模具的机械加工与精密加工

16.01.20231第二章模具的机械加工模具工作型面的分类：1、外工作型面：冲裁模、拉深模的冲头；塑料模的镶块等。加工相对较为容易。2、内工作型面：又可分为型孔和型腔。型孔－通孔：冲裁模凹模,挤压模、粉末冶金模凹模。型腔－盲孔：锻模、压铸模、大部分塑料膜的模腔。型孔因为是通孔所以加工也相对较为容易，型腔为盲孔其加工最为困难，特别当型腔为三维曲面时加工、测量、更困难。模具加工：主要是指模具工作型面的加工。16.01.20232第一节一般机械加工一、车削加工1、加工的范围：内外旋转表面，螺旋面、端面、钻孔、镗孔、铰孔、滚花2、特殊表面的加工：（1）对拼式型腔的加工（2）球面的加工16.01.20233对拼式型腔16.01.20234球面的车削加工(图)16.01.20235（3）多型腔模具的加工16.01.2023616.01.2023716.01.20238二、铣削加工1、平面或斜面的加工（铣端面）16.01.202392、圆弧面的加工（圆转台）3、复杂型腔或型面的加工16.01.202310

三、刨削和插削加工刨削：平面和斜面（垫成平面）刨削装夹.刨斜面16.01.202311刨V形槽插削：与刨削相似（孔类、垂直面）16.01.202312第二节模具的仿形加工一、仿形加工的控制方式和工作原理1、控制方式：机械式：触头和刀具刚性连接；传力大、易变形、精度低（》0.1mm）16.01.202313机械式仿形原理图：16.01.202314液压式：液压油作介质，体积小，结构简单，输出功率大，接触力小，精度高16.01.202315液压仿形原理16.01.202316电控式：电信号传递信息，利用伺服电机或步进电机带动铣刀作仿形运动光电式：采用光电传感器传递信息，只能做平面仿形，基本上已不用。16.01.202317电气仿形铣16.01.202318电气仿形铣工作原理图：16.01.202319二、仿形加工工艺1、制作靠模：平面靠模、立体靠模要求：精度高、不变形、耐磨材料：钢板、塑料板；木材、树脂、石膏或它们的混合物；铜合金、铝合金、锌基合金、低熔点合金等制作：数控铣、线切割、铸造、电铸成型、喷镀等等2、仿形触头（靠模销）：形状要求：倾角要小于靠模工作面上的最小倾角；头部半径要小于靠模工作面上的最小半径。16.01.202320仿形触头形状要求：16.01.202321尺寸要求：理论上应与铣刀尺寸一致，考虑惯性影响稍大于铣刀尺寸：D=d+2(a+e);a:加工后的钳工修正量；e触头偏移的修正量e=0.06~0.1mm仿形触头的类型：圆柱形：平面轮廓、型腔底部清根的仿形球头形：三维型腔的表面加工锥形球头：曲率半径较小的深型腔复杂型面的加工。仿形触头的材料：钢、硬铝、铜或塑料；一定硬度，抛光，尽量轻、短以减小仿形误差。16.01.2023223、铣刀：（1）圆柱立铣刀：最常用。型腔粗加工，型腔底部为清角的仿形加工。（2）圆柱球头铣刀：半精加工和精加工应用；加工底面与侧壁间有圆弧过渡的型腔。（3）锥形球头铣刀：侧壁有斜度和圆角过渡的型腔，一定深度和较小凹圆弧的型腔的精加工。（4）小型锥指铣刀：加工特别细小花纹。（5）双刃硬质合金铣刀：铸铁工件的粗、精仿形加工。16.01.202323铣刀类型16.01.2023244、仿形加工（1）仿形加工的基本方式：垂直二维仿形：工作台周期进给，在另一横断面上沿某个方向作仿形运动水平二维（平面轮廓）仿形：三维（立体轮廓）仿形：X、Y、Z三个方向同时受控制（2）型腔或型面的仿形加工根据工件的形状特点将上面三种基本加工方式组合起来使用。16.01.202325仿形形式16.01.202326三、雕刻加工：仿形加工的一种1、用途：用于精细加工：文字、数字、花纹图案16.01.2023272、分类：平面雕刻机和立体雕刻机3、工作原理：缩放尺，调整缩放尺的比例可实现比例放大或缩小16.01.2023284、对靠模、刻刀和仿形触头的要求：（1）靠模：1比1或放大或缩小来制做。靠模材料要耐压、耐磨，常用树脂或金属制造，如采用木材应在其表面覆盖一层金属或树脂。（2）刻刀：采用高速钢或硬质合金刀。尖细、锋利，通常采用单刃刀。（3）仿形触头：形状应与靠模表面形状相适应。粗雕刻和半精雕刻最好使用淬硬的仿形触头。16.01.202329第三节模具的精密加工一、坐标镗床加工除了加工高精度的孔外，可加工孔间精度很高的孔系。精度可达IT6~IT7，孔距精度0.005～0.01mm1、坐标镗床简介（图）光学坐标镗：16.01.202330光学测量系统：光学系统光屏读数16.01.2023312、主要附件：万能回转台：加工分布在同一圆周上的孔和斜孔光学中心测定器与定位角铁：基准对正16.01.202332镗孔夹头和镗刀及弹簧中心冲16.01.2023333、加工定位：（1）工件的定位：以划线定位、以外圆或孔定位、以互相垂直的两个基准面定位。（2）利用千分表和专用工具定位。（3）利用芯轴定位棒找正。16.01.20233416.01.202335

3、孔的加工（1）精孔钻加工：小孔且没有相应尺寸的铰刀时采用。精孔钻采用麻花钻修磨而成。（2）镗孔加工：孔经较大时采用》3mm时打中心眼钻中心孔不同直径钻头扩孔精镗（3）铰孔加工：直径小于20mm的孔钻中心孔钻孔精铰钻孔扩孔精铰钻孔半精镗精铰但要注意：铰孔不能保证孔距的精度，对于孔距精度要求特高的孔系，其孔只能采用精镗的方式来保证孔的精度。对于此类的多孔冲模可以采用镶拼结构来保证孔和孔间的精度（避免热处理变形引起的精度变动）。16.01.202336采用镶拼结构的凹模16.01.202337二、坐标磨床加工1、坐标磨床简介：坐标磨床的三个主要运动：砂轮的转动（自转）、主轴的行星回转（公转）、主轴的上下往复运动.16.01.2023382、坐标磨削的基本方法16.01.202339坐标磨削的基本方法（续）16.01.202340三、成形磨削16.01.202341三、成形磨削成形磨削的基本概念：机械零件精加工的一种方法，采用特殊的工具（砂轮或夹具）来实现复杂型面磨削。模具制造中的主要用途：精加工凸模、拼块凹模及电火花加工用的电极等零件。所用设备：主要是成形磨床、平面磨床，在其他的设备上采用特殊的夹具也可实现简单的成形磨削。（图）成形磨削的方法：A.成形砂轮磨削法：将砂轮修整成与工件型面完全吻合的相反型面，然后利用此砂轮磨削出需要的工件。B:夹具磨削法：把工件以一定的方式装夹在特殊的夹具上，通过夹具的调节改变工件的位置，实现工件各段不同型式型面的磨削。（见示意图）16.01.202342成形磨床图16.01.202343成形磨削原理图16.01.2023441、成形砂轮磨削法1）砂轮角度的修整：修整砂轮角度工具16.01.202345应垫块规值的计算：A.当0°≤α≤45°时：H=l-Lsinα-d/2H=(55-50sinα)mmB.当45°≤α≤90°时：H=l’+Lsin(90°-α)-d/2H=(20+50cosα)mmC.当90°≤α≤100°时：H=l’-Lsin(α-90°)-d/2H=[20-50sin(α-90°)]mm16.01.2023462)圆弧砂轮的修整：修整圆弧砂轮的工具有多种（只介绍一种）：16.01.202347#修圆弧砂轮工具工作原理（图）圆弧半径的控制：（应垫块规值的计算）修整凸圆弧时：中心线上方

H=P+R修整凹圆弧时：中心线下方

H=P-R16.01.202348采用上述工具可以修整出各种各样的砂轮16.01.2023493)非圆弧砂轮的修整采用特殊的靠模工具16.01.202350!!修整成形砂轮时应注意的问题:为保证修出的砂轮形状准确,必须使金刚刀尖在通过砂轮主轴中心的垂直面内运动.16.01.2023512、夹具磨削法1）正弦精密平口钳角度的控制：（0～45度）采用垫块规的方法块规高度值：H=Lsinα其中：H－需垫入的块规高度

