第二章__模具的机械加工.

第二章模具的机械加工第一节切削加工方法及其选择第二节一般机械加工第三节模具的仿形加工第四节模具的精密加工•第一节切削加工方法及其选择•一、模具零件的常用机械加工方法•（一）一般机械加工•（1）车削加工•（2）铣削加工•（3）刨削加工•（4）钻削加工•（5）磨削加工•（二）仿形加工•（三）精密加工•（1）坐标镗床加工•（2）坐标磨床加工•（3）成形磨削•二、选择模具零件表面加工方法的原则•1、外圆柱面的加工外圆柱面加工方法序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11～1312.5～50适用于淬火钢以外的各种金属2粗车-半精车IT8～103.2～6.33粗车-半精车-精车IT7～80.8～1.64粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT7～80.025～0.25粗车-半精车-磨削IT7～80.4～0.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨IT6～70.1～0.47粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工IT50.12～0.18粗车-半精车-精车-精细车（金刚石车）IT6～70.025～0.4主要用于要求较高的有色金属加工9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨）IT5以上0.006～0.025极高精度的外圆加工10粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.006～0.1图2.1车外圆车刀的选择(a)普通外圆车刀(b)45°弯头刀(c)90°偏刀图2.2顶尖、拨盘及鸡心夹头1—螺钉；2—前顶尖；3—拨盘；4—鸡心夹头；5—后顶尖图2.3四爪卡盘和花盘(a)四爪卡盘(b)花盘1—调整螺钉；2—卡爪；3—压板；4—螺栓；5—T形槽；6—工件；7—平衡铁•2、平面的加工平面加工方法序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11～1312.5～50端面2粗车-半精车IT8～103.2～6.33粗车-半精车-精车IT7～80.8～1.64粗车-半精车-磨削IT6～90.2～0.85粗刨（或粗铣）IT11～136.3～25一般不淬硬平面6粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）IT8～101.6～6.37粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-刮研IT6～70.1～0.8精度要求较高的不淬硬平面，批量较大时宜采用宽刃精刨方案8粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-宽刃精刨IT70.2～0.89粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-磨削IT70.2～0.8精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面10粗刨（或粗铣）-精刨（或精铣）-粗磨-精磨IT6～70.025～0.411粗铣-拉削IT7～90.2～0.8大量生产，较小的平面(精度视拉刀精度而定)12粗铣-或精铣-磨削-研磨IT5以上0.006～0.1高精度平面图2.4铣削的应用(a)用圆柱铣刀铣削(b)用端铣刀铣削图2.5工件直接安装在工作台上图2.6矩形工件的装夹(a)在平口钳上装夹(b)用角铁装夹•3、孔的加工•（1）一般孔的加工方法•1）钻孔•2）扩孔•3）拉孔•4）铰孔•5）镗孔•6）内圆磨削•7）研磨、珩磨、抛光等光整加工图2.7钻孔时工件的装夹(a)用虎钳装夹(b)用压板螺栓装夹(c)用V型架装夹(d)用钻模装夹图2.8镗床上镗孔的示意图图2.9珩磨原理及磨粒运动轨迹孔加工方法序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/μm适用范围1钻IT11～1312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于15～20mm2钻-铰IT8～101.6～6.33钻-粗铰-精铰IT7～80.8～1.64钻-扩IT10～116.3～12.