模具制造工艺-付建军-PPT-第三章

模具制造工艺1模具制造工艺第2章模具机加工技术模具制造工艺2概述机械切削加工成形磨削加工模具特种加工模具成型表面无屑加工普通机床加工仿形机床加工坐标机床加工数控机床加工电火花成形加工电火花线切割加工电化学加工超声波加工激光加工冷挤压加工快速成型加工陶瓷型铸造模具零件加工方法的分类模具制造工艺32.1一般机械加工一、普通车削1、设备（1）车床作用:加工各种回转表面(内外圆柱面、圆锥面及成型回转表面)和回转体的端面，有些车床还能加工螺纹面。运动:主运动:工件的旋转运动进给运动:刀具的直线移动CA6140卧式车床是最典型的普通车床，如下图所示：模具制造工艺4用以加工外圆、内孔、端面、螺纹以及车槽和车齿等，其主要类型如图所示：图车刀主要类型1-端面车刀；2-仿形车刀；3-车槽刀；4-外圆车刀；5-螺纹车刀1车削加工（2）车刀模具制造工艺51）三爪卡盘：自动定心，装卸方便，装夹规则形状零件1车削加工（3）装夹工具2）四爪单动卡盘：夹紧力大，装卸较麻烦，装夹大且形状不规则零件3）花盘：夹紧力大，装卸很麻烦，装夹形状复杂和不规则零件模具制造工艺6尺寸精度IT6～IT8表面粗糙度Ra0.8～Ra1.6车削加工的精度模具制造工艺71）易于保证工件各加工面的位置精度﹡例如易于保证同轴度要求利用卡盘安装工件，回转轴线是车床主轴回转轴线利用前后顶尖安装工件，回转轴线是两顶尖的中心连线﹡易于保证端面与轴线垂直度要求由横溜板导轨，与工件回转轴线的垂直度1车削加工3、车削工艺特点模具制造工艺82）切削过程较平稳避免了惯性力与冲击力，允许采用较大的切削用量.高速切削，利于生产率提高。1车削加工3、车削工艺特点3）适于有色金属零件的精加工有色金属零件表面粗糙度大Ra值要求较小时，不宜采用磨削加工，需要用车削或铣削等。用金刚石车刀进行精细车时，可达较高质量。4）刀具简单车刀制造、刃磨和安装均较方便。模具制造工艺92铣削加工铣削是平面的主要加工方法之一。铣削加工公差等级可达IT10—IT8，表面粗糙度Ra值可达1.6—0.4um。铣床的种类立式铣床：结构表面外形、非回转曲面型腔、规则型面的加工卧式铣床：模具外形表面的加工龙门铣床：大型零件表面的加工工具铣床：螺旋、圆弧、齿条、齿轮、花键等类零件的加工。仿形铣床：复杂成形表面模具制造工艺10（2）铣刀2铣削加工（3）铣床附件：平口钳、万能分度头、回转工作台、万能铣头模具制造工艺11（1）生产率较高，应用范围广（2）切削过程不平稳容易产生振动，Ra增加，如图（3）刀齿散热条件较好，但切入和切出有热和力的冲击，加速刀具的磨损，甚至引起硬质合金刀片的碎裂。2铣削加工2、铣削工艺特点模具制造工艺12平面铣削有周铣和端铣两种方式。周铣又分为逆铣和顺铣。在切削部位刀齿的旋转方向和工件的进给方向相反时，为逆铣；相同时,为顺铣。2铣削加工3、铣削方式模具制造工艺13刨床的刨削加工内容模具零件外形加工局部圆弧面加工牛头刨床：中小型零件龙门刨床：大型零件刨削加工的精度尺寸精度IT10表面粗糙度Ra1.6刨削加工模具制造工艺14牛头刨床应用：平面与斜面1、平面的加工对于较小的工件，通常用平口钳装夹；对于较大的工件，可直接安装在牛头刨床的工作台上。2、斜面的加工刨削斜面时，可在工件底部垫入斜垫块使之倾斜，并用撑板夹紧工件(图4-6)。斜垫块是预选制成的一批不同角度的垫块，并可用两块以上组成其他不同角度的斜垫块。模具制造工艺153插削加工插床的结构与牛头刨床相似，插床的滑枕沿垂直方向作往复运动应用：成形内孔的粗加工，大工件的外形加工缺点：加工时有冲击，宜采用较小的切削用量插削加工的精度尺寸精度IT10表面粗糙度Ra1.6模具制造工艺164磨削加工用砂轮或其他磨具加工工件，称为磨削。磨削加工的机床为磨床，磨床的种类很多，较常见的有：外圆磨床、内圆磨床和平面磨床等。