第7章模具零件机械加工课件

第第7章章 模具零件的机械加工模具零件的机械加工n7.1 模架的加工n7.2 模具工作零件的加工n7.3 型腔的抛光和表面硬化技术n7.4 模具工作零件的工艺路线1第第7 7章章 模具零件机械加工模具零件机械加工 概 述 机械加工方法广泛用于制造模具零件。根据模具设计图样中的模具构成、零件的结构要素和技术要求，制造完成一副完整模具的工艺过程一般可分为：1.毛坯外形的加工；2.工作型面的加工；3.模具零部件的再加工；4.模具装配。返回目录2n模具零件的机械加工方法有以下几种情况普通精度零件用通用机床加工，例如，车削、铣削、刨削、钻削、磨削等。n 这些加工方法对工人的技术水平要求较高，具有生产率低，模具制造周期长，成本高等特点。加工完成后要进行必要的钳工修配再装配。精度要求较高的模具零件用精密机床加工；形状复杂的空间曲面，采用数控机床加工；对特种零件可考虑其他加工方法，如挤压成型、超塑成型加工、快速成型等。3 用于模具加工的精密机床有坐标镗床、坐标磨床等。这些设备多用于加工固定板的凸模固定孔、模座上的导柱和导套孔、某些凸模和凹模的刃口轮廓等。加工模具零件常用的数控机床有：三坐标数控铣床、加工中心、数控磨床等。由于数控加工对工人的操作技能要求低、成品率高、加工精度高、生产率高、节省工装、工程管理容易、对设计更改的适应性强、可以实现多机床管理等一系列优点，对实现机械加工自动化，使模具生产更加合理，这也是今后模具发展的方向。返回47.1.1 模架的加工模架的加工5 模架是由模座、模板及导向零件等构成的一种模具组合结构体，用来安装或支承成型零件和其他结构零件，并保证模具的工作部分在工作时具有正确的相对位置。图3.1所示是冷冲模模架的常见结构。模架的主要组成零件是：模板、垫板、固定板等平板类零件和导柱、导套等轴套类零件。模架的加工是指组成模架的零件的加工。对角导柱模架对角导柱模架 1上模座上模座 2导套导套 3导套导套 4下模座下模座6中间导柱模架中间导柱模架 1上模座上模座 2导套导套 3导套导套 4下模座下模座7后侧导柱模架后侧导柱模架1上模座上模座 2导套导套 3导套导套 4下模座下模座8四导柱模架四导柱模架 1上模座上模座 2导套导套 3导套导套 4下模座下模座9图图7-2 导柱和导套导柱和导套a)导柱导柱 b)导套导套导柱和导套在模具中起到导向的作用，保证凸模和凹模工作时有正确的相对位置，保证模具的运动部分运动平稳，无阻滞现象。101 导柱、导套加工导柱、导套加工2.2.工件的定位方式工件的定位方式 对轴类零件，一般采用轴两端中心孔作为定位基准。对轴类零件，一般采用轴两端中心孔作为定位基准。因为轴类零件的各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准一因为轴类零件的各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准一般都是中心线，选择两端中心孔定位符合基准重合原则，般都是中心线，选择两端中心孔定位符合基准重合原则，加工时能达到较高的相互位置精度，且工件装夹方便。套加工时能达到较高的相互位置精度，且工件装夹方便。套类零件加工一般采用互为基准的原则，即加工内圆表面以类零件加工一般采用互为基准的原则，即加工内圆表面以外圆为基准，加工外圆表面以内圆为基准。外圆为基准，加工外圆表面以内圆为基准。(1)(1)用两中心孔定位装夹用两中心孔定位装夹 工件以两中心孔为基准装夹在工件以两中心孔为基准装夹在车床的前、后顶尖上，用鸡心夹或拨盘带动工件转动。车床的前、后顶尖上，用鸡心夹或拨盘带动工件转动。用中心孔定位的优点是：加工过程中不仅基准重合，而且用中心孔定位的优点是：加工过程中不仅基准重合，而且基准统一，有利于保证各表面间较高的位置精度。基准统一，有利于保证各表面间较高的位置精度。用中心孔定位的缺点是：增加了加工中心孔的工序用中心孔定位的缺点是：增加了加工中心孔的工序(或工或工步步)；顶尖孔深度不准确时，不易保证轴向尺寸精度，为；顶尖孔深度不准确时，不易保证轴向尺寸精度，为此可同时用中心孔及一个端面定位。此可同时用中心孔及一个端面定位。