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1、第九章 模具制造的常用加工技术,第一节 模具的一般机械加工 第二节 模具的其他加工方法 第三节 光 整 加 工,第一节 模具的一般机械加工,一、车削加工 二、铣削加工 三、磨削加工 四、刨削加工 五、钻削加工 六、高速切削,一、车削加工,在模具制造中，车削加工是加工回转体类零件(如导柱、导套、浇口套、圆形截面的推杆、拉料杆、型芯、凸模等)的主要工序，也可加工有回转曲面的凹模等。在车削加工中，使用较多的是卧式车床。就其基本的工作内容来说，可以车削外圆、车端面、车内外圆锥面、车特型面、切断、切槽、钻中心孔、钻孔、镗孔、铰孔、车削各种螺纹、滚花等。如果在车床上装上其他附件和夹具，还可以进行研磨、抛光
2、等工作。车削加工的生产率高、生产成本低，能进行粗车、半精车、精车，精车的尺寸精度可达IT7IT6，表面粗糙度值Ra为1.60.8m。车削是应用最广泛的金属切削加工方法之一。,二、铣削加工,因铣削加工具有加工范围广、生产率高等优点。所以，铣削是模具零件加工中常用的切削加工方法之一。在铣床上可以对平面、斜面、沟槽、台阶、成形面等表面进行铣削加工。铣削加工成形的经济精度为IT10，表面粗糙度值为Ra3.2m；用做精加工时，尺寸精度可达IT8，表面粗糙度值为Ra1.6m。,三、磨削加工,为了达到模具的尺寸精度和表面粗糙度等要求，有许多模具零件必须经过磨削加工。例如，模具的基准面，导柱的外圆表面，刀套的
3、内、外圆表面以及模具零件之间的接触面等都必须经过磨削加工。在模具制造中，形状简单(如平面、内圆和外圆表面)的零件可用一般磨削加工，而形状复杂的零件则需使用各种精密磨床进行成形磨削。一般磨削加工是在平面磨床、内外圆磨床、工具磨床上进行的。,四、刨削加工,刨削主要用于模具零件外形的加工。中小型零件广泛采用牛头刨床加工，而大型零件则需用龙门刨床加工。一般刨削加工的精度可达IT10，表面粗糙度值为Ra1.6m。,五、钻削加工,钻削是模具零件中圆孔的主要加工方法，所用的设备主要是钻床，所用的刀具是麻花钻、扩孔钻、铰刀等，分别用于钻孔、扩孔、铰孔等钻削工作。在模具制造中常用钻孔对孔进行粗加工，去除大部分余
4、量，然后经扩孔、铰孔，对未淬硬孔进行半精加工和精加工，以达到设计要求。,六、高速切削,(1)高速切削技术的技术思想和内涵 高速切削技术目前还没统一的定义，一般指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。 (2)高速切削技术的切削速度范围 高速切削技术涉及到多种切削方法：车、铣、磨等。 (3)高速切削技术的特点 (4) 高速切削技术的应用 技术的应用范围很广，现主要用于以下几个领域：,(1)高速切削技术的技术思想和内涵 高速切削技术目前还没统一的定义，一般指采用超硬材料的刀具，通过极大地提高切削速度和进给速度，来提高材料切除率、
5、加工精度和加工表面质量的现代加工技术。,(2)高速切削技术的切削速度范围 高速切削技术涉及到多种切削方法：车、铣、磨等。,(3)高速切削技术的特点,1) 加工效率高。 2) 切削力小。 3) 切削热少。 4) 加工精度高。 5) 工序集约化。,(4) 高速切削技术的应用,1) 航空工业轻合金的加工。 2) 模具制造业也是高速切削应用的重要领域。 3) 汽车工业是高速切削的又一应用领域。,第二节 模具的其他加工方法,一、冷挤压加工 二、超塑成形工艺 三、电铸制模技术 四、合成树脂模具的制造 五、快速制模技术,一、冷挤压加工,1.成形原理 2.冷挤压的特点和应用 3.冷挤压加工工艺过程,1.成形原