L－两正弦圆柱之间的中心距

α－工件所需倾斜的角度16.01.2023522）正弦磁力台（见上图）（与正弦精密平口钳原理类似，只是用电磁吸盘代替平口钳装夹工件）＊＊采用上述两种夹具配合可以磨削直线与圆弧组成的较为复杂的几何形状。16.01.2023533）正弦分中夹具A)正弦分中夹具的磨削范围：可以磨削具有同一回转中心的凸圆柱面和斜面。B)夹具结构图：（图）16.01.202354C)夹具工作原理图：（图）16.01.202355应垫块规值的计算：

1、当垫块规的正弦圆柱在夹具中心线以下时：

H＝H0－Lsinα(α为工件需要转动的角度）

2、当垫块规的正弦圆柱在夹具中心线以上时：

H=H0+Lsinα(α为工件需要转动的角度）D)正弦分中夹具上工件的装夹16.01.202356（1）心轴装夹法（必须带鸡心夹头）16.01.202357（2）双顶尖装夹（顶尖与锥孔密切配合，副顶尖的顶紧力不能太大）16.01.202358E)夹具中心高及工件尺寸的测量所用工具：测量调整器16.01.202359中心高的测量：测量调整器加一标准圆柱方法：（图）16.01.202360工件尺寸的测量16.01.2023614）万能夹具A)万能夹具的结构原理（图）16.01.202362B)万能夹具上工件的装夹：

a.精密平口钳装夹：

16.01.202363b.磁力平台装夹：16.01.202364c.磨回转体夹具装夹：d.采用上述几种夹具联合装夹可以磨削所有由圆弧（包括凸圆弧和凹圆弧）和直线组成的各种型面。C)万能夹具磨削工件尺寸的测量：（同正弦分中夹具）16.01.2023653、成形磨削对模具结构的要求（1）凸模结构的改变：A.为便于磨削,凸模应设计成直通式。16.01.202366B.当凸模形状复杂或不能直接采用磨削加工时，可将凸模设计成镶拼式。16.01.202367（2）凹模结构的改变当凹模形状复杂且精度要求高时，为便于成形磨削，也可以考虑将凹模设计成镶拼结构，以便对暴露表面进行磨削。16.01.202368凹模和凸模采用镶拼结构时应注意：1、尽可能从对称线分开，以便一次磨出几个零件。2、圆形部分应考虑整体磨削。16.01.202369（3）冷冲模设计时应注意：在冷冲模设计时，落料模习惯上是将公差标柱在凹模上，凸模只标柱名义尺寸。但采用成形磨削后，由于是先加工凸模（采用成形磨削），后按凸模配做凹模，所以应将制造公差标柱在凸模上，以便进行成形磨削时计算工艺尺寸。16.01.202370四、在数控磨床上进行成形磨削1、数控磨床的基本结构：平面磨床的基础上加上数控装置配备修砂轮工具及不同的夹具16.01.2023712、数控磨床上成形磨削的方法A)用成形砂轮磨削：（图）16.01.202372B)仿形磨削：采用特殊的砂轮，数控装置控制砂轮架以一定的规律移动，磨削出要求的形状。C)复合磨削：（以上两种方法的结合）16.01.202373四、数控机床加工数控机床加工16.01.202374五、冷冲模结构的工艺性1、何谓结构工艺性？机器及其零件的结构工艺性是指是否便于制造、装配和维修的特性。工艺性良好是指机器及其零件的结构在某一生产规模下，以完全满足其使用性能为前提，能够采用生产成本低、生产效率高的工艺过程。2、为提高模具结构工艺性，设计模具时应考虑的几个主要原则：（1）在保证模具使用性能的前提下，尽可能减少不必要的零件，使模具结构趋于简单。（2）在结构中应设置必要的补偿环节。如：易损零件的调节或更换等。（3）尽可能采用标准化零部件。16.01.202375（3）模具零件，特别是凸模和凹模应具有良好的工艺性。（选用加工性能良好的材料，合理确定零件的加工精度和表面粗糙度，零件便于加工，有利于提高模具精度和寿命等。（4）模具应便于装配。