(2)(2)用外圆柱表面定位装夹用外圆柱表面定位装夹 较短的轴类零件常用三爪自较短的轴类零件常用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘定位夹紧；较长的轴类零件则要定心卡盘或四爪单动卡盘定位夹紧；较长的轴类零件则要在另一端钻中心孔，利用后顶尖支承，以提高工件刚性。在另一端钻中心孔，利用后顶尖支承，以提高工件刚性。返回11 (3)用两端孔定位装夹 对于粗加工后的孔用有齿的顶尖(菊花顶尖)装夹，如图3.3所示；当零件两端有锥孔或预先做出了工艺锥孔，就可用锥套心轴或锥形堵头定位装夹。如图3.4所示。返回123.3.加工工艺过程加工工艺过程冷冲模模架的轴套零件如图冷冲模模架的轴套零件如图3.23.2所示，选用适当尺寸的热所示，选用适当尺寸的热轧圆钢轧圆钢2020号钢作毛坯，单件小批生产。其加工工艺过程号钢作毛坯，单件小批生产。其加工工艺过程如表如表3.13.1和表和表3.23.2所示。所示。返回13接上表 注：表中的工序简图是为了直观地表示零件的加工部位绘制的，除专业模具厂外，一般模具生产属于单件小批生产，工艺文件多采用工艺过程卡片，不绘制工序图。返回14返回15图图7-3 中心孔的圆度误差使工件产中心孔的圆度误差使工件产生圆度误差生圆度误差导柱加工时以中心孔定位如顶尖和中心孔接触不良，将影响加工精度。修正方法：修中心孔16 图3.6所示是在车床上用磨削方法修正中心孔。在被磨削的中心孔处，加入少量的煤油或全损耗系统用油(即机油)，手持工件进行磨削。这种修正方法效率高，质量较好。但砂轮磨损较快，需经常修整。返回17挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖 n图7-5 挤压中心孔的多棱顶尖18 导柱和导套的研磨加工，其目的在于进一步提高被加工表面的质量，以达到设计要求。在单件小批量生产中可以采用简单的研磨工具，如图3.7和图3.8所示。在普通车床上进行研磨。研磨时将导柱安装在车床上，由主轴带动旋转，在导柱表面均匀涂上研磨剂，然后套上研磨工具并用手将其握住，作轴线方向的往复运动。研磨导套和研磨导柱类似，由主轴带动研磨工具旋转，手握在研具上的导套，作轴线方向的往复直线运动。通过调节研具上的调整螺钉和螺母，可以调整研磨套的直径，以控制研磨量的大小。返回19 导柱和导套的工艺过程可以归纳为：备料 粗加工和半精加工阶段 热处理 精加工阶段 光整加工阶段按工艺过程划分加工阶段的目的是保证加工质量、合理使用设备、便于安排热处理工序。返回20图图7-6 用小锥度心轴安装导套用小锥度心轴安装导套n1导套 n2心轴导柱和导套加工时选择正确的定位基准，以保证同轴度的要求1.单件生产：在一次装夹中磨出，每件都需要调整。2.批量生产时：先磨内孔再用小锥度芯轴加工21图图7-8 导套研磨工具导套研磨工具n1-锥度心轴 2-研磨套 3、4-调整螺母研磨的目的是为了进一步提高加工表面质量22n磨削和研磨导套时常见的缺陷：“喇叭口”如图7-9 23上、下模座的加工上、下模座的加工na)上模座 24上、下模座的加工上、下模座的加工nb)下模座 保证装配要求模架工作时保证运动平稳251.1.加工要点加工要点 模座包括上、下模座，动、定模座板等；模板包模座包括上、下模座，动、定模座板等；模板包括各种固定板、套板、支承板、垫板等，这些都属于括各种固定板、套板、支承板、垫板等，这些都属于板类零件，其结构、尺寸已标准化。在制造过程中，板类零件，其结构、尺寸已标准化。在制造过程中，主要是进行平面加工和孔系加工，为保证模架的装配主要是进行平面加工和孔系加工，为保证模架的装配要求，加工后应保证模座上、下平面的平行度要求及要求，加工后应保证模座上、下平面的平行度要求及装配时有关接合面的平面度要求装配时有关接合面的平面度要求2.2.工件的定位方式工件的定位方式 模板加工常用三个相互垂直的平面作定位基准。模板加工常用三个相互垂直的平面作定位基准。有利于保证孔系和各平面间的相互位置精度。定位准有利于保证孔系和各平面间的相互位置精度。定位准确可靠，夹具结构简单，工件装卸方便，生产中应用确可靠，夹具结构简单，工件装卸方便，生产中应用较广。较广。