模具机加工工艺过程讲解

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1、2.1 概述 2.2 模具零件的机械加工 2.3 模具的其他加工 第二章 模具机械加工 返回目录 第2章 模具零件机械加工 2.1 概 述 机械加工方法广泛用于制造模具零件。根据模具设计图样中 的模具构成、零件的结构要素和技术要求，制造完成一副完整模 具的工艺过程一般可分为：毛坯外形的加工；工作型面的加工； 模具零部件的再加工；模具装配。模具零件的机械加工方法有以 下几种情况普通精度零件用通用机床加工，例如，车削、铣削、 刨削、钻削、磨削等。这些加工方法对工人的技术水平要求较高 ，具有生产率低，模具制造周期长，成本高等特点。加工完成后 要进行必要的钳工修配再装配。精度要求较高的模具零件用精密

2、机床加工；形状复杂的空间曲面，采用数控机床加工；对特种 返回目录 零件可考虑其他加工方法，如挤压成型、超塑成型加工、快速 成型等。 用于模具加工的精密机床有坐标镗床、坐标磨床等。这些 设备多用于加工固定板的凸模固定孔、模座上的导柱和导套孔 、某些凸模和凹模的刃口轮廓等。 加工模具零件常用的数控机床有：三坐标数控铣床、加工 中心、数控磨床等。由于数控加工对工人的操作技能要求低、 成品率高、加工精度高、生产率高、节省工装、工程管理容易 、对设计更改的适应性强、可以实现多机床管理等一系列优点 ，对实现机械加工自动化，使模具生产更加合理，对械加工的 传统方式具有十分重要的意义。这也是今后模具发展的方向

3、。 返回 模架是由模座、模板及导向零件等构成的一种模具组合结构体，用 来安装或支承成型零件和其他结构零件，并保证模具的工作部分在工作 时具有正确的相对位置。图3.1所示是冷冲模模架的常见结构。模架的 主要组成零件是：模板、垫板、固定板等平板类零件和导柱、导套等轴 套类零件。模架的加工是指组成模架的零件的加工。 2.2 模具零件的机械加工 2.2.1 导柱、导套加工 1.加工要点 模架中的导柱和导套是典型的轴类和套类零件。图3.2所示为 冷冲模的一种标准导柱和导套。它们在模具中起导向作 返回 用，保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置。为了保证 良好的导向性，导柱和导套装配后应保证模架的活动部

4、分运动 平稳、无滞阻现象。所以，在加工中必须保证导柱和导套配合 表面的尺寸精度和形状精度，同时还应保证导柱和导套配合面 之间的同轴度。 返回 返回 2.工件的定位方式 对轴类零件，一般采用轴两端中心孔作为定位基准。因为轴类零件的 各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准一般都是中心线，选择两端中 心孔定位符合基准重合原则，加工时能达到较高的相互位置精度，且 工件装夹方便。套类零件加工一般采用互为基准的原则，即加工内圆 表面以外圆为基准，加工外圆表面以内圆为基准。 (1)用两中心孔定位装夹 工件以两中心孔为基准装夹在车床 的前、后顶尖上，用鸡心夹或拨盘带动工件转动。 用中心孔定位的优点是：加工过程中不

5、仅基准重合，而且基准统一， 有利于保证各表面间较高的位置精度。 用中心孔定位的缺点是：增加了加工中心孔的工序(或工步)；顶尖孔 深度不准确时，不易保证轴向尺寸精度，为此可同时用中心孔及一个 端面定位。 (2)用外圆柱表面定位装夹 较短的轴类零件常用三爪自定心 卡盘或四爪单动卡盘定位夹紧；较长的轴类零件则要在另一端钻中心 孔，利用后顶尖支承，以提高工件刚性。 返回 (3)用两端孔定位装夹 对于粗加工后的孔用有齿的顶尖 (菊花顶尖)装夹，如图3.3所示；当零件两端有锥孔或预先做 出了工艺锥孔，就可用锥套心轴或锥形堵头定位装夹。如图 3.4所示。 返回 3.加工工艺过程 冷冲模模架的轴套零件如图3.

