第5章 模具典型零件加工-學(xué)生

模具制造工藝機(jī)械工程系第5章模具典型零件加工1工作零件的制造屬于單件生產(chǎn)。其制造具有以下特點(diǎn)：(1)形狀復(fù)雜，加工精度高，因此需應(yīng)用各種先進(jìn)的加工方法（如數(shù)控銑、數(shù)控電加工、坐標(biāo)鏜、成形磨、坐標(biāo)磨等）才能保證加工質(zhì)量；(2)模具材料性能優(yōu)異，硬度高，加工難度大，需要先進(jìn)加工設(shè)備和合理安排加工工藝；(3)模具生產(chǎn)批量小，大多具有單件生產(chǎn)的特點(diǎn)。應(yīng)多采用少工序、多工步的加工方案，即工序集中的方案；不用或少用專用工具加工；(4)模具制造完成后均需調(diào)整和試模

2凸模、凹模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

凸模、凹模是沖壓模的主要工作零件。凸模:長(zhǎng)軸類零件，分為兩部分：

固定部分和工作部分凹模是板類零件，其型孔尺寸、形狀精度和表面要求都比較高，但其外形簡(jiǎn)單，一般為圓形或矩形。固定部分:形狀簡(jiǎn)單，尺寸精度要求不高；工作部分:尺寸精度和表面質(zhì)量要求較高。32）表面形狀和位置精度對(duì)凸模、凹模的表面形狀要求是：側(cè)壁應(yīng)平行或稍有斜度，不允許有反向斜度對(duì)凸模、凹模的位置精度要求是：圓形凸模工作部分對(duì)固定部分的同軸度誤差不得超過(guò)工作部分公差的一半，凸模端面應(yīng)與中心線垂直；連續(xù)模、復(fù)合模的多孔凹模，均有位置要求，其公差的大小根據(jù)工件的位置精度而定。2、凸模、凹模的技術(shù)要求

1）尺寸精度:凸模、凹模的尺寸根據(jù)工件的尺寸和公差大小、凸凹模之間的間隙及制造公差計(jì)算而得。43）表面粗糙度要求表面光潔、刃口鋒利，刃口部分的表面粗糙度為0.4um，固定部分的粗糙度為0.8um，其余為6.3um4）硬度凹模工作部分硬度為60~64HRC，凸模熱處理硬度為58~63HRC，對(duì)于鉚接的凸模，固定部分不要求淬硬，從工作部分到固定部分硬度逐漸降低。

5凸、凹模加工的典型工藝路線主要有以下幾種形式：

（1）下料→鍛造→退火→毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）→劃線→刃口輪廓粗加工→刃口輪廓精加工→螺孔、銷(xiāo)孔加工→淬火與回火→研磨或拋光。此工藝路線鉗工工作量大，技術(shù)要求高，適用于形狀簡(jiǎn)單、熱處理變形小的零件。

6（2）下料→鍛造→退火→毛坯外形加工（包括外形粗加工、精加工、基面磨削）→劃線→刃口輪廓粗加工→螺孔、銷(xiāo)孔加工→淬火與回火→采用成形磨削進(jìn)行刃口輪廓精加工→研磨或拋光。此工藝路線能消除熱處理變形對(duì)模具精度的影響，使凸、凹模的加工精度容易保證，可用于熱處理變形大的零件。

7（3）下料→鍛造→退火→毛坯外形加工→螺孔、銷(xiāo)孔、穿絲孔加工→淬火與回火→磨削加工上下面及基準(zhǔn)面→線切割加工→鉗工修整。此工藝路線主要用于以線切割加工為主要工藝的凸、凹模加工，尤其適用形狀復(fù)雜、熱處理變形大的直通式凸模、凹模零件。

8凸模類零件加工特點(diǎn)1、工作部分尺寸精度、形狀位置精度高，配合部分與工作部分要求同軸度2、凸模加工是外形加工3、有強(qiáng)度要求的凸模，表面不允許有溝槽，連接部分采用圓弧過(guò)渡4、塑料模中，凸模帶有一定的斜度91．圓形凸模的加工（1）結(jié)構(gòu)：如圖所示。（2）加工工藝路線：毛坯—車(chē)削加工（留磨削余量）—熱處理—磨削

