模具制造實(shí)例..ppt

第十章 塑料注射模具制造與實(shí)例,10-1 塑料模具制造特點(diǎn) 10-2 塑料注射模具零件常用加工方法 10-3 塑料注射模具裝配 10-4 塑料注射模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)例,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),要保證模具質(zhì)量 要保證模具制造周期 要保證模具使用壽命 要保證模具成本低廉 要提高模具的加工工藝水平 要保證良好的勞動(dòng)條件,一、塑料注射模具制造過程的基本要求：,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),1.接受設(shè)計(jì)任務(wù)（設(shè)計(jì)任務(wù)書、開模指令） 2.原始資料分析（塑料分析、注塑機(jī)分析等） 3.塑件基本參數(shù)計(jì)算（收縮率、公差選擇等） 4.模具結(jié)構(gòu)確定（有無抽芯、何種頂出等) 5.繪制模具結(jié)構(gòu)草圖（平面圖、排位圖、抽芯等） 6.繪制模具裝配圖（三維造型和分模） 7. 繪制模具零件圖(出工程圖) 8. 校核后投產(chǎn) 9. 試模反饋后更改設(shè)計(jì)至合格,二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,(1)經(jīng)過審簽的正規(guī)塑件圖紙，并注明采用塑料的牌號(hào)、透明度、顏色等。 (2)塑料制件說明書或技術(shù)要求。 (3)生產(chǎn)批量。 (4)如果是仿制，則提供塑料制件樣品。,1、接受任務(wù)書,二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,(1)塑件分析 塑料的分析 塑件成型工藝性分析 (2)熟悉工廠實(shí)際情況 (3)熟悉有關(guān)參考資料及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,2、原始資料分析,(1)確定成型工藝方法 (2)塑件成型工藝過程的制定 (3)成型工藝條件的確定 (4)選擇成型設(shè)備 (5)工藝文件的制定,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,3、塑件成型工藝規(guī)程的制定,(1)確定塑件成型位置及分型面 (2)模具型腔數(shù)的確定，澆注系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 (3)確定主要成型零件，結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式。 (4)側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 (5)選擇塑件的推出方式 (推桿、推管、推板、組合式推出)。 (6)拉料桿形式的選擇。 (7)模具外形結(jié)構(gòu)及所有連接、定位、導(dǎo)向件位置的設(shè)計(jì)。 (8)決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,4、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),參照有關(guān)塑料模架標(biāo)準(zhǔn)和其他零件標(biāo)準(zhǔn)，繪制模具結(jié)構(gòu)草圖，為正式繪圖作好準(zhǔn)備。,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,5、繪制模具結(jié)構(gòu)草圖,模具總裝圖內(nèi)容: (1)模具成型部分結(jié)構(gòu)。 (2)澆注系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 (3)分型面及分模取件方式。 (4)外形結(jié)構(gòu)及所有連接件，定位、導(dǎo)向件的位置。 (5)輔助工具 (取件卸模工具，校正工具等)。 (6)按順序?qū)⑷苛慵蛱?hào)編出，填寫明細(xì)表。 (7)標(biāo)注模具必要尺寸，如模具總體尺寸、特征尺寸、裝配尺寸 、極限尺寸 。 (8)標(biāo)注技術(shù)要求和使用說明。,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,6、繪制模具裝配圖,由模具總裝圖拆畫零件圖的順序?yàn)?先內(nèi)后外，先簡單后復(fù)雜。通常主要工作零件加工周期較長，加工精度較高，認(rèn)真繪制，其余零部件盡量采用標(biāo)準(zhǔn)件。 (1)根據(jù)需要按比例繪制零件圖，視圖選擇要合理。 (2)標(biāo)注尺寸要集中、有序、完整。 (3)根據(jù)零件的用途正確標(biāo)注表面粗糙度。 (4)填寫零件名稱、圖號(hào)、材料牌號(hào)、熱處理和硬度要求表面處理、圖形比例、自由尺寸的加工精度、技術(shù)要求等都要正確填寫。,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,7、繪制零件圖,(1)校對(duì) (2)審圖 (3)投產(chǎn)制造,10.1 塑料注射模具制造特點(diǎn),二、塑料模具設(shè)計(jì)流程：,8、校核后投產(chǎn),一、注射模模架,1. 模架的結(jié)構(gòu)組成,圖10-1 注射模模架 1-定模座板；2-定模板；3-動(dòng)模板；4-導(dǎo)套；5-支撐板；6-導(dǎo)柱； 7-墊塊；8-動(dòng)模座板；9-推板導(dǎo)套；l0-導(dǎo)柱；11-推桿固定板；12-推板,安裝模具工作零件和其他零件，保證 模具工作部分有正確的相對(duì)位置。,10.2 塑料注射模具常用加工方法,2. 模架的技術(shù)要求,安裝或支撐成形零件和其他結(jié)構(gòu)零件的基礎(chǔ)，保證零件（如型芯型腔）的準(zhǔn)確對(duì)合，導(dǎo)柱、導(dǎo)套和復(fù)位桿等零件裝配后要運(yùn)動(dòng)靈活、無阻滯現(xiàn)象。,模架組合后其安裝基準(zhǔn)面應(yīng)保持平行，其平行度公差等級(jí)見下表。,模具主要分型面閉合時(shí)的貼合間隙值應(yīng)符合下列要求： 級(jí)精度模架為0.02mm；級(jí)精度模架為0.03mm；級(jí)精度模架為0.04mm。,3. 模架零件的加工,基本組成零件有三種類型：導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模板類零件。,圖10-9,內(nèi)、外圓柱面加工,模板平面的平面度和平行度 以及導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的尺寸精度、 孔與模板平面的垂直度要求。,3. 模架零件的加工,基本組成零件有三種類型：導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模板類零件。,在平面加工過程中要特別注意防止彎曲變形。粗加工后若有變形可利用電磁吸盤把這種變形矯正過來，磨削后加工表面的形狀誤差并不會(huì)得到矯正。精度更高的平面，應(yīng)采用刮研方法加工。,圖10-9,3. 模架零件的加工,基本組成零件有三種類型：導(dǎo)柱、導(dǎo)套及模板類零件。,位置精度：采用坐標(biāo)鏜床、雙軸坐標(biāo)鏜床或數(shù)控坐標(biāo)鏜床進(jìn)行加工。精度要求較低也可在臥式鏜床或銑床上，將動(dòng)、定模板重疊在一起，一次裝夾同時(shí)鏜出相應(yīng)的導(dǎo)柱和導(dǎo)套的安裝孔。模板的裝夾如圖10-9所示。,圖10-9,(a)單個(gè)模板鏜孔 (b)模板同時(shí)鏜孔 1-模板 2-鏜桿 3-工作臺(tái) 4-等高墊鐵 圖10-9 模板的裝夾,圖10-10 澆口套,（1）澆口套的加工,常見的澆口套有兩種類型，如圖10-10所示。,4. 其他結(jié)構(gòu)零件的加工,工藝分析：與一般套類零件相比，澆口套錐孔（主流道）小，錐度為26，其小端直徑一般為38mm。其加工較難，同時(shí)還應(yīng)保證澆口套錐孔與外圓同軸，以便在模具安裝時(shí)通過定位圈使?jié)部谔着c注射機(jī)的噴嘴對(duì)準(zhǔn)。,工藝過程：,表10-7,圖9-11 斜銷抽芯機(jī)構(gòu),當(dāng)注射成型帶有側(cè)凹或側(cè)孔時(shí)，模具必須帶有側(cè)向分型或抽芯機(jī)構(gòu)，下圖為一種斜銷抽芯機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，在側(cè)型芯滑塊上裝有側(cè)型芯或成型鑲塊。,1-動(dòng)模板；2-限位塊；3-彈簧；4-側(cè)型芯滑塊； 5-斜銷；6-楔緊塊；7-凹模固定板；8-定模座板,（2）側(cè)型芯滑塊的加工,滑塊與滑槽的配合部分b1、h3常選用h8/g7或h8/h8，其余留有較大的間隙。配合面的表面粗糙度小于ra0.631.25mm?；瑝K材料常采用45鋼或碳素工具鋼，導(dǎo)滑部分可局部或全部淬硬，硬度為4045hrc。,圖9-12 側(cè)型芯滑塊,表10-8 側(cè)型芯滑塊的加工工藝過程,（一）、加工特點(diǎn),二、 凸模型芯類零件的制造工藝, 凸模加工一般是外形加工。 凸模一般都由兩部分組成，即工作部分和安裝部分。 當(dāng)凸模有強(qiáng)度要求時(shí)，其表面不允許出現(xiàn)影響強(qiáng)度的溝槽，各連接部分應(yīng)采用圓弧過渡。 對(duì)于塑料模，為了使塑件容易從凸模上脫下，凸模往往帶有一定的脫模斜度。