模具制造工藝第三章

模具制造工藝第2章模具機加工技術1模具制造工藝第三章概述機械切削加工成形磨削加工模具特種加工模具成型表面無屑加工普通機床加工仿形機床加工坐標機床加工數(shù)控機床加工電火花成形加工電火花線切割加工電化學加工超聲波加工激光加工冷擠壓加工快速成型加工陶瓷型鑄造模具零件加工方法的分類2模具制造工藝第三章2.1一般機械加工一、普通車削1、設備（1）車床作用:加工各種回轉(zhuǎn)表面(內(nèi)外圓柱面、圓錐面及成型回轉(zhuǎn)表面)和回轉(zhuǎn)體的端面，有些車床還能加工螺紋面。運動:主運動:工件的旋轉(zhuǎn)運動進給運動:刀具的直線移動CA6140臥式車床是最典型的普通車床，如下圖所示：3模具制造工藝第三章用以加工外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋以及車槽和車齒等，其主要類型如圖所示：

圖車刀主要類型1-端面車刀；2-仿形車刀；3-車槽刀；4-外圓車刀；5-螺紋車刀1車削加工（2）車刀4模具制造工藝第三章1）三爪卡盤：自動定心，裝卸方便，裝夾規(guī)則形狀零件1車削加工（3）裝夾工具2）四爪單動卡盤：夾緊力大，裝卸較麻煩，裝夾大且形狀不規(guī)則零件3）花盤：夾緊力大，裝卸很麻煩，裝夾形狀復雜和不規(guī)則零件5模具制造工藝第三章尺寸精度IT6～IT8表面粗糙度Ra0.8～Ra1.6車削加工的精度6模具制造工藝第三章1）易于保證工件各加工面的位置精度﹡例如易于保證同軸度要求利用卡盤安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是車床主軸回轉(zhuǎn)軸線利用前后頂尖安裝工件，回轉(zhuǎn)軸線是兩頂尖的中心連線﹡易于保證端面與軸線垂直度要求由橫溜板導軌，與工件回轉(zhuǎn)軸線的垂直度1車削加工3、車削工藝特點7模具制造工藝第三章2）切削過程較平穩(wěn)避免了慣性力與沖擊力，允許采用較大的切削用量.高速切削，利于生產(chǎn)率提高。1車削加工3、車削工藝特點3）適于有色金屬零件的精加工有色金屬零件表面粗糙度大Ra值要求較小時，不宜采用磨削加工，需要用車削或銑削等。用金剛石車刀進行精細車時，可達較高質(zhì)量。4）刀具簡單

車刀制造、刃磨和安裝均較方便。8模具制造工藝第三章2銑削加工銑削是平面的主要加工方法之一。銑削加工公差等級可達IT10—IT8，表面粗糙度Ra值可達1.6—0.4um。

銑床的種類立式銑床：結(jié)構(gòu)表面外形、非回轉(zhuǎn)曲面型腔、規(guī)則型面的加工臥式銑床：模具外形表面的加工龍門銑床：大型零件表面的加工工具銑床：螺旋、圓弧、齒條、齒輪、花鍵等類零件的加工。仿形銑床：復雜成形表面9模具制造工藝第三章（2）銑刀2銑削加工（3）銑床附件：平口鉗、萬能分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺、萬能銑頭10模具制造工藝第三章（1）生產(chǎn)率較高，應用范圍廣（2）切削過程不平穩(wěn)容易產(chǎn)生振動，Ra增加，如圖（3）刀齒散熱條件較好，但切入和切出有熱和力的沖擊，加速刀具的磨損，甚至引起硬質(zhì)合金刀片的碎裂。

2銑削加工2、銑削工藝特點11模具制造工藝第三章平面銑削有周銑和端銑兩種方式。周銑又分為逆銑和順銑。

在切削部位刀齒的旋轉(zhuǎn)方向和工件的進給方向相反時，為逆銑；相同時,為順銑。

2銑削加工3、銑削方式12模具制造工藝第三章刨床的刨削加工內(nèi)容模具零件外形加工局部圓弧面加工牛頭刨床：中小型零件龍門刨床：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13模具制造工藝第三章牛頭刨床應用：平面與斜面1、平面的加工對于較小的工件，通常用平口鉗裝夾；對于較大的工件，可直接安裝在牛頭刨床的工作臺上。2、斜面的加工刨削斜面時，可在工件底部墊入斜墊塊使之傾斜，并用撐板夾緊工件(圖4-6)。斜墊塊是預選制成的一批不同角度的墊塊，并可用兩塊以上組成其他不同角度的斜墊塊。