6、2所示，选用适当尺寸的热轧圆钢20 号钢作毛坯，单件小批生产。其加工工艺过程如表3.1和表3.2所 示。 返回 接上表 注：表中的工序简图是为了直观地表示零件的加工部位绘制的，除专业模具 厂外，一般模具生产属于单件小批生产，工艺文件多采用工艺过程卡片，不绘制 工序图。 返回 返回 4.工艺分析 导套加工时能否正确选择定位基准，对保证内外圆柱面 的同轴度要求十分重要。表3.2所列的导套的加工工艺过程， 在车削时以外圆柱面定位，一次装夹加工出32H7内孔和 45r6外圆。保证了这两个重要表面的同轴度要求，为精加 工提供了良好的质量准备。精加工在万能外圆磨床上，利用 三爪自定心卡盘夹持48mm外圆柱

7、面，一次装夹磨出32H7 内孔和45r6外圆，可以避免由于多次装夹带来的误差。容 易保证内外圆柱面的同轴度要求。但每磨一件都要重新调整 机床，所以这种方法只适宜单件小批生产。如果加工数量较 多的同一尺寸的导套，可以先磨内孔，再把导套装在专门设 计的锥度心轴上，如图3.5所示，以心轴两端的中心孔定位， 借心轴和导套间的摩擦力带动工件转动，磨削外圆柱面，也 能获得较高的同轴度要求，并可使操作过程简化，生产率提 高。 返回 返回 图3.6所示是在车床上用磨削方法修正中心孔。在被磨削 的中心孔处，加入少量的煤油或全损耗系统用油(即机油)，手 持工件进行磨削。这种修正方法效率高，质量较好。但砂轮磨 损较

8、快，需经常修整。 返回 导柱和导套的研磨加工，其目的在于进一步提高被加工表面 的质量，以达到设计要求。在单件小批量生产中可以采用简单的 研磨工具，如图3.7和图3.8所示。在普通车床上进行研磨。研磨 时将导柱安装在车床上，由主轴带动旋转，在导柱表面均匀涂上 研磨剂，然后套上研磨工具并用手将其握住，作轴线方向的往复 运动。研磨导套和研磨导柱类似，由主轴带动研磨工具旋转，手 握在研具上的导套，作轴线方向的往复直线运动。通过调节研具 上的调整螺钉和螺母，可以调整研磨套的直径，以控制研磨量的 大小。 返回 导柱和导套的工艺过程可以归纳为：备料 粗加工和半精 加工阶段 热处理 精加工阶段 光整加工阶段

9、按工艺过程划分加工阶段的目的是保证加工质量、合理使用设备、 便于安排热处理工序。 返回 5.加工方法 构成导柱和导套的基本表面都是回转体表面。导柱和导套主要 是进行内、外回转面加工。内、外圆柱面的机械加工方法很多，常 用的有车削、钻、扩、铰削、磨削等加工方法。 (1)车削加工 车削加工是用车刀在车床上对轴类零件进行 加工的一种方法。车削使用最早，应用最广，在机械加工中，其加 工量占30%左右。 车削一般分为粗车、半精车、精车。 粗车的主要目的是在短时间内切除工件上大部分加工余量，对 加工质量要求不高。粗车一般是精车的预备工序，当加工精度要求 不高时也可作为终加工工序。通常，粗车的加工精度为IT

10、12IT11 ，表面粗糙度值Ra可达到50m 12.5m。 半精车是在粗车的基础上，进一步提高加工精度和减小表面粗 糙度值。半精加工可作为中等加工质量要求的终加工，也可作为精 车或精磨前的预加工。一般，半精车精度为IT10IT9，表面粗糙 度Ra可达到6.3m 3.2m。 返回 精车的主要目的是确保加工质量，可作为零件的终加工。一般， 精加工精度为IT8IT7，表面粗糙度Ra可达到1.6m 0.8m。 (2)钻削及铰削加工 钻孔和扩孔统称为钻削加工。钻孔是用钻头 在实体材料上加工孔的一种方法；扩孔是用扩孔刀具扩大工件孔径的 加工方法。钻削加工一般在钻床上加工。模具零件上的许多孔，如螺 孔、销钉

11、孔、工作零件的安装孔等，常用钻床加工。小直径孔常用台 式钻床加工；中小型模具零件上较大的直径孔，常用立式钻床加工； 大中型模具零件上的孔则采用摇臂钻床加工。 钻孔属于粗加工，可作为攻丝、扩孔、铰孔和镗孔的预备加工； 扩孔属于半精加工，也可作为孔的终加工，或作为铰孔、磨孔前的预 加工。两者均适合于加工小直径孔。钻孔精度可达到IT11IT12，表 面粗糙度值Ra可达到12.5m 6.3m；扩孔精度可达到IT11IT9， 表面粗糙度Ra值可达到6.3m 3.2m。 返回 铰削加工是使用铰刀从工件孔壁切除微量金属层，以提高其尺寸 精度和降低表面粗糙度的方法。 铰孔的工艺范围如下： 铰削适用于孔的精加工