,圓形凸模,10.2 塑料注射模具常用加工方法,（二）、圓形凸模的加工工藝,圓形凸模的制造簡單，毛坯一般采用棒料，在車床上進(jìn)行粗加工和半精加工，經(jīng)熱處理后，在外圓磨床上精磨，最后將工作部分拋光及刃磨即可。,（三）、非圓形凸模的加工工藝,刃口輪廓精加工的傳統(tǒng)加工方法有壓印銼修和仿形刨削。這兩種方法是在熱處理前進(jìn)行的，凸模的加工精度必然會(huì)受到熱處理變形的影響。但若選用熱處理變形小的材料，并改進(jìn)熱處理工藝，熱處理后凸模尺寸的微小變化可由鉗工修整，因此，這兩種工藝仍有較普遍的應(yīng)用。 凸模工作表面的先進(jìn)加工方法是電火花線切割加工和成型磨削，它們是在凸模熱處理后才進(jìn)行精加工的，尺寸精度容易保證。,圖9-13 用凹模壓印凸模,1. 壓印銼修,當(dāng)凸、凹模配合間隙小，精度要求較高時(shí)，缺乏先進(jìn)模具加工設(shè)備的條件下，壓印銼修是模具鉗工常采用的一種方法，它最適合于無間隙沖模的加工。,1-凸模（壓印件） 2-淬硬凹模（基準(zhǔn)件）,將未經(jīng)淬硬、并留有一定挫修余量的凸模垂直放置在已加工完成并經(jīng)淬硬的凹模上，加以壓力，通過凹模刃口的切削與擠壓作用，在凸模上壓出印痕。鉗工按印痕均勻地銼修四周余量，加工出凸模。,圖9-14所示的凸模的主要技術(shù)要求：材料crwmn，熱處理硬度5862hrc，表面粗糙度ra0.63m m，與凹模雙面間隙為0.03mm。由于凸模與凹模配合間隙小，該凸模采用壓印銼修進(jìn)行加工。,壓印銼修工程實(shí)例：,圖9-14 凸模,仿形刨床用于加工由圓弧和直線組成的各種形狀復(fù)雜的凸模。加工精度為0.02mm，表面粗糙度可達(dá)ra0.81.6mm。,2. 仿形刨削,精加工前，先預(yù)加工，并將必要的輔助面（包括凸模端面）磨平。然后在凸模端面上畫出刃口輪廓線，并在銑床上加工凸模輪廓，留有0.20.3mm的單面精加工余量，最后用仿形刨床精加工。因刨削后的凸模在經(jīng)熱處理淬硬后需研磨工作表面，所以，一般應(yīng)留0.010.02mm的單邊余量。,采用仿形刨床加工時(shí)，凸模的根部應(yīng)設(shè)計(jì)成圓弧形，可增加凸模的剛性。,凸模根部圓弧過渡,注意事項(xiàng)： 為便于加工，一般應(yīng)將凸模設(shè)計(jì)成直通式，且其尺寸不宜超過線切割機(jī)床的加工范圍。 加工時(shí)，應(yīng)考慮工件的裝夾、切割路線等。,3.線切割加工,特點(diǎn):提高了自動(dòng)化程度，簡化了加工過程，縮短了生產(chǎn)周期，而且提高了模具的質(zhì)量。,工程實(shí)例：,圖10-15 線切割加工凸模,特點(diǎn):具有高精度、高效率等優(yōu)點(diǎn)。,4.成型磨削,選擇基準(zhǔn)和確定磨削程序時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 當(dāng)凸模有內(nèi)形孔時(shí)，先加工內(nèi)形孔并以其為基準(zhǔn)加工凸模外形。 選擇大平面作為基準(zhǔn)面，先磨基準(zhǔn)面及有關(guān)平面，以增加加工的穩(wěn)定性并易于測量。如無大平面時(shí)，可添加工藝平面。 先磨削精度高的部分，后磨削精度低的部位，以減少加工中的積累誤差。 先磨平面后磨斜面及凸圓弧，先磨凹圓弧后磨平面及凸圓弧，這樣便于加工成型及達(dá)到精度要求。 最后磨去添加的工藝基準(zhǔn)及裝夾部分。,注意事項(xiàng)： 為了便于成型磨削，凸模一般設(shè)計(jì)成直通式；對(duì)于半封閉式的凸模，則應(yīng)設(shè)計(jì)成鑲拼結(jié)構(gòu)，即將凸模分解成幾件，分別進(jìn)行磨削，最后裝配成一件完整的凸模。 成型磨削前，首先要了解機(jī)床的特性，并有效地利用各種夾具和成型砂輪，然后根據(jù)凸模的形狀選擇合理的基準(zhǔn)面及工藝孔基準(zhǔn)，并進(jìn)行工藝尺寸換算，最后確定磨削程序。,成型磨削工程實(shí)例：,圖9-16 凸模,如圖9-16所示，采用萬能夾具對(duì)刃口工作型面進(jìn)行成型磨削加工。,工藝尺寸計(jì)算過程： （1）確定工藝中心和工藝坐標(biāo) （2）計(jì)算各工藝中心的坐標(biāo)尺寸 （3）計(jì)算d面到工藝中心o1的距離 （4）計(jì)算各圓弧的圓心角,圖10-16所示的凸模采用萬能夾具進(jìn)行成型磨削的加工工藝過程見表10-9。,圖10-17 工藝尺寸計(jì)算圖 圖10-18 成型磨削工序圖,表10-9,表10-9 凸模成形磨削加工工藝過程（采用萬能夾具）,（一）、加工特點(diǎn),三、 凹模型孔的制造工藝,一般為內(nèi)形加工，加工難度大。 鏜孔時(shí)，有位置精度要求，加工時(shí)要求確定基準(zhǔn)，并準(zhǔn)確確定孔的中心位置，增加難度。 凹模淬火前，其上所有的螺釘孔、銷釘孔以及其他非內(nèi)腔加工部分均應(yīng)先加工好，否則會(huì)增加加工成本，甚至無法加工。 