14模具制造工藝第三章3插削加工插床的結(jié)構(gòu)與牛頭刨床相似，插床的滑枕沿垂直方向作往復運動應用：成形內(nèi)孔的粗加工，大工件的外形加工缺點：加工時有沖擊，宜采用較小的切削用量插削加工的精度尺寸精度IT10表面粗糙度Ra1.615模具制造工藝第三章4磨削加工用砂輪或其他磨具加工工件，稱為磨削。磨削加工的機床為磨床，磨床的種類很多，較常見的有：外圓磨床、內(nèi)圓磨床和平面磨床等。16模具制造工藝第三章磨削加工的基本方法：內(nèi)孔磨削、外圓磨削、錐孔磨削、平面磨削、側(cè)磨、磨削加工的特點是零件淬火后的主要加工方法之一精度高、表面質(zhì)量好磨削加工的精度尺寸精度IT5~IT7表面粗糙度Ra0.8~Ra0.217模具制造工藝第三章平面磨削的特點磨削時發(fā)熱量少，冷卻和排屑條件好，加工精度達IT6，表面粗糙度達Ra0.8~0.2um1）平行平面磨削注意：兩平面的平行度要求，上下反復交替磨削。2）垂直平面磨削注意：裝夾工件時垂直度要求。裝夾工具：精密平口鉗角鐵和平行夾頭：尺寸較大的垂直面精密V形鐵和夾爪：圓形工件端面磨削18模具制造工藝第三章垂直平面磨削1.用精密平口鉗裝夾工件，磨削垂直面2.磨削較大尺寸平面工件的側(cè)垂直面:3.磨削比較狹長的工件:4.磨削端面:用精密V形鐵1和夾緊爪2裝夾臺肩或不帶臺肩的圓柱形工件3用導磁角鐵1和墊鐵3裝夾工件2磨垂直面。用精密角鐵2和平行夾頭裝夾工件1。19模具制造工藝第三章2、外圓磨削外圓磨削一般在普通外圓磨床或萬能外圓磨床上進行，精度達IT6~IT5。一、普通磨削加工在外圓磨床上磨外圓的方法有a．縱磨法b.橫磨法c.綜合磨法d．深磨法20模具制造工藝第三章外圓磨削工件裝夾方法

1.前后頂尖裝夾，具有裝夾方便、加工精度高的特點，適用于裝夾長徑比大的工件2.用三爪自定心或四爪單動卡盤裝夾，適用于裝夾長徑比小的工件，如凸模、頂塊、型芯等3.用卡盤和頂尖裝夾較長的工件4.用反頂尖裝夾，磨削細長小尺寸軸夾工件，如小型芯、小凸模等5.配用芯軸裝夾，磨削有內(nèi)外圓同軸度要求的薄壁套類工件，如凹模鑲件、凸凹模等21模具制造工藝第三章1.縱向磨削法工件與砂輪同向轉(zhuǎn)動，工件相對砂輪作縱向運動。當一次縱行程后，砂輪橫向進給一次磨削深度。磨削深度小，切削力小，容易保證加工精度，適于磨削長而細的工件2.橫向磨削法(切入法)工件與砂輪同向轉(zhuǎn)動，并作橫向進給連續(xù)切除余量。磨削效率高，但磨削熱大，容易燒傷工件，適于磨較短的外圓面和短臺階軸，如凸模、圓型芯等3.綜合磨法是橫磨法與縱向磨法的綜合應用，先用橫磨法去除大部分余量，留有0.01~0.03mm作為縱磨余量，適于磨削余量大、剛度高的工件22模具制造工藝第三章3、內(nèi)圓磨削內(nèi)圓磨削可以在內(nèi)圓磨床上進行，也可以在萬能外圓磨床上進行。與外圓磨削類似,內(nèi)圓磨削也可以分為縱磨法和橫磨法。磨削精度IT7~IT6，粗糙度Ra1.6~0.4um。裝夾工具：三爪卡盤、四爪單動卡盤23模具制造工藝第三章內(nèi)圓磨削工件裝夾方法1．三爪自定心卡盤一般用于裝夾較短的套筒類工件，如凹模套、凹模等2．四爪單動卡盤適宜于裝夾矩形凹?？缀蛣印⒍０逍涂?．用卡盤和中心架裝夾工件，適宜于較長軸孔的磨削加工4．以工件端面定位，在法蘭盤上用壓板裝夾工件，適用于磨削大型模板上的型孔、導柱、導套孔等24模具制造工藝第三章光學曲線磨床的光學投影放大系統(tǒng)原理，如圖所示。