材料：Cr12熱處理：58~64HRC10備料—鍛造—熱處理—車(chē)端面、外圓—熱處理—研中心孔—磨削—線切割備料—鍛造—熱處理—車(chē)端面、外圓—熱處理—磨削—去除夾頭注：車(chē)端面時(shí)留夾頭的余量方案一雙頂尖法方案二工藝夾頭法112．非圓形凸模的加工加工方法有:12（1）壓印銼修壓印前，先在車(chē)床或刨床上預(yù)加工凸模各表面，鉗工劃線凸模形狀輪廓，銑床上加工凸模工作表面，留壓印后的銼修余量0.15~0.25mm。壓印時(shí)，將凸模坯垂直壓入已淬硬的凹模型孔內(nèi)，通過(guò)型孔的擠壓和切削作用，凸模坯上多余的金屬被擠出，并留有印痕，鉗工銼修，如此反復(fù)，直至達(dá)到圖樣要求為止。13（2）仿形刨削加工14（3）電火花線切割加工電火花線切割加工工藝：1）毛坯準(zhǔn)備用圓形棒料鍛成圓形或方形，并進(jìn)行退火處理2）刨六個(gè)面3）鉆穿絲孔作為程序加工的起點(diǎn)，一般為2~3mm的孔4）加工螺孔加工固定凸模用的螺孔（鉆孔、攻螺紋）5）熱處理淬火、回火、檢查硬度6）磨上下平面7）電火花線切割凸模按圖樣編制程序8）研磨鉗工對(duì)凸模工作部分進(jìn)行研磨，使表面光滑。優(yōu)點(diǎn)：自動(dòng)化程度高，簡(jiǎn)化加工過(guò)程，提高模具質(zhì)量。

15（4）成形磨削凸模一般設(shè)計(jì)成直通式；對(duì)于半封閉的凸模，設(shè)計(jì)成鑲拼結(jié)構(gòu)，即分解成幾件，分別進(jìn)行磨削，最后裝成一件完整的凸模。磨削前，先了解機(jī)床的特性，并有效利用各種夾具和成形砂輪，根據(jù)凸模的形狀選擇合理的基準(zhǔn)面及工藝孔基準(zhǔn)，并進(jìn)行工藝尺寸換算，最后制定磨削程序。但要考慮以下幾點(diǎn)：16凹模類零件的加工特點(diǎn)1、凹模加工是內(nèi)形加工，加工難度大，有時(shí)帶工藝結(jié)構(gòu)如圓角、脫模斜度等2、淬火前，加工好所有的螺孔、銷(xiāo)孔、其他非內(nèi)腔部分3、降低加工難度，減少熱處理變形，防止淬火開(kāi)裂，采用鑲拼結(jié)構(gòu)4、淬火前加工內(nèi)腔大致形狀，保證熱處理淬透性，減少精加工工作量5、塑料模，加工內(nèi)腔中心與導(dǎo)柱相對(duì)位置一致，否則無(wú)法合模17凹模加工工藝過(guò)程凹模型孔的加工與形狀有關(guān)，按凹模型孔的不同，型孔加工有以下三種情況：

制造比較簡(jiǎn)單，工藝路線為：毛坯—鍛造—退火—車(chē)削、銑削—鉆、鏜型孔—?jiǎng)澗€—鉆固定孔—攻螺紋、鉸銷(xiāo)孔—淬火、回火—磨削上、下平面及型孔。

2、系列圓形型孔

1、單圓形型孔各孔尺寸及相對(duì)位置有一定的要求，常采用坐標(biāo)法進(jìn)行加工。加工方法如下：

18（1）普通鉆床上加工

毛坯—銑（刨）六面—磨六面—?jiǎng)澗€—鉆床上加工（利用縱橫向移動(dòng)確定孔距）加工孔距精度低（±0.04mm），加工效率低；

（2）立式銑床上加工（3）坐標(biāo)鏜床或坐標(biāo)磨床加工利用縱、橫向移動(dòng)確定孔距，加工孔距精度較低，0.06~0.08mm，當(dāng)縱、橫向移動(dòng)帶有數(shù)顯裝置時(shí)，孔距精度達(dá)±0.02mm。加工孔距精度高，加工表面較光潔，但型孔熱處理后易發(fā)生變形，影響精度。為了保證精度，熱處理后，在坐標(biāo)磨床上精加工。191）鑲?cè)胧桨寄?/p>

在坐標(biāo)鏜床上按坐標(biāo)法鏜孔，是將各型孔間的尺寸轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)尺寸。