為了降低加工難度，減少熱處理的變形，防止淬火開裂，凹模類零件經(jīng)常采用鑲拼結(jié)構(gòu)。,10.2 塑料注射模具常用加工方法,1. 單圓形型孔凹模,工程實(shí)例：圖10-19所示為一圓筒形拉深件的凹模，材料選用cr12，熱處理淬火硬度為5862hrc。,圖10-19,（二）、圓形型孔凹模的加工,這類凹模制造工藝比較簡單，毛坯經(jīng)鍛造、退火后進(jìn)行車削（或銑削）及鉆、鏜型孔，并在上、下平面和型孔處留適當(dāng)磨削余量。再由鉗工劃線，鉆所有固定用孔、攻螺紋、鉸銷孔，然后進(jìn)行淬火、回火。熱處理后磨削上、下平面及型孔即成。,加工注意事項(xiàng)： 平面磨削時(shí)，一定要以先車的面即a面作為基準(zhǔn)，磨出b面，然后再磨a面。 內(nèi)孔精磨后，一定要修整及研光孔口圓角r。,圖10-20 凹?？卓?工藝過程：,圖10-19 拉深凹模,2.多圓形型孔凹模,圖10-21,（1）單件孔系的加工,劃線找正法 試鏜法 坐標(biāo)法 立式銑床加工 坐標(biāo)鏜床或坐標(biāo)磨床加工,對(duì)于同一零件的孔系加工，常用方法有如下幾種：,圖10-22,沖裁模中的連續(xù)模和復(fù)合模，凹模有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一系列圓孔，各孔尺寸及相互位置有較高的精度要求，這些孔稱為孔系。加工時(shí)除保證各型孔的尺寸及精度外，還要保證各型孔之間的相對(duì)位置。,圖10-21 試鏜法加工孔系,1-立銑床；2-檢驗(yàn)棒；3-百分表；4-量塊組 圖10-22 附加百分表在銑床上鏜孔,圖10-23,（2）相關(guān)孔系的加工,同鏜（合鏜）加工法,對(duì)于同一零件的孔系加工，常用方法有如下幾種：,配鏜加工法 為保證零件使用性能，許多零件都要進(jìn)行熱處理。熱處理后零件會(huì)發(fā)生變形，使熱處理前的孔位精度受到破壞，如上模與下模中各對(duì)應(yīng)孔的中心會(huì)發(fā)生偏斜等。在這種情況下，可以采用配鏜加工法，即加工某一零件時(shí)，不按圖樣的尺寸和公差進(jìn)行加工，而是按與之有對(duì)應(yīng)孔位要求的熱處理后的零件實(shí)際孔位來配做。,圖10-24,坐標(biāo)磨削法 配鏜不能消除熱處理對(duì)零件的影響，加工出的孔位絕對(duì)精度不高。為了保證各相關(guān)件孔距的一致性和孔徑精度，可以采用高精度坐標(biāo)磨削的方法來消除淬火件的變形，保證孔距精度和孔徑精度。,圖10-23 模板的同鏜加工,圖10-24 雙軸鏜床同時(shí)鏜孔,對(duì)于上、下模座的導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔，動(dòng)、定模模板的導(dǎo)柱孔和導(dǎo)套孔以及模板與固定板的銷釘孔等，可以采用同鏜加工法。同鏜加工法就是將孔位要求一致的兩個(gè)或三個(gè)零件用夾鉗裝夾固定在一起，對(duì)同一孔位的孔同時(shí)進(jìn)行加工，如圖10-23所示。在有雙軸鏜孔機(jī)時(shí)，可將模板的兩孔同時(shí)鏜出（見圖10-24），這樣更容易保證孔距的一致性。,（三）、非圓形型孔凹模的加工,在缺少精密加工機(jī)床的情況下，可用銼削加工或壓印法對(duì)型孔進(jìn)行精加工。目前，較先進(jìn)的加工方法主要有電火花線切割加工和電火花成型加工。此外，尺寸較大的型孔常用仿形銑床進(jìn)行平面輪廓仿形加工，而精度要求特別高的型孔，則需用坐標(biāo)磨床進(jìn)行精密磨削。若將凹模設(shè)計(jì)成鑲拼結(jié)構(gòu)的話，還可應(yīng)用成型磨削方法加工型孔。,非圓形型孔凹模通常采用矩形鍛件作為毛坯，型孔精加工之前，首先要去除型孔中心的余料。去除中心余料的方法如下：, 沿洞口輪廓線鉆孔（見圖10-25） 用帶鋸機(jī)切除廢料 氣割,圖10-25 沿型孔輪廓線鉆孔,1. 銼削加工,銼削前，先根據(jù)凹模圖樣制作一塊凹模樣板，并按照樣板在凹模表面畫線，然后用各種形狀的銼刀加工型孔，并隨時(shí)用凹模樣板校驗(yàn)，銼至樣板剛好能放入型孔內(nèi)為止。此時(shí)，可用透光法觀察樣板周圍的間隙，判斷間隙是否均勻一致。銼削完畢后，將凹模熱處理，然后用各種形狀的油石研磨型孔，使之達(dá)到圖樣要求。,去除型孔余料后，可采用下列方法對(duì)型孔進(jìn)行半精加工 或精加工。,壓印銼修加工是模具鉗工常用的一種方法，主要應(yīng)用于缺少機(jī)械加工設(shè)備的工廠、試制模具或凸模與凹模型孔要求間隙很小甚至無間隙的沖裁模具的制造中。這種方法能加工出與凸模形狀一致的凹模型孔，但型孔精度受熱處理變形的影響較大。,圖10-26,2. 壓印銼修,壓印銼修是利用已加工好的凸模對(duì)凹模進(jìn)行壓印的，其壓印方法與凸模的壓印加工基本相同。