模具數(shù)控加工工藝課件

第八章模具數(shù)控加工工藝§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法§8.2模具的加工方法概述§8.3典型模具零件的數(shù)控加工工藝習(xí)題八第八章模具數(shù)控加工工藝§8.1模具基本表面的機(jī)械§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法模具是由許多零件組成的。通過(guò)對(duì)零件的外形表面、成型表面和其他工作表面的加工得到模具的各種零件，然后通過(guò)裝配和調(diào)試獲得所需要的模具。

8.1.1模具零件的常用加工方法模具零件的外形表面通常采用切削效率較高的銑床、車床、刨床、磨床及較先進(jìn)的加工中心等進(jìn)行加工。模具成型表面的加工主要包括各類金屬切削機(jī)床的切削加工和利用電、超聲、化學(xué)能等技術(shù)的特種加工方法。近二十多年來(lái)，特種加工在模具型面的加工中所占的比重明顯增大，但用金屬切削機(jī)床加工型面仍是主要的加工方法。

(1)車削加工車削用于加工內(nèi)、外回轉(zhuǎn)表面，螺旋面，端面，鉆孔，鏜孔，鉸孔及滾花等。工件的加工通常經(jīng)過(guò)粗車、半精車和精車等工序來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)模具零件的精下一頁(yè)返回§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法模具是由許多零件組成§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法度要求，車削一般是外旋轉(zhuǎn)表面加工的中間工序，或作為最終工序。精車的尺寸精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T8，表面粗糙度為Ra=1.6～0.8μm。（2)銑削加工在模具零件的銑削加工中，應(yīng)用最廣的是立式銑床和萬(wàn)能工具銑床的立銑加工，其主要加工對(duì)象是各種模具的型腔和型面，加工精度可達(dá)IT10，表面粗糙度為Ra=1.6μm。若選用高速、小切削用量的銑削方法，則工件精度可達(dá)IT8，表面粗糙度為Ra=0.8μm。對(duì)模具成型零件，采用銑削時(shí)應(yīng)留0.05mm的修光余量，用于鉗工的修光加工。當(dāng)型面的精度要求較高時(shí)，銑削僅作為中間工序，銑削后需用成型磨削或電火花加工等方法進(jìn)行精加工。

(3)刨削加工刨削主要用于模具零件外形的加工。中小型上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法度要求，車削一般是外§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法零件廣泛采用牛頭刨床加工，而大型零件則需用龍門刨床加工。一般刨削加工的精度可達(dá)IT10，表面粗糙度為Ra=1.6μm。

(4)鉆削加工鉆削是模具零件中圓孔的主要加工方法，所用的設(shè)備主要是鉆床，所用的刀具是麻花鉆、擴(kuò)孔鉆、鉸刀等，分別用于鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等鉆削工作。在模具制造中常采用鉆孔對(duì)孔進(jìn)行粗加工，去除大部分余量，然后經(jīng)擴(kuò)孔、鉸孔，對(duì)未淬硬孔進(jìn)行半精加工和精加工，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

(5)磨削加工為了達(dá)到模具的尺寸精度和表面粗糙度等要求，有許多模具零件必須經(jīng)過(guò)磨削加工。例如，模具的型腔、型面，導(dǎo)柱的外圓表面，導(dǎo)套的內(nèi)、外圓表面以及模具零件之間的接觸面等都必須經(jīng)過(guò)磨削加工。在模具制造中，形狀簡(jiǎn)單(如平面、內(nèi)圓和外圓表面)的零件可用一般磨削加工，而形狀復(fù)雜的上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法零件廣泛采用牛頭刨床§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法

(6)仿形加工仿形加工以事先制成的靠模為依據(jù)，加工時(shí)觸頭對(duì)靠模表面施加一定的壓力，并沿其表面上移動(dòng)，通過(guò)仿形機(jī)構(gòu)使刀具作同步仿形動(dòng)作，從而在模具零件上加工出與靠模相同的型面。仿形加工是對(duì)各種模具型腔或型面進(jìn)行機(jī)械加工的重要方法之一。常用的仿形加工有仿形車削、仿形刨削、仿形銑削和仿形磨削等。

(7)坐標(biāo)鏜床加工坐標(biāo)鏜床是一種高精度孔加工的精密機(jī)床，主要用于加工零件各面上有精確位置精度要求的孔。所加工的孔不僅具有很高的尺寸精度和幾何精度，而且具有極高的孔距精度。孔的尺寸精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T7，表面粗糙度則取決于加工方法，一般可達(dá)到Ra=0.8μm，孔距精度可達(dá)0.005～0.01mm。

(8)坐標(biāo)磨床加工坐標(biāo)磨床與坐標(biāo)鏜床相似，也是利用準(zhǔn)確上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法(6)仿形加工§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法的坐標(biāo)定位實(shí)現(xiàn)孔的精密加工，但它不是用鉆頭或鏜刀，而是用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪對(duì)已淬火工件的內(nèi)孔進(jìn)行磨削加工。因此其加工精度極高，可達(dá)5μm左右，表面粗糙度在Ra=0.2μm以上，可磨削的孔徑為0．8～200mm。對(duì)于精密模具，常把坐標(biāo)鏜床的加工作為孔加工的預(yù)備工序，最后用坐標(biāo)磨床進(jìn)行精加工。

(9)成形磨削成形磨削是成形表面精加工的一種方法，具有高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)。在模具制造中，成型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。成型磨削通常在成形磨床上進(jìn)行。8.1.2選擇模具表面加工方法的原則選擇合適的表面加工方法，是模具制造工藝中首先要解決的問(wèn)題。在實(shí)際生產(chǎn)中，需綜上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法的坐標(biāo)定位實(shí)現(xiàn)孔的精§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法合考慮多種因素來(lái)確定最終工藝路線，選擇原則主要有以下幾個(gè)方面：(1)在保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，要結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小以及材料和熱處理等要求進(jìn)行全面考慮。例如，對(duì)于IT7級(jí)精度的孔，采用鏜削、鉸削、拉削和磨削均可達(dá)到要求，但型腔體上的孔一般不宜選擇拉削和磨孔，而常選擇鏜孔或鉸孔?？讖酱髸r(shí)選擇鏜孔，孔徑小時(shí)選擇鉸孔。(2)工件材料的性質(zhì)對(duì)加工方法的選擇也有影響。例如，淬火鋼應(yīng)采用磨削加工，而對(duì)于有色金屬零件，為避免磨削時(shí)堵塞砂輪，一般都采用高速鏜或高速精密車削進(jìn)行精加工。(3)表面加工方法的選擇，除了首先要保證質(zhì)量要求外，還應(yīng)考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的要求。(4)選擇正確的加工方法，還要考慮本廠、本車間的現(xiàn)有設(shè)備及技術(shù)條件，應(yīng)充分利用現(xiàn)有的設(shè)備。上一頁(yè)返回§8.1模具基本表面的機(jī)械加工方法合考慮多種因素來(lái)確定§8.2模具的加工方法概述

隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展和模具材料的不斷出現(xiàn)，對(duì)于凹模和凸模類零件，有些不能只用機(jī)械加工的方法來(lái)進(jìn)行制造，需要采用先進(jìn)的模具加工方法來(lái)加工，主要有成型制模法、堆積制模法和切除制模法等加工方法，這些加工方法都有不同的特點(diǎn)和適用范圍，在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)模具材料的力學(xué)性能、型腔的復(fù)雜性和生產(chǎn)條件等多種因素來(lái)選擇。8.2.1模具的成型制模法目前，大多數(shù)快速制模的途徑主要是采用專門制模材料，用鑄造或擠壓成型法取代傳統(tǒng)的機(jī)械加工，以簡(jiǎn)化模具制造工藝，縮短生產(chǎn)周期和降低生產(chǎn)成本，在許多情況下，采用特種鋼、鋅合金和合成樹脂等材料，由成型法制造各種形狀的模具型腔。

下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述隨著模具制造技術(shù)的發(fā)展和?！?.2模具的加工方法概述1.模具的擠壓成型制模法擠壓成型是指將熱熔性材料(ABS、尼龍或蠟)通過(guò)加熱器熔化，擠壓噴出并堆積成一個(gè)層面，然后將第2個(gè)層面用同樣的方法制造出來(lái)，并與前一個(gè)層面熔結(jié)在一起，如此層層堆積而獲得1個(gè)三維實(shí)體，采用熔融擠壓成型的典型工藝為熔融沉積成型(FDM，F(xiàn)usedDepositionModeling)，如圖8-1所示，模具的擠壓成型加工方法有熱擠壓成型法和冷擠壓成型法。模具的冷擠壓成型模具的冷擠壓成型包括凹模型腔的冷擠壓成型和凸模型腔的冷擠壓成型，由于兩者的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，其成型方法也各不相同。型腔的冷擠壓成型上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述1.模具的擠壓成型制模法上一§8.2模具的加工方法概述型腔的冷擠壓是在常溫下利用裝在壓力機(jī)上的工藝壓頭，在一定的壓力和速度下擠壓毛坯金屬，使之產(chǎn)生塑性變形而形成具有一定幾何形狀和尺寸的模具型腔。(1)型腔冷擠壓的形式。按型腔成型方式不同，分為開式和閉式兩種。①開式擠壓：將經(jīng)過(guò)退火和表面精磨過(guò)的毛坯放在工藝壓頭下面擠壓，使金屬不受限制地向周圍流動(dòng)，從而形成型腔(如圖8-2所示)。該方法簡(jiǎn)便，成型壓力小。②閉式擠壓：如圖8-3所示。將模坯放入經(jīng)淬硬的擠壓套中，壓頭在液壓機(jī)的作用下壓入模坯，金屬變形受擠壓套的限制，只能向上流動(dòng)，保證毛坯型腔與成型壓頭吻合，型腔輪廓清晰，尺寸精度高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述型腔的冷擠壓是在常溫下利用裝§8.2模具的加工方法概述(2)凸模的冷擠壓成型：凸模的冷擠壓成型與型腔的冷擠壓成型類似。在常溫下以一定壓力和速度將經(jīng)過(guò)軟化的凸模毛坯壓入淬硬的凹模型腔，使毛坯產(chǎn)生塑性變形而形成與凹模型腔形狀和尺寸一致的凸模，適用于形狀復(fù)雜、數(shù)量較多的同類型凸模的制造，如電機(jī)定子片沖槽凸模等。圖8-4所示為凸模的冷擠壓加工示意圖。其中壓套7由45號(hào)鋼制成，擠壓凹模4、5則由Crl2號(hào)鋼或硬質(zhì)合金鋼制成，其上、下開口處都有較大的圓角或制成擴(kuò)口形，經(jīng)淬火后，硬度達(dá)60～62HRC，壓套7與擠壓凹模4、5用銷釘6定位。第2擠壓凹模5的內(nèi)腔尺寸和形狀，與凸模要求的形狀及尺寸相同，第1擠壓凹模4應(yīng)比第2擠壓凹模5的周邊大0.05～0.08mm。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述(2)凸模的冷擠壓成型：凸?！?.2模具的加工方法概述(3)凸模冷擠壓工藝過(guò)程如圖8-4所示，凸模冷擠壓工藝的步驟如下：①將準(zhǔn)備好的模具工裝安放在壓力機(jī)的工作臺(tái)上，用壓板壓牢，不得歪斜和發(fā)生相對(duì)位移。②把凸模毛坯插入導(dǎo)向板內(nèi)，開動(dòng)壓力機(jī)緩慢加壓。③壓制時(shí)，用皂化液冷卻。④當(dāng)毛坯壓入第1凹模時(shí)，擠壓量為O.05mm，進(jìn)入第2凹模后，再擠壓O.05mm。⑤將壓好的凸模取下，經(jīng)鉗工修整成型并淬硬即可使用。2）模具的熱擠壓成型法模具的熱擠壓成型法是將毛坯加熱到鍛造溫度，用預(yù)先準(zhǔn)備好的上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述(3)凸模冷擠壓工藝過(guò)程如圖§8.2模具的加工方法概述模芯壓入毛坯而擠壓出型槽的制模方法。熱擠壓成型制模法的方法簡(jiǎn)單，周期短，成本低，所擠成的模具內(nèi)部纖維連續(xù)，組織致密。因此，它的強(qiáng)度高，耐磨性好，壽命長(zhǎng)。但由于毛坯的溫度高，模具的尺寸難掌握，容易出現(xiàn)氧化等缺陷，故常用于尺寸精度要求不高的小批量鍛模制造中，其制模工藝如圖8-5所示。

1．模芯準(zhǔn)備熱擠壓成型工藝采用的模芯可分為兩種，一是采用鍛件做模芯，因未考慮冷縮量，做出的鍛模只能加工形狀、尺寸精度要求較低的鍛件，如起重吊鉤、吊環(huán)螺釘?shù)?；二是需專門制作模芯，模芯材料可用T7、T8或5CrMnMo等，所有的尺寸應(yīng)按鍛件尺寸放出鍛件本身及型槽的收縮量，一般取1.5％～2.0％，并做出拔模斜度，在高度方向應(yīng)加放5～15mm的加工余量，以便加工分模面。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述模芯壓入毛坯而擠壓出型槽的制§8.2模具的加工方法概述

2．熱擠壓成型工藝

圖8-6為制造吊鉤鍛模的示意圖，以鍛件成品做模芯，先用砂輪打磨表面并涂以潤(rùn)涓劑，按要求加工出上、下毛坯，經(jīng)充分加熱保溫后，去掉氧化層，放在錘砧上，將模芯置于上、下模之間，施加壓力鍛出型槽。3．后續(xù)加工熱擠壓成型的模坯經(jīng)退火、機(jī)械加工(刨分模面、銑飛邊槽等)、淬火和磨光等工序制成模具。2．模具的鑄造成型制模法鑄造是一種將液體金屬或其他液體材料澆注到型腔中，等其冷卻凝固后，即可獲得相應(yīng)的鑄件。新型材料的鑄造成型主要有鋅合金的鑄造成型、鈦合金的鑄造成型、金屬基復(fù)合材上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2．熱擠壓成型工藝上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述料的鑄造成型和顆粒增強(qiáng)型金屬基復(fù)合材料的鑄造成型。這里主要介紹鋅合金模具的鑄造成型和塑料模具的鑄造成型。1）鋅合金模具的鑄造成型鋅合金模具的鑄造成型，是以鋅合金為材料用鑄造方法制造凸?；虬寄５囊环N簡(jiǎn)易制模方法。鋅合金鑄造成型的制模周期短，工藝簡(jiǎn)單，模具成本低。用鋅合金鑄造成型制成的沖裁模，具有獨(dú)特的補(bǔ)償磨損性能，大大簡(jiǎn)化了沖裁模的制造工藝，提高了沖裁模壽命。

1．鋅合金沖裁模的鑄造工藝?yán)糜膊牧贤鼓?凹模)澆注鋅合金凹模(凸模)的方法，稱為鑄造制模工藝。該方法適于加工中型且形狀簡(jiǎn)單的各種厚料沖裁模零件。按澆注合金用量的多少，可采用兩種不同的澆上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述料的鑄造成型和顆粒增強(qiáng)型金屬§8.2模具的加工方法概述注方法。合金用量在20kg以下的模具，可在模架內(nèi)直接澆注，稱為模內(nèi)澆注法；合金用量在20～30kg以上的模具，應(yīng)在模架外的平板上單獨(dú)澆注，經(jīng)加工后安裝到模上，稱為模外澆注法。

2．模內(nèi)澆注法鑄造沖裁凹模的工藝過(guò)程如圖8-7所示，硬材料凸?？筛鶕?jù)圖樣要求加工，刃口保持鋒利，硬度在40HRC以上。凸模固定在上模座上，在下模座上安放?？?，調(diào)整?？蛭恢?，使凸模位于?？蛑胁浚煌鼓Ｕ路狡r對(duì)正安放漏料孔芯。?？蛲鈧?cè)四周填上濕沙并壓實(shí)，以防止合金液體泄漏。將模框內(nèi)雜物清理干凈，開始預(yù)熱凸模。．當(dāng)凸模達(dá)到150℃～200℃時(shí)，將已熔化的鋅合金澆注到?？騼?nèi)，直至達(dá)到預(yù)定高度。合金澆注溫度應(yīng)控制在420℃～450℃。過(guò)低時(shí)，將出現(xiàn)較大的

上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述注方法。合金用量在20kg以§8.2模具的加工方法概述鑄造圓角、澆不滿和疊層等缺陷。合金凹模采用空冷、水冷或鹽水急冷。待冷卻到200℃以下即可分模。分模時(shí)切忌用重錘敲打，以免使凹模傾斜，破壞起始間隙。分模后，加工合金凹模的上平面，直到出現(xiàn)完整的凹模刃口。再加工緊固螺釘孔、銷孔。鋅合金凹模制作完成后，將其安裝在模架上，裝上卸料裝置，經(jīng)調(diào)整后即可使用。當(dāng)合金用量較多時(shí)，應(yīng)采用模外澆注法，如圖8-8所示。該法可以消除澆注溫度和凸模預(yù)熱對(duì)模具變形的影響。為了保證模具安裝后凸模與凹模間的位置精度、凹模刃口豎壁與底面的垂直度及凹模上下平面間的平行度，模具的底面通常要進(jìn)行機(jī)械加工，并應(yīng)單獨(dú)加工緊固螺釘孔和銷釘孔。這種方法的澆注工藝因操作簡(jiǎn)單，所以應(yīng)用較廣。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述鑄造圓角、澆不滿和疊層等缺陷§8.2模具的加工方法概述2）塑料模具的鑄造成型用塑料制作的模具，與鋼模具比較，其強(qiáng)度和耐用性較差，使用溫度也較低，但具有質(zhì)量輕、制作周期短、復(fù)制和修理容易、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，故對(duì)需要減輕質(zhì)量的大型模具、新產(chǎn)品試制或小批量生產(chǎn)用的模具，都可用塑料制作。近年來(lái)在飛機(jī)、汽車的覆蓋件成型模具制造中得到了廣泛的應(yīng)用。