模座、模板加工模座、模板加工返回3.3.加工工艺过程加工工艺过程 板类零件主要是平面加工，现在以冷冲模上、下板类零件主要是平面加工，现在以冷冲模上、下模座的加工为例，介绍其加工工艺过程的编制，并进模座的加工为例，介绍其加工工艺过程的编制，并进行工艺分析。行工艺分析。图图3.103.10所示为上、下模座的零件图，表所示为上、下模座的零件图，表3.43.4为上为上模座的机械加工工艺过程，表模座的机械加工工艺过程，表3.53.5为上模座的机械加为上模座的机械加工工艺过程。工工艺过程。返回返回返回4.4.工艺分析工艺分析 模具中的各种模板、支承板等零件，都是平板类零件，在模具中的各种模板、支承板等零件，都是平板类零件，在制造过程中主要进行平面加工和孔系加工。根据模架的技术要制造过程中主要进行平面加工和孔系加工。根据模架的技术要求，在加工过程中要特别注意保证模板平面的平面度和平行度求，在加工过程中要特别注意保证模板平面的平面度和平行度以及导柱、导套安装孔的尺寸精度、孔与模板平面的垂直度要以及导柱、导套安装孔的尺寸精度、孔与模板平面的垂直度要求。在平面加工中要特别注意防止弯曲变形。在粗加工后若模求。在平面加工中要特别注意防止弯曲变形。在粗加工后若模板有弯曲变形，在磨削中电磁吸盘会把这种变形矫正过来，磨板有弯曲变形，在磨削中电磁吸盘会把这种变形矫正过来，磨削后加工表面的这种形状误差又会恢复。为此，在加工前削后加工表面的这种形状误差又会恢复。为此，在加工前，应，应在电磁吸盘与模板间垫入适当厚度的垫片，再进行磨削。上下在电磁吸盘与模板间垫入适当厚度的垫片，再进行磨削。上下两面用同样的方法交替磨削，可获得较高的平面度。若需要更两面用同样的方法交替磨削，可获得较高的平面度。若需要更高精度的平面时，应采用刮研的方法加工。高精度的平面时，应采用刮研的方法加工。为了保证模板上导柱、导套安装孔的位置精度，根据为了保证模板上导柱、导套安装孔的位置精度，根据实际加工条件，可采用坐标镗床或数控坐标镗床进行加工。若实际加工条件，可采用坐标镗床或数控坐标镗床进行加工。若加工精度要求低或现场没有此设备的情况下，可在卧式铣镗床加工精度要求低或现场没有此设备的情况下，可在卧式铣镗床或铣床上，将动、定模板重叠在一起，一次装夹，同时镗出相或铣床上，将动、定模板重叠在一起，一次装夹，同时镗出相应的导柱和导套的安装孔。如果单件生产，可以用划线的方法，应的导柱和导套的安装孔。如果单件生产，可以用划线的方法，找正孔的加工位置，进行加工。找正孔的加工位置，进行加工。返回a)普通标准模架注普通标准模架注射模射模 b)侧型芯式注射模侧型芯式注射模 c)拼块式注射模拼块式注射模 d)三板式三板式 注射模注射模1-定位圈 2-导柱 3-凹模 4-导套 5-型芯固定板 6-支承板 7-垫块 8-复位杆9-动模座板 10-推杆固定板 11-推板12-推杆导柱 13-推板导套 14-限位钉15-螺钉 16-定位销 17-推杆 18-拉料杆 19-型芯 20-浇口套 21-弹簧22-楔紧块23-侧型芯滑块 24-斜销 25-斜滑块 26-限位螺钉 27-定距拉板 28-定距拉杆7.1.2注射成型模架的加工31图图7-12 注射模模架注射模模架1-定模座板定模座板 2-定模板定模板 3-动模板动模板 4-导套导套 5-支撑板支撑板 6-导柱导柱 7-垫块垫块8-动模座板动模座板 9-推板导套推板导套 10-导柱导柱 11-推杆固定板推杆固定板 12-推板推板加工要求：保证模板的平行度和模板导柱孔的垂直度32图图7-13 模板的装夹模板的装夹a)模板单个镗孔模板单个镗孔 b)定模同时镗孔定模同时镗孔1-模板模板 2-镗杆镗杆 3-工作台工作台 4-等高垫铁等高垫铁模架零件的加工33 在对模板进行镗孔加工时，应在模板平面精加工后以模板的大平面及两相邻侧面作定位基准，将模板放置在机床工作台的等高垫铁上。各等高垫铁的高度应保持一致。对于精密模板，等高垫铁的高度差应小于3m。工作台和垫铁应用净布擦拭，彻底清除铁屑粉末。在使模板大致达到平行后，轻轻夹住，然后以长度方向的前侧面为基准，用百分表找正后将其压紧，最后将工作台再移动一次，进行检验并加以确认。模板用螺栓加垫圈紧固，压板着力点不应偏离等高垫铁中心以免模板变形。