如圖10-26所示，將準(zhǔn)備好的壓印件（凹模板）和壓印基準(zhǔn)件（凸模）置于壓床工作臺(tái)的中心位置，用找正工具（如角尺）找正二者的垂直度。在凸模頂端的頂尖孔中放一個(gè)合適的滾珠，以保證壓力均勻和垂直，并在凸模刃口處涂上硫酸銅溶液，啟動(dòng)壓床緩慢壓下。壓印時(shí)，第一次壓印深度為0.20.5mm，以后各次的壓印深度可以逐次加深；每次壓印都要銼去多余的金屬，直至壓印深度達(dá)到圖樣要求為止。,圖10-26 壓印過程,圖10-27 多型孔的壓印銼修,對(duì)于多型孔的凸模固定板、卸料板和凹模型孔等，要使各型孔的位置精度一致，可利用壓印銼修方法或其他加工方法加工好其中的一塊，然后以此塊作為導(dǎo)向，按壓印銼修的方法和步驟加工另一塊板的型孔，即可保證各型孔的相對(duì)位置，如圖10-27所示。,3. 銑削,在仿形銑床上采用平面輪廓仿形，對(duì)型孔進(jìn)行半精加工或精加工，其加工精度可達(dá)0.05mm，表面粗糙度可達(dá)ra1.52.5mm。仿形銑可以獲得形狀復(fù)雜的型孔，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但需要制造靠模，生產(chǎn)周期長。通常靠模用易加工的木材制造，因受溫度、濕度的影響極易變形，影響加工精度。,用數(shù)控銑床加工型孔，容易獲得比仿形銑削更高的加工精度。且不需要制造靠模，通過數(shù)控指令使加工過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，降低對(duì)操作工人的技能要求，生產(chǎn)率高。此外，還可以采用加工中心加工凹模型孔，經(jīng)一次裝夾不但能加工出非圓形型孔，還能同時(shí)加工出固定用的螺孔和銷孔。,在沒有仿形銑床和數(shù)控銑床時(shí)，也可在立銑或萬能工具銑床上加工型孔。銑削時(shí)按型孔輪廓線，并留出一定的銼削加工余量，手動(dòng)操作銑床工作臺(tái)的縱、橫運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工。該方法對(duì)操作者的技術(shù)水平要求較高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，加工精度較低，生產(chǎn)率低，且加工后鉗工修正工作量大。,4. 電火花成型加工型孔,加工特點(diǎn)： 是在凹模熱處理后進(jìn)行的，所加工出的型孔表面呈顆粒狀麻點(diǎn)，有利于潤滑，能提高沖件質(zhì)量和延長模具壽命。 與線切割加工相比，電火花機(jī)床需要制作成型電極，制模成本較高。 電極的損耗會(huì)影響到加工精度。,凹模電火花穿孔工藝方法：直接法、混合法、修配凸模法和二次電極法。 加工方法的選擇主要根據(jù)凸、凹模的間隙而定，見表10-10。,采用電火花成型加工凹模的特點(diǎn)如下： 采用整體模具結(jié)構(gòu)。 可減薄模板厚度。 型孔尖角改用小圓角。 刃口及落料斜度小。 標(biāo)出凸模的名義尺寸和公差。 刃口表面粗糙度要求可適當(dāng)加大。,圖10-28,電火花加工與機(jī)械加工不同，在設(shè)計(jì)模具時(shí)，應(yīng)根據(jù)電火花加工的特點(diǎn)，對(duì)模具結(jié)構(gòu)等方面作相應(yīng)的改革。這樣不僅能使模具便于電火花加工，而且有利于提高模具質(zhì)量。,圖10-29,原因,電火花成型加工型孔實(shí)例1：圖10-30所示凹模采用電火花加工，凹模材料為t10a，與凸模的配合間隙為單邊0.050.10mm，加工余量為單邊34mm，要求刃口粗糙度ra為0.8m。,圖10-30 用電火花加工的凹模,圖10-31 電火花加工用的電極 l1凸模長度 l2電極長度,注：采用混合法，利用凸模加長一段鑄鐵后作為電極，電加工完成后去掉鑄鐵部分后做凸模用，如圖9-31所示。,因凹模上有36個(gè)嵌線孔，且凸、凹模配合間隙要求較高，故選用組合電極結(jié)構(gòu)形式，用沖頭直接作電極。電極裝夾如圖10-32所示。專用夾具由鑲塊1、熱套圈2、襯圈5、斜銷3組成。其中36塊鑲塊的精度要求很高，熱處理后由成形磨削加工完成。裝夾時(shí)只需將電極4插進(jìn)鑲塊槽內(nèi)，用斜銷輕輕敲入夾緊。電極裝夾后檢查各電極平行度。,電火花成型加工型孔實(shí)例2：syl電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子沖模，凹模上有36個(gè)嵌線孔，材料為cr12，刃口高度為12mm，淬火硬度為6264hrc，配合間隙為0.040.06mm（屬小間隙配合）。,圖10-32 電極裝夾 1-鑲塊 2-熱套圈 3-斜銷 4-電極 5-襯圈,5. 電火花線切割加工型孔,當(dāng)凹模形狀復(fù)雜，帶有尖角、窄縫時(shí)，線切割加工是一種精加工凹模型孔的方法。電火花線切割是在凹模熱處理后加工型孔的，可避免熱處理變形帶來的不良影響，型孔加工精度高、質(zhì)量好，制造周期短。但被加工工件的尺寸受機(jī)床的限制，而且加工出的型孔孔壁呈條紋狀，線切割后需要鉗工研磨，以保證凸、凹模的間隙均勻。在線切割之前，要對(duì)凹模毛坯進(jìn)行預(yù)加工，凹模的厚度和水平尺寸必須在機(jī)床的加工范圍內(nèi)，選擇合理的工藝參數(shù)，還要安排好凹模的加工工藝路線，做好切割前的準(zhǔn)備工作。,采用電火花線切割加工模具時(shí)，在模具材料的選用和模具結(jié)構(gòu)方面，都應(yīng)考慮線切割加工工藝的特點(diǎn)，以保證模具的加工精度，提高模具的使用壽命。 為了提高線切割模具的使用壽命和加工精度，應(yīng)選用淬透性能良好的合金工具鋼或硬質(zhì)合金來制造。 對(duì)于精密細(xì)小、形狀復(fù)雜的模具，不必采用鑲拼結(jié)構(gòu)。 線切割模具所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。,電火花線切割加工型孔實(shí)例：圖9-36所示凹模材料為cr12mov，凹模厚度為10mm，采用線切割加工。,圖9-36 線切割加工的凹模,6. 坐標(biāo)磨削,坐標(biāo)磨床是在淬火后進(jìn)行孔加工的機(jī)床中精度最高的一種，加工精度可達(dá)5m左右，表面粗糙度可達(dá)ra0.2m。對(duì)于精度要求特別高的非圓形型孔，則需用坐標(biāo)磨床進(jìn)行精密磨削。坐標(biāo)磨床綜合運(yùn)用基本磨削方法，可以對(duì)一些形狀復(fù)雜的型孔進(jìn)行磨削加工。,由于鑲拼型孔能將型孔的內(nèi)表面變換為外表面，便于機(jī)械加工，同時(shí)可以節(jié)約原材料，減少或消除熱處理引起的變形，提高型孔的制造精度，便于維修更換，提高模具使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，因而在大、中型形狀復(fù)雜的型孔或形狀十分復(fù)雜的小型型孔的模具結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。如大、中型沖模型孔、塑料箱體類注射模、擠出中空吹塑模具等，一般都采用鑲拼結(jié)構(gòu)進(jìn)行制造。,7.鑲拼型孔的成型磨削,型孔的鑲拼方法：拼接法和鑲嵌法兩種。,鑲拼型孔的成型磨削實(shí)例：如圖9-39所示定子槽型孔拼塊，材料為合金鋼，由于加工精度要求較高，采用光學(xué)曲線磨床加工。,圖9-39 定子槽型孔拼塊,(a)鑲拼結(jié)構(gòu) (b)整體結(jié)構(gòu),采用整體結(jié)構(gòu)可以減小模具的體積，提高模具的剛性，簡化結(jié)構(gòu)，從而減少了模具設(shè)計(jì)和制造的工作量。,電火花加工可采用整體模具結(jié)構(gòu),a.電火花加工避免了熱處理變形的影響，原來考慮為了減小變形而增加的厚度已無必要； b.電火花加工后的模具，刃口平直，間隙均勻，耐磨性提高，模具壽命較長，減少了刃磨次數(shù)； c.從電火花本身來說，減薄模板厚度可以減少每副模具的加工工時(shí)，縮短模具制造周期； d.可以節(jié)省模具鋼材。,電火花加工可減薄模板厚度的原因,電火花加工的落料斜度一般為30 50；落料模的刃口斜度在10以內(nèi)，復(fù)合模的刃口斜度為5左右。 對(duì)落料模而言，斜度均比手工做的?。ㄊ止ぷ龅腶1=15或30，a2=13），但因電火花加工的斜度在各個(gè)方向都比較均勻，故仍能順利落料。,電火花加工模具的斜度,a1刃口斜度 a2落料斜度,電火花加工刃口及落料斜度小,圖9-34 銑削臺(tái)階,圖9-35 電火花加工凹模背面,凹模的刃口厚度：因?yàn)榫€切割加工所得的型孔不帶斜度，所以凹模的刃口厚度應(yīng)在保證強(qiáng)度的前提下盡量減薄，一般可以在凹模的背面用銑削加工來減薄凹模的刃口厚度（圖9-34），這樣也可以使線切割加工凹模更為方便。但在某些特殊情況下（圖9-35），采用上述方法不能保證凹模的強(qiáng)度時(shí)，可以先用線切割加工凹模，然后，再加工一個(gè)比凹模型孔稍大的紫銅電極，最后用這個(gè)電極在凹模的背面以電火花加工擴(kuò)大型孔，使凹模背面得到斜度。,線切割模具所具有的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),圖9-37 拼接型孔,圖9-38 鑲嵌型孔 1-制件 2-型孔體 3-鑲件,拼接法是將型孔分成若干段，對(duì)各段分別進(jìn)行加工后拼接起來，如圖9-37所示。鑲嵌法則是在型孔形狀復(fù)雜或狹小細(xì)長的部位另做一個(gè)鑲件嵌入型孔體內(nèi)，如圖9-38所示。