模具制造工艺17磨削加工的基本方法：内孔磨削、外圆磨削、锥孔磨削、平面磨削、侧磨、磨削加工的特点是零件淬火后的主要加工方法之一精度高、表面质量好磨削加工的精度尺寸精度IT5~IT7表面粗糙度Ra0.8~Ra0.2模具制造工艺18平面磨削的特点磨削时发热量少，冷却和排屑条件好，加工精度达IT6，表面粗糙度达Ra0.8~0.2um1）平行平面磨削注意：两平面的平行度要求，上下反复交替磨削。2）垂直平面磨削注意：装夹工件时垂直度要求。装夹工具：精密平口钳角铁和平行夹头：尺寸较大的垂直面精密V形铁和夹爪：圆形工件端面磨削模具制造工艺19垂直平面磨削1.用精密平口钳装夹工件，磨削垂直面2.磨削较大尺寸平面工件的侧垂直面:3.磨削比较狭长的工件:4.磨削端面:用精密V形铁1和夹紧爪2装夹台肩或不带台肩的圆柱形工件3用导磁角铁1和垫铁3装夹工件2磨垂直面。用精密角铁2和平行夹头装夹工件1。模具制造工艺202、外圆磨削外圆磨削一般在普通外圆磨床或万能外圆磨床上进行，精度达IT6~IT5。一、普通磨削加工在外圆磨床上磨外圆的方法有a．纵磨法b.横磨法c.综合磨法d．深磨法模具制造工艺21外圆磨削工件装夹方法1.前后顶尖装夹，具有装夹方便、加工精度高的特点，适用于装夹长径比大的工件2.用三爪自定心或四爪单动卡盘装夹，适用于装夹长径比小的工件，如凸模、顶块、型芯等3.用卡盘和顶尖装夹较长的工件4.用反顶尖装夹，磨削细长小尺寸轴夹工件，如小型芯、小凸模等5.配用芯轴装夹，磨削有内外圆同轴度要求的薄壁套类工件，如凹模镶件、凸凹模等模具制造工艺221.纵向磨削法工件与砂轮同向转动，工件相对砂轮作纵向运动。当一次纵行程后，砂轮横向进给一次磨削深度。磨削深度小，切削力小，容易保证加工精度，适于磨削长而细的工件2.横向磨削法(切入法)工件与砂轮同向转动，并作横向进给连续切除余量。磨削效率高，但磨削热大，容易烧伤工件，适于磨较短的外圆面和短台阶轴，如凸模、圆型芯等3.综合磨法是横磨法与纵向磨法的综合应用，先用横磨法去除大部分余量，留有0.01~0.03mm作为纵磨余量，适于磨削余量大、刚度高的工件模具制造工艺233、内圆磨削内圆磨削可以在内圆磨床上进行，也可以在万能外圆磨床上进行。与外圆磨削类似,内圆磨削也可以分为纵磨法和横磨法。磨削精度IT7~IT6，粗糙度Ra1.6~0.4um。装夹工具：三爪卡盘、四爪单动卡盘模具制造工艺24内圆磨削工件装夹方法1．三爪自定心卡盘一般用于装夹较短的套筒类工件，如凹模套、凹模等2．四爪单动卡盘适宜于装夹矩形凹模孔和动、定模板型孔3．用卡盘和中心架装夹工件，适宜于较长轴孔的磨削加工4．以工件端面定位，在法兰盘上用压板装夹工件，适用于磨削大型模板上的型孔、导柱、导套孔等模具制造工艺25光学曲线磨床的光学投影放大系统原理，如图所示。四、光学曲线磨床成形磨削模具制造工艺26将被磨削表面的轮廓分段，如图a所示。把每段曲线放大50倍绘图，如图b所示。四、光学曲线磨床成形磨削模具制造工艺272.2模具的仿形加工—根据预先加工好的样板或模型（靠模）为仿形依据，加工时触头在样板上移动，刀具做同步运动，在工件上加工出与靠模一致的模型。仿形加工仿形加工的应用：外型加工、型腔加工、花纹图案雕刻、自由曲面构成的成型零件。模具制造工艺281、仿形加工的主要特点2、仿形加工的种类仿形车削仿形铣削仿形刨削仿形磨削可切削加工较为复杂的曲面需要靠模作为仿形加工的依据只适用于少许余量的精加工或半精加工模具制造工艺29二、仿形加工的优缺点以样板、模型、靠模作为依据加工模具形面，跳过了复杂曲面的数学建模问题，简化了复杂曲面的加工工工艺。靠模、模型可用木材、石膏、树脂等已成形的材料制作，扩大了靠模的选取范围。仿形有误差，加工过程中产生的热收缩、刀补问题较难处理。加工效率高，为电火花的40~50倍，常做为电火花前的粗加工。模具制造工艺30二、加工方式①平面轮廓仿形铣削时靠模销沿着靠模外形运动，不作轴向运动，铣刀也只沿工件的轮廓铣削，不作轴向运动，如图8a所示。可用于加工复杂轮廓形状，但需深度不变的型腔。