12、及半精加工，也可用于磨孔或研孔前 的预加工。由于铰孔时切削余量小，切削厚度薄，所以，铰孔后公差 等级一般为IT9IT7，表面粗糙度Ra为0.63m 5m，精细铰尺寸 公差最高可达IT6，表面粗糙度Ra为0.32m 0.16m。 铰削不适合加工淬火钢和硬度太高的材料。 铰削是定尺寸刀具，适合加工小直径孔。 铰孔时应注意的问题如下： 铰削余量要适中。余量过大，会因切削热多而导致铰刀直径 增大，孔径扩大；余量过小，会留下底孔的刀痕，使表面粗糙度达不 到要求。粗铰余量一般为0.15mm0.35mm，精铰余量一般为0.05mm 0.15mm。 返回 铰削精度较高。铰刀齿数较多，心部直径大，导向及刚 性好

13、。铰削余量小，且综合了切削和挤光作用，能获得较高的加 工精度和表面质量。 铰削时采用较低的切削速度，并且要使用切削液，以免 积屑瘤对加工质量产生不良影响。粗铰时取0.07m/s0.17m/s， 精铰时取0.025m/s0.08m/s。 铰刀适应性很差。一把铰刀只能加工一种尺寸、一种精 度要求的孔。且直径大于80mm的孔不适宜铰削。 为防止铰刀轴线与主轴轴线相互偏斜而引起的孔轴线歪 斜、孔径扩大等现象，铰刀与主轴之间应采用浮动连接。当采用 浮动连接时，铰削不能校正底孔轴线的偏斜，孔的位置精度应由 前道工序来保证。 机用铰刀不可倒转，以免崩刃。 返回 (3)零件的外圆磨削与内圆磨削 外圆磨削 模具

14、轴类零件的磨削可采用外圆磨床进行磨削。 外圆磨削加工能切除极薄、极细的切屑；修整误差的能力较强； 加工精度高，一般可达IT6IT8级；表面粗糙度Ra可达0.8m 0.1m。外圆磨削可分为粗磨、精磨、细磨、超精密磨削和镜面 磨削。在磨削时，要特别注意砂轮的选用、砂轮的修整和磨削用 量的大小，并要减少加工时的振动。当磨削材料硬度较高的零件 时，应选择较硬的砂轮。为了提高磨削效率，在磨削时尽量要缩 短磨削的辅助时间，如采用自动装卸零件，做到自动测量、数字 显示、砂轮磨损自动修整及补偿等；另一方面，要改变切削用量 和加大磨削面积，来提高磨削效率。 内圆磨削的加工精度可以达到IT7IT9级，表面粗糙度R

15、a可达 5m 0.32m。 零件的内圆磨削方法有三种：普通内圆磨床磨削法(图 3.9(a)、行星磨削法(图3.9(b)、无心磨削法(如图3.9(c)，其 磨削特点如表3.3所列。 返回 图3.9 内圆磨削方法 (a) 普通内圆磨床磨削法；(b) 行星磨削法；(c) 无心磨削法 返回 返回 作业 1、导柱零件加工常见的加工方案及其能达 到的经济精度和表面粗糙度怎样的？ 2、导套零件加工常见的加工方案及其能达 到的经济精度和表面粗糙度如何？ 1.加工要点 模座包括上、下模座，动、定模座板等；模板包括各种 固定板、套板、支承板、垫板等，这些都属于板类零件，其 结构、尺寸已标准化。在制造过程中，主要是

16、进行平面加工 和孔系加工，为保证模架的装配要求，加工后应保证模座上 、下平面的平行度要求及装配时有关接合面的平面度要求 2.工件的定位方式 模板加工常用三个相互垂直的平面作定位基准。有利于 保证孔系和各平面间的相互位置精度。定位准确可靠，夹具 结构简单，工件装卸方便，生产中应用较广。 2.2.2 模座、模板 加工 返回 3.加工工艺过程 板类零件主要是平面加工，现在以冷冲模上、下模座的 加工为例，介绍其加工工艺过程的编制，并进行工艺分析。 图3.10所示为上、下模座的零件图，表3.4为上模座的机 械加工工艺过程，表3.5为上模座的机械加工工艺过程。 返回 返回 返回 4.工艺分析 模具中的各种模板、支承板等零件，都是平板类零件，在制 造过程中主要进行平面加工和孔系加工。根据模架的技术要求， 在加工过程中要特别注意保证模板平面的平面度和平行度以及导 柱、导套安装孔的尺寸精度、孔与模板平面的垂直度要求。在平 面加工中要特别注意防止弯曲