,型孔的鑲拼方法,型孔的分段要求：一般是將形狀復(fù)雜的內(nèi)形表面加工轉(zhuǎn)換為外形表面加工；為防止刃口處的尖角部分加工困難，淬火時(shí)易開裂等，應(yīng)在尖角處拼接，且鑲塊應(yīng)避免做成銳角；型孔的凸出或凹進(jìn)部分容易磨損，為便于更換，應(yīng)單獨(dú)分成一段；有對(duì)稱線的型孔應(yīng)沿對(duì)稱線分段。,9-4 型腔的制造工藝,模具型腔分類： 按結(jié)構(gòu)形式可分為整體式、鑲拼式和組合式。 按型腔的形狀可分為回轉(zhuǎn)曲面和非回轉(zhuǎn)曲面兩種。,回轉(zhuǎn)曲面的型腔的加工工藝方法：可用車床、內(nèi)圓磨床或坐標(biāo)磨床進(jìn)行加工，工藝過程較為簡單。,非回轉(zhuǎn)曲面的型腔的三種加工工藝方法： 是用切削加工配合鉗工修整進(jìn)行制造。采用通用機(jī)床將型腔大部分多余材料切除，再由鉗工進(jìn)行精加工修整，生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不易保證。 是應(yīng)用仿形、電火花、超聲波、電化學(xué)加工等專門的加工設(shè)備進(jìn)行加工，可以大大提高生產(chǎn)的效率，保證加工質(zhì)量。但工藝準(zhǔn)備周期長，加工中工藝控制較復(fù)雜，還可能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。 是應(yīng)用數(shù)控加工或計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，可以縮短制造周期，優(yōu)化模具制造工藝和結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高模具質(zhì)量和使用壽命，這種方法是模具制造的發(fā)展方向。,一、回轉(zhuǎn)曲面型腔的車削,車削加工主要用于加工回轉(zhuǎn)曲面的型腔或型腔的回轉(zhuǎn)曲面部分。,型腔車削加工中，普通內(nèi)孔車刀用于車削圓柱、圓錐內(nèi)形表面；為了保證質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，加工數(shù)量較多的回轉(zhuǎn)曲面型腔可利用專用工具進(jìn)行車削；對(duì)于球形面、半圓面或圓弧面的車削加工，一般都采用樣板車刀進(jìn)行最后的成形車削。,工程實(shí)例：圖9-45所示對(duì)拼式塑壓模型腔車削加工。,工藝分析：可用車削方法加工44.7mm的圓球面和21.71mm的圓錐面。為給車削加工準(zhǔn)備可靠的工藝基準(zhǔn)，需先對(duì)坯料外形進(jìn)行預(yù)加工，然后在車床上進(jìn)行型腔車削。,圖9-45,塑壓模型腔車削過程。,塑壓模型腔預(yù)加工過程。,圖9-45 對(duì)拼式塑壓模型腔,圖9-46 拼塊上的工藝螺孔和導(dǎo)釘孔,圖9-47 劃線,塑壓模型腔預(yù)加工過程,塑壓模型腔車削過程,表9-11 對(duì)拼式塑壓模型腔車削過程,二、非回轉(zhuǎn)曲面型腔的銑削,在模具型腔的制造中，常用的銑削加工設(shè)備有普通立式銑床、萬能工具銑床和仿形銑床。其中，立式銑床、萬能工具銑床主要用于加工中、小型模具非回轉(zhuǎn)曲面的型腔，對(duì)于大型模具一般應(yīng)用仿形銑床加工非回轉(zhuǎn)曲面的型腔。,在立銑床和萬能工具銑床上，用各種不同形狀和尺寸的立銑刀，借助夾具（如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、正弦臺(tái)、虎鉗等）和輔具，可對(duì)非回轉(zhuǎn)曲面的型腔進(jìn)行加工。一般精銑型腔的表面粗糙度可達(dá)ra1.252.5m，精銑后留適當(dāng)?shù)男弈?、拋光余量?.050.1mm），再由鉗工加工達(dá)到圖樣要求。,圖9-51,為了能加工出各種特殊形狀的型腔表面，必須備有各種不同形狀和尺寸的指狀銑刀。按刀刃的數(shù)量進(jìn)行分類，指狀銑刀分為單刃指狀銑刀、雙刃指狀銑刀和多刃指狀銑刀。,1. 普通銑床加工型腔,工程實(shí)例：圖9-51所示的起重吊環(huán)鍛模型腔的銑削。,圖9-48,圖9-49,圖9-48 單刃指形銑刀,圖9-49 雙刃指狀銑刀,工程實(shí)例：圖9-51所示的起重吊環(huán)鍛模型腔的銑削。,圖9-51 起重吊環(huán)鍛模型腔,仿形銑床可以加工各種結(jié)構(gòu)形狀的型腔，特別適合于加工具有曲面結(jié)構(gòu)的型腔，如圖9-56所示的鍛模型腔。 在仿形銑床上加工型腔的效率高，其粗加工效率為電火花加工的4050倍，尺寸精度可達(dá)0.05mm，表面粗糙度為ra1.60.8m。,圖9-56,由于銑刀強(qiáng)度的限制，不能加工出內(nèi)清角和較深的窄槽等。因此，對(duì)于要求較高的模具來說，仿形銑削一般只作為粗加工工序，加工時(shí)留有12mm的余量，最后用電火花或由模具鉗工修整成形。 