a）平面轮廓仿形b）立体轮廓水平分行仿形c)立体轮廓垂直分行仿形图8仿形加工方式模具制造工艺31二、加工方式②立体轮廓水平分行仿形如图8b所示，工作台水平移动，铣刀进行切削，切削到型腔端头时主轴箱在垂直方向作一进给运动，然后工作台再作反向水平进给，如此反复直至加工出所需的形腔表面。③立体轮廓垂直分行仿形如图8c所示，切削时主轴作连续的垂直进给，到型腔端头时工作台在水平方向作依次横向进给，然后主轴再作反向进给。模具制造工艺32三、仿形加工工艺在仿形铣床上加工型腔的效率高，其粗加工效率为电火花加工的40～50倍，尺寸精度可达0.05mm，表面粗糙度为Ra3.2～6.3μm。由于铣刀强度的限制，不能加工出内清角和较深的窄槽等，因此，对于要求较高的模具来说，仿形铣削一般只作为粗加工工序，加工时留一定的余量，供电火花精加工用。仿形铣削之前，必须先做好准备工作，包括制作靠模、选择适当的仿形触头和铣刀等，然后才着手进行仿形加工。模具制造工艺33三、仿形加工工艺仿形加工工艺三要素：靠模、触头、铣刀1、靠模：仿形加工的主要装置模具制造工艺34三、仿形加工工艺2、仿形触头触头的头部与靠模的表面形状相适应1）具体要求：①触头倾角α靠模工作面最小倾角β②触头头部半径R靠模工作面最小半径r2）触头与铣刀的关系：D=d+（a+e）D—触头直径，d—铣刀直径，a—钳工修正量，e—触头偏移量模具制造工艺35b)d)图仿形触头选择示意图ａ）αβ正确ｂ）αβ不正确ｃ）Rr正确ｄ）Rr不正确模具制造工艺36三、仿形加工工艺3、铣刀图11铣刀端部圆角a)Rr不正确b)rR正确铣刀端部的圆弧半径必须小于被加工表面凹入部分的最小半径a)b)模具制造工艺37仿形刨削划线先粗加工外形，当单边余量0.2~0.3mm。仿形刨削加工，当单边余量0.01~0.02mm研磨余量。模具制造工艺385其他加工1镗削加工普通镗削主要用于孔径精度和孔间距精度要求较低的孔加工坐标镗削主要加工高精度孔及孔系镗床类机床主要工作是用镗刀进行镗孔，也可进行铣平面、车凸缘、切螺纹等工作。有卧式镗床、立式镗床、落地镗床、金刚镗床和坐标镗床等多种类型。模具制造工艺391镗削加工一、坐标镗床坐标镗床主要用于镗削高精度的孔，特别适用于加工相互位置精度很高的孔系，如钻模、镗模和量具等零件上的精密孔加工。坐标镗床制造精度很高，具有良好的刚度和抗振性，最主要特点是具有坐标位置的精密测量装置，加工时，按直角坐标来精确定位。孔的尺寸精度IT6～IT7;表面粗糙度Ra0.8um,孔距精度0.005～0.01㎜模具制造工艺402、坐标镗床的附件（1）万能回转台1）转盘可绕垂直轴回转任意角度（0~3600）2）转盘可绕水平轴0~900倾斜转盘有360°刻线，并有刻度值为1'的刻度环和最小分化值为10的游标环。回转工作台具有刹紧和分度蜗杆脱落机构。可加工和检验互相垂直的孔、径向分布孔、斜孔及斜面上的孔。模具制造工艺41（2）光学中心找正器1）锥尾：插入主轴锥孔，使之与机床主轴轴线重合。2）光学系统：用于观察基准边影象是否与十字线重合。模具制造工艺42（3）镗孔夹头由锥尾、调节机构、刀夹组成，作用是按照被镗孔的孔径精确的调整镗刀刀尖与主轴线间距。锥尾：插入主轴锥孔调节机构：调节镗孔孔位尺寸刀夹：固定刀架模具制造工艺431、坐标磨床的磨削运动（1）砂轮的高速自转速度高达9000~18000rpm（2）主轴行星公转：砂轮轴线绕磨孔中心作行星运动，转速低10~300rpm图19砂轮的三种运动四、坐标磨削（3）冲程运动：砂轮轴上下往复运动，上下往复速度可调（4）进给运动：调节公转半径，实现加工的径向进给，调节量很小（5）工作台移动：其定位精度很高如图19所示。模具制造工艺44.2钻削加工钻削加工用于加工一般孔，刀具为麻花钻，机床为钻床；精密孔则采用坐标镗削或坐标磨削加工锥柄白色麻花钻磨制直柄麻花钻模具制造工艺452钻削加工孔的加工（1）钻孔：钻头在实心材料上加工出