6、理,图9-1 冷挤压加工 1模套 2导向套 3工艺凸模 4模 坯 5垫板,2.冷挤压的特点和应用,1)可以加工形状复杂的型腔，尤其适合于加工某些难于进行切削加工的形状复杂的型腔。 2)挤压过程简单迅速，生产率高；一个工艺凸模可以多次使用。 3)加工精度高(可达IT7或更高)，表面粗糙度值小，Ra一般在0.16m左右。 4)冷挤压的型腔，材料纤维未被切断，金属组织更为紧密，型腔强度高。,3.冷挤压加工工艺过程,(1)坯料准备 检查工艺凸模、坯料、模套质量，表面应无伤痕，符合图样要求。 (2)坯料挤压表面处理 擦去工艺凸模、坯料被挤压表面的油污，涂上硫酸铜或润滑油脂。 (3)装模 在凹模及模套之间
7、应涂上二硫化钼，将坯料放入模套内，装好导向圈及工艺凸模，推入油压机活塞中心。 (4)挤压 按挤压深度调整限制挡块；关好安全门，开动油压机加压；当深度达到额定值后，自动停机。 (5)卸模 在油压机内将坯料及工艺凸模一起顶出模套，卸模。 (6)检查 卸开坯料，按图样进行检查各尺寸；深度不够时，退火后再重新挤压。,(1)坯料准备,图9-2 冷挤压加工工艺过程,(2)坯料挤压表面处理 擦去工艺凸模、坯料被挤压表面的油污，涂上硫酸铜或润滑油脂。,(3)装模 在凹模及模套之间应涂上二硫化钼，将坯料放入模套内，装好导向圈及工艺凸模，推入油压机活塞中心。,(4)挤压 按挤压深度调整限制挡块；关好安全门，开动油
8、压机加压；当深度达到额定值后，自动停机。,(5)卸模 在油压机内将坯料及工艺凸模一起顶出模套，卸模。,(6)检查 卸开坯料，按图样进行检查各尺寸；深度不够时，退火后再重新挤压。,二、超塑成形工艺,1.超塑成形原理 2.成形工艺方法,1.超塑成形原理,用超塑性成形工艺制造型腔是以超塑性金属为型腔坯料，在超塑性状态下将工艺凸模压入坯料内部，以实现成形加工的一种工艺方法。采用这种方法制造型腔，材料不会因大的塑性变形而断裂，也不硬化，对获得形状复杂的型腔十分有利。,2.成形工艺方法,(1)坯料准备 一般情况下，原材料在出厂前均已经过超塑性处理，所以只需要选择适当的板形或棒形的ZnAl22合金，经切削加
9、工为型腔坯料后，即可进行挤压成形。 (2)工艺凸模 工艺凸模可以采用中碳钢、低碳钢、工具钢等材料制造，一般不需要热处理，且凸模的制造精度和表面粗糙度的要求均应比型腔高一级。 (3)套圈 ZnAl22在超塑性状态时屈服强度低，伸长率高，工艺凸模压入毛坯时，金属因受力会发生自由的塑性流动而影响成形精度。 (4)挤压设备 ZnAl22在挤压时，坯料及凸模均应保持在250的恒温。 (5)润滑 合理的润滑不仅能降低单位挤压力，还能使型腔获得理想的尺寸精度和表面粗糙度。,2.成形工艺方法,图9-3 塑料模型腔超塑性成形的工艺过程,(1)坯料准备 一般情况下，原材料在出厂前均已经过超塑性处理，所以只需要选择
10、适当的板形或棒形的ZnAl22合金，经切削加工为型腔坯料后，即可进行挤压成形。,(2)工艺凸模,图9-4 套圈 1套圈 2坯料,(3)套圈 ZnAl22在超塑性状态时屈服强度低，伸长率高，工艺凸模压入毛坯时，金属因受力会发生自由的塑性流动而影响成形精度。,(4)挤压设备 ZnAl22在挤压时，坯料及凸模均应保持在250的恒温。,(5)润滑 合理的润滑不仅能降低单位挤压力，还能使型腔获得理想的尺寸精度和表面粗糙度。,三、电铸制模技术,1.电铸成形的原理 2.电铸成形的特点及应用 3.电铸成形的加工工艺过程,1.电铸成形的原理,表9-1 电镀和电铸的主要区别,1.电铸成形的原理,图9-5 电铸原理
11、图 1电镀槽 2阳极 3直流电源 4电铸层 5原模(阴极) 6搅拌器 7电铸液 8过滤器 9泵 10加热器,2.电铸成形的特点及应用,(1) 电铸成形的特点 (2)电铸成形的应用 虽然电铸成形本身的加工时间较长，但由于其工艺的独到之处，使模具的整体制造周期大为缩短，所以电铸模具也属于快速制模技术。,(1) 电铸成形的特点,1) 电铸型腔与母模的尺寸误差小(复制性好)，误差只有几微米，表面粗糙度值Ra可达0.1m以下。 2) 从工艺上，把难以加工或不可能直接加工的内形(如斜齿轮模具型腔)转化为电铸母模的外形面加工，降低了加工难度。 3) 可直接用制品做母模来制造型腔；也可用电铸方法复制出已有的模