1．制造塑料模具的成分制造塑料模具的主要成分是合成樹脂，如聚酯樹脂、酚醛樹脂和環(huán)氧樹脂等。聚酯樹脂的機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)性能穩(wěn)定；耐熱、耐冷性能好，成型方法容易；酚醛樹脂收縮性較大；環(huán)氧樹脂強(qiáng)度高，收縮性小，與金屬的黏結(jié)性好，應(yīng)用較廣。

2．鑄塑法上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2）塑料模具的鑄造成型上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述鑄塑法就是將配好的液態(tài)原料澆入模樣，使其按模腔形狀和尺寸固化為塑料模具的加工方法。其成型方法類似金屬鑄造，主要工藝過(guò)程為：液態(tài)原料配制、模型準(zhǔn)備、澆鑄成型等。下面以環(huán)氧樹脂的鑄造法為例做一簡(jiǎn)介。

(1)液態(tài)原料配制。用于澆鑄模具的環(huán)氧液態(tài)原料通常使用環(huán)氧樹脂，并添加硬化劑和適當(dāng)填料配制，成型過(guò)程中依靠交聯(lián)反應(yīng)固化為制件。添加填料是為了改善樹脂性能和降低成本，而硬化劑常用胺類或酸類。配制環(huán)氧液態(tài)原料的方法為：按照模腔容積取一定量的環(huán)氧樹脂與干燥后的填料混合并加熱到80℃左右，再添加除硬化劑外的其他成分，均勻混合并自然冷卻。

(2)成型準(zhǔn)備。如同澆注金屬鑄件一樣，預(yù)先制好澆注模樣。由于澆注模承受壓力不大，上一頁(yè)下一頁(yè)返回

§8.2模具的加工方法概述鑄塑法就是將配好的液態(tài)原料澆§8.2模具的加工方法概述故對(duì)模具強(qiáng)度要求很低。根據(jù)塑料品種、制品質(zhì)量及生產(chǎn)批量大小，可采用鑄鐵、鋼、鋁合金、硅橡膠、玻璃、水泥、石膏等材料制模。環(huán)氧樹脂黏結(jié)性很強(qiáng)，模腔內(nèi)應(yīng)涂分型劑。常用的分型劑有礦物油、潤(rùn)滑脂和某些聚合物溶液等?！?3)澆鑄成型。將各種液態(tài)原料混合均勻并加入硬化劑后，通過(guò)澆注系統(tǒng)將其緩慢澆入已涂脫模劑的模腔(如圖8-9所示)，使液態(tài)原料在模腔內(nèi)通過(guò)交聯(lián)反應(yīng)固化。如果在固化過(guò)程中采取加熱和保溫措施，應(yīng)注意升溫速度不宜過(guò)快，保溫的溫度不宜過(guò)高，否則，易引起某些硬化劑揮發(fā)造成損失，或因原料中氣體逸出太快，引起制品起泡。待其固化完成后，便可脫模，取下已制成的模具，見圖8-9所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述故對(duì)模具強(qiáng)度要求很低。根據(jù)塑§8.2模具的加工方法概述大型模具可以用鑄鐵或鋅合金預(yù)先用鑄造方法澆注好一模具基體，然后在模具型面上澆注一層塑料。圖8-10所示為一鋅合金基體的塑料型腔模具，中部為與零件形狀和尺寸相同的樣件，上、下模的基體距樣件預(yù)留10～15mm的空隙，用以澆注塑料型面。為了提高模具壽命，可在上、下模易磨損部位鑲嵌淬火工具鋼。3．模具的超塑成型制模法模具型腔超塑成型是近10多年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種制模技術(shù)，除了用鋅基和鋁基合金成型塑料模具外，鋼基型腔超塑成型也取得了進(jìn)展。

1．超塑成型原理目前實(shí)用的超塑成型技術(shù)是在組織結(jié)構(gòu)上經(jīng)過(guò)處理的金屬材料，這種材料具有晶粒直徑上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述大型模具可以用鑄鐵或鋅合金預(yù)§8.2模具的加工方法概述在5μm以下的穩(wěn)定超細(xì)晶粒，它在一定的溫度和變形速度下，具有很小的變形抗力和遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)普通金屬材料的塑性或超塑性，其伸長(zhǎng)率可達(dá)100％～2000％，凡伸長(zhǎng)率超過(guò)100％的材料均稱為超塑性材料。在超塑狀態(tài)下對(duì)金屬材料進(jìn)行拉伸時(shí)，其變形是均勻的，一般不產(chǎn)生縮頸，也不會(huì)出現(xiàn)加工硬化，流動(dòng)應(yīng)力主要依賴于應(yīng)變速率的變化，白柯芬(Backofen)提出一個(gè)描述超塑性流動(dòng)特性的方程是：在穩(wěn)定狀態(tài)下變形時(shí)，流動(dòng)應(yīng)力與應(yīng)變速率呈指數(shù)關(guān)系。即：式中，σ——流動(dòng)應(yīng)力(MPa)；

ε——應(yīng)變速率(1／min或1／s)；

上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述在5μm以下的穩(wěn)定超細(xì)晶粒，§8.2模具的加工方法概述

ε——應(yīng)變速率(1／min或1／s)；

m——應(yīng)變速率敏感性指數(shù)，0<m≤1；

K——材料常數(shù)，即ε=0或m=O時(shí)的σ值。2.模具的超塑成型工藝超塑成型技術(shù)可用來(lái)制造各種形狀復(fù)雜的沖裁模、注射模、橡膠模和鍛模等。其方法是先加工一個(gè)形狀、尺寸與欲加工模具型腔相吻合的凸模(壓頭)，在超塑變形溫度及速率范圍內(nèi)用擠壓制模法對(duì)超塑性模坯進(jìn)行壓制，加工出凹模型腔。對(duì)于具有一定批量且難于機(jī)械加工的凸模，也可先加工出形狀、尺寸與之相符合的凹模，采用超塑擠壓制出凸模。下面以沖裁模的超塑成型為例做一簡(jiǎn)介。用Zn-22A1-0.2Cu超塑性合金制造步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子硅鋼片的沖裁凹模，其工藝如圖8-11所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述ε——應(yīng)變速率(1／min§8.2模具的加工方法概述首先，加工成型凸模。凸模的外形可根據(jù)沖裁凹模設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮工藝凸模與模坯材料的膨脹系統(tǒng)，凸模型面粗糙度Ra<0.4μm，其材料選用普通碳素工具鋼淬硬處理。成型時(shí)，將超塑合金模坯和擠壓模具一起加熱到260℃，保溫50分鐘，使模坯加熱均勻后，以(1～10)×lO-2／min(或min－1)的速度擠壓至預(yù)定的高度，成型出凹模型腔，如圖8-11所示。脫模后進(jìn)行強(qiáng)化處理，將模坯加熱至350℃，保溫2小時(shí)，出爐空冷，如圖8-11所示，最后機(jī)械加工成凹模。

3．超塑成型所用設(shè)備、工裝及模具

上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述首先，加工成型凸模。凸模的外§8.2模具的加工方法概述1．超塑成型設(shè)備超塑擠壓成型是將模具與模坯一起置于壓力機(jī)上，在超塑溫度下以超塑變形速度一次擠壓成型。該工藝要求壓力機(jī)具有以下性能：

(1)工作速度穩(wěn)定，壓下速度應(yīng)在0.1～O.001mm／s范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)。

(2)為提高效率，壓力機(jī)的空程速度一般應(yīng)大于40mm／s。

(3)有足夠的空間，以便安裝模具、加熱器、冷卻板和隔熱板等。

(4)超塑成型是一種精密成型方法，一般不設(shè)脫模斜度，故壓力機(jī)應(yīng)有頂出裝置。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述1．超塑成型設(shè)備上一頁(yè)下§8.2模具的加工方法概述

2．超塑成型加熱裝置超塑成型中對(duì)模具加熱的裝置有以下要求：

(1)將模具加熱到超塑溫度，并在成型過(guò)程中保持該溫度不變。

(2)保證模具裝置在變形溫度下，長(zhǎng)期工作性能不變。

(3)壓力機(jī)工作部分與加熱至高溫的模具之間應(yīng)有可靠的熱絕緣。超塑成型的模具及加熱裝置如圖8-12所示，加熱爐采用電阻爐。為了保證成型溫度和提高加熱效率，采用隔熱板1、3、6將加熱區(qū)與外界和工作臺(tái)隔離，上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2．超塑成型加熱裝置上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述并要求加熱爐5的外層有可靠的隔熱層。如果采用感應(yīng)爐加熱，可將隔熱層置于感應(yīng)圈內(nèi)，以降低感應(yīng)器溫度，感應(yīng)器本身還應(yīng)通水冷卻。為防止設(shè)備過(guò)熱，在模具與上下工作臺(tái)間安放通水冷卻的墊板2和7。模具和成型件的溫度通過(guò)熱電偶4和溫控裝置控制。為保證能控制精度，熱電偶4應(yīng)盡量接近模坯11。3．超塑成型所用模具超塑成型遇到的主要問(wèn)題是模具材料的選擇與模具的設(shè)計(jì)和制造。模具材料在變形溫度下應(yīng)具有一定的強(qiáng)度安全系數(shù)，在高溫下才能長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地工作。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述并要求加熱爐5的外層有可靠的§8.2模具的加工方法概述價(jià)格昂貴，除模具的工作零件(如凸、凹模)選用外，其他模具零件(如隔熱板、頂桿等)可選用高溫性能較低的合金材料。對(duì)于鋅、鋁、鎂合金，其超塑溫度范圍在250℃～500℃之間，可采用一般模具鋼，如Crl2、Crl2MoV、3Cr2W8V、5MnMo、W6M05Cr4V2、4Cr5MoVSi、LD、65Nb等。鎳基高溫合金具有很大的高溫強(qiáng)度，且導(dǎo)熱性差，高溫下黏度大，切削加工困難，一般采用精密鑄造法制造模具。當(dāng)需采用機(jī)械加工時(shí)，切削速度應(yīng)盡量低，一般控制在7m／min以下，進(jìn)給量不大于0.05mm／r。可選用強(qiáng)度高、韌性高、導(dǎo)熱性好的YG類或YW類刀具，加工時(shí)應(yīng)保證良好的冷卻和潤(rùn)滑。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述價(jià)格昂貴，除模具的工作零件(§8.2模具的加工方法概述超塑成型模具結(jié)構(gòu)如圖8-12所示。因模具在高溫下工作，為簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，提高導(dǎo)向精度，考慮到熱脹冷縮不均勻，超塑成型模具一般不采用導(dǎo)柱、導(dǎo)套導(dǎo)向，而采用?？谥苯訉?dǎo)向。處于超塑狀態(tài)的模坯抗力很小，極易變形，不宜用頂桿直接頂出，而應(yīng)采用整體下模(墊板)大面積頂出。必要時(shí)可降溫后再頂出脫模。超塑成型時(shí)，其模具承受平均單位壓力較低，且成型速度低，不產(chǎn)生沖擊。成型凹模可采用整體式或雙層結(jié)構(gòu)。4．超塑成型的潤(rùn)滑模具在高溫時(shí)加強(qiáng)了變形金屬與模具表面的相對(duì)擴(kuò)散作用，提高了摩擦系數(shù)，使成型與脫模困難。根據(jù)成型特點(diǎn)及變形金屬的物理、化學(xué)性能(導(dǎo)熱性、氧化程度和吸收氣體情況)，超塑成型工藝所用潤(rùn)滑劑必須滿足下列要求：上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述超塑成型模具結(jié)構(gòu)如圖8-12§8.2模具的加工方法概述(1)在整個(gè)變形過(guò)程中能在模坯與模具間形成連續(xù)的潤(rùn)滑薄膜并保證具有最小的摩擦系數(shù)。(2)不與模坯或模具發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不因高溫性能變化而降低潤(rùn)滑效果。(3)防止模坯在加熱和成型時(shí)氧化和吸收氣體。(4)無(wú)毒、防火、不污染環(huán)境。此外，潤(rùn)滑劑的制造和添加涂層工藝應(yīng)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。當(dāng)成型溫度低于500℃時(shí)，可選用硅脂、硅油、膠體石墨、二硫化鉬等潤(rùn)滑劑。對(duì)于模具鋼，其成型溫度高，上述潤(rùn)滑劑均不能滿足要求，此時(shí)常采用熔融玻璃潤(rùn)滑劑。8.2.2模具的堆積制模法堆積制模法包括噴涂制模法、電鑄制模法和快速原型制模法等3種。這里主要介紹噴涂上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述(1)在整個(gè)變形過(guò)程中能在?！?.2模具的加工方法概述制模法和快速原型制模法1.噴涂制模法熱噴涂已有100年的歷史，我國(guó)的熱噴涂也有近50年的歷史，特別是近20年來(lái)，我國(guó)的熱噴涂有了較大的進(jìn)步和發(fā)展，下面對(duì)設(shè)備與材料、應(yīng)用、科研和開發(fā)等方面做一簡(jiǎn)介。1．熱噴涂設(shè)備與材半斗經(jīng)過(guò)幾十年的自主開發(fā)，引進(jìn)和借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，我國(guó)已能開發(fā)和生產(chǎn)真空等離子、大氣等離子、爆炸噴涂、等離子堆焊、電弧噴涂、火焰粉末噴涂和火焰線材噴涂設(shè)備，生產(chǎn)金屬粉末(Ni、Co、Fe基)、陶瓷、金屬陶瓷粉末(A1203、A1203+Ti02，Cr203，WC-Co等)、線材(Al、Zn、Cu、不銹鋼等)。盡管設(shè)備總體水平仍不高，材料仍存在這樣或那樣的上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述制模法和快速原型制模法上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述質(zhì)量問(wèn)題，但是，我國(guó)已成為世界上少數(shù)幾個(gè)能在熱噴涂設(shè)備和材料上自給自足的國(guó)家之一，基本滿足熱噴涂行業(yè)的需要，同時(shí)約有10％的設(shè)備和材料還需進(jìn)口。