如图3.11所示。返回5.5.加工方法加工方法 平面的加工方法有刨削、铣削、磨削，根据模座与模板平面的加工方法有刨削、铣削、磨削，根据模座与模板的不同精度和表面粗糙度要求选用不同的加工方法。的不同精度和表面粗糙度要求选用不同的加工方法。铣削加工是以铣刀的旋转做主运动，工件或铣刀作进给运动铣削加工是以铣刀的旋转做主运动，工件或铣刀作进给运动的切削加工方法。的切削加工方法。铣削加工工艺范围主要包括加工模具零件上的平面、各铣削加工工艺范围主要包括加工模具零件上的平面、各种沟槽和各种型腔、型孔。如用铣床加工凹模、凸模固定板、种沟槽和各种型腔、型孔。如用铣床加工凹模、凸模固定板、卸料板底座漏孔、型腔模的型腔固定板型孔。卸料板底座漏孔、型腔模的型腔固定板型孔。铣削加工特点如下：铣削加工特点如下：(1)(1)生产率较高生产率较高 铣削加工以回转主运动代替了刨铣削加工以回转主运动代替了刨削加工的直线往复运动，没有空行程。并且以多齿刀具代替削加工的直线往复运动，没有空行程。并且以多齿刀具代替单齿刨刀。因此，铣削加工的生产率较高。单齿刨刀。因此，铣削加工的生产率较高。(2)(2)适应性好适应性好 铣刀的类型多，铣床的附件多，特铣刀的类型多，铣床的附件多，特别是分度头和回转工作台的应用，使得铣削加工的范围极为别是分度头和回转工作台的应用，使得铣削加工的范围极为广泛。广泛。(3)(3)加工质量中等加工质量中等 铣削时，每个刀齿轮流切入切铣削时，每个刀齿轮流切入切出工件，断续地进行切削，使刀齿和工件受到周期性的冲击，出工件，断续地进行切削，使刀齿和工件受到周期性的冲击，切削力发生波动。因此，铣削总是处于振动和不平稳的工作切削力发生波动。因此，铣削总是处于振动和不平稳的工作状态中，使加工质量受到影响。状态中，使加工质量受到影响。返回铣削总是处于振动和不平稳的工作状态中，使加工质量受到铣削总是处于振动和不平稳的工作状态中，使加工质量受到影响。影响。(4)成本较高成本较高 铣床结构复杂，铣刀的制造和刃磨比铣床结构复杂，铣刀的制造和刃磨比较困难。一般来说，铣削加工成本较高。较困难。一般来说，铣削加工成本较高。刨削加工是以刨刀刨削加工是以刨刀(或工件或工件)的直线往复运动为主运动，以方的直线往复运动为主运动，以方向与之垂直的工件向与之垂直的工件(或刨刀或刨刀)的间歇移动为进给运动的切削加工的间歇移动为进给运动的切削加工方法。方法。刨削加工工艺范围包括牛头刨床主要用于粗加工、半精加刨削加工工艺范围包括牛头刨床主要用于粗加工、半精加工模具零件的外形平面、斜面、垂直面和曲面。由于冲模制工模具零件的外形平面、斜面、垂直面和曲面。由于冲模制造主要是单件生产，用牛头刨床加工模具零件具有较好的经造主要是单件生产，用牛头刨床加工模具零件具有较好的经济效益。济效益。龙门刨床主要加工大型模具零部件，龙门刨床除了可以加龙门刨床主要加工大型模具零部件，龙门刨床除了可以加工直平面以外，还可以加工斜面。在加工斜面时水平进刀和工直平面以外，还可以加工斜面。在加工斜面时水平进刀和垂直进刀可以同时进行。在精度高、刚性好的龙门刨床上也垂直进刀可以同时进行。在精度高、刚性好的龙门刨床上也可以用宽刃刨刀作细刨以代替刮研可以用宽刃刨刀作细刨以代替刮研。返回37 刨削加工工艺特点如下：(1)加工质量中等 一般来说，刨削加工切削速度低，有冲击和振动现象，加工质量一般，但是，刨床通用性好，换刀方便，可以在一次装夹中加工几个不同的表面，用机床精度保证加工表面之间的位置精度。另外，刨削大平面时无接刀痕，表面质量较好。但是，用宽刃细刨的加工方法，可以达到相当高的精群拖嗟焙玫谋砻嬷柿俊 (2)生产率低 刨削时的直线往复运动，不仅限制了切削速度的提高，而且空行程又显著降低了切削效率。因此，刨削加工生产率较低。(3)加工成本较低 刨床结构简单，调整方便。刨刀制造、刃磨容易，因此，刨削加工成本较低。零件的平面磨削工艺范围包括零件经刨、铣及淬硬后，均需经过平面磨床磨削平面，以使其表面达到所规定的表面粗糙度等级。一般情况下，经平面磨削后，其表面粗糙度Ra可达0.8m以上。平面磨削方法分为圆周磨削法(图3.12(a)和端面磨削法(图3.12(b)两种，其磨削特点如表3.6所示。返回图图7-14 浇口套浇口套n2）材料：T8An3）热处理：57HRC3940侧型芯滑块的加工侧型芯滑块的加工滑块与滑槽的配合：H7/g8或H8/h8材料选用45号钢或碳素工具钢。热处理要求40-45HRC41侧型芯滑块与滑槽的常见结构侧型芯滑块与滑槽的常见结构 42侧型芯滑块结构侧型芯滑块结构 43447.2 模具工作零件的加工模具工作零件的加工45图图7-18 圆形凸模圆形凸模加工路线：毛坯-车削加工（留磨余量）-热处理-磨削46 凸模和凹模是冲裁模的工作零件，形状、尺寸差别较大，有较高的加工精度要求。它们的加工质量直接影响模具的使用寿命及冲裁制件的质量。冲裁凸模与凹模的加工过程中，凸模的刃口轮廓和凹模的型孔，是加工难度最大的部位，花费的劳动量最多。由于冲裁制件的形状繁多，凹模型孔和凸模的刃口轮廓也多种多样，按截面形状可分为圆形和非圆形两类。具有圆形刃口的凸模加工比较简单。具有非圆形型孔的凹模有以下两种情况。工作零件加工工作零件加工返回48l单型孔凹模 这类模具的型孔加工也比较简单。热处理前采用钻、镗等方法进行粗加工和半精加工。热处理后型孔在内圆磨床上精加工。l多型孔凹模 这种模具的型孔加工属于孔系加工，除保证各型孔的尺寸精度及形状精度外，还要保证各型孔的位置精度。可采用高精度坐标镗床加工。具有异形刃口轮廓的凸模和凹模在加工工艺上比较复杂，下面具有异形刃口轮廓的凸模和凹模在加工工艺上比较复杂，下面重点介绍其加工方法。重点介绍其加工方法。1.1.成型磨削成型磨削成型磨削用来对模具的工作零件进行精加工，不仅用于加工凸模，成型磨削用来对模具的工作零件进行精加工，不仅用于加工凸模，也可以加工镶拼式凹模的工作型面，还可以加工硬质合金和热处理也可以加工镶拼式凹模的工作型面，还可以加工硬质合金和热处理后硬度很高的模具零件。采用成型磨削加工零件可以获得高精度的后硬度很高的模具零件。采用成型磨削加工零件可以获得高精度的尺寸和形状。根据工厂的设备条件，成型磨削可以在平面磨床上采尺寸和形状。根据工厂的设备条件，成型磨削可以在平面磨床上采用成型砂轮或利用专用夹用成型砂轮或利用专用夹具。具。(1)(1)成型砂轮磨削法成型砂轮磨削法 成型砂轮磨削法是将砂轮修整成与工件被磨削表面完全吻合的成型砂轮磨削法是将砂轮修整成与工件被磨削表面完全吻合的形状，进行磨削加工，以获得所需要的成型表面，如图形状，进行磨削加工，以获得所需要的成型表面，如图3.133.13所示。所示。此法此法 一次磨削的表面宽度不能太大。用成型砂轮磨削法进行磨削，一次磨削的表面宽度不能太大。用成型砂轮磨削法进行磨削，其首要任务是把砂轮修整成所需要的形状，并保证必要的精度。其首要任务是把砂轮修整成所需要的形状，并保证必要的精度。返回 (2)轨迹运动磨削法 轨迹法是利用刀具或工件作一定规律的轨迹运动来进行加工的方法。图3.14所示是用夹具磨削圆弧面的加工示意图。工件除了靠机床做纵向进给运动外，还可以借助于夹具使工件作断续的圆周进给，完成要加工的表面的运动轨迹，这种磨削圆弧的方法叫轨迹法。常见的成型磨削夹具有以下几种。返回51正弦精密平口钳 如图3.15(a)所示，夹具由带正弦规的虎钳和底座6组成。正弦圆柱4被固定在虎钳体3的底面，用压板5使其紧贴在底座6的定位面上。在正弦圆柱和底座间垫入适当尺寸的量块，可使虎钳倾斜成所需要的角度，以磨削工件上的倾斜面，如图3.15(b)所示。量块尺寸按下式计算：52返回式中：h1 垫入的量块尺寸，mm；L正弦圆柱的中心距，mm；工件需要倾斜的角度，。正弦精密平口钳的最大倾斜角度为45。为了保证磨削精度，应使工件在夹具内正确定位，工件的定位基面应预先磨平并保证垂直。l 正弦磁力夹具 正弦磁力夹具的结构和应用情况与正弦精密平口钳相似，两者的区别在于正弦磁力夹具是用磁力代替平口钳夹紧工件，如图3.16所示。电磁吸盘能倾斜的最大角度也是45。返回图图3.16 3.16 正弦磁力夹具正弦磁力夹具1 1电磁吸盘；电磁吸盘；2 2电源线；电源线；3 3正弦圆柱；正弦圆柱；4 4底座；底座；5 5锁紧手轮锁紧手轮返回 以上磨削夹具，若配合成型砂轮也能磨削平面与圆弧面组成的形状复杂的成型表面。进行成型磨削时，被磨削表面的尺寸常采用测量调整器、量块和百分表进行比较测量。