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文档简介
第二章模具的常规加工方法
采用机械加工方法获得零件的形状,是通过机床利用刀具将毛坯上多余的材料切除来获得的。根据机床运动的不同、刀具的不同,可将去除零件毛坯多余材料的切削方法分为:车削、铣削、刨削、钻削与镗削、磨削和特种加工等几种主要类型。一、车削车削加工所用机床为车床:包括普通车床(图2-1)、自动车床(图2-2)、数控车床(图2-3)。车削中工件旋转,形成主切削运动。(图2-4)刀具沿平行旋转轴线运动时,就形成内、外园柱面。刀具沿与轴线相交的斜线运动,就形成锥面。仿形车床或数控车床上,可以控制刀具沿着一条曲线进给,则形成一特定的旋转曲面。采用成型车刀,横向进给时,也可加工出旋转曲面来。一、车削车削还可以加工螺纹面、端平面及偏心轴等。车削加工精度一般为IT8~IT7,表面粗糙度为Ra6.3~1.6μm;精车时,可达IT6~IT5,表面粗糙度可达Ra0.4~0.1μm。车削的生产率较高,切削过程比较平稳,刀具较简单。图2-5为车床加工的零件。图2-1a卧式普通车床图2-1b立式普通车床图2-2a自动车床图2-2b数控液压自动车床图2-3a卧式数控车床图2-3b立式数控车床图2-4卧式车床的典型加工工序图2-4卧式车床的典型加工工序工件工件刀具刀具车刀成形刀具1刀具232a)1b)工件工件31213AB2d)c)图2-5车床所加工零件图2-5车床所加工零件图2-5车床所加工零件图2-5车床所加工零件二、铣削铣削加工所用机床为铣床:包括普通铣床(图2-6)、数控铣床(图2-7)。铣削时主切削运动是刀具的旋转。加工精度一般可达IT8~IT7,Ra6.3~1.6μm。普通铣削一般只能加工平面,用成形铣刀也可加工出固定的曲面;用数控铣床可铣出复杂曲面(图2-8)。卧铣时,平面的形成是由铣刀的外园面上的刃形成的(称为周铣法
图2-9a)。立铣时,平面是由铣刀的端面刃形成的(称为端铣法图2-9b)。二、铣削
1.铣削工艺特点生产率较高
多齿工作,旋转运动利于高速铣削。容易产生振动
由于多齿的切入、切出,形成冲击,切削过程不稳定,易产生振动。刀齿散热条件较好
多齿工作,每个齿间隙时间,可以得到一定冷却,散热条件较好。但切入、切出冲击限制表面质量的提高,也加剧了刀具的磨损和破损,往往导致硬质合金刀片的碎裂。图2-6a立式普通铣床图2-6b卧式普通铣床图2-7a立式数控铣床图2-7b卧式数控铣床图2-8a铣削加工的典型工序图2-8b数控铣削零件图2-9铣削方式(a)周铣法(b)端铣法
刨削加工所用机床为刨床:包括牛头刨床(图2-13)、龙门刨床(图2-14)。
刀具的往复直线运动为切削主运动。刨削速度不可能太高,生产率较低;刨削比铣削平稳。加工精度一般可达IT8~IT7,Ra6.3~1.6μm,精刨平面度可达0.02/1000,Ra0.8~0.4μm。
三、刨削图2-13a牛头刨床图2-13a牛头刨床图2-13b插床(立式牛头刨床)图2-13b插床(立式牛头刨床)图2-14龙门刨床钻削加工的主要用钻床:包括台式钻床(图2-15)
、立式钻床(图2-16)
、摇臂钻床(图2-17)。
在钻床上,用钻头旋转钻削孔,是孔加工的最常用方法。钻削加工精度较低,一般只能达到IT10,Ra12.5~6.3μm。钻削后常用扩孔和铰孔来进行半精加工和精加工。扩孔采用扩孔钻,铰孔采用铰刀铰削加工精度一般为IT9~IT6,Ra1.6~0.4μm。
扩孔、铰孔时无法提高孔的位置精度。四、钻削和镗削
1.钻削图2-15台式钻床图2-16立式钻床图2-17摇臂钻床镗孔可在镗床上或车床上进行。(图2-18、2-19
、
2-20
)在镗床上镗孔时,镗刀基本与车刀相同,不同之处是工件不动,镗刀在旋转。镗孔加工精度一般为IT9~IT7,Ra6.3~0.8μm。
镗孔可以较正孔的位置。
四、钻削和镗削
2.镗削图2-18a卧式镗床图2-18b卧式镗床图2-18c卧式镗床上的主要加工方法图2-19立式单柱坐标镗床图2-20卧式金刚镗床三维曲面加工,主要采用仿形铣和数控铣或特种加工方法。
仿形铣必须有原型作为靠模。加工中球头仿形头以一定压力接触原型曲面。仿形头的运动变换为电感量,加工放大控制铣床三个轴的运动,形成刀头沿曲面运动的轨迹。铣刀多采用与仿形头等半径的球头铣刀。图2-23
数控技术的出现为曲面加工提供了更有效的方法。在数控铣床或加工中心上加工时,是通过球头铣刀逐点按坐标值加工而成。用加工中心加工复杂曲面的优点:(图2-24)①加工中心上有刀库,配备几十把刀具。曲面的粗、精加工,可用不同刀具对凹曲面的不同曲率半径,也可选用适当的刀具。②可在一次安装中加工各种辅助表面,如孔、螺纹、槽等。这样充分保证了各表面的相对位置精度。
六、复杂曲面加工图2-23三座标自动仿形铣床
图2-24加工中心
立式加工中心加工中心具有刀库和自动换刀装置
磨削加工所用机床为磨床,包括平面磨床(图2-25)、外圆磨床(图2-26)、内圆磨床(图2-27)、万能磨床(2-28)坐标磨床(图2-29)、光学曲线磨床(2-30)。
主运动是砂轮的旋转。砂轮上的每一个磨粒都可以看成是一个微小刀齿,砂轮的磨削过程实际上是磨粒对工件表面的切削、刻削和滑擦三种作用的综合效应。磨削中,磨粒本身也由尖锐逐渐磨钝,使切削作用变差,切削力变大。当切削力超过粘合剂强度时,圆钝的磨粒脱落,露出一层新的磨粒,形成砂轮的“自锐性”。但切屑和碎磨粒仍会将砂轮阻塞。因而,磨削一定时间后,需用金刚石刀等对砂轮进行修整。七、磨削
特点:
磨削时,由于刀刃很多,所以加工时平稳、精度高。磨床是精加工机床,磨削精度可达IT6~IT4,Ra1.25~0.01μm,甚至可达Ra0.1~0.008μm。可以加工淬硬的金属材料。因此,往往作为最终加工工序。磨削时,产生热量大,需有充分的切削液进行冷却。强力磨削可在单位时间内达到很大的切除率,一次完成粗精加工。
七、磨削图2-25平面磨床
图2-26a外圆磨床
图2-26b无心磨床
图2-27a内圆磨床
图2-27b内圆磨削方法图2-28a万能磨床
液压控制箱床身头架工作台内圆磨具砂轮架尾座图2-28b万能磨床加工示意图
图2-28c万能工具磨床
图坐标磨床
模具零件中有许多圆柱面:如凸模、型芯、导柱、导套、顶杆等的外形表面都是圆柱面。第二节圆柱面的加工第二章模具基本表面机械加工方法在加工圆柱面的过程中,出了要保证各加工表面的尺寸精度外,还必须保证各种相关表面的同轴度、垂直度要求。一般可采用车削进行粗加工和半精加工,经热处理后,在外圆磨床上进行精加工,再经研磨达到设计要求。第二章模具基本表面机械加工方法一、轴类零件的装夹:1.用外圆柱表面定位装夹
较短的轴类零件常用三爪自定心或四爪单动卡盘定位夹紧.在成批生产中,对毛坯外圆尺寸变化不大的棒料,常采用弹簧夹头。较长轴类零件,在另一端钻顶尖孔,利用后顶尖支承。三爪自定心卡盘的定心精度不高,四爪单动卡盘的夹紧力大,并可夹持不规则的工件,但调整费时间。第二章模具基本面机械加工方法2.用两顶尖孔定位装夹加工过程中基准统一,有利于保证各表面间较高的位置精度。对表面形状和位置精度要求较高的零件,精加工前必须修整顶尖孔。3.用两端孔定位装夹对于粗加工后的孔,用有齿顶尖,零件两端有锥孔或预先在两端做出工艺锥孔,就可用锥套心轴,或锥形堵头定位装夹。
第二章模具基本表面机械加工方法二、外圆柱面的车削和磨削车削是外圆柱表面粗加工、半精加工的主要方法,车削也可进行外圆柱表面的精加工。磨削是轴类零件外圆柱表面精加工的主要方法,特别是对于经过淬硬的轴类零件,磨削是常用的、行之有效的方法。在正常情况下,磨削可以较经济地保证直径误差不超过IT7级公差,表面粗糙度0.16~1.25m。若无特殊要求,磨削就作为最终工序。外圆柱表面的磨削方法:中心磨削法第二章模具基本表面机械加工方法中心磨削法①纵磨法:纵磨法的加工精度高、表面粗糙度低,但生产率较低,广泛适用于单件小批量生产及精磨中。②横磨法:横磨法生产率高,质量稳定,适当地修整砂轮后,可以磨成型表面。纵磨法横磨法第二章模具基本表面机械加工方法四、孔的加工方法1.钻孔1)一种为钻头旋转、工件不转;2)另一种为工件旋转而钻头不转。第二章模具基本表面机械加工方法钻孔时常常采取各种措施来减少和防止钻头的引偏。