2．熱噴涂技術(shù)的應(yīng)用目前，熱噴涂技術(shù)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，主要的應(yīng)用領(lǐng)域有航空、航天、鋼鐵、石化、鋼結(jié)構(gòu)防腐、機(jī)械、輕工、紡織、造紙、能源和船舶等，總產(chǎn)值約2億元／年我國(guó)的熱噴涂應(yīng)用有以下特點(diǎn)：(1)應(yīng)用范圍大。在某些領(lǐng)域具有相當(dāng)高的水平，如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、退火爐底輥、鍍鋅導(dǎo)輥(鋼鐵行業(yè))、閥門(石化行業(yè))、拉絲導(dǎo)輥、塔輪、拉絲圈(紡織工業(yè))、高檔玻璃模具(輕工)、氣門(汽車行業(yè))等。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述質(zhì)量問(wèn)題，但是，我國(guó)已成為世§8.2模具的加工方法概述(2)采用的工藝和材料廣泛。幾乎在國(guó)際上使用的熱噴涂工藝和材料，我國(guó)都有應(yīng)用，如真空等離子噴涂、大氣等離子噴涂、爆炸噴涂、超音速火焰噴涂、電弧噴涂、火焰粉末噴涂、等離子堆焊、激光重熔和真空重熔等。(3)熱噴涂應(yīng)用的企業(yè)。從事熱噴涂應(yīng)用的企業(yè)以中小企業(yè)為主，人數(shù)占總數(shù)的2／3，產(chǎn)值占總產(chǎn)值的75％以上，股份制企業(yè)、私人企業(yè)和集體企業(yè)占相當(dāng)比重，合資、獨(dú)資企業(yè)也開始出現(xiàn)。(4)熱噴涂研究。科研院所正在積極進(jìn)入國(guó)內(nèi)熱噴涂市場(chǎng)，我國(guó)熱噴涂的主要技術(shù)力量在科研院所，目前在應(yīng)用方面存在的主要問(wèn)題是，規(guī)模小、水平高低不齊、缺乏統(tǒng)一管理和標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法形成在國(guó)內(nèi)外具有影響力的熱噴涂龍頭企業(yè)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述(2)采用的工藝和材料廣泛。§8.2模具的加工方法概述2．快速原型制模法1.快速模具技術(shù)簡(jiǎn)介快速模具(RapidTooling，以下簡(jiǎn)稱RT)技術(shù)是隨著快速原型技術(shù)(簡(jiǎn)稱：RP)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)的一門新技術(shù)，其應(yīng)用途徑如下：用RP系統(tǒng)制造的原型做母模，快速?gòu)?fù)制簡(jiǎn)易模具，用快速原型制件作母?？梢詮?fù)制出蠟?zāi)?、硅橡膠模、環(huán)氧樹脂?；蚓郯滨ツ５溶浤＞?，此類軟模具又可澆鑄出環(huán)氧樹脂、石膏、陶瓷、低熔點(diǎn)金屬、金屬基復(fù)合材料等硬模具，這些簡(jiǎn)易模具可用于各種鑄造模、注塑模、蠟?zāi)５某尚湍：屠炷５龋瑢?shí)現(xiàn)塑料件或金屬件的小批量生產(chǎn)。用快速原型制件做母模，通過(guò)金屬噴涂等方法可快速制造電脈沖機(jī)床用電極。2.快速原型制模技術(shù)的原理上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2．快速原型制模法上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述快速原型制模技術(shù)是由CAD模型直接驅(qū)動(dòng)的快速制造任意復(fù)雜形狀三維實(shí)體的技術(shù)總稱，它的特征是：(1)可以制造任意復(fù)雜的三維幾何實(shí)體。(2)CAD模型直接驅(qū)動(dòng)。(3)成型設(shè)備無(wú)需專用夾具或工具。(4)成型過(guò)程中無(wú)須干預(yù)?？焖僭图夹g(shù)采用離散和堆積成型的原理，其過(guò)程是先由3維CAD軟件設(shè)計(jì)出所需要零件的計(jì)算機(jī)三維曲面或?qū)嶓w模型(電子模型)，然后根據(jù)工藝要求，將其按一定厚度進(jìn)行分層，把原來(lái)的三維電子模型變成二維平面信息(截面信息)，即離散的過(guò)程；再將分層后的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，設(shè)計(jì)加工參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼，在微機(jī)控制下，數(shù)控系統(tǒng)以平面加工方式有上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述快速原型制模技術(shù)是由CAD?！?.2模具的加工方法概述序地連續(xù)加工出每個(gè)薄層，并使它們自動(dòng)黏結(jié)而成型，這就是材料堆積的過(guò)程。3．快速原型制模技術(shù)(簡(jiǎn)稱：RPM)的主要方法RPM技術(shù)的具體工藝有30余種，根據(jù)采用材料及對(duì)材料處理方式的區(qū)別，可歸納為3種方法。1．選擇性液體固化選擇性液體固化的原理是將激光聚集到液態(tài)光固化材料(如光固化樹脂，)表面，使其有規(guī)律地固化。該方法的實(shí)現(xiàn)工藝如圖8-13所示，在樹脂液槽中盛滿液態(tài)光敏樹脂，使其在激光束(圖8-13中的2)照射下快速固化，成形過(guò)程開始時(shí)，升降臺(tái)處于一個(gè)截面層高度，聚焦后的激光束，上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述序地連續(xù)加工出每個(gè)薄層，并使§8.2模具的加工方法概述沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描的區(qū)域樹脂固化，從而得到截面輪廓的塑料薄片。然后升降臺(tái)下降一層薄片的高度，已固化的塑料薄片就被新的液態(tài)樹脂所覆蓋，以便進(jìn)行第二層激光的掃描固化，新固化的一層牢固地黏結(jié)在前一層上，如此重復(fù)，直至整個(gè)產(chǎn)品成形完畢。最后升降臺(tái)升出液體樹脂表面，取出工件。2．選擇性層片黏結(jié)選擇性層片黏結(jié)采用激光或刀具對(duì)箔材進(jìn)行切割，首先切割出工藝邊框和原型的邊緣輪廓線，而后將不屬于原型的材料切割成網(wǎng)格狀，通過(guò)升降平臺(tái)的移動(dòng)和箔材的進(jìn)給可以切割出新的層片并將其與先前的層片黏結(jié)在一起，這樣層層疊加后得到下一個(gè)塊狀物，最后將不上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述沿液面進(jìn)行掃描，使被掃描的區(qū)§8.2模具的加工方法概述屬于原型的材料小塊剝除，就獲得所需的三維實(shí)體。層片添加的典型工藝是分層實(shí)體制造，如圖8－14所示，其箔材可以是涂覆紙(涂有黏結(jié)劑的覆層紙)、涂覆陶瓷箔、金屬箔或其他材質(zhì)的箔材。3．選擇性粉末熔結(jié)或黏結(jié)其原理是：對(duì)于由粉末鋪成的有較好密度和平整度的層面，有選擇地直接或間接將粉末熔化或黏結(jié)，形成一個(gè)層面，鋪粉壓實(shí)，再熔結(jié)或黏結(jié)成另一個(gè)層面并與原層面熔結(jié)或黏結(jié)，如此層層疊加為一個(gè)三維實(shí)體。所謂直接熔結(jié)是將粉末直接熔化而連接；間接熔結(jié)是指僅熔化粉末表面的黏結(jié)涂層，以達(dá)到互相黏結(jié)的目的。黏結(jié)則是指將粉末采用黏結(jié)劑黏結(jié)，其工上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述屬于原型的材料小塊剝除，就獲§8.2模具的加工方法概述藝有選擇性激光燒結(jié)(如圖8－15所示)和三維印刷等。無(wú)木模鑄型工藝也屬于這類方法，這種粉末材料主要有蠟、聚碳酸脂、水洗砂等非金屬粉和金屬粉(鐵、鈷、鉻及其合金)。4．快速原型及模具制造技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：(1)大大縮短新產(chǎn)品研制周期。(2)成倍地降低新產(chǎn)品研發(fā)成本。(3)提高新產(chǎn)品投產(chǎn)的一次成功率。(4)支持同步(并行)工程的實(shí)施。(5)支持技術(shù)創(chuàng)新，改進(jìn)產(chǎn)品外觀設(shè)計(jì)。5．快速原型及模具制造技術(shù)(RPM)的應(yīng)用RPM技術(shù)應(yīng)用發(fā)展很快，一個(gè)顯著的指標(biāo)是RPM服務(wù)機(jī)構(gòu)的數(shù)量，國(guó)外RPM服務(wù)機(jī)構(gòu)的上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述藝有選擇性激光燒結(jié)(如圖8－§8.2模具的加工方法概述數(shù)量以每年59％的速度遞增。從對(duì)RPM工藝的熟悉、觀望、嘗試性應(yīng)用階段進(jìn)入到將RPM真正作為產(chǎn)品開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品開發(fā)質(zhì)量、加快產(chǎn)品開發(fā)速度的階段，RPM的應(yīng)用主要在以下幾方面。(1)RPM的應(yīng)用領(lǐng)域。RPM在國(guó)民經(jīng)濟(jì)極為廣闊的領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并且還在向新的領(lǐng)域發(fā)展。(2)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用——快速產(chǎn)品開發(fā)RPD。RPM在產(chǎn)品開發(fā)中起關(guān)鍵作用，它不受復(fù)雜形狀的任何限制，可迅速地將顯示于計(jì)算機(jī)屏幕上的設(shè)計(jì)變?yōu)榭蛇M(jìn)一步評(píng)估的實(shí)物，根據(jù)原型可對(duì)設(shè)計(jì)的正確性，造型合理性，可裝配和干涉進(jìn)行具體的檢驗(yàn)。對(duì)形狀較復(fù)雜而貴重上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述數(shù)量以每年59％的速度遞增?！?.2模具的加工方法概述的零件(模具)，直接依據(jù)CAD模型不經(jīng)原型階段就進(jìn)行加工制造，這種簡(jiǎn)化的做法風(fēng)險(xiǎn)極大，往往需要多次反復(fù)才能成功，不僅延誤開發(fā)的進(jìn)度，而且往往需花費(fèi)更多的資金。通過(guò)原型的檢驗(yàn)可將此種風(fēng)險(xiǎn)減小到最低的限度。一般來(lái)說(shuō)，采用RPM快速產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)可減少產(chǎn)品開發(fā)成本30％～70％，減少開發(fā)時(shí)間50％。如開發(fā)光學(xué)照相機(jī)機(jī)體采用RPM技術(shù)僅需3～5天(從CAD建模到原型制作)，而用傳統(tǒng)的方法則至少需1個(gè)月。(3)快速工具。模具是快速工具制造技術(shù)應(yīng)用的重要方面，原型的快速設(shè)計(jì)和自動(dòng)制造也保證了工具的快速制造，無(wú)需數(shù)據(jù)銑削，無(wú)需電火花加工，無(wú)需任何專用工裝和工具，直接根據(jù)原型而將復(fù)雜的工具和型腔制造出來(lái)是當(dāng)今快速工具的最大優(yōu)勢(shì)。一般來(lái)說(shuō)，采用上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述的零件(模具)，直接依據(jù)CA§8.2模具的加工方法概述RP技術(shù)模具制造時(shí)間和成本均為傳統(tǒng)技術(shù)的1／3。6．應(yīng)用實(shí)例(1)用LOM激光快速成型系統(tǒng)制造一只新開發(fā)的4缸柴油機(jī)的曲軸模型，從三維CAD實(shí)體造型到得到該曲軸的實(shí)體模型僅用了3天時(shí)間，此模型可用于設(shè)計(jì)、裝配及功能驗(yàn)證，并可作為鑄造用的木模，亦可用它復(fù)制激光樹脂樣件用于應(yīng)力分析，而用傳統(tǒng)工藝制造該模型約需1個(gè)月的時(shí)間，而且制造成本高，精度差，所以RP技術(shù)在新產(chǎn)品開發(fā)中有著不可估量的作用。(2)設(shè)計(jì)了一款空調(diào)機(jī)，如果采用傳統(tǒng)方法，不僅制造周期長(zhǎng)，趕不上定貨會(huì)，而且風(fēng)險(xiǎn)極大。采用RP技術(shù)，僅用20天時(shí)間即制造了全部外觀件和內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，不僅使公司拿出上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述RP技術(shù)模具制造時(shí)間和成本均§8.2模具的加工方法概述樣品及時(shí)參加了國(guó)際定貨會(huì)，得到訂單，而且通過(guò)設(shè)計(jì)、裝配及功能檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)問(wèn)題，使該產(chǎn)品的模具制造未經(jīng)任何修改即實(shí)現(xiàn)了一次成功，大大減少了修模和生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，并節(jié)約了大量費(fèi)用。(3)開發(fā)一新款傳真機(jī)，其主要零件外殼、電話聽筒等6個(gè)零件均為注射成型件，要得到產(chǎn)品必須加工出注射模具，進(jìn)行注射成型才能得到，整個(gè)加工過(guò)程中，模具要制造6套，耗時(shí)3個(gè)多月，采用新方法RP技術(shù)制造僅用15天就得到該產(chǎn)品的一套樣品，成型費(fèi)用僅為原來(lái)的1／4。激光快速成型法一次成型，周期短，成本低，精度高，更適合新產(chǎn)品開發(fā)樣件的制造。8.2.3模具的切除制模法上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述樣品及時(shí)參加了國(guó)際定貨會(huì)，得§8.2模具的加工方法概述切除制模法包括機(jī)加工制模法、電加工制模法和化學(xué)加工制模法。1．機(jī)械加工制模法大約有90％的模具主要是由車削、銑削和磨削等機(jī)加工方法加工完成的，通常采用專用機(jī)床設(shè)備。1）機(jī)械加工制模法的優(yōu)點(diǎn)

(1)可以達(dá)到較小的公差。

(2)設(shè)計(jì)更靈活。

(3)交貨更快捷。

(4)其他制模成型都無(wú)法加工的零件，可以采用機(jī)械加工獲得。

(5)機(jī)械加工的零件內(nèi)應(yīng)力較低。

上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述切除制模法包括機(jī)加工制模法、§8.2模具的加工方法概述

(6)機(jī)械加工的零件保留一致的性能。

(7)機(jī)械加工的零件不會(huì)產(chǎn)生焊接線。2）機(jī)械加工制模的主要方法常用的機(jī)械加工制模法有切削、磨削、研磨和拋光等。1．切削-傳統(tǒng)機(jī)加工切削手段，如車削、銑削、刨削和鉆削等都能用于模具加工，利用主模型或靠模的仿型加工方法也能制造模具。近年來(lái)，隨著CAD／CAM技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展，模具制造行業(yè)大量引進(jìn)自動(dòng)化數(shù)控機(jī)床，其中以數(shù)控銑床、數(shù)控銑削加工中心較多，這是因?yàn)樾颓荒＞咄鶐в写罅康淖杂汕?，傳統(tǒng)的手工制作無(wú)法滿足需要，而3軸或多軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控銑床卻可以最大程度地解決這方面的難題，所以，數(shù)控銑削加工及其編程技術(shù)也自然成為模具先進(jìn)制造技術(shù)的重點(diǎn)，就數(shù)控加工技術(shù)而言，正朝著高速切削技術(shù)的方向發(fā)展。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述(6)機(jī)械加工的零件§8.2模具的加工方法概述2．磨削成型磨削是工件型面精度加工的一種方法，具有高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)，在模具制造中，成型磨削主要用于加工凸模、凹模和電火花加工用的電極等零件。形狀復(fù)雜的模具零件，一般是由若干平面、斜面和圓柱面所組成，其輪廓線為若干直線和圓弧，成型磨削的原理就是把零件的輪廓分成若干直線與圓弧，然后按照一定的順序逐段磨削，使它滿足技術(shù)要求。成型磨削可在成型磨床或平面磨床上進(jìn)行，在成型磨床上進(jìn)行成型磨削時(shí)，工件裝夾在萬(wàn)能夾具上，夾具可以調(diào)節(jié)到不同的位置，因此能加工出平面、斜面和圓柱面。數(shù)控成型磨床則可以加工出高精度、較復(fù)雜的工件。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2．磨削上一頁(yè)下一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述成型磨削法有成型砂輪磨削法和夾具磨削法兩種，如圖8-16所示。成型砂輪磨削法是利用修整砂輪工具，將砂輪修整成與工件型面完全吻合的相反型面，然后用此砂輪磨削工具。夾具磨削法是將工件按一定的條件裝夾在專用的夾具上，在加工過(guò)程中通過(guò)夾具的調(diào)節(jié)使工件固定或不斷改變位置，從而獲得所需的形狀。在實(shí)際加工模具零件時(shí)，為了保證零件質(zhì)量，提高效率，降低成本，往往需要聯(lián)合使用。3．研磨及拋光工件經(jīng)機(jī)加工后的表面，無(wú)論其表面粗糙度大小如何都必須進(jìn)行再次拋光，對(duì)于拋光，只能借助于電動(dòng)或氣動(dòng)設(shè)備，或用超聲的辦法手動(dòng)拋光。對(duì)于粗糙表面的修平有3種方法：去除材料、重新配置材料和增加材料。傳統(tǒng)典型的上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述成型磨削法有成型砂輪磨削法和§8.2模具的加工方法概述拋光方法是從型腔側(cè)壁上去除材料來(lái)平整表面。每完成一個(gè)研磨步驟，在移向下一步更細(xì)的研磨步驟時(shí)，必須將模具用煤油徹底清洗以清除研磨下來(lái)的細(xì)小粒子，只有這樣才能避免將模具表面刮傷，每一步的研磨方向應(yīng)旋轉(zhuǎn)90°，這樣可以很容易地看出所進(jìn)行的研磨是否已經(jīng)全部完成。最后的拋光一般在淬火后進(jìn)行，所有的研磨及拋光都應(yīng)是在很小的壓力、很大的覆蓋面積下進(jìn)行的。全自動(dòng)拋光還沒(méi)有達(dá)到令人滿意的結(jié)果，電解拋光(電解材料去除法)不能形成像鏡面一樣的表面，雖然型腔也可以通過(guò)金屬沉積(電沉積或無(wú)電沉積)進(jìn)行最后光滑處理，但這種方法結(jié)合機(jī)械方法使用所形成的表面，都不如只用機(jī)械拋光的質(zhì)量好。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述拋光方法是從型腔側(cè)壁上去除材§8.2模具的加工方法概述2．電加工制模法電加工制模法主要有電火花成型加工和電火花線切割加工兩種。1）電加工的一般方法電火花加工是通過(guò)工件和工具電極間的放電而有控制地去除工件材料，以及使材料變形、改變性能或被鍍覆的特種加工，其中成型加工適用于各種孔、槽模具，還可刻字、表面強(qiáng)化、涂覆等；切割加工適用于各種沖模、粉末冶金模及工件，各種樣板、磁鋼、硅鋼片的沖片，鉬、鎢、半導(dǎo)體或貴重金屬。2）電火花加工1．電火花加工的特點(diǎn)上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2．電加工制模法上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述電極材料有紫銅、石墨和鉬絲。(2)可以加工特殊及復(fù)雜形狀的零件，常用于方孔、小孔、窄縫和復(fù)雜型腔的模具加工。2．加工原理脈沖電源、工具電極和工件連接成閉合回路，產(chǎn)生脈沖性放電，產(chǎn)生的高溫使工具電極和工件表面蝕去一部分金屬，形成凹坑。如圖8-17所示。型腔電火花加工是一種復(fù)制成型加工，其原理是將工件放入電液體中(水或碳?xì)浠衔锶缡?、煤油?，在電極和工件之間施以20kV的脈沖電壓，通過(guò)短時(shí)間的連續(xù)放電，將多余的材料腐蝕掉，如圖8-17所示。每次連續(xù)脈沖會(huì)使工件及電極的少部分材料加熱到熔上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述電極材料有紫銅、石墨和鉬絲?！?.2模具的加工方法概述融或氣化溫度，然后通過(guò)電力或機(jī)械力將熔融部分從工作區(qū)域移走，這樣，在電極和工件上都將會(huì)產(chǎn)生弧坑?；】拥拇笮『托螤钆c電火花的能量有關(guān)；粗加工時(shí)為了去除盡量多的材料，可采用高脈沖能量；修整加工時(shí)為了獲得較好的尺寸和形狀精度，則采用低脈沖能量。大量的脈沖弧坑可使加工表面形成準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)和確定的表面粗糙度并且沒(méi)有直接痕跡的特殊無(wú)光表面，電解清理液用來(lái)將脈沖碎屑從脈沖間隙中清除并沉積在容器中。3．電火花加工方法(1)單電極平動(dòng)法：在凹模電火花加工中應(yīng)用最廣泛，它是采用1個(gè)工具電極完成凹模型腔的粗加工、中加工和精加工。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述融或氣化溫度，然后通過(guò)電力或§8.2模具的加工方法概述(2)多電極更換法：用多個(gè)工具電極依次更換加工同一個(gè)型腔，每個(gè)工具電極加工時(shí)都必須把上一次電規(guī)準(zhǔn)的放電痕跡去掉，可采用3個(gè)或更多個(gè)。(3)分解電極法：根據(jù)型腔的形狀，把工具電極分解成主型腔和副型腔工具電極，先加工主型腔，后加工副型腔。4．加工實(shí)例例8．1冷沖模電火花加工一一簡(jiǎn)單方孔沖模的電火花加工。凹模尺寸為25mm×25mm，深10mm，通孔的尺寸公差等級(jí)為IT7，表面粗糙度Ra為1.25～2.5μm，模具如圖8-18所示，工件材料尺寸為40Cr。設(shè)采用高低壓復(fù)合型晶體管脈沖電源加工。解：(1)電火花加工模具一般都在淬火以后進(jìn)行，并且通常先加工出預(yù)孔，如圖8-19所示，其余工件尺寸等要求與圖8-18相同。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述(2)多電極更換法：用多個(gè)工§8.2模具的加工方法概述(2)加工沖模的電極材料，一般選用鑄鐵或鋼，這樣可以采用成型磨削方法制造電極。為了簡(jiǎn)化電極的制造過(guò)程，也可采用合金鋼電極，例如Crl2，電極的精度和表面粗糙度比凹模高一級(jí)。為了實(shí)現(xiàn)粗加工、半精加工、精加工標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)換，電極前端用強(qiáng)酸“王水”進(jìn)行腐蝕處理，腐蝕高度為15mm，雙邊腐蝕量為0.25mm，如圖8-19所示。電火花加工前，工件和工具電極都必須經(jīng)過(guò)退磁處理。

(3)電極裝夾在機(jī)床主軸頭的夾具中進(jìn)行精確找正，使電極對(duì)機(jī)床工作臺(tái)的垂直度小于0.01／100。工件安裝在油杯上、下端面，并保持與工作臺(tái)面平行。加工時(shí)采用下沖油，用粗加工、精加工2擋標(biāo)準(zhǔn)，并采用高、低壓復(fù)合脈沖電源，見表8-1所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述(2)加工沖模的電極材料，一§8.2模具的加工方法概述3)線切割加工設(shè)備及原理1．線切割加工設(shè)備(1)組成：機(jī)床本體、脈沖電源、控制系統(tǒng)、工作液體系統(tǒng)等，如圖8-20所示。(2)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)：張力裝置使電極絲產(chǎn)生一定的張力，驅(qū)動(dòng)電機(jī)達(dá)到反復(fù)使用電極絲的日的：走絲速度(6～10)m／s，工作液體使通電區(qū)充分冷卻。(3)脈沖電源：是把具有一定頻率的工頻交流電的單向脈沖電流供給電極絲放電，蝕除金屬。2．線切割加工的原理(1)線切割工作原理。采用移動(dòng)的電極絲(銅絲或鉬絲)對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電、切割成上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述3)線切割加工設(shè)備及原理上§8.2模具的加工方法概述型，工作臺(tái)夾住工件(電源的正極)、鉬絲或銅絲(電源的負(fù)極)，工作臺(tái)水平方向進(jìn)給移動(dòng)。圖8-21所示為高速走絲電火花線切割工藝及裝置原理。利用細(xì)鉬絲4作工具電極進(jìn)行切割，儲(chǔ)絲筒7使鉬絲作正反向交替移動(dòng)，加工能量由脈沖電源3供給。在電極絲工件之間澆注工作液介質(zhì)，工作臺(tái)在水平面2個(gè)坐標(biāo)方向各自2按預(yù)定的控制程序，根據(jù)火花間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移動(dòng)，從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成型。(2)電火花線切割數(shù)控機(jī)床的分類。

a．快走絲(鉬絲)：電極絲進(jìn)行高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，速度(8～10)m／s。

b.慢走絲(銅絲)：電極絲進(jìn)行單向移動(dòng)，電極一次性使用，加工精度高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述型，工作臺(tái)夾住工件(電源的正§8.2模具的加工方法概述3．線切割機(jī)床的特點(diǎn)

(1)加工微型孔。

(2)實(shí)際金屬切除量少。

(3)電極損耗小，加工精度高。

(4)可以進(jìn)行難切削材料的加工。4．線切割加工的主要工藝措施

(1)線切割速度：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)電極中心線在工件上切割的面積，單位為mm2／min。

(2)表面粗糙度：Ra可達(dá)1.2μm。

(3)電極絲損耗量：是指電極絲在切割10000mm2后電極絲直徑的減少量。

(4)加工精度：快走絲：0.01～0.02mm：慢走絲：0.005～0.002mm。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述3．線切割機(jī)床的特點(diǎn)上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述3.化學(xué)加工制模法電化學(xué)加工是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)去除工件材料或在其上涂覆金屬材料的一種特種加工，其中電解加工適用于深孔、型孔、型腔、型面、倒角去毛刺和拋光等，電鑄加工適用于形狀復(fù)雜、精度高的空心零件，如波導(dǎo)管、注塑用的模具、薄壁零件，復(fù)制精密的表面輪廓、表面粗糙度樣板、反光鏡和表盤等零件，涂覆加工可針對(duì)表面磨損、劃傷、銹蝕的零件進(jìn)行涂覆以恢復(fù)尺寸，對(duì)尺寸超差的產(chǎn)品進(jìn)行涂覆補(bǔ)救，對(duì)大型、復(fù)雜、小批工件表面的局部鍍防腐層、耐腐層，以改善表面性能。1.電解加工1)電解加工的基本原理上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述3.化學(xué)加工制模法上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述電解加工是利用金屬在電解液中發(fā)生化學(xué)陽(yáng)極溶解的原理，將工件加工成型的一種工藝方法。如圖8-22(a)所示，加工時(shí)工具電極接直流穩(wěn)壓電源(6～24V)的陰極，工件接陽(yáng)極，兩極之間保持一定的間隙(0.1～lmm)，具有一定壓力(0.5～2MPa)的電解液從兩極間隙間高速流過(guò)，當(dāng)接通電源后(電流可達(dá)1000～10000A)，工件表面產(chǎn)生陽(yáng)極溶解，由于兩極之間各點(diǎn)的距離不等，其電流密度也不相等(圖8-22(b)中實(shí)線越密處電流越大)，兩極間距離最近的地方，通過(guò)的電流最大可達(dá)(10～70)A／cm2，該處的溶解速度最快，隨著工具電極的不斷進(jìn)給(一般為0.5～1.6mm／min)，工件表面不斷被溶解，使電解間隙逐漸趨于均勻，工具電極的形狀就被復(fù)制在工件上，如圖8-22(c)所示。電解加工鋼制模具零件時(shí)，常用的電解液為NaCl水溶液，其濃度(指質(zhì)量分?jǐn)?shù))為14％～18％。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述電解加工是利用金屬在電解液中§8.2模具的加工方法概述2)電解加工的特點(diǎn)(1)可加工高硬度、高強(qiáng)度和高韌性等難切削的金屬(如高溫合金、鈦合金、淬火鋼、不銹鋼、硬質(zhì)合金等)，使用范圍廣。(2)加工生產(chǎn)率高，由于所用的電流強(qiáng)度較大(一般為10A／cm2～100A／cm2)，所以金屬去除速度快。用該方法加工型腔比用電火花方法加工提高工效4倍以上，在某些情況下甚至超過(guò)切削加工。(3)加工中工具和工件間無(wú)切削力存在，所以適用于加工易變形的零件。(4)加工后的表面無(wú)殘余應(yīng)力和毛刺，粗糙度可達(dá)Ra=1.25～0.2μm，平均加工精度可達(dá)±0．1mm左右。(5)加工過(guò)程中工具損耗極小，可長(zhǎng)期使用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2)電解加工的特點(diǎn)上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述2．化學(xué)腐蝕加工簡(jiǎn)介化學(xué)腐蝕加工主要是為了裝飾，通常需對(duì)表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊處理，而這些結(jié)構(gòu)采用機(jī)械及手動(dòng)加工方法很難達(dá)到，只有化學(xué)加工工藝才可能完成。化學(xué)腐蝕加工的原理是基于金屬在酸、堿和鹽溶液中的可溶解性，金屬材料由于其材料微觀區(qū)域之間的能差或材料與腐蝕溶劑之間的能差而發(fā)生溶解，金屬原子釋放電子后以離子形式從金屬晶格中逸出，自由離子和腐蝕溶液中存在的陰離子及陽(yáng)離子因結(jié)合而消失，去除的金屬離子與陰離子結(jié)合成為不溶性金屬鹽，這種不溶性鹽必須用過(guò)濾或離心的辦法從腐蝕溶液中分離出來(lái)，如圖8-23(a)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述2．化學(xué)腐蝕加工簡(jiǎn)介上一頁(yè)§8.2模具的加工方法概述用化學(xué)腐蝕法所得到的表面粗糙度主要取決于工件材料及表面質(zhì)量，還取決于腐蝕溶劑，只有材料的組成及結(jié)構(gòu)均勻才能使工件材料均勻去除，材料的結(jié)構(gòu)晶粒越細(xì)，則蝕刻表面越光滑，質(zhì)量越好，因此模具在蝕刻之前通常要進(jìn)行熱處理，熱處理層深度應(yīng)大于蝕刻深度，否則蝕刻時(shí)將穿透熱處理層，造成非常不均勻的蝕刻。一般來(lái)說(shuō)，腐蝕工藝有浸漬蝕刻(如圖8-23(b)所示)和噴涂蝕刻(如圖8-23(c)所示)兩種，應(yīng)用浸漬蝕刻工藝，幾乎可以對(duì)任何形式的模具在簡(jiǎn)單的、廉價(jià)的裝置中進(jìn)行處理，這種工藝所面臨的困難是對(duì)反應(yīng)物的去除，以及對(duì)于零件表面蝕刻劑的及時(shí)更新。應(yīng)用噴涂蝕刻工藝，可以很容易地將反應(yīng)物除去，并且保證零件表面的蝕刻劑不斷更新，但這種工藝復(fù)雜，所用的設(shè)備價(jià)格昂貴。上一頁(yè)返回§8.2模具的加工方法概述用化學(xué)腐蝕法所得到的表面粗糙§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝

由于模具種類繁多，工作零件形狀各異，加工要求和加工條件也不完全一樣，不可能列出一個(gè)適合于任何形狀和要求的凸、凹模的工藝路線?，F(xiàn)通過(guò)以下幾個(gè)例子介紹模具零件的工藝路線，并作簡(jiǎn)要分析。8.3.1模具零件數(shù)控車削加工工藝?yán)}8-2圖8-24所示工件為典型的圓形凸模零件。毛坯為聲33mmx80mm棒料，材料為45鋼，熱處理調(diào)質(zhì)，在數(shù)控車床上加工該零件。1．根據(jù)零件圖樣要求、毛坯材料，確定工藝方案及加工路線1)根據(jù)零件圖樣要求，對(duì)軸類零件采用三爪自定心卡盤夾持φ33mm外圓。工件伸出卡盤長(zhǎng)度為65mm，一次裝夾完成粗、精加工。下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝由于模具種類繁多，§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝2)確定工件零點(diǎn)位置。如圖8－24所示，工件零點(diǎn)的位置與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，在工件右端面中心處。3)工步順序?yàn)椋孩佘嚩嗣?；②粗加工外輪廓；③精加工外輪?利用車削循環(huán)功能實(shí)現(xiàn)零件的粗、精加工，刀具路徑如圖8-25所示)；④割斷。2．選擇機(jī)床設(shè)備根據(jù)零件圖樣要求，本例選擇在FANUCPowerMate0系統(tǒng)數(shù)控車床上加工。3．選擇刀具根據(jù)加工要求，選用3把刀具，T01為90°粗車刀，刀具材料為硬質(zhì)合金；T02為90°精車刀，刀具材料為硬質(zhì)合金；T03為割斷刀，刀具材料為高速鋼。通過(guò)對(duì)刀的方式把刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)表中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝2)確定工件零點(diǎn)位置§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝4．確定切削用量切削用量的選擇，通常根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。該零件材料為45鋼，車刀刀具材料為硬質(zhì)合金。通過(guò)查表法確定主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。查表得精加工切削速度υ＝90m／min，粗加工每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.2mm／r。根據(jù)計(jì)算公式得：n＝1000υ／πD＝1000×90／(3.14×33)r/min≈869r／min精加工時(shí)，取n＝850r/min，進(jìn)給量取粗加工的40％，即：F=0.2mm／r×40％=0.08mm／r。粗加工時(shí)，切削速度取精加工的70％，即：n＝1000υ／πD＝1000×90×0.7／(3．14×33)r／min＝600r／min上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝4．確定切削用量上一§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝F＝0.2mm／r。同理，查表得割斷時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為250r／min，進(jìn)給量取0.05mm／r。由于數(shù)控機(jī)床的主軸為無(wú)級(jí)變速，因此也可以使用恒速切削功能。當(dāng)零件的端面或外圓加工精度要求較高時(shí)，可使用恒速切削功能。5．編寫加工程序按該機(jī)床系統(tǒng)規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過(guò)程編寫程序清單。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝F＝0.2mm／r?！?.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝8.3.2模具零件數(shù)控銑削加工工藝?yán)?-3圖8-26所示工件為平面結(jié)構(gòu)的凸模零件，適合在數(shù)控銑床上加工。毛坯為70mm×50mm×lOmm板材，六面已加工，材料為Crl2，其中各點(diǎn)坐標(biāo)分別為：A(—15.357，14.846)；B(—15.357，—14.846)；C(18.929，9.897)；D(18.929，-9.897)1．根據(jù)零件圖樣要求、毛坯材料，確定工藝方案及加工路線

1)以已加工過(guò)的底面和側(cè)面為基準(zhǔn)，采用精密臺(tái)鉗裝夾方式，一次裝夾完成粗、精加工。

2)工步順序?yàn)椋?/p>

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§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝8.3.2模具零§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝

①粗銑凸臺(tái)外輪廓，側(cè)面留0.2mm精銑余量。走刀路徑如圖8-27所示。

②精銑外輪廓如圖8-27所示，采用直線邊的延長(zhǎng)線方向切人、切出的方法加工，以保證零件輪廓加工精度。

2．選擇機(jī)床設(shè)備根據(jù)零件圖樣要求，本例選擇在FANUC0i-MA系統(tǒng)數(shù)控銑床上加工。利用刀補(bǔ)功能G41／C40，通過(guò)改變刀具半徑，實(shí)現(xiàn)零件的粗、精加工。

3．選擇刀具該零件材料比較硬，選用φ12mm硬質(zhì)合金立銑刀，定義為T01號(hào)刀具。通過(guò)對(duì)刀方式上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝①粗銑凸臺(tái)外輪廓，模具數(shù)控加工工藝課件§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝把刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)表中。

4．確定切削用量切削用量的選擇，通常根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。該零件材料為Crl2鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金立銑刀。通過(guò)查表法確定主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。查表得切削速度υ＝35～60m／min，取υ＝50m／min，φ12mm刀具每齒進(jìn)給量S=0.05mm／齒。根據(jù)公式得:N＝1000υ／πD＝1000×50／(3.14×12)r／min＝1326r／minF＝2S×n＝2×0.05×1200mm／min＝120mm／min

精加工時(shí)，取n＝1200r/min，進(jìn)給量取F＝120mm／min。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝把刀偏值輸入相應(yīng)的刀§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝

5．編寫加工程序按該機(jī)床系統(tǒng)規(guī)定的指令代碼和程序段格式及機(jī)床系統(tǒng)規(guī)定的子程序調(diào)用功能和刀補(bǔ)功能,把加工零件的全部工藝過(guò)程編寫程序清單，實(shí)現(xiàn)零件的粗、精加工。8.3.3模具零件數(shù)控加工中心加工工藝?yán)?-4圖8-28所示工件為型腔類字模零件，毛坯尺寸為120mm×100mm×30mm，六面已加工，材料為Crl2。1．根據(jù)零件圖樣要求、毛坯材料，確定工藝方案及加工路線1)以已加工過(guò)的底面和側(cè)面為基準(zhǔn)，采用精密臺(tái)鉗裝夾方式，一次裝夾完成字形、螺孔和銷孔加工。上一頁(yè)下一頁(yè)返回

§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝5．編寫加工程序上§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝2)工步順序?yàn)椋孩偌庸ぷ中?。使用CAD／CAM軟件自動(dòng)生成字形粗、精加工程序。走刀路徑如圖8-29所示。②鉆中心孔。③鉆φ8mm銷孔底孔至φ7.8mm。④鉆M10螺孔底孔φ8.4mm。⑤攻螺紋M10。2．選擇機(jī)床設(shè)備本例選擇在FANUC0i－MA系統(tǒng)數(shù)控加工中心上加工。3．選擇刀具該零件材料比較硬，刀具均選用硬質(zhì)合金刀具加工。加工字形用φ2mm兩刃鍵槽立銑刀，定義為T01號(hào)刀具；T02號(hào)刀具為φ3mm中心鉆；T03號(hào)刀具為φ7.8mm鉆頭；T04號(hào)刀具為φ8.4mm鉆頭；T05號(hào)刀具為M1O絲錐。通過(guò)對(duì)刀方式把刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)表中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝2)工步順序?yàn)椋荷弦弧?.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝4．確定切削用量①削用量的選擇，通常根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定。該零件材料為Crl2鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金。通過(guò)查表法確定主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速。查表得切削速度υ＝35～60m／min，取υ＝35m／min，φ2mm刀具每齒進(jìn)給量S＝0.012mm／齒，根據(jù)公式得:n＝1000υ／πD＝1000×35／(3.14×2)r／min＝5573r／minF＝2S×n＝2×0.012×5573mm／min＝133mm／min由于φ2mm銑刀直徑較小，必須修正。修正后：粗加工時(shí)，取n＝4500r／min，進(jìn)給量F＝120mm／min。上一頁(yè)下一頁(yè)返回§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝4．確定切削用量上一§8.3典型模具零件數(shù)控的加工工藝精加工時(shí)，取n＝5000r／min，進(jìn)給量F＝100mm／min。鉆中心孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取n＝2000r／min，進(jìn)給量F＝80mm／min。鉆φ7.8mm、φ8.4mm孔時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速取n＝1200r／min，進(jìn)給量F