为直角坐标尺寸。

加工分布在同一圆周上的孔，可以使用坐标镗床的机床附件——万能回转工作台。

20①材料：碳素工具钢或合金工具钢。②热处理：60HRC③加工工艺路线毛坯锻造—退火—粗加工—半精加工—固定孔加工—钻、镗型孔—淬火、回火—磨削上、下平面—型孔精加工

型孔加工：坐标镗床、数控铣床、坐标磨床、线切割机床2）整体式凹模213、非圆形型孔

非圆形型孔的凹模，通常将毛坯锻造成矩形，加工各平面后进行划线，将型孔中心的余料去除,图示是沿型孔轮廓线钻孔。凹模尺寸较大时，也可用气割方法去除。

222）用带锯机切除废料加工效率高，精度也较高1）沿洞口轮廓钻孔（如图）先沿洞口轮廓划出一系列孔，孔间保留0.5~1mm余量，并在各孔中心钻中心眼，然后在钻床上顺序钻孔，钻完后凿通整个轮廓，敲出中间一块废料。缺点：生产率低，劳动强度大，残留的加工余量大。型孔中心的余料去除的方法：

23废料切除后，进行精加工，方法有：锉削、压印锉修、电火花线切割、电火花加工。（1）锉削加工毛坯—锻造—划线—型孔中心的余料去除（钻孔、铣轮廓）—钳工锉削型孔—热处理—油石研磨型孔

（2）压印锉修利用已加工好的凸模对凹模进行压印，压印方法与凸模的压印加工基本相同，压印时，首次压印深度为0.2~0.5mm，以后各次的压印深度可大些，每次压印后都要锉去多余的金属，直至压印深度达到图样的要求为止。优点：型孔尺寸精度高，表面光洁度好；

3、非圆形型孔精加工24热处理后加工型孔，模具尺寸精度高，质量好，但加工尺寸受限制，孔壁呈条纹状，加工过程如下：毛坯准备→刨六面→磨六面→划线，加工销、螺纹孔→铣型孔内废料，钻穿丝孔→热处理→磨上下面角尺面→线切割型孔→稳定性回火→研磨凹模型孔→磨销孔→磨凹模角尺面及外形尺寸→精研凹模刃口

（3）电火花线切割25型孔表面成颗粒状麻点，有利于润滑，但电极损耗型孔产生斜度，加工过程如下：毛坯准备→刨六面→磨上下面角尺面→划线，划型孔轮廓及螺孔→切除中心余料→加工螺孔销孔→热处理→磨上下面→退磁处理→电火花加工型孔型孔电火花加工的方法：直接法、间接法、混合法、二次电极法；加工方法的选择主要根据凸、凹模的间隙而定

（4）电火花加工26型腔加工型腔的作用是成形制件的外表面，其加工精度和表面一般要求较高，可分为回转曲面的型腔和非回转曲面的型腔。回转曲面的型腔：车削—磨削（内圆磨/坐标磨）非回转曲面的型腔：铣削—磨削（坐标磨）—研磨/抛光/表面硬化处理27（一）塑料模型腔的加工方法用仿形铣床加工用通用机床加工采用型腔加工新工艺型腔冷挤压电加工精密铸造法开式挤压闭式挤压电火花加工电火花线切割加工陶瓷型铸造失蜡铸造壳型铸造28型腔加工方法1．车削加工主要用于加工回转曲面的型腔或型腔的回转曲面部分292．铣削加工（1）普通铣床加工型腔立铣和万能工具铣床：适合于加工平面结构的型腔。Ra1.6µm

考虑由于切削力波动导致刀具倾斜变化造成的误差,选用比型腔圆弧半径R小的铣刀半径。提高铣削效率，铣削前可在型腔轮廓线的内部连续钻孔，深度和型腔的深度接近30模架的加工一、冷冲模模架

（1）作用：模架是用来安装模具的工作零件和其它结构零件，并保证模具的工作部分在工作时间具有正确的相对位置。即连接和导向作用。

（2）组成：由上、下模座，导柱、导套组成滑动导向的标准冷冲模模架结构如图所示31导柱、导套的加工

1、导柱、导套的结构特点及技术要求导柱、导套是冲模的导向零件，导柱安装在下模座上，导套安装在上模座上，导柱、导套滑动配合，以保证凸、凹模工作时具有正确的相对位置，保证模架的活动部分运动平稳、无阻滞现象。导柱、导套的间隙一般采用H7/h6，精度要求很高时为H6/h5。导套与上模座采用H7/r5过盈配合，导柱与下模座采用H7/r5过盈配合。为了保证精度要求，还应保证导柱两个外圆表面间的同轴度以及导套外圆与内孔表面的同轴度要求。

321.毛坯选择材料：20热轧圆钢2.主要表面加工方案：￠32r6Ra0.4µm

：粗车—半精车—粗磨—精磨￠32h6Ra0.1µm：粗车—半精车—磨削—精磨—研磨导柱加工3.工艺路线方案一双顶尖法下料—车端面、打中心孔—车外圆—热处理—研中心孔—磨削—研磨方案二工艺夹头法下料—车端面—车外圆—热处理—研中心孔—磨削—研磨—线切割优先选择方案一

33导柱加工，外圆柱面的车削和磨削以两端的中心孔定位，使设计基准与工艺基准重合。若中心孔有较大的同轴度误差，将使中心孔和顶尖不能良好接触，影响加工精度，热处理后会产生变形和缺陷。

导柱在热处理后修正中心孔，在于消除中心孔在热处理过程中可能产生的变形和其它缺陷。

修正中心孔的方法：导柱中心孔的研磨34导套的加工（1）导向作用，与导柱无阻滞，耐磨；（2）圆度；（3）同轴度；1.工艺性分析352.毛坯的选择材料：20热轧圆钢3.主要表面加工方案￠45r6Ra0.4µm外圆：粗车—半精车—粗磨—精磨￠32h7Ra0.2µm内孔：钻—粗镗—精镗—粗磨—精磨—研磨4.工艺路线下料—车端面、内孔、外圆—热处理—磨内、外圆—研内孔36目的：进一步提高被加工表面的质量，以达图纸要求。①导套研磨工具②磨削和研磨导套时常见的缺陷：“喇叭口”如图8-6。

导套研磨加工图8-5导套研磨工具1-锥度心轴2-研磨套3、4-调整螺母图8-6磨孔时“喇叭口”的产生图37上下模座的加工

上模座通过模柄固定在压力机滑块上，通过螺钉、销钉连接垫板、凸模固定板、凸模等零件

下模座固定和安装凹模、凹模固定板和导柱等零件

上下模座性能要求：足够的冲击性能、良好的抗弯能力材料选用：铸铁（HT200，QT400-18