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1、项目五型腔类模具零件机械加工工艺规程的编制,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求 5.2型孔类模具零件的加工 5.3型腔类模具零件的加工 5.4型腔类模具零件工艺路线的拟定及工艺方案比较 5.5型腔零件机械加工工艺规程的编制,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,成型制件外形的模具零件称为型腔类模具零件。采用型腔类模具零件成型(成形)制件的应用领域非常广泛，IT类产品零件，如显示器外壳套件、鼠标套件、键盘套件、主机箱套件、打印机、扫描仪外壳套件等塑料注塑件，通信产品，如手机、电话机、传真机、寻呼机等外壳塑料件，家电产品，如电视机、电冰箱、洗衣机、录像机、VCD与DVD、音响、热
2、水器的外壳，以及桶、盆等塑料注塑件。汽车和摩托车，如发动机缸体、左右曲轴箱、链轮盖、气缸头、变速箱体、轮毂、大巴座椅扶手等铝合金压铸件。 5.1.1型腔类模具零件的结构特点 型腔类模具零件为模具的工作零件，如：冲压模的凸凹模、塑料模的型腔型芯，它的表面尺寸精度和粗縫度决定制品的形状和质量的好坏。其工作表面的加工方法与其形状、尺寸及精度有关。随着人们欣赏水平的提高，制品的款式繁多，精度、美观程度也在不断地更新提高。,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,促使我们要生产出形状更加复杂、尺寸精度和粗縫度更高的型腔来配合生产出更精美的产品。 1.冲压模的型腔类模具零件 型腔类模具
3、零件是冲压模成型零件的一种，主要有凹模、凸凹模、型腔、型腔镶块等。 (1)冲压模的型腔类模具零件 冲压模的型腔类模具零件主要有凹模、凸凹模等，包括以下几种主要结构形式。 1)直通式凹模 如图5-1所示直通式凹模，优点是刃口强度高，冲裁刃口磨损后可进行修复，刃口尺寸保持不变，能延长模具使用寿命。此类结构适用于有顶出装置的冲裁加工。不足之处是孔口内容易积存冲裁件，增加了冲裁力，对凸模的刚性强度要求更高，对凹模的外形尺寸要大一点，,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,以足够抵抗积存件的胀模力。 2)台阶式凹模 如图5-2所示台阶式凹模，优点是刃口强度较高，冲裁刃口磨损
4、后有一定的修磨量，在预留的修磨量内刃口尺寸虽变，仍能冲出合格制件，延长了模具的使用寿命，冲裁件积存在刃口内的数量不多，因此胀模力不大，工件容易漏下。其不足之处是刃口部分直线长度尺寸的大小，直接影响着胀模力大小和模具使用寿命，因此设计时需综合考虑，该凹模结构一般运用于较小的工件冲裁加工。 3)锥形凹模 如图5-3所示锥形结构凹模，优点是锥形凹模在冲压加工中冲裁件容易漏下，无冲裁件积存引起的胀模力。其不足之处是冲裁刃口磨损修磨余量小，磨损会直接影响刃口尺寸，导致冲裁件尺寸精度不准确，该结构只适宜制作精度不高、形状简单的冲裁件加工，模具寿命较短。,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点
5、和基本精度要求,(2)拉深模的型腔类模具零件 拉深模的结构是根据制件的形状和尺寸精度来确定成型工序的。成型工序要求不同，其结构形式也不相同。如有的制件为直筒拉深工序；有的制件为拉深压边工序；有的制件为拉深翻边工序；有的制件为拉深挤压工序；而有的制件为落料拉深复合工序。 图5-4所示拉深模的成型零件如图5-5所示。 (3)筋拉深成型模的成型零件 图5-6所示筋拉深成型模的成型零件，如图5-7所示。 2.塑料模的型腔类模具零件 成型零件通常包括凹模、凸模、型芯、螺纹型芯、螺纹型环等。塑料模的型腔类模具零件主要是凹模、凹模镶块等。凹模又称阴模，它是成型塑件外表面的零件。根据塑件成型的需要和加工与装配