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于15～20mm5钻-扩-铰IT8～91.6～3.26钻-扩-粗铰-精铰IT70.8～1.67钻-扩-机铰-手铰IT6～70.2～0.48钻-扩-拉IT7～90.1～1.6大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）9粗镗(或扩孔）IT11～136.3～12.5除淬火钢外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗(粗扩）-半精镗（精扩）IT9～101.6～3.211粗镗(粗扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）IT7～80.8～1.612粗镗(粗扩）-半精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀精镗IT6～70.4～0.813粗镗(扩）-半精镗-磨孔IT7～80.2～0.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗(扩）-半精镗-粗磨-精磨IT6～70.1～0.215粗镗-半精镗-精镗-精细镗（金刚镗）IT6～70.05～0.4主要用于精度要求高的有色金属加工16钻-（扩）-粗铰-精铰-衍磨；钻-（扩）-拉-衍磨；粗镗-半精镗-精镗-衍磨；IT6～70.025～0.2精度要求很高的孔17钻-（扩）-粗铰-精铰-研磨；钻-（扩）-拉-研磨；粗镗-半精镗-精镗-研磨；IT5～60.006～0.1•（2）深孔加工（如水孔）图2.10枪钻结构•（3）精密孔加工图2.11精孔钻结构•（4）孔系的加工•1）单件孔系的加工•A：划线法加工•B：找正法加工图2.12用心轴和块规找正(a)第一工位(b)第二工位1—心轴；2—镗床主轴；3—块规；4—塞尺；5—镗床工作台•C：通用机床坐标加工法图2.13附加百分表在铣床上镗孔1—检验棒；2—立铣床；3—百分表；4—量块组•D：坐标镗床加工•（2）相关孔系的加工•A：同镗(合镗)加工法图2.14模具零件的同镗(合镗)加工1，2，3—零件；4—钻头；5—夹钳•B：配镗加工法•C：坐标磨削法第二节一般机械加工一、车削加工1、加工对象：（1）工件：凸模、凹模、导柱、导套、顶杆、型芯、模柄等（2）加工表面：内外回转表面、螺旋面、端面、钻、镗孔、铰孔及滚花等•冷冲模•导柱、导套•圆凸模凸模•注塑模中的回转体零件•浇口套•2、加工效果：•精加工的尺寸精度：IT6~8；表面粗糙度1.6~0.8微米•例如：加工模具中的导柱、推杆时车削的加工余量、加工精度和表面粗糙度工序加工余量/mm尺寸精度/mm圆度/mm圆柱度/mm表面粗糙度Ra（微米）粗车1.5~2IT12~90.2~0.30.015/100~0.05/3003.2~12.5半精车0.8~1.5精车0.5~0.8IT8~60.10~0.150.02~0.030.2~1.6•3、加工过程及方法：•（1）一般（简单）表面的加工：•（2）回转体型面（不规则表面）的加工：主要包括型腔内表面和型芯（凸模）外表面。•A:基本原理：一是改变刀具切削刃的形状，使之与型面的母线相吻合—成形刀具；二是改变刀具（尖）的运动轨迹，使刀具的运动轨迹与型面的母线一致。•B:具体加工方法：•手动控制法—手动控制刀具（尖）的运动轨迹•样板刀—成形车刀•靠模法—利用靠模（仿形装置）控制刀具（尖）的运动轨迹•使用专用工具—如球面车削工具•数字程序控制—利用数控机床的数字控制系统控制刀具（尖）的运动轨迹•车削加工型腔实例；•对拼式塑压模型腔•1）将坯料加工为平行六面体，斜面暂不加工。•2）在拼块上加工出导钉孔和工艺螺孔，为车削时装夹用。•3）将分型面磨平，在两拼块上装导钉，一端与拼块A过盈配合，一端与拼块B间隙配合。•4）将两块拼块拼合后磨平四侧面及一端面，保证垂直度，要求两拼块厚度保持一致。••拼块上的工艺螺孔和导钉孔•５）在分型面上以球心为圆心，以44.7mm为直径划线，保证H1=H2，如图所示•６）据所画线利用成型样板车刀加工两球面•７）分别加工出两矩形面和圆锥面，将两块拼块拼合后进行精加工•二、铣削加工•1、加工对象：利用立铣床对模具零件的型腔、型面或孔进行加工；在铣床上对平面或斜面进行加工。