模具制造工艺—第3章—模具的机械加工

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1、 第三章 模具的机械加工机械加工方法广泛运用于模具制造。模具的机械加 工大致有以下几种情况： (1) 用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工模具零件 ，然后进行必要的钳工修配，装配成各种模具。 (2) 精度要求高的模具零件，需要采用精密机床进行 加工。 (3) 采用数控机床加工模具零件。第三章 模具的机械加工A、加工范围广, 适应性强, 可以加工钢、铸铁及其合金、铜、铝等有色金属和某些非金属材料。B、可以加工单一轴线的零件, 也可以加工曲轴、偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件。C、生产率高；刀具简单,其制造、刃磨和安装都比较方便。车削加工的特点第三章 模具的机械加工车削加工的应用加工各种轴类、套筒类及

2、盘类零件上的旋转表面和螺旋面, 其中包括: 内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟槽以及滚花等。此外, 还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。车削加工精度一般为IT8IT7, 表面粗糙度为Ra6.31.6m; 精车时, 加工精度可达IT6IT5, 粗糙度可达Ra0.40.1m。 第三章 模具的机械加工圆盘类、轴类零件的加工 局部圆弧面的加工 第三章 模具的机械加工回转曲面粗加工或半精加工第三章 模具的机械加工第三章 模具的机械加工第三章 模具的机械加工第三章 模具的机械加工第三章 模具的机械加工车削加工的内容动画1 车端面动画2 车外圆动画3 车孔动画4 钻孔动画5 扩孔动画6 铰

3、孔第三章 模具的机械加工 车削工件的装夹1.常用的装夹方法（1）三爪卡盘装夹 ：适用于短轴类、套类、盘类零件，位置精度在0.1mm。（2）四爪卡盘装夹：适用于短轴类、套类、盘类、异形零件，位置精度在0.03mm。（3）一夹一顶装夹 ：适用于中长轴类零件，位置精度在0.05mm。（4）两顶尖装夹 ：适用于中长轴类零件，位置精度在0.03mm。下一页第三章 模具的机械加工三爪卡盘装夹上一页 返回第三章 模具的机械加工图2.3 四爪卡盘和花盘 (a)四爪卡盘 (b)花盘 1调整螺钉；2卡爪；3压板；4螺栓；5T形 槽；6工件；7平衡铁第三章 模具的机械加工 车削刀具1.刀具材料的基本要求高硬度 HR

4、C60以上，高于工件1.31.5倍耐磨性 通常情况下材料硬度高时，耐磨性也高 强度和韧性 材料硬度越高，其抗弯强度和冲击韧性就越低。 耐热性 刀具材料的高温硬度是衡量刀具材料切削性能重要指标工艺性 便于制造和使用上一页 下一页 返回第三章 模具的机械加工常用刀具材料刀具材料耐热性特性高速钢 600度HRC6369，切削速度可达30米/分钟 1898年，美国的泰勒和怀特发明 硬质合金 8001000度HRC7282，切削速度可达75160米/分钟，1923年，德国的施勒特尔发明 涂层刀片 1000度以上HRC7282，1969年发明，切削速度可达75160米/分寿命与不涂层的相比大约提高13倍超

5、硬材料 1200度以上1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片 第三章 模具的机械加工车削运动及车削表面车削运动及车削用量 第三章 模具的机械加工车削用量 切削速度vC 进给量f背吃刀量aP 第三章 模具的机械加工 3车削用量的选择 1）背吃刀量aP的选择 2）进给量f的选择 3）切削速度vC的选择 主轴转速n 第三章 模具的机械加工模具的车削加工，由于多数是单件生产，因此，加 工过程通常是一次装夹完成其粗加工、半精加工和精加 工。这样在加工中就应尽可能减小切削力、切削热引起 的由机床-夹具-工件-刀具组成的工艺系统的变形，从而 减小加工误差。具体方法是适当地提高切

6、削速度，选择 小的进给量。对于一些精度和硬度要求较高的零件，车 削加工只考虑粗加工和半精加工，零件的精度将由后续 工序来保证。第三章 模具的机械加工1.回转类零件的加工回转类零件主要指导柱、导套、浇口、顶杆、 模柄等零件热处理前的粗加工，成形零件的回转曲 面、型腔、型芯、凸、凹模等零件的粗、精加工。 对要求具有较高的尺寸精度、较低的表面粗糙度和 高的耐磨性的零件，需在半精车后再热处理，最后 在磨床上磨削。对拉杆等零件，车削可以直接作为成形加工。 毛坯为棒料的零件，一般先加工中心孔，然后以中 心孔作为定位基准。第三章 模具的机械加工2.局部圆弧面的加工在模具中经常可以看到如 图2-1所示的分型面

7、，为保证模 具分型面准确对合，必须保证 对合面圆弧半径尺寸精度。加 工时可在花盘上找正定位，精 度由百分表测量控制。有时也 可采用先加工一个完整圆盘， 再用线切割等方法取出一个或 几个模块的方法。图2-1 局部圆弧面的加工第三章 模具的机械加工3.回转曲面的成形加工图2-2a所示是采用仿形 加工的方法加工大尺寸的曲 面；图2-2b所示是用成形刀 加工的方法加工尺寸较小的 曲面；图2-2c所示是对拼型 腔在车床上加工时，为了能 很好地保证型腔尺寸的准确 对合，通常预先将各镶件间 的接合面磨平，两板用销钉 定位，螺钉紧固组成一个整 体后才进行车削。第三章 模具的机械加工3.回转曲面的成形加工型腔车

8、削加工中，对于球形面、半圆面或圆弧面的车 削加工，为了保证尺寸、形状和精度的要求，一般都采用样 板车刀进行最后的成形车削。 曲面型腔车削 仿形车削 第三章 模具的机械加工4.螺纹加工 模具制造中的螺纹加工分为标准螺纹加工和非标准螺纹加工。车削螺纹用的刀具称为螺纹车刀。按加工性质螺纹车刀 属于成形刀具，其切削部分的几何形状应和螺纹牙型的轴向 断面形状一致。为避免已车出的牙型被切去而出现乱牙现象 ，车削时必须保证每次进给车刀刀尖对准已车出的螺旋槽。第三章 模具的机械加工成型车削加工是采用成型车刀的仿形车削方式对具有 特殊型面的模具零件进行加工， 即工件形状由成行车刀保证 。 见图3-75.成型车削

9、加工第三章 模具的机械加工6.仿形车削加工此种切削是采用仿形装置使车刀在纵向走刀的同时，又 按预定的轨迹横向走刀，通过纵向走刀和横向走刀的复合运 动，从而完成模具零件的复杂旋转曲面的内外形加工。第三章 模具的机械加工因仿形装置的控制方式不同，仿形车削分为： 机械仿形车削加工；液压仿形车削加工；电气仿形车削加工6.仿形车削加工第三章 模具的机械加工6.仿形车削加工1. 机械仿形车削加工：图2-10a，对普通车床进行改装，将靠模安装在床身后侧，靠模上有曲线的型槽，型槽的形状和尺寸与成形表面的型面曲线的形状和尺寸相同。滚柱2通过联接板3与床鞍5联接，当床鞍作纵向运动时，滚柱2在靠模1的型槽内移动，通

10、过联接板3带动刀架4，使车刀产生纵、横向运动完成仿形的削加工。机械仿形车削加工第三章 模具的机械加工图2-10b为尾座靠模仿形车削 。它是拆除卧式车床上的小刀架 ，将装有刀杆的板架2装于中滑板 上，靠模4由靠模支架5固定在车 床尾座上，车削时中滑板作横向 运动，刀杆3在靠模作用下产生纵 向运动，完成端面的仿形加工。 这种机械仿形加工常用于仿形车 削端面的加工。机械仿形车削加工第三章 模具的机械加工6.仿形车削加工2、液压仿形车削 图为液压式仿形车削加工漱口 杯注塑模型芯及型腔。图中的靠模 4加工时被固定在车床上，托板6安 装在车床床鞍上，仿形销5与活塞 杆7与中滑板相连，仿形销紧压靠 模4，仿

11、形车削加工时，床鞍车刀 作纵向、横向运动，又通过活塞杆 带动中滑板使车刀作相应运动，完 成仿形车削加工。液压仿形车削加工示意图1工件 2链轮 3液压系统 4靠模 5仿形销 6托板 7活塞杆 8车刀第三章 模具的机械加工6.仿形车削加工3. 电气仿形车削 图2-12所示是电气仿形车削。图中的电气仿形车削是通过电气元件将仿形信号放大后，控制机械传动机构实现仿形车削的。加工过程中仿形销5沿靠模型面4运动，仿形信号经信号放大系统6放大后，传给电气控制系统3，再通过机械传动带动车刀2作仿形运动，完成仿形车削加工。电气仿形加工示意图1工件 2车刀 3电气控制系统 4靠模 5仿形销 6信号放大系统第三章 模