6、的工艺要求，凹模包括以下几种主要结构形式。,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,(1)整体式凹模 整体式凹模由整块材料加工制成，如图5-8所示。其特点是结构简单牢固、强度高、成型的塑件质量较好。但对于形状复杂的凹模，只适宜采用电火花成型加工，这样加工工艺性较差，且凹模局部受损后维修也困难。因此，整体式凹模适用于小型且形状简单、尺寸精度不高的塑件的成型。 (2)整体嵌入式凹模 对于小型塑件采用多型腔塑料模成型时，各单个凹模一般采用冷挤压、电加工、电铸等方法制成，然后整体嵌入模中，其结构如图5-9所示。其中图5-9(a)、(b)、(c)称为通孔台肩式，凹模带有台肩，
7、从下面嵌入凹模固定板，再用垫板螺钉紧固。如果凹模镶件是回转体，而型腔是非回转体，则需要用销钉或键止转定位。图5-9(b)是销钉定位，结构简单，装拆方便；图5-9(c)是键止转定位，接触面大，止转可靠；图5-9(d)是通孔无台肩式，凹模嵌入固定板内用螺钉与垫,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,板固定；图5-9(e)是非通孔的固定形式，凹模嵌入固定板后直接用螺钉固定在固定板上，为了不影响装配精度，使固定板内部的气体充分排除及装拆方便，常常在固定板下部设计有工艺通孔，这种结构可省去垫板。这种凹模形状及尺寸的一致性好，更换方便，加工效率高，可节约贵重金属，但模具整体体
8、积较大，需用特殊的加工法。 (3)局部镶嵌式凹模 为了便于加工和便于更换凹模中容易磨损的某一部位，常把凹模易磨损部位做成镶件，然后嵌入模体，如图5-10所示为局部镶嵌式凹模。 (4)拼块式组合凹模 拼块式组合凹模是由许多拼块镶制而成的凹模。拼块式组合凹模可以满足大型塑件成型凸凹形的需要，便于机加工、维修、抛光、研磨、热处理，特别适宜节约贵重模具钢材。但拼块组合式凹模的刚性不及整体式，并且拼合后较难保证制件精度，成型加工时易损、易在塑件表面留下拼接痕迹。镶拼的方法有：,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,1)当凹模型腔底部形状比较复杂或者尺寸较大时，可将凹模做成穿
9、孔，再镶上底部，如图5-11所示。图5-11(a)所示的镶拼式结构简单，但结合面要求平整，以防挤入塑料，飞边加厚，造成脱模困难，同时还要求底板应有足够的强度及刚度，以免变形而挤入塑料。图5-11(b)、(c)所示的结构，采用圆柱形配合面，塑料不易挤入，但制造比较费时。 2)如塑件结构需要，也可将凹模侧壁做成镶拼的，如图5-12所示，其中U形部分为穿孔的槽形，便于加工和抛光，侧壁镶块配合面经磨削抛光后，用销钉和螺钉定位坚固。这种侧壁镶拼结构的凹模适用于中小型塑件。 3)对于大型型腔，由于塑料的压力很大，螺钉易被拉伸变形或剪切变形。为此，可将 侧壁镶拼部分压入模套中，如图5-13所示。但这样却增加
10、了模具的尺寸和质量。,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,对于大型和形状复杂的凹模，可将它的四壁和底部分别加工后压入模板，如图5-14所示。侧壁之间采用扣锁连接以保证装配的准确性，减少塑料挤入。在侧壁连接处的外侧做成0.30.4mm的间隙，使内侧连接紧密。此外，四角镶件的转角半经R应大于模板的转角半径。 3.型腔类模具成型零件的结构特点 由于制品的结构复杂高质量要求，型腔类模具成型零件的制造困难、工艺复杂，有时必须借助特种加工才能完成型腔类零件的制造。型腔类模具零件的结构特点有： (1)加工质量要求高。模具制造不仅要求加工精度高，而且还要求加工表面质量要好。一般
11、来说，工作部分的制造公差都应控制在0.01mm以内，有的甚至要求在微米范围内；加工后的表面不仅不允许有任何缺陷，而且工作部分的表面粗糙度Ra都要求小于0.8m。,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,(2)形状复杂。一般是二维或三维混成的复杂曲面，而不是一般机械加工的简单几何体。 (3)材料硬度高。其硬度要求较高，一般都是用淬火工具钢或硬质合金等材料制成，若用传统的机械加工方法制造，往往感到十分困难，甚至无法加工。 (4)单件生产。一般生产某个制品，一般只需要一两副模具，所以模具工作部分零件都是单件生产。每制造一副模具，都必须从模具设计开始，到模具制造大约需要一二