•2、加工效果：一般加工尺寸精度可达IT10，Ra1.6微米；高速精铣后可达IT8，Ra0.8微米。•3、主要应用：•（1）平面或斜面的加工•斜面加工需在工件装夹时将斜面调整到水平或垂直的位置,然后进行加工。•铣削加工倾斜平面的方法：•工件斜置：如图所示。•刀具斜置：•（2）圆弧面的加工•加工时，工件置于圆转台上，并使被加工圆弧中心与圆转台的回转中心重合。圆工作台（3）复杂型腔或型面的加工复杂型腔或型面一般由圆弧段和直线段组成。采用坐标法进行加工，即根据被加工点的位置，控制工作台的纵横（X，Y）向移动以及主轴头的升降（Z）进行加工。加工后精度较低，须钳工修整或利用其它方法（电加工）来提高精度•为加工出某些特殊的形状部位，在无适合的标准铣刀可选用时，可采用图所示适合于不同用途的单刃指铣刀。•为提高铣削效率，对某些铣削余量较大的型腔，铣削前可在型腔轮廓线的内部连续钻孔，孔的深度和型腔的深度接近，如图所示。•（4）孔系的加工•孔系：指模板上数量较多且孔间距离要求高的多个孔。包括平面孔系和非平面孔系。•在立铣床上加工孔系的方法：•a：划线加工法—由模具钳工进行•先在孔位上划线，然后逐个找正加工；精度较低，一般在0.25-0.5mm•b：坐标法加工法—根据模板上各孔的相对坐标来控制工作台的移动，逐个将各孔加工出来。不加测量装置孔位精度为0.06-0.08mm，加测量装置为0.02mm•c：同镗或配镗加工法—处理两个零件且位置相同的孔的加工，如：上、下模座上的导柱、导套孔，可以保证两孔的同轴度。•上、下模座导柱、导套安装孔•三、刨削和插削加工•1、加工对象：主要用于模具的外形加工，中小型零件采用牛头刨床，大型零件用龙门刨床。•2、加工效果：加工后尺寸精度为IT10，表面粗糙度1.6微米；宽刃精刨时可获更高精度。•3、主要应用：•（1）平面加工•（2）斜面加工•（3）各类槽加工•（4）型面加工•例：平面构成的凸模型面加工•零件图：工艺简图abcde•四、磨削加工•1、加工对象：利用砂轮在平面磨床、内圆磨床或外圆磨床上对形状简单（平面、内圆和外圆）的零件进行加工；例如磨削主要对模具型腔、型面、导柱外圆、导套内外圆表面以及模具零件之间的接触面进行精加工。•2、加工效果：•加工平面：尺寸精度IT5~IT6，表面粗糙度Ra0.4~0.2微米，两平面平行度小于0.1:100•加工外圆：尺寸精度IT5~IT6，表面粗糙度Ra0.8~0.2微米，若采用高光洁磨削工艺，表面粗糙度可达Ra0.025微米；•加工内孔：尺寸精度IT6~IT7，表面粗糙度Ra0.8~0.2微米；若采用高精度磨削工艺，尺寸精度可控制在0.005mm之内，表面粗糙度Ra0.1~0.025微米。挤出成型机头（精诚模具集团）平面磨床手工抛光•3、磨削工艺：•（1）外圆磨削工艺要点•1）应用、工序及加工质量•外圆磨削是车削加工的后续工序，其应用范围、加工对象与车削加工基本相同。外圆磨削一般在热处理(淬火)之后进行，是机械加工工艺过程中的精密加工或最终加工工序。•外圆磨削一般分为：粗磨、精磨和细磨三道工序。可根据被被加工的工件的批量大小和应达到的精度要求，其工序组合可进行适当调整以保证加工质量和高效。•2)平面磨削工艺要点•3)内孔磨削工艺要点：见教材表格。•磨削过程中关键要考虑：砂轮的选用，磨削用量的确定，工件的定位方案，正确的磨削顺序，加工质量的检测等方面。第三节模具的仿形加工•一、仿形加工的概述：•概念：以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定的压力，并且沿其表面上移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。•除数控加工外,仿形加工是各种模具型腔和型面进行机械加工的主要方法之一。•常用的仿形加工的方法：仿形车削、仿形刨削、仿形铣削和仿形磨削等。•仿形铣床：•特点:•以靠模（样板）加工为依据加工模具的型面，跳过了复杂曲面的数学计算和建模问题，简化了复杂形状曲面的机械加工工艺。靠模材料可用木材、石膏、树脂等易成形材料制作降低了靠模的制造难度。加工效率高，一般为电火花加工的40－50倍，常作为电火花加工前的粗加工工序。加工误差较难控制，如加工过程中刀具磨损的补偿问题设备较复杂，价格昂贵•二、仿形加工的控制方式及工作原理控制方式工作原理特点机械式仿形触头与刀具之间刚性连接，或通过其它机构如缩放仪和杠杆等