四、光學曲線磨床成形磨削25模具制造工藝第三章將被磨削表面的輪廓分段，如圖a所示。把每段曲線放大50倍繪圖，如圖b所示。

四、光學曲線磨床成形磨削26模具制造工藝第三章2.2模具的仿形加工

—根據(jù)預先加工好的樣板或模型（靠模）為仿形依據(jù)，加工時觸頭在樣板上移動，刀具做同步運動，在工件上加工出與靠模一致的模型。仿形加工仿形加工的應用：外型加工、型腔加工、花紋圖案雕刻、自由曲面構(gòu)成的成型零件。27模具制造工藝第三章1、仿形加工的主要特點2、仿形加工的種類

仿形車削仿形銑削仿形刨削仿形磨削可切削加工較為復雜的曲面需要靠模作為仿形加工的依據(jù)只適用于少許余量的精加工或半精加工28模具制造工藝第三章二、仿形加工的優(yōu)缺點以樣板、模型、靠模作為依據(jù)加工模具形面，跳過了復雜曲面的數(shù)學建模問題，簡化了復雜曲面的加工工工藝?？磕！⒛Ｐ涂捎媚静?、石膏、樹脂等已成形的材料制作，擴大了靠模的選取范圍。仿形有誤差，加工過程中產(chǎn)生的熱收縮、刀補問題較難處理。

加工效率高，為電火花的40~50倍，常做為電火花前的粗加工。29模具制造工藝第三章二、加工方式①平面輪廓仿形銑削時靠模銷沿著靠模外形運動，不作軸向運動，銑刀也只沿工件的輪廓銑削，不作軸向運動，如圖8a所示。可用于加工復雜輪廓形狀，但需深度不變的型腔。

a）平面輪廓仿形b）立體輪廓水平分行仿形c)立體輪廓垂直分行仿形

圖8仿形加工方式30模具制造工藝第三章二、加工方式②立體輪廓水平分行仿形如圖8b所示，工作臺水平移動，銑刀進行切削，切削到型腔端頭時主軸箱在垂直方向作一進給運動，然后工作臺再作反向水平進給，如此反復直至加工出所需的形腔表面。③立體輪廓垂直分行仿形如圖8c所示，切削時主軸作連續(xù)的垂直進給，到型腔端頭時工作臺在水平方向作依次橫向進給，然后主軸再作反向進給。31模具制造工藝第三章三、仿形加工工藝在仿形銑床上加工型腔的效率高，其粗加工效率為電火花加工的40～50倍，尺寸精度可達0.05mm，表面粗糙度為Ra3.2～6.3μm。由于銑刀強度的限制，不能加工出內(nèi)清角和較深的窄槽等，因此，對于要求較高的模具來說，仿形銑削一般只作為粗加工工序，加工時留一定的余量，供電火花精加工用。仿形銑削之前，必須先做好準備工作，包括制作靠模、選擇適當?shù)姆滦斡|頭和銑刀等，然后才著手進行仿形加工。32模具制造工藝第三章三、仿形加工工藝仿形加工工藝三要素：靠模、觸頭、銑刀1、靠模：仿形加工的主要裝置33模具制造工藝第三章三、仿形加工工藝2、仿形觸頭觸頭的頭部與靠模的表面形狀相適應1）具體要求：①觸頭傾角α<靠模工作面最小傾角β②觸頭頭部半徑R<靠模工作面最小半徑r2）觸頭與銑刀的關系：D=d+（a+e）D—觸頭直徑，d—銑刀直徑，a—鉗工修正量，e—觸頭偏移量34模具制造工藝第三章

b)d)