12、具型腔，减少了很多工艺环节，提高了效率。 4) 电铸获得的型腔或电极可以满足使用要求，一般不需要修整。 5) 电铸时金属沉积速度缓慢，制造周期长，如电铸镍一般需要1周左右。 6) 电铸层厚度较薄(一般为48mm)，不易均匀，具有较大的内应力，大型电铸件变形显著，且不能承受大的冲击载荷。,(2)电铸成形的应用,1) 复制精细的表面轮廓花纹，如唱片模，工艺美术品模，纸币、证券、邮票的印刷板。 2) 复制注塑用的模具、电火花型腔加工用的电极工具。 3) 制造复制、高精度的空心零件和薄壁零件如波导管等。 4) 制造表面粗糙度标准样板、反光镜、表盘、异形孔喷嘴等特殊零件。,3.电铸成形的加工工艺过程,(
13、1)母模的设计 母模的形状与所需型腔相反。 (2)电铸前的处理 电铸前处理包括金属母模的镀脱模层处理、非金属母模的镀导电层处理、防水处理等。 (3)脱模和加固 电铸成形后需要脱出母模。,3.电铸成形的加工工艺过程,图9-6 电铸工艺过程,(1)母模的设计 母模的形状与所需型腔相反。,(2)电铸前的处理, 镀脱模层 用金属制的母模需镀上一层厚度为810m的硬铬，以便脱模。铬层表面不允许有气孔、麻点和脱铬现象。 镀导电层处理 非金属母模不导电，不能直接电铸，要经过镀导电层处理。导电层处理可以是涂覆导电漆、真空涂膜或阴极溅射，而更常用的是采取化学镀银或化学镀铜处理。 防水处理 用石膏或木材制成的母模
14、，在电铸前可用喷漆或浸漆的方法进行防水处理。石膏还可采用浸石蜡的方法进行防水处理。,(3)脱模和加固,电铸成形后需要脱出母模。金属母模脱模比较困难，可以用螺钉脱模、敲击锤打的方法脱模。非金属母模脱模时，常用加热或冷却胀缩方法分离。一般先加热到100200，冷至7080即可将母模取出。较浅的型腔甚至可以用开水加热后脱模，但是母模容易受热变形、损坏。,四、合成树脂模具的制造,1.制造模具的树脂 2.树脂模具的制作工艺,1.制造模具的树脂,(1)聚酯树脂 这种树脂可在常温常压下进行硬化，有以下特点：机械强度高；成形方法容易；化学性能稳定。 (2)酚醛树脂 酚醛树脂本身很脆，必须加入各种填料后方能获得
15、所要求的性能，这种树脂的原材料丰富，价格低廉。 (3)环氧树脂 环氧树脂是热固性树脂中收缩性最小的一种，若加入填料后收缩率更小(约为0.1%)，具有高的机械强度，在常温下能耐一般酸、碱、盐和有机溶剂等化学药品的侵蚀，但其制品抗冲击性能低、质脆，需要加入适量的填充剂、吸释剂、增韧剂等来改善其性能。 (4)塑料钢 塑料钢是铁粉和塑料的混合物，其质量分数分别为80%和20%，加入特殊固化剂，不要加热、加压，经2h左右即可固化成金属一样的制品。,(1)聚酯树脂 这种树脂可在常温常压下进行硬化，有以下特点：机械强度高；成形方法容易；化学性能稳定。,(2)酚醛树脂 酚醛树脂本身很脆，必须加入各种填料后方能
16、获得所要求的性能，这种树脂的原材料丰富，价格低廉。,(3)环氧树脂 环氧树脂是热固性树脂中收缩性最小的一种，若加入填料后收缩率更小(约为0.1%)，具有高的机械强度，在常温下能耐一般酸、碱、盐和有机溶剂等化学药品的侵蚀，但其制品抗冲击性能低、质脆，需要加入适量的填充剂、吸释剂、增韧剂等来改善其性能。,(4)塑料钢 塑料钢是铁粉和塑料的混合物，其质量分数分别为80%和20%，加入特殊固化剂，不要加热、加压，经2h左右即可固化成金属一样的制品。,2.树脂模具的制作工艺,图9-7 环氧树脂型腔模的制作工艺过程,五、快速制模技术,1.快速制模技术的基本原理 2.快速制模技术的特点,1.快速制模技术的基本原理,快速成形技术的具体工艺方法很多，但其基本原理都是一致的，即以材料添加法为基本方法，将三维CAD模型快速(相对机加工而言)转变为由具体物质构成的三维实体原型。首先在CAD造型系统中获得一个三维CAD模型，或通过测量仪器测取实体的形状尺寸，转化为CAD模型，再对模型数据进行处理，沿某一