12、具的机械加工3.2 铣削加工在铣床上利用刀具的旋转运动和工件或刀具的进给 运动来改变毛坯的形状和尺寸，从而获得符合图样要求 的零件的一种切削加工方法。铣床的种类很多，主要有卧式万能铣、立式铣床、 万能工具铣床、键槽铣床等等。第三章 模具的机械加工万能工具铣床数控立式铣床仿形铣床 (1) 生产率较高(2) 铣削过程不平稳(3) 刀齿散热较好铣削加工的特点第三章 模具的机械加工3.2 铣削加工铣削加工是模具加工的主要方法之一，加工的精度较高。铣削工作量占模具零件加工总量的5090。 1.铣削成形面在模具加工中铣削平面、斜面、沟槽、型腔的方法如图3- 10所示，其中应用最多的是立式铣床。第三章 模具

13、的机械加工 第3章 模具的常规加工方法 铣 削 加 工第三章 模具的机械加工2.1 普通铣削 1铣削运动 铣刀的旋转主运动； 工件随工作台缓慢的直线移动进给运动。 2铣削用量 铣削速度 vC :进给量 f :背吃刀量（铣削深度）aP: 侧吃刀量（铣削宽度）ae :第三章 模具的机械加工 3 铣削加工 3.1 平面与斜面铣削 平面铣削在模具中应用最为广泛，模具中的定、 动模板等模板类零件，在精磨前均需通过铣削来去 除较大的加工余量；铣削还用于模板上的安装型腔 镶块的方槽、滑块的导滑槽、各种孔的止口等部分 的精加工和镶块、压板、锁紧块热处理前的加工。 斜面加工需在工件装夹时将斜面调整到水平或垂直的

14、位置,然后进行加工，如图所示。第三章 模具的机械加工第三章 模具的机械加工 3 铣削加工 3.2 圆弧面的加工加工时，工件置于圆 转台上，并使被加工圆弧 中心与圆转台的回转中心 重合。圆工作台第三章 模具的机械加工 3 铣削加工 3.3 复杂型腔或型面的加工 复杂型腔或型面一般由圆弧段和直线段组成。 采用坐标法进行加工，即根据被加工点的位置，控制工作 台的纵横（X，Y）向移动以及主轴头的升降（Z）。 加工后精度较低，须钳工修整或利用其它方法（电加工） 来提高精度 为提高铣削效率，对某些铣削余量较大的型腔，铣削前 可在型腔轮廓线的内部连续钻孔，孔的深度和型腔的深度 接近，如图所示。第三章 模具的

15、机械加工 3 铣削加工 3.4 雕刻加工 刻模铣床示意图 第三章 模具的机械加工第三节 模具的仿形加工 二、仿形铣削 以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加 一定的压力，并且沿其表面上移动，通过仿形机构，使刀具作 同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。第三章 模具的机械加工 仿形铣床原理图:第三章 模具的机械加工 仿形铣削特点: 以靠模（样板）加工为依据加工模具的型面，跳过了 复杂曲面的数学计算和建模问题，简化了复杂形状曲面 的机械加工工艺。靠模材料可用木材、石膏、树脂等易成形材料制作降 低了靠模的制造难度。加工效率高，一般为电火花加工的4050倍，常作为 电火花加工

16、前的粗加工工序。加工误差较难控制，如加工过程中刀具磨损补偿问题设备较复杂，价格昂贵第三章 模具的机械加工46仿形铣削加工方式 平面轮廓仿形 铣削时靠模销沿着靠模外形运动，不作轴向运动， 铣刀也只沿工件的轮廓铣削，不作轴向运动，如图 8a所示。可用于加工复杂轮廓形状，但需深度不变 的型腔。 a）平面轮廓仿形 b）立体轮廓水平分行仿形 c)立体轮廓垂直分行仿形 图8 仿形加工方式第三章 模具的机械加工 铣削时靠模销沿着靠模外形运动，不作轴向运动， 铣刀也只沿工件的轮廓铣削，不作轴向运动， X、 Y 二轴同时受控作随动进给的仿形方式。第三章 模具的机械加工48仿形铣削加工方式 立体轮廓水平分行仿形 如图8b所示，工作台