测量调整器的结构如图3.17所示。量块座2能在三角架1的斜面上沿V形槽上、下移动，当移动到适当位置后，用滚花螺母3和螺钉4固定。为了保证测量精度，要求量块座沿斜面移到任何位置时，量块支承面A、B应分别与测量调整器的安装基面D、C保持平行，其误差不大于0.005mm。返回返回 例3-1 图3.18所示凸模，采用正弦磁力夹具磨削斜面a、b及平面c。除a、b、c面外，其余各面均已加工到设计要求。返回59 磨削工艺过程如下：将夹具置于机床工作台上找正，使夹具的正弦圆柱轴线与机床工作台的纵向运动方向平行。以d及e面为定位基准磨削a a面面，调整夹具使a面处于水平位置，如图3.19(a)所示。调整夹具倾斜角度的量块尺寸：H H1 1=150mmsin10=26.0472mm 磨削时采用比较法测量加工表面的尺寸，图中20mm圆柱为测量基准柱。按图示的位置调整测量调整器上的量块座，用百分表检查，使量块座的平面B(或A)与测量基准柱的上母线处于同一水平面内，并将量块座固定。检测磨削尺寸的量块按下式计算：M M1 1=(50-10)cos10-10mm=29.392mm 加工面a的尺寸用百分表检测，当百分表在a面上的测量值与百分表在量块上平面的测量示值相同时，工件尺寸即达到磨削要求。返回61磨削磨削b b面面：调整夹具使b面处于水平位置，如图3.19(b)所示。调整及测量方法同前。调整夹具的量块尺寸：H2=150mmcos30=75mm 测量加工表面尺寸的量块尺寸：M2=(50-10)+(40-10)tan30cos30-10mm=39.641mm 注意：注意：当进给至与当进给至与c c面的相交线近旁时停止，以留下适当磨面的相交线近旁时停止，以留下适当磨削余量。削余量。磨削磨削c c面面：调整夹具磁力台成水平位置，如图3.19(c)所示。磨c面到尺寸，在两平面交线处留适当的磨削余量。测量加工表面尺寸时的量块尺寸：M3=50-(60-40)tan30+20 mm=39.641mm 返回63磨削磨削b b、c c面的交线部位面的交线部位：两平面交线部位用成型砂轮磨削，为此，将夹具磁力台调整为与水平面成30，把砂轮圆周修整出部分锥顶角为60的圆锥面，如图3.19(d)所示。用成型砂轮磨削b、c面的交线部位，如图3.19(e)所示。使砂轮的外圆柱面与处于水平位置的b面部分微微接触(出现极微小的火花)，再使砂轮慢速横向进给，直到c面也出现极微小的火花，加工结束。64 (3)在曲线磨床上进行成型磨削 目前专业模具生产厂都采用专用成型磨床加工，如工具曲线磨床、光学曲线磨床等。利用这些专用磨床加工零件表面，其加工精度高，表面质量好，生产效率高。工具曲线磨床的磨削方法是将被磨削的工件形状分成若干圆弧与直线，然后分段进行磨削若干圆弧与直线，然后分段进行磨削；光学曲线磨床是利光学曲线磨床是利用光学投影放大系统将工件放大映像到屏幕上，与夹在屏用光学投影放大系统将工件放大映像到屏幕上，与夹在屏幕上的工件放大图对照，加工时操作砂轮，将越过图线的幕上的工件放大图对照，加工时操作砂轮，将越过图线的余量磨去，直至物像的轮廓与图线全部重合为止。余量磨去，直至物像的轮廓与图线全部重合为止。图3.41所示为光学曲线磨床。它主要由床身、坐标工作台、砂轮架、光屏组成。返回返回 坐标工作台用于固定工件，可做纵向、横向移动和垂直方向的升降。砂轮架用来安装砂轮，它能做纵向和横向手动送进，可绕垂直轴旋转一定角度以便将砂轮斜置进行磨削，如图3.42所示。砂轮除作旋转运动外，还可沿砂轮架上的垂直导轨做往复运动，其行程可在一定范围内调整。为了对非垂直表面进行磨削，垂直导轨可沿砂轮架上的弧形导轨进行调整，使砂轮的往复运动与垂直方向成一定角度。光学曲线磨床的光学投影放大系统原理如图3.43所示。光线从机床的下部光源1射出，通过砂轮3和工件2，将两者的影像射入物镜，经过棱镜和平面镜的反射，可在光屏上得到放大的影像。将该影像与光屏上的工件放大图进行比较。由于工件留有加工余量，放大影像轮廓将超出光屏上的放大图形。操作者即根据两者的比较结果操纵砂轮架，做纵、横向运动，使砂轮与工件的切点沿着工件被磨削轮廓线将加工余量磨去，完成仿形加工。返回 对于光屏尺寸500mm500mm，放大50倍的光学投影放大系统，一次所能看到的投影区域范围为10mm10mm。当磨削的工件轮廓超出10mm10mm时，应将被磨削表面的轮廓分段，如图3.44(a)所示。把每段曲线放大50倍绘图，如图3.44(b)所示。为了保证加工精度，放大图应绘制准确，其偏差不大于0.5mm，图线粗细为0.1mm0.2mm。返回返回返回 磨削时先按放大图磨出曲线1-21-2所所对应的工件轮廓。由于放大图上曲线1-2的终点2和2-3的起点所对应的都是工件上的同一点。点2在两段放大图上具有相同的纵坐标，沿水平方向两者却相距500mm，所以在磨完1-2段的形状后，必须借助量块和百分表使工作台向左移工作台向左移动动10mm10mm，将工件上的分段点2移到放大图2-3段起点上，以便按2-3段的放大图磨削工件。如此逐段将工件的整个形状磨出。在按工件轮廓分段绘制放大图时，对放大50倍的光学放大系统，其分段长度不能超过10mm。但各分段的长短不一定相等，应根据工件形状、方便操作等因素来确定。返回7273成形磨削时当凸模形状复杂时，砂轮无法进入可将凸模改成镶拼结构747.2.2凸模型孔的加工凸模型孔的加工加工路线：毛坯-锻造-退火-车削、铣削-钻镗型孔-划线-钻固定孔-攻螺纹-淬火-磨削。752.2.压印锉修压印锉修 压印锉修是利用经淬硬并已加工完成的凸模经淬硬并已加工完成的凸模、凹模或另外制造的工艺冲头(又称样冲)作为压印基准件，垂直放置在未经淬硬(或硬度较低)并留有一定压印锉修余量的对应刃口或工件上，施以压力，经压印基准件的切经压印基准件的切削与挤压作用，在工件上压出印痕削与挤压作用，在工件上压出印痕，钳工再按此印痕修整而作出刃口或工件，如图3.45所示。返回返回3.3.坐标磨床加工坐标磨床加工 (1)坐标磨床的工艺范围 坐标磨床是磨削冲模精密零件的一种有效的方法，主要用于对淬硬零件的精加工，不仅能加工圆孔，也能对非圆孔进行加工，不仅能加工内成型表面，也能加工外成型表面。坐标磨床已在模具制造厂得到广泛的应用。坐标磨床分为立式、卧式两种。(2)工件的安装在磨削时一般以工件外形两垂直基面定位，用千分表分别校正基面使之与机床工作台纵、横坐标平行。为方便起见，一般在工作台上安装转台，利用转台来调正工件基面的正确位置。安装工件时，因为坐标磨床磨削过程中没有大的刀具切削力，因此压板只要紧到足以使工件不活动即可。工件安装应距离机床台面有足够的高度，以便从孔的顶部和底部都能测量孔径尺寸。在调正工件位置时，应先考虑小孔的位置，因小孔难以校准位置，且通常磨削余量较小。(3)磨削方法返回 内孔磨削 利用砂轮的高速自转、行星运动和轴向直线往复运动，即可进行内孔磨削，如图3.51所示。利用行星运动直径的增大实现径向进给，扩大孔径。进行内孔磨削时，由于砂轮直径受孔径限制，同时为降低磨头的转速，应使砂轮直径尽可能接近磨削孔直径，一般可取砂轮直径为孔径的0.80.9倍。但当磨孔直径大于50mm时，砂轮直径要受到磨头允许安装砂轮最大直径(40mm)的限制。砂轮高速回转主运动的线速度，一般比普通磨削的线速度低。行星运动的速度大约是主运动线速度的0.15倍左右。过慢的行星运动速度会使磨削效率降低，而且容易出现烧伤。砂轮的轴向往复运动的速度与磨削的精度有关，粗磨时往复运动速度可在0.5m/min0.8m/min范围内选取；精磨时，往复运动的速度可在0.05m/min0.25m/min范围内选取。尤其在精加工结束时，要用很低的行程速度。返回 外圆磨削 外圆磨削也是利用砂轮的高速自转、行星运动和轴向往复运动实现，如图3.52所示。利用行星运动直径的缩小，实现径向进给。平面磨削 平面磨削时，砂轮仅自转不作行星运动，工作台直线进给，如图3.53所示。平面磨削适合于平面轮廓的精密加工。锥孔磨削 磨削锥孔时，使用磨锥孔的专门机构。磨削时先将砂轮修整成所需的锥度，当主轴套筒下降时，砂轮的行星偏心量随之增大，如图3.54所示。侧磨 侧磨需要使用专门的磨槽附件进行加工，砂轮在磨槽附件上的装夹和运动情况如图3.55所示。磨槽附件的主轴可由电动机单独驱动。砂轮作垂直运动，可磨削型孔侧槽、带清角的型孔和方孔等。