加工分布在同一圓周上的孔，可以使用坐標(biāo)鏜床的機(jī)床附件——萬(wàn)能回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。

20①材料：碳素工具鋼或合金工具鋼。②熱處理：60HRC③加工工藝路線毛坯鍛造—退火—粗加工—半精加工—固定孔加工—鉆、鏜型孔—淬火、回火—磨削上、下平面—型孔精加工

型孔加工：坐標(biāo)鏜床、數(shù)控銑床、坐標(biāo)磨床、線切割機(jī)床2）整體式凹模213、非圓形型孔

非圓形型孔的凹模，通常將毛坯鍛造成矩形，加工各平面后進(jìn)行劃線，將型孔中心的余料去除,圖示是沿型孔輪廓線鉆孔。凹模尺寸較大時(shí)，也可用氣割方法去除。

222）用帶鋸機(jī)切除廢料加工效率高，精度也較高1）沿洞口輪廓鉆孔（如圖）先沿洞口輪廓?jiǎng)澇鲆幌盗锌?，孔間保留0.5~1mm余量，并在各孔中心鉆中心眼，然后在鉆床上順序鉆孔，鉆完后鑿?fù)ㄕ麄€(gè)輪廓，敲出中間一塊廢料。缺點(diǎn)：生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，殘留的加工余量大。型孔中心的余料去除的方法：

23廢料切除后，進(jìn)行精加工，方法有：銼削、壓印銼修、電火花線切割、電火花加工。（1）銼削加工毛坯—鍛造—?jiǎng)澗€—型孔中心的余料去除（鉆孔、銑輪廓）—鉗工銼削型孔—熱處理—油石研磨型孔

（2）壓印銼修利用已加工好的凸模對(duì)凹模進(jìn)行壓印，壓印方法與凸模的壓印加工基本相同，壓印時(shí)，首次壓印深度為0.2~0.5mm，以后各次的壓印深度可大些，每次壓印后都要銼去多余的金屬，直至壓印深度達(dá)到圖樣的要求為止。優(yōu)點(diǎn)：型孔尺寸精度高，表面光潔度好；

3、非圓形型孔精加工24熱處理后加工型孔，模具尺寸精度高，質(zhì)量好，但加工尺寸受限制，孔壁呈條紋狀，加工過(guò)程如下：毛坯準(zhǔn)備→刨六面→磨六面→劃線，加工銷(xiāo)、螺紋孔→銑型孔內(nèi)廢料，鉆穿絲孔→熱處理→磨上下面角尺面→線切割型孔→穩(wěn)定性回火→研磨凹模型孔→磨銷(xiāo)孔→磨凹模角尺面及外形尺寸→精研凹模刃口

（3）電火花線切割25型孔表面成顆粒狀麻點(diǎn)，有利于潤(rùn)滑，但電極損耗型孔產(chǎn)生斜度，加工過(guò)程如下：毛坯準(zhǔn)備→刨六面→磨上下面角尺面→劃線，劃型孔輪廓及螺孔→切除中心余料→加工螺孔銷(xiāo)孔→熱處理→磨上下面→退磁處理→電火花加工型孔型孔電火花加工的方法：直接法、間接法、混合法、二次電極法；加工方法的選擇主要根據(jù)凸、凹模的間隙而定

（4）電火花加工26型腔加工型腔的作用是成形制件的外表面，其加工精度和表面一般要求較高，可分為回轉(zhuǎn)曲面的型腔和非回轉(zhuǎn)曲面的型腔?；剞D(zhuǎn)曲面的型腔：車(chē)削—磨削（內(nèi)圓磨/坐標(biāo)磨）非回轉(zhuǎn)曲面的型腔：銑削—磨削（坐標(biāo)磨）—研磨/拋光/表面硬化處理27（一）塑料模型腔的加工方法用仿形銑床加工用通用機(jī)床加工采用型腔加工新工藝型腔冷擠壓電加工精密鑄造法開(kāi)式擠壓閉式擠壓電火花加工電火花線切割加工陶瓷型鑄造失蠟鑄造殼型鑄造28型腔加工方法1．車(chē)削加工主要用于加工回轉(zhuǎn)曲面的型腔或型腔的回轉(zhuǎn)曲面部分292．銑削加工（1）普通銑床加工型腔立銑和萬(wàn)能工具銑床：適合于加工平面結(jié)構(gòu)的型腔。Ra1.6μm

考慮由于切削力波動(dòng)導(dǎo)致刀具傾斜變化造成的誤差,選用比型腔圓弧半徑R小的銑刀半徑。提高銑削效率，銑削前可在型腔輪廓線的內(nèi)部連續(xù)鉆孔，深度和型腔的深度接近30模架的加工一、冷沖模模架

（1）作用：模架是用來(lái)安裝模具的工作零件和其它結(jié)構(gòu)零件，并保證模具的工作部分在工作時(shí)間具有正確的相對(duì)位置。即連接和導(dǎo)向作用。

（2）組成：由上、下模座，導(dǎo)柱、導(dǎo)套組成滑動(dòng)導(dǎo)向的標(biāo)準(zhǔn)冷沖模模架結(jié)構(gòu)如圖所示31導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工

1、導(dǎo)柱、導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)要求導(dǎo)柱、導(dǎo)套是沖模的導(dǎo)向零件，導(dǎo)柱安裝在下模座上，導(dǎo)套安裝在上模座上，導(dǎo)柱、導(dǎo)套滑動(dòng)配合，以保證凸、凹模工作時(shí)具有正確的相對(duì)位置，保證模架的活動(dòng)部分運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、無(wú)阻滯現(xiàn)象。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的間隙一般采用H7/h6，精度要求很高時(shí)為H6/h5。導(dǎo)套與上模座采用H7/r5過(guò)盈配合，導(dǎo)柱與下模座采用H7/r5過(guò)盈配合。為了保證精度要求，還應(yīng)保證導(dǎo)柱兩個(gè)外圓表面間的同軸度以及導(dǎo)套外圓與內(nèi)孔表面的同軸度要求。

321.毛坯選擇材料：20熱軋圓鋼2.主要表面加工方案：￠32r6Ra0.4μm

：粗車(chē)—半精車(chē)—粗磨—精磨￠32h6Ra0.1μm：粗車(chē)—半精車(chē)—磨削—精磨—研磨導(dǎo)柱加工3.工藝路線方案一雙頂尖法下料—車(chē)端面、打中心孔—車(chē)外圓—熱處理—研中心孔—磨削—研磨方案二工藝夾頭法下料—車(chē)端面—車(chē)外圓—熱處理—研中心孔—磨削—研磨—線切割優(yōu)先選擇方案一

33導(dǎo)柱加工，外圓柱面的車(chē)削和磨削以兩端的中心孔定位，使設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)重合。若中心孔有較大的同軸度誤差，將使中心孔和頂尖不能良好接觸，影響加工精度，熱處理后會(huì)產(chǎn)生變形和缺陷。

導(dǎo)柱在熱處理后修正中心孔，在于消除中心孔在熱處理過(guò)程中可能產(chǎn)生的變形和其它缺陷。

修正中心孔的方法：導(dǎo)柱中心孔的研磨34導(dǎo)套的加工（1）導(dǎo)向作用，與導(dǎo)柱無(wú)阻滯，耐磨；（2）圓度；（3）同軸度；1.工藝性分析352.毛坯的選擇材料：20熱軋圓鋼3.主要表面加工方案￠45r6Ra0.4μm外圓：粗車(chē)—半精車(chē)—粗磨—精磨￠32h7Ra0.2μm內(nèi)孔：鉆—粗鏜—精鏜—粗磨—精磨—研磨4.工藝路線下料—車(chē)端面、內(nèi)孔、外圓—熱處理—磨內(nèi)、外圓—研內(nèi)孔36目的：進(jìn)一步提高被加工表面的質(zhì)量，以達(dá)圖紙要求。①導(dǎo)套研磨工具②磨削和研磨導(dǎo)套時(shí)常見(jiàn)的缺陷：“喇叭口”如圖8-6。

導(dǎo)套研磨加工圖8-5導(dǎo)套研磨工具1-錐度心軸2-研磨套3、4-調(diào)整螺母圖8-6磨孔時(shí)“喇叭口”的產(chǎn)生圖37上下模座的加工

上模座通過(guò)模柄固定在壓力機(jī)滑塊上，通過(guò)螺釘、銷(xiāo)釘連接墊板、凸模固定板、凸模等零件

下模座固定和安裝凹模、凹模固定板和導(dǎo)柱等零件

上下模座性能要求：足夠的沖擊性能、良好的抗彎能力材料選用：鑄鐵（HT200，QT400-18