仿形銑削之前，必須先做好準(zhǔn)備工作，包括制作靠模、選擇適當(dāng)?shù)姆滦斡|頭和銑刀等，然后才開始進(jìn)行仿形加工。,2. 仿形銑床加工型腔,圖9-56 鍛模型腔（飛邊槽未表示出來）,圖9-57,3. 電加工,（2）電火花線切割加工 電火花線切割加工只能加工通孔，需要加工型腔時(shí)，必須將型腔設(shè)計(jì)成鑲拼結(jié)構(gòu)。線切割的加工精度一般可控制在0.01mm，但加工表面較粗糙，表面粗糙度ra小于2.5m。這樣的表面粗糙度對(duì)脫模雖無妨礙，但當(dāng)成形件要求表面光滑時(shí)，線切割加工的表面必須經(jīng)過拋光才能達(dá)到要求。,（1） 電火花成形加工 電火花加工可用于加工整個(gè)型腔，也可加工型腔的某一部分，如機(jī)械加工困難的深槽、窄槽或帶有文字花紋等部位，其加工精度高，但在應(yīng)用此工藝時(shí)必須考慮，加工出的型腔帶有微小的斜度，輪廓轉(zhuǎn)折處存在小圓角；加工后的型腔表面呈粒狀麻點(diǎn)，當(dāng)塑料成型件的精度要求較高時(shí)，經(jīng)電火花加工的表面還必須進(jìn)行手工拋光或機(jī)械拋光。由于加工表面上有硬化層，拋光較費(fèi)時(shí)。,工程實(shí)例：電火花成型加工圖9-57所示的注射模鑲塊。,（3）電鑄加工,圖9-57 注射模鑲塊,材料為40cr，硬度為hrc3840，加工表面粗糙度為ra0.8m，要求型腔側(cè)面棱角清晰，圓角半徑r0.2mm。,圖9-58 電極結(jié)構(gòu)與尺寸,（3）電鑄加工,加工特點(diǎn):復(fù)映性能良好，尺寸穩(wěn)定。,電鑄件（模具型腔）的好壞取決于母模（型芯）的加工精度和表面粗糙度。 根據(jù)電鑄的材料不同，電鑄可分為電鑄鎳、電鑄銅和電鑄鐵。,電鑄加工型腔的一般工藝過程： 型芯設(shè)計(jì)與制造型芯預(yù)處理電鑄清洗脫模機(jī)械加工鑲?cè)肽Ｌ?圖9-59 電鑄型芯的尺寸及形狀,圖9-60 電鑄型腔與模套組合及脫模,9-5 模具快速成型制造技術(shù),快速原型制造技術(shù)（rapid prototyping manufacturing，rpm技術(shù)），又稱快速成型技術(shù)，是20世紀(jì)80年代末至90年代初發(fā)展起來的高新制造技術(shù)，是一種典型的材料累加法加工工藝。它集成了cad技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)和材料技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。由于它把復(fù)雜的三維制造轉(zhuǎn)化為一系列二維制造的疊加，因此，可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復(fù)雜形狀的零部件，極大地提高了生產(chǎn)效率和制造柔性。通過與數(shù)控加工、鑄造、金屬冷噴涂、硅膠模等制造手段相結(jié)合，已成為現(xiàn)代模型、模具和零件制造的重要手段，在航空航天、汽車摩托車、家用電器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。,一、快速成型技術(shù)的基本原理與工藝過程,基本原理：可分為離散和堆積兩個(gè)階段。首先建立一個(gè)三維cad模型，并對(duì)模型數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，沿某一方向進(jìn)行平面分層離散化；然后通過專有的cam系統(tǒng)（成形機(jī)）將成形材料一層層加工，并堆積成原型。,工藝過程：,圖9-61 快速成型工藝過程,二、快速成型技術(shù)的工藝方法,原理：是用紙片、塑料薄膜或復(fù)合材料等片材，利用co2激光束切割出相應(yīng)的橫截面輪廓，得到連續(xù)層片材料構(gòu)成三維實(shí)體的模型圖（如圖9-62所示），然后由熱壓機(jī)對(duì)切片材料加以高壓，使粘結(jié)劑熔化，層片之間粘貼成形。,1. 物體分層制造法（laminated object manufacturing，lom）,特點(diǎn)：采用lom法制造實(shí)體時(shí)，激光只需掃描每個(gè)切片的輪廓而非整個(gè)切片的面積，生產(chǎn)效率較高，使用的材料廣泛，成本較低。,圖9-62,lxy掃描系統(tǒng)；2光路系統(tǒng)；3激光器；4加熱棍；5薄層材料； 6供料滾筒；7工作平臺(tái)；8回收滾筒；9制成件；10制成層；11邊角料 圖9-62 物體分層制造法示意圖,2. 選擇性激光燒結(jié)法（selective laser sintering，sls）,原理：是將金屬粉末（含熱熔性結(jié)合劑）作為原材料，利用高功率的co2激光器，由計(jì)算機(jī)控制對(duì)其層層加熱，使之熔化堆積成形，如圖9-63所示。采用sls法在燒結(jié)過程結(jié)束后，應(yīng)先去