①采用工件旋转的钻孔方式,是减少孔中心线偏歪的基本措施。②钻孔之前先加工端面。③在钻小而深的孔时,采用较小的进给量。④采用钻套来引导钻头。⑤采用短而粗的尖钻(2=90°~100°)进行预钻。在正常的工作条件下(钻头的正确刃磨、可靠地夹持、合理选择切削用量、注意排屑和合理使用冷却润滑液等)钻孔,是保证钻孔质量的前提。第二章模具基本表面机械加工方法2.扩(锪)孔扩孔是使用扩孔钻对已经钻出、铸出或锻出的孔作进一步的加工。由于扩孔的切削深度小,排屑容易,扩孔钻刚性好、刀齿较多,所以扩孔的切削深度较小;扩孔还能纠正预孔的轴线偏歪误差。扩孔常作精加工(如铰孔)前的准备工序,也可作为要求不高的孔的终加工工序。扩孔余量一般为孔径的1/8左右。扩孔的进给量一般较大(0.4~2mm),故生产率高。孔径小于10mm的孔,一般不扩孔;孔径大于100mm的孔,扩孔应用得也较少,而多采用镗孔。第二章模具基本表面机械加工方法3.铰孔铰孔是对未淬硬工件上的孔进行精加工的一种方法。铰孔的铰刀:第二章模具基本表面机械加工方法铰孔纠正孔的位置误差的能力很差,孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序保证。铰孔的余量不宜太大,一般粗铰余量为0.15~0.35mm,精铰余量为0.04~0.15mm,孔小取小值,孔大取大值。铰孔时,经常容易产生孔径缩小的毛病,其主要原因可能是余量过小而铰刀刃口不够锋利或若铰孔时工件的温升较高,冷却后也会发生孔径缩小。第二章模具基本表面机械加工方法4.镗孔镗孔加工范围很广,可以作为粗加工,也可作为精加工。单件小批量生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔和盲孔、有色金属工件上的孔一般多采用镗孔。镗孔的方式
第二章模具基本表面机械加工方法5.磨孔工作条件较差,与外圆磨削比较有以下特点。①砂轮和砂轮轴的直径受到工件孔径的限制,这样砂轮轴的刚性较差,生产率低。②冷却润滑液不易进入磨削区,排屑困难。生产中常见的磨孔质量问题有以下几种。①产生喇叭口。②产生圆柱度误差。③表面不光洁。④工件表面烧伤。磨孔用的砂轮直径常取为工件孔径的0.5~0.9倍。第二章模具基本表面机械加工方法6.研磨孔研磨使用的研具是一根用铸铁或紫铜制的心棒,棒面开槽以存研磨剂。图(a)用于粗研,其直径可用螺钉调节;图(b)用于精研。孔的尺寸精度可达IT6以上,表面粗糙度达0.04m以下;研磨不能修正孔的位置误差;研磨孔的生产率较低;为了减小研磨余量,节省研磨时间,在研磨前孔需经精磨、精铰或精镗工序加工;研磨孔的余量一般为0.01~0.0025mm。
第二章模具基本表面机械加工方法第二章模具基本表面机械加工方法五、深孔加工塑料模中的冷却水道孔、加热器孔及一部分顶杆孔等属于深孔。一般冷却水道孔的精度要求不高,但要防止偏斜;加热器孔为保证热传导效率,孔径及粗糙度有一定要求,表面粗糙度Ra=6.3~12.5µm;顶杆孔要求较高,孔径一般为IT8精度。深孔加工的常用方法:第二章模具基本表面机械加工方法1)中小型模具的孔,常用普通钻头或加长钻头在立钻、摇臂钻床上加工,加工时应注意及时排屑并进行冷却,进刀量要小,防止孔偏斜。2)中、大型模具的孔一般在摇臂钻床、键床及深孔钻床上加工,较先进的方法是在加工中心上与其他孔一起加工。3)过长的低精度孔也可采用画线后从两面对钻的方法加工。4)对于直径小于20mm长颈比达100:1(甚至更大)的孔,多采用枪钻加工。它可以一次加工全部孔深,大大简化了加工工艺,且加工精度较高。当孔精度为微米级时,对较大孔可采用坐标镗床加工,较小孔则需要采用坐标磨床加工,没有精密设备时可采用研磨方法加工。第二章模具基本表面机械加工方法六、精密孔加工七、孔系加工一些模具零件中常带有一系列圆孔,如凸模、凹模固定板,上下模座等,这些孔称为孔系。加工孔系时,除了要保证孔本身的尺寸精度外,还要保证孔与基准平面、孔与孔的距离尺寸精度,有的好要求保证各
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