圖仿形觸頭選擇示意圖ａ）α<β正確ｂ）α>β不正確ｃ）R<r正確ｄ）R>r不正確35模具制造工藝第三章三、仿形加工工藝3、銑刀圖11銑刀端部圓角a)R>r不正確b)r>R正確銑刀端部的圓弧半徑必須小于被加工表面凹入部分的最小半徑a)b)36模具制造工藝第三章仿形刨削劃線先粗加工外形，當單邊余量0.2~0.3mm。仿形刨削加工，當單邊余量0.01~0.02mm研磨余量。37模具制造工藝第三章5其他加工1鏜削加工普通鏜削主要用于孔徑精度和孔間距精度要求較低的孔加工坐標鏜削主要加工高精度孔及孔系鏜床類機床主要工作是用鏜刀進行鏜孔，也可進行銑平面、車凸緣、切螺紋等工作。有臥式鏜床、立式鏜床、落地鏜床、金剛鏜床和坐標鏜床等多種類型。

38模具制造工藝第三章1鏜削加工一、坐標鏜床坐標鏜床主要用于鏜削高精度的孔，特別適用于加工相互位置精度很高的孔系，如鉆模、鏜模和量具等零件上的精密孔加工。坐標鏜床制造精度很高，具有良好的剛度和抗振性，最主要特點是具有坐標位置的精密測量裝置，加工時，按直角坐標來精確定位?？椎某叽缇菼T6～IT7;表面粗糙度Ra0.8um,孔距精度0.005～0.01㎜39模具制造工藝第三章2、坐標鏜床的附件（1）萬能回轉(zhuǎn)臺1）轉(zhuǎn)盤可繞垂直軸回轉(zhuǎn)任意角度（0~3600）2）轉(zhuǎn)盤可繞水平軸0~900傾斜轉(zhuǎn)盤有360°刻線，并有刻度值為1'的刻度環(huán)和最小分化值為10"的游標環(huán)?；剞D(zhuǎn)工作臺具有剎緊和分度蝸桿脫落機構(gòu)?？杉庸ず蜋z驗互相垂直的孔、徑向分布孔、斜孔及斜面上的孔。40模具制造工藝第三章（2）光學中心找正器1）錐尾：插入主軸錐孔，使之與機床主軸軸線重合。2）光學系統(tǒng)：用于觀察基準邊影象是否與十字線重合。41模具制造工藝第三章（3）鏜孔夾頭由錐尾、調(diào)節(jié)機構(gòu)、刀夾組成，作用是按照被鏜孔的孔徑精確的調(diào)整鏜刀刀尖與主軸線間距。錐尾：插入主軸錐孔調(diào)節(jié)機構(gòu)：調(diào)節(jié)鏜孔孔位尺寸刀夾：固定刀架42模具制造工藝第三章1、坐標磨床的磨削運動（1）砂輪的高速自轉(zhuǎn)速度高達9000~18000rpm（2）主軸行星公轉(zhuǎn)：砂輪軸線繞磨孔中心作行星運動，轉(zhuǎn)速低10~300rpm圖19砂輪的三種運動

四、坐標磨削（3）沖程運動：砂輪軸上下往復運動，上下往復速度可調(diào)（4）進給運動：調(diào)節(jié)公轉(zhuǎn)半徑，實現(xiàn)加工的徑向進給，調(diào)節(jié)量很?。?）工作臺移動：其定位精度很高如圖19所示。

43模具制造工藝第三章.2鉆削加工鉆削加工用于加工一般孔，刀具為麻花鉆，機床為鉆床；精密孔則采用坐標鏜削或坐標磨削加工錐柄白色麻花鉆

磨制直柄麻花鉆

44模具制造工藝第三章2鉆削加工孔的加工（1）鉆孔：鉆頭在實心材料上加工出孔為鉆孔。一般用麻花鉆，鉆孔精度一般為IT12級，表面粗糙度精度不超過Ra6.3um，可用作精度要求不高的孔的終加工，也可以是精加工孔的第一道工序。（2）擴孔：擴孔是用擴孔鉆將工件上的毛坯孔進行直徑擴大。擴孔比鉆孔精度高，精度一般為IT11～IT10級，表面粗糙度精度可達Ra3.2um，而且擴孔鉆無橫刃，強度高、剛性好，可校正孔的軸線位置。（3）鏜孔：鏜孔是常用的孔加工方法之一，適合對毛坯或已鉆出的孔作進一步的加工，可以作為粗加工，也可作為精加工。孔徑精度一般為IT8～IT7級，表面粗糙度精度可達Ra0.32～0.8um。