返回81返回返回 型孔磨削 将基本磨削方法综合运用，可以对一些复杂的型孔进行磨削加工，如图3.57所示。磨削图3.57(a)所示的凸模型孔，可先将圆形工作台固定在机床工作台上，用圆形工作台装夹工件，经找正使工件的对称中心与转台回转中心重合，调整机床使孔O1的轴线与机床主轴轴线重合，用内孔磨削方法磨出O1的圆弧线。再调整工作台使工件上O2的轴线与机床主轴轴线重合，磨削该圆弧到尺寸要求。利用圆形工作台将工件回转180，磨削O3的圆弧到要求尺寸。返回 使O4的轴线与机床主轴线重合，磨削时使行星运动停止，操纵磨头来回摆动磨削O4的凸圆弧。砂轮的径向进给方向与磨削外圆相同。注意使凹、凸圆弧在连接处平滑。利用平转台换位逐次磨削O5、O6、O7的圆弧。其磨削方法与O4相同。图3.57(b)是利用磨槽附件对型孔进行加工磨削加工，1 1、4 4、6 6采用成型采用成型砂轮磨削砂轮磨削，2 2、3 3、5 5是用平砂轮进行磨削是用平砂轮进行磨削。磨圆弧面时使中心O与主轴轴线重合，操纵磨头来回摆动磨削。返回86图图7-40 砂轮的三种运动砂轮的三种运动8788899091927.2.3 7.2.3 型腔加工型腔加工 型腔是模具成型制件的外形表面。由于尺寸精度要求较高，表面粗糙度较小，而且属于盲孔型内成型表面加工，型腔的形状比较复杂。常见的型腔工作型面大致分为回转曲面和非回转曲面，前者一般可用车床、内圆磨床或坐标磨床加工，工艺过程比较简单。而非回转曲面的型腔加工要困难得多，所以必须采用一定的方法加工。传统的加工方法有两种：通用机床加工、专用机床加工。通用机床加工主要靠工人使用车床、磨床、立式铣床和工具铣床等作粗加工或半精加工，然后由钳工修磨抛光型腔。这种工艺生产率低、成本高、质量不易保证。仿形铣床加工可以按照靠模加工出与其形状相同或相似的型腔，生产率高。其缺点是加工前需正确制作相应的靠模，加工准备时间长，且被加工表面并不十分光滑，有刀痕，型面窄槽和某些转角部位尚需钳工进一步加以修整。目前随着数控铣床的普及应用，已逐渐减少了仿形铣床的应用，下面重点介绍型腔的数控加工。返回7.2.3型腔加工型腔加工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2.铣削加工用于加工平面类的型腔 94图图7-49 拼块上的工艺螺孔和导钉拼块上的工艺螺孔和导钉孔孔95图图7-52 单刃指铣刀（飞刀）单刃指铣刀（飞刀）96图图7-53 型腔钻孔示意图型腔钻孔示意图提前去除较大的余量977.3.17.3.1 型腔的抛光和表面硬化技术型腔的抛光和表面硬化技术图7-65 圆盘式磨光机图7-64 修整后的油石98图7-66 手持往复研抛头的应用图7-67 用手持直式研抛头进行加工99图7-68 电解修磨抛光图7-69 电解修磨抛光原理图1001011021031041051061071081091101111121131141157.3.27.3.2型腔的表面硬化处理型腔的表面硬化处理1161173.3.TDTD处理处理n n TD模具表面超硬化处理技术，采用金属碳化物扩散覆层TD（Thermal Diffusion Carbide Coating Process）原理，是在一定的处理温度下将工件置于硼砂熔盐及其特种介质中，通过特种熔盐中的金属原子和工件中的碳、氮原子产生化学反应，扩散在工件表面而形成一层几微米至二十余微米的钒、铌、铬、钛等的金属碳化层。n 实践证明，这种覆层具有极高的耐磨，抗咬合，耐蚀等性能，可提高工件寿命数倍至数十倍，具有极高的使用价值。1187.47.4 模具工作零件的工艺路线模具工作零件的工艺路线p184-185119120图图7-71 凸模凸模121凸模工艺路线凸模工艺路线122习题与思考习题与思考n7-1 试说明冷冲模模架的组成？n7-2 试说明导柱的加工过程？n7-3 试说明注射模的结构组成？n7-4 试说明加工浇口套的工艺路线？n7-5 非平面结构的凸模加工的方法有那些？n7-6 单型孔凹模的加工过程？n7-7 型孔进一步加工的方法有那些？n7-8 型腔加工的方法有那些？主要应用那些设备？n7-9 型腔的抛光的主要方法有那些？n7-10 电解修磨抛光的特点是什么？n7-11 试以实例说明凹模的工艺路线？123