12、十天甚至几个月的时间才能完成整个模具生产周期。其中模具工作部分零件的生产占到40%60%的工作量。 型腔类模具零件的类型很多，但是从结构上可分为型孔和型腔两大类。型孔主要是冷冲 压模，型腔主要应用于塑料模、拉伸模、压铸模等。本书主要介绍这两种型腔类模具零件。,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,5.1.2型腔类模具零件的工艺特点 根据型腔类模具零件的型腔是否贯穿，又可细分为型腔和型孔，须采取不同的加工方法和工艺路线。 由于模具是专用精密成型工具，只能进行单件或小批量生产，所以其工艺与工艺规程将具有以下特殊性： (1)构成现代模具的零件和部件，多采用互换性的标准件
13、，所以现代模具制造工艺过程中的突出重点为：模具成型件制造和模具装配。 (2)模具成型件制造工艺过程的精饰加工(如抛光和研磨等)工序和模具装配工序，主要依赖手工作业。其所占工时比例很大，有时与机加工工时相近。因此，制定成型件加工工艺规程时，合理提高成型件的成型加工精度及其型面粗糖度，力求减少手工作业工时，是为重,存。 (3)根据模具成型件结构及其型面制造精度要求高，须进行精密成型加工的特点，采用CNC机床与计算机技术组成模具CAD/CAM、,上一页,下一页,返回,5.1型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,FMS制造技术，实现设计与制造数字化，一体化生产；使工艺内容实现高度集成化，以减少成型加
14、工误差。这是现代模具制造工艺技术的显著特点。 5.1.3型腔类模具零件的精度要求及保证精度的常用方法 型腔类模具零件是模具的工作零件，型孔和型腔的精度直接决定了成型工件的加工质量。型腔类模具零件的精度主要是根据产品精度等级、生产批量等因素来综合确定，成型部位尺寸精度一般为IT6IT8，个别要求达IT5甚至更高精度，个别要求在IT9IT10，与其他零件的配合部位尺寸精度为IT7IT8。 型孔和型腔的主要精度要求保证型腔、型孔的形状精度和表面质量。常用的保证形状精度的方法有仿形法(如在车床上用仿形装置加工回转型腔、利用仿形铣加工型腔等)、成型法(如用电火花加工型腔，以,上一页,下一页,返回,5.1
15、型腔类模具零件的基本特点和基本精度要求,电极的形状来保证型腔的形状；用挤压法加工型腔，以工艺凸模的形状来保证型腔的形状；超声波加工型腔，以抛光工具的形状来保证型腔的形状等)、数控加工。使用数控机床，利用数字程序控制走刀路线加工型腔。加工的型腔精度高，表面粗糙度值低，无需制造仿形靠模，对于单件生产的模具零件非常顺利。 型腔类模具零件的表面质量与成型工件的表面质量关系非常密切，一些型腔成型的工件表面质量要求很高，例如，纯净水瓶的表面要求光滑透明，瓶身不允许有瑕疵，成型纯净水瓶的模具型腔表面粗糖度要求达Ra=0.080.025m，达到了镜面的要求。型腔表面的形状不规则，不能用磨削加工的方法来提高表面
16、质量。常用的提高表面质量的方法有：研磨、抛光、表面处理等。型腔类模具零件的非成型表面，主要根据是否为配合表面、装配表面以及是否有密封等具体情况来选择，表面粗糙度一般为Ra=0.81.6m，其他表面的表面粗糙度一般为 Ra=1.66.3m。,上一页,返回,5.2型孔类模具零件的加工,型孔一般是指通孔模具零件，按凹模形状形孔可分为圆形型孔和异型型孔两类。 5.2.1型孔的加工方法 1.圆形型孔的加工 单个圆形内孔表面加工方法较多，常用的有钻孔、扩孔、铰孔、镜孔等加工方法进行和半精加工，经过热处理后，再在内圆磨床上精加工。 多圆形型孔的加工属于孔系加工。如在多孔冲裁模或连续模中，凹模往往带有一系列圆孔，各孔的尺寸及相对位置都有一定的精度要求。加工时，除保证各型孔的尺寸及形状精度外，还要保证各型孔之间的相对位置。一般采用高精度的坐标镜床和立式铣床进行半精加工，再用坐标磨床进行精加工。 2.异形型孔的加工 异形凹模及模具中的卸料板、固定板及推板等零件上，常需加工各种,下一页,返回,5.2型孔类模具零件的加工,矩形与异形型孔，并要求保证尺寸精度和形位公差。常用的加工方法:
