機(jī)械制造工藝裝備項(xiàng)目4模具工作零件加工工藝裝備

工程4模具工作零件加工工藝裝備圖4.1托板落料凹模圖4.2托板落料凸模任務(wù)4.2成形磨削方法圖4.3復(fù)雜模具零件的形狀〔1〕成形砂輪磨削法這種方法是利用修整砂輪夾具把砂輪修整成與工件型面完全吻合的形狀，然后再用此砂輪對工件進(jìn)行磨削，使其獲得所需的形狀，如圖4.4〔a〕所示。利用成形砂輪對工件進(jìn)行磨削是一種簡單有效的方法，可使磨削生產(chǎn)效率高，但砂輪消耗較大。修整砂輪的夾具主要有修整角度砂輪夾具、修整圓弧砂輪夾具、萬能修整砂輪夾具及靠模修整砂輪夾具等。成形磨削的方法主要有兩種，如圖4.4所示。圖4.4成形磨削的兩種方法〔2〕夾具磨削法

將工件按一定的條件裝在專用夾具上，在加工過程中通過夾具的調(diào)節(jié)使工件固定或不斷改變位置，從而使工件獲得所需的形狀，如圖4.4〔b〕所示。利用夾具磨削法對工件進(jìn)行磨削其加工精度很高，甚至可到達(dá)零件具有互換性。

成形磨削的專用夾具主要有磨平面及斜面用夾具、分度磨削夾具、萬能夾具及磨大圓弧夾具等。上述兩種磨削方法，雖然各有特點(diǎn)，但在加工模具零件時(shí)，為了保證零件質(zhì)量，提高生產(chǎn)率、降低本錢，往往需要兩者聯(lián)合使用。并且將專用夾具與成形砂輪配合使用時(shí)，?？煞奖愕啬ハ鞒鲂螤顝?fù)雜的工件。成形磨削所使用的設(shè)備，可以是特殊專用磨床，如成形磨床，也可以是一般平面磨床。由于設(shè)備條件的限制，利用一般平面磨床并借助專用夾具及成形砂輪進(jìn)行成形磨削的方法，在模具零件的制造中占有很重要的地位。而在一般大中型工廠及專業(yè)模具工廠，常利用成形磨床進(jìn)行磨削，即在成形磨床的夾具工作臺上，安裝有萬能夾具，必要時(shí)再配合成形砂輪，可磨削由圓弧及直線組成的復(fù)雜模具零件外表，其加工精度高、外表粗糙度低。任務(wù)4.3修整成形砂輪的夾具及應(yīng)用(1)用擠壓輪修整成形砂輪夾具修整原理如圖4.5所示。用一個(gè)與砂輪所要求的外表形狀完全吻合的圓盤形擠輪與砂輪接觸，并保持適當(dāng)壓力。由擠輪帶動砂輪轉(zhuǎn)動，在擠壓力的作用下，砂輪外表的磨粒和結(jié)合劑不斷破裂和脫落，獲得所要求的砂輪形狀。圖4.5用擠壓輪修整成形砂輪1—擠輪;2—砂輪;3—擠輪夾具擠輪的旋轉(zhuǎn)可機(jī)動或手動，其旋轉(zhuǎn)速度一般為50~100r/min。擠輪用合金工具鋼或優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼制造，硬度為HRC58~64。其結(jié)構(gòu)如圖4.6所示。擠輪上沿圓周不等分分布的斜槽中有一條為直槽，用以嵌入薄鋼片，并與擠輪的成形面一起加工，加工后的薄鋼片用以檢查擠輪的形狀。一套擠輪有兩個(gè)或3個(gè)，一個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)輪，其余為工作擠輪。當(dāng)工作擠輪磨損后，再用標(biāo)準(zhǔn)擠輪修整的砂輪進(jìn)行修磨。圖4.6擠壓輪(2)修整砂輪角度的夾具

修整砂輪角度的夾具結(jié)構(gòu)如圖4.7所示，可修整0°～100°范圍內(nèi)的各種角度砂輪。當(dāng)旋轉(zhuǎn)棘輪1時(shí)，通過齒輪8和滑塊上齒條7的傳動，使裝有金剛石刀5的滑塊6沿著正弦尺座4的導(dǎo)軌作直線移動。正弦尺座可以繞心軸9轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的角度是利用在正弦圓柱13與平板11或側(cè)面墊板12之間墊一定尺寸量塊的方法來控制的。圖4.7

修整砂輪角度的夾具結(jié)構(gòu)1—棘輪;2—螺母;3—支架;4—正弦尺座;5—金剛石刀;6—滑塊;7—齒條;8—齒輪;9—心軸;10—底座;11—平板;12—側(cè)面墊板;13—正弦圓柱使用這種夾具時(shí)，先根據(jù)所要修整的砂輪角度α，計(jì)算出應(yīng)墊量塊的厚度值H，如圖4.8所示。當(dāng)0°≤α≤45°時(shí)〔見圖4.8〔a〕〕，那么H=P-Lsinα-d/2當(dāng)修整砂輪外圓平面時(shí)，α=0°，那么H=P-d/2當(dāng)45°≤α≤90°時(shí)〔見圖4.8〔b〕〕，那么H=P′+Lcosα-d/2當(dāng)修整砂輪垂直側(cè)面時(shí)，α=90°，那么H=P′-d/2當(dāng)90°≤α≤100°時(shí)〔見圖4.8〔c〕〕，那么H=P′-Lcosα-d/2

圖4.8

量塊的計(jì)算〔3〕修整砂輪圓弧的夾具

修整砂輪圓弧的夾具結(jié)構(gòu)如圖4.9所示。可修整各種不同半徑的凹、凸圓弧，或由圓弧與圓弧相連的型面。主軸7的左端裝有滑座4，金剛石刀1固定在金剛石刀支架2上。通過螺桿3可使金剛石刀架沿滑座上下移動，以調(diào)整金剛石刀尖至夾具回轉(zhuǎn)中心的距離，使之獲得所修整砂輪的不同圓弧半徑。當(dāng)轉(zhuǎn)動手動手輪8時(shí)，主軸7及固定在其上的滑座4等均繞主軸中心回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)的角度可用固定在支架上的刻度盤5、擋塊9和角度來控制。圖4.9

臥式圓弧修整砂輪夾具結(jié)構(gòu)1—金剛石刀;2—金剛石刀支架;3—螺桿;4—滑座;5—刻度盤;6—角度標(biāo);7—主軸;8—手輪;9—擋塊金剛石刀尖到主軸回轉(zhuǎn)中心的距離就是所修整的圓弧半徑大小，此值是用在金剛石刀尖與基準(zhǔn)面之間墊量塊的方法來調(diào)整的。

當(dāng)修整半徑為R的凸圓弧砂輪時(shí)，如圖4.10〔a〕所示，金剛石刀尖應(yīng)高于主軸中心，其墊量塊值H為H=P+R當(dāng)修整半徑為R的凹圓弧砂輪時(shí)(見圖4.10〔b〕)，金剛石刀尖應(yīng)低于主軸中心，其墊量塊值H為H=P-R式中P——主軸的中心高。在修整砂輪時(shí)，應(yīng)先根據(jù)所修整砂輪的情況〔凸或凹形〕及半徑大小計(jì)算量塊值，并通過量塊調(diào)整好金剛石刀尖的位置。如圖4.10所示為圓弧半徑的調(diào)整。然后轉(zhuǎn)動手輪使刀尖處于砂輪下面，根據(jù)砂輪圓弧修整角度調(diào)好圖4.9中擋塊9的位置。

圖4.10

圓弧半徑的調(diào)整圖在砂輪高速回轉(zhuǎn)的情況下，旋轉(zhuǎn)手輪使金剛石刀繞主軸中心來回?cái)[動，即可修整出如圖4.11所示的圓弧砂輪。圖4.11

修整圓弧砂輪1—砂輪;2—手輪;3—金剛石刀任務(wù)4.4成形磨削常用的夾具及應(yīng)用(1)平面磨削常用夾具具有相互垂直、平行精度要求的六面體模板是模具中的根本構(gòu)件。為此，將模板正確定位、夾緊于磨床工作臺上進(jìn)行平面磨削是常用的加工方法。其正確定位、夾緊的常用夾具有以下幾種：1〕磁性吸盤、導(dǎo)磁鐵磁鐵吸盤和常用的導(dǎo)磁鐵如圖4.12、圖4.13所示。圖4.12磁性吸盤和平行導(dǎo)磁體圖4.13磁性吸盤和端面導(dǎo)磁體使用導(dǎo)磁鐵裝夾工件的方法舉例如圖4.14所示。圖4.14

導(dǎo)磁體裝夾工件方法舉例1—工件;2—導(dǎo)磁鐵;3—圓柱;4—端面導(dǎo)磁鐵;5—平行導(dǎo)磁鐵;6—圓球

2〕精密平口鉗

精密平口鉗的結(jié)構(gòu)如圖4.15所示。它主要由螺桿、螺母、鉗體、活動鉗口與測量柱組成。精密平口鉗是裝在磁力工作臺上，并校正其鉗口平行或垂直于機(jī)床x，y運(yùn)動方向后使用。其作用與用途如下：

①定位、夾緊工件，以備磨削垂直基面。

②定位、夾緊磁力工作臺難以吸住的細(xì)小工件或非導(dǎo)磁材料的工件。

③也可定位、夾緊工件，進(jìn)行成形磨削。

圖4.15

精密平口的結(jié)構(gòu)1—螺桿;2—螺母;3—鉗體;4—活動鉗口;5—測量柱〔2〕斜面磨削常用夾具

斜面是機(jī)械零件和模具零件結(jié)構(gòu)上常見的工作外表。例如，型芯楔緊塊；斜銷分型抽芯機(jī)構(gòu)中的斜滑塊、斜滑槽；大型沖模常用的斜楔側(cè)沖機(jī)構(gòu)中斜滑塊與斜滑槽，以及安裝導(dǎo)板用斜面等等。加工這些斜面時(shí)，不僅要求保證斜角精度和位置精度高，而且其外表粗糙度也要求在Ra0.32~0.63μm。因此，這些斜面在進(jìn)行磨削時(shí)，常用夾具有精密角度導(dǎo)磁體和各種結(jié)構(gòu)形式的正弦夾具。1〕角度導(dǎo)磁體如圖4.16所示，角度導(dǎo)磁體的上、下面〔A〕和兩側(cè)面〔B〕，以及β角的兩斜面，均需經(jīng)過精密磨削。角度導(dǎo)磁體需校正，安裝于磁力臺上，以吸住工件，并磨削其斜面，適用于磨削帶斜面、批量較大的工件。圖4.16

角度導(dǎo)磁體

正弦精密平口鉗的結(jié)構(gòu)如圖4.17所示。它主要由帶有正弦尺的精密平口鉗和底座組成，使用時(shí)，旋轉(zhuǎn)螺桿4使活動鉗口3沿精密鉗體1上的導(dǎo)軌移動，以裝夾被磨削的工件2。在正弦圓柱5和底座7的定位面之間墊入量塊，可使工件傾斜一定的角度。這種夾具用于磨削零件上的斜面，最大的傾斜角度為45°。

為了使工件傾斜所需的角度，應(yīng)墊入的量塊值可計(jì)算為H=Lsinα式中H——應(yīng)墊入的量塊高度，mm；

L——兩正弦圓柱之間的中心距，mm；

α——工件所需的傾斜角度。圖4.17

正弦精密平口鉗結(jié)構(gòu)1—精密平口鉗;2—工件;3—活動鉗口;4—螺桿;5—正弦圓柱;6—量塊;7—底座3〕測量調(diào)整工具

成形磨削工件時(shí)，被磨削外表的尺寸往往是用測量調(diào)整器、量塊和百分表作比較測量的。

測量調(diào)整器的結(jié)構(gòu)如圖4.18所示。它主要由三腳架4、塊規(guī)座1、滾花螺母2及螺釘3組成。測量時(shí)，可在測量平臺上墊放適量的量塊，測量平臺能沿著三腳架斜面上的T形槽移動。使用測量調(diào)整器、量塊、百分表進(jìn)行比較測量的方法通常是：首先在測量平臺上墊放適量高度P的根底量塊，然后調(diào)整測量平臺的位置。通過百分表對工件基準(zhǔn)面和根底量塊上外表的測量，使兩者的高度相等。圖4.18

測量調(diào)整器1—塊規(guī)座;2—滾花螺母;3—螺釘;4—三腳架例4.1如圖4.19所示，工件的6面已由平面磨加工?，F(xiàn)磨削a，b，c面，而其中b和c面之間為內(nèi)接角。

圖4.19

工序尺寸圖本工件的磨削采用單向正弦電磁夾具，工件的e面在夾具電磁吸盤上定位，d面在擋板上定位。其磨削工藝及夾具使用方法如圖4.20所示。圖4.20

磨削工藝及夾具使用方法〔3〕磨削圓弧及分度零件用的正弦分中夾具

正弦分中夾具的結(jié)構(gòu)如圖4.21所示。此夾具適于磨削具有一個(gè)回轉(zhuǎn)中心的凸圓弧面、多角體、分度槽等工件，一般工件不帶臺肩。

圖4.21

正弦分中夾具的結(jié)構(gòu)1—前頂針;2—鋼套;3—主軸;4—蝸輪;5—分度盤;6—正弦圓柱;7—蝸桿;8—前支架;9—滑鏈;10—尾座;11—基座;12—后頂針;13—螺桿;14—手柄圖4.22帶正弦規(guī)的正弦分中夾具圖4.22

帶正弦規(guī)的正弦分中夾具正弦分中夾具主要由正弦分度頭、尾架和基座3局部組成。前頂針1和后頂針12分別裝在前支架8和尾座10內(nèi)，前支架固定在基座11上，而尾座可在基座的T形槽中移動位置。工件裝夾在前后頂針之間，安裝工件時(shí)，先根據(jù)工件的長短調(diào)好尾架的位置，用螺釘將尾架鎖緊，然后旋轉(zhuǎn)螺桿13使后頂尖移動，以調(diào)整頂尖與工件的松緊。轉(zhuǎn)動與蝸桿7聯(lián)接的手輪時(shí)，通過蝸輪4、主軸3及雞心夾頭帶開工件回轉(zhuǎn)。主軸的后端裝有分度盤5，磨削精度要求不高時(shí)，可直接用分度盤的刻度來控制工件的回轉(zhuǎn)角度。磨削精度要求高時(shí)，可在正弦圓柱6與固定在基座11上的量塊墊板之間墊以一定量塊的方法來獲得工件所需的回轉(zhuǎn)角度。該夾具與如圖4.21所示的正弦分中夾具工作原理、構(gòu)成相同，只是下局部裝有正弦規(guī)，即在縱向可通過于正弦圓柱下墊塊構(gòu)成一定角度，可磨削錐形成形件。在正弦分中夾具上，工件的裝夾通常有心軸裝夾和雙頂裝夾兩種方法，心軸裝夾法如圖4.23所示。如工件本身有內(nèi)孔，并且此孔的中心是外成形外表的回轉(zhuǎn)中心時(shí)，可在孔內(nèi)裝入心軸；如工件無內(nèi)孔，那么可在工件上加工出工藝孔，用來安裝心軸。利用心軸兩端的中心孔將心軸和工件夾持在分中夾具的兩頂尖之間。夾具主軸回轉(zhuǎn)時(shí)，通過雞心夾頭4帶開工件一起回轉(zhuǎn)。

圖4.23

用心軸裝夾工件1—心軸;2—工件;3—螺母;4—雞心夾頭;5—夾具主軸主軸雙頂尖裝夾法如圖4.24所示。當(dāng)工件上沒有內(nèi)孔，也不允許在工件上作工藝孔時(shí)，可采用雙頂尖裝夾法。工件上除應(yīng)有一對主中心孔外，還應(yīng)作出一個(gè)副中心孔，夾具的加長頂尖4和后頂尖對工件的一對主中心孔進(jìn)行定位裝夾，副頂尖1頂在工件副中心孔中用來撥開工件隨主軸轉(zhuǎn)動。副頂尖可在叉形滑塊3的槽內(nèi)移動，以適應(yīng)工件副中心孔的位置，并能借助螺母2調(diào)節(jié)其所需的長度及鎖緊在適當(dāng)?shù)奈恢蒙?。副頂尖做成彎的，還可進(jìn)一步增加其使用范圍。圖4.24

雙頂尖裝夾工件1—副頂尖;2—螺母;3—叉形滑塊;4—加長頂尖例4.2正弦分中夾具如圖4.25所示的工件和圖4.26所示的工藝過程圖。由圖4.25可知，工件本身有一個(gè)10+0.0160mm的內(nèi)孔，因此可用心軸裝夾法安裝工件。圖4.25

工件圖圖4.26

工藝過程圖〔4〕萬能夾具

萬能夾具用于磨削直線與直線，直線與圓弧或圓弧與圓弧相接的各種形狀復(fù)雜的工件。

1〕萬能夾具的結(jié)構(gòu)

萬能夾具的結(jié)構(gòu)如圖4.27所示。它主要由工件裝夾、十字滑板、回轉(zhuǎn)及正弦分度4局部組成。

圖4.27

萬能夾具結(jié)構(gòu)1—螺釘;2—墊柱;3—手柄;4—絲杠;5—主軸;6—襯套;7—蝸輪;8—蝸桿;9—螺母;10—分度盤;11—角度游標(biāo);12—正弦圓柱;13—量塊墊板;14—手輪;15—縱滑板;16—絲杠;17—橫滑板;18—轉(zhuǎn)盤2〕萬能夾具的裝夾方法

萬能夾具上工件的裝夾方法通常有以下4種：

①直接用螺釘和墊柱裝夾〔見圖4.28〕。在工件上預(yù)先做出工藝螺釘孔〔M8～M10〕，用螺釘和墊柱將工件固緊在圓盤6上，再用螺釘5和滾花螺母把圓盤固定在夾具上。螺釘2的數(shù)目一般用1～4個(gè)，視工件大小而定。墊柱的數(shù)目與螺釘數(shù)相同，其長度要保證砂輪退出時(shí)不致碰壞夾具，一般取70～90mm，同時(shí)要求各墊柱的高度一致，以保證工件的安裝精度。用這種裝夾方法，一次裝夾便能磨削出工件的整個(gè)輪廓，因此適用于磨削封閉形狀的工件。

圖4.28

直接用螺釘和墊柱裝夾1—墊柱;2—螺釘;3—工件;4—滾花螺母;5—螺釘;6—圓盤②用精密平口鉗裝夾〔見圖4.29〕

用螺釘和墊柱將精密平口鉗安裝在夾具圓盤上，便可利用平口鉗裝夾工件。用這種裝夾方法，工件的裝夾過程簡單方便，但在一次裝夾中，只能磨削工件上的一局部外表。圖4.29

精密平口鉗裝夾③用電磁吸盤裝夾(見圖4.30〕

用螺釘和墊柱將電磁吸盤安裝在圓盤上，工件在電磁吸盤上被吸牢裝夾。這裝夾方法方便迅速，適用于磨削扁平的工件。但在一次裝夾中，也只能磨削工件上的一局部外表。圖4.30

電磁吸盤裝夾3〕萬能夾具中心高的測定方法

如圖4.31所示，用精密平口鉗或電磁吸盤裝夾100mm的量塊，并校正成水平〔見圖4.31〔a〕〕。用百分表測量量塊的A面，記下其讀數(shù)〔見圖4.31(b)〕。將主軸回轉(zhuǎn)180°，測量B面，將讀數(shù)與A面讀數(shù)比較，調(diào)整縱向滑板使A,B兩面讀數(shù)一致〔見圖4.31〔c〕〕。在測量調(diào)整器平臺基面上,放一組100mm的量塊，通過百分表的測量來確定測量器的位置，使平臺上的量塊與精密平口鉗或電磁吸盤上的量塊等高，那么平臺基面與萬能夾具中心相距50mm。圖4.31萬能夾具中心高的測定4)使用萬能夾具磨削的工藝要點(diǎn)使用萬能夾具磨削的工藝要點(diǎn)如下：①分析被磨削工件的幾何形狀，將復(fù)雜的幾何型面分解成由假設(shè)干直線和圓弧組成的簡單型面。按這些簡單型面的類別根據(jù)表4.5幾種類別型面的磨削次序排出每個(gè)型面的磨削次序，依次分別進(jìn)行磨削。②對于平面或斜面，是將被加工的