45模具制造工藝第三章一、一般連接孔的加工連接孔：通過緊固件將工作零件（凸、凹模等）與其他零件（固定板、模板等）連接在一起的孔。1、螺釘孔：鉆—擴2、銷釘孔：鉆—擴—鉸注意連接零件孔距的一致性需淬火的零件，淬火前將孔加工，不需淬火的零件上的孔，以淬火件的孔為基準，將孔加工。有些在裝配時再加工。46模具制造工藝第三章二、深孔加工1、冷卻水道孔和加熱器孔：加工精度要求低，形狀精度要求較高（不宜偏斜）。采用加長鉆頭在立式鉆床上加工。2、推桿孔：加工精度IT8，垂直度、表面粗糙度要求較高。大型模具深孔：搖臂鉆床、專用深孔鉆床加工；孔長精度要求低：劃線后兩面對鉆。47模具制造工藝第三章2.3模具的精密加工一、成形磨削成形磨削——是一種精加工成型表面的方法，即把復雜的成型表面分解成若干個平面、圓弧面等形狀，然后分段磨削，并使其光滑，圓整達到圖樣要求。在模具制造中，成形磨削主要用于精加工凸模、拼塊凹模及電火花加工用的電極等零件。優(yōu)點：高效率、高精度，精度達IT6，Ra1.6~0.4um成形磨削在成形磨床上進行。主要適用于淬火件及硬質(zhì)合金件的精加工48模具制造工藝第三章1、設備：成形磨床

運動：1）砂輪（裝在磨頭架上）：電動機帶動高速旋轉(zhuǎn)；縱向?qū)к壍目v向往復運動，X向；垂直導軌的垂直進給運動，Z向2）萬能夾具：在夾具工作臺上，能縱橫向移動，有測量裝置；磨削時，工件裝在萬能夾具上，夾具調(diào)節(jié)不同的位置，能加工平面、斜面和圓柱面。49模具制造工藝第三章

2、成形磨削的方法1）成形砂輪磨削法：利用修整砂輪工具，將砂輪修整成與工件型面完全吻合的相反型面，然后用此砂輪磨削，以獲所需要的成形表面，成形磨削50模具制造工藝第三章2）夾具磨削法：將工件按一定條件裝夾在專用夾具上，在加工過程中通過夾具調(diào)整工件位置，移動或轉(zhuǎn)動夾具進行磨削，從而獲得所需的形狀。夾具有：精密平口鉗、正弦磁力臺、正弦分中夾具、萬能夾具；3）仿形磨削法：采用薄片或蝶形砂輪，磨削時控制砂輪架或工作臺的縱橫拖板運動，使砂輪按照工件成型表面的輪廓進行軌跡運動，從而逐段完成成型表面的磨削，不需專用成型砂輪，也不使用專用磨具。在模具制造中，一般以夾具磨削法為主，以成形砂輪磨削法為輔，為了高效、降低成本，兩種方法同時使用。51模具制造工藝第三章1、成形砂輪磨削法

1）砂輪的選擇砂輪的磨性隨組成砂輪的磨料粒度、硬度、組織和結(jié)合劑等參數(shù)不同而異2）砂輪的修整1)角度修整（0~1000）2)圓弧修整注：角度、圓弧修整均使用金剛石筆3）用擠壓輪修整4)數(shù)控機床修整法5)電鍍法52模具制造工藝第三章核心問題：根據(jù)成形面的復雜程度正確選用合適的夾具，使工件相對高速旋轉(zhuǎn)的砂輪移動，從而加工出所需形面。正弦精密平口鉗正弦精密磁力臺加工平面或斜面正弦分中夾具具有一個回轉(zhuǎn)中心的工件萬能夾具具有多個回轉(zhuǎn)中心的工件夾具種類2、夾具成形磨削法53模具制造工藝第三章（1）正弦精密平口鉗—磨斜面工件裝夾在平口鉗上，在正弦圓柱與定位面之間墊入塊規(guī)，可使工件傾斜一定角度。墊入塊規(guī)值：H—墊入的塊規(guī)高度；L—兩正弦圓柱之間的中心距；

—工件所需傾角；54模具制造工藝第三章（2）正弦磁力臺-磨斜面用電磁吸盤代替平口鉗，磨削工件斜面以上兩種夾具配合成形砂輪，可磨削直線與圓弧組成的復雜幾何形狀。

55模具制造工藝第三章（3）正弦分中夾具運用：磨削同一回轉(zhuǎn)中心的圓弧面、平面和斜面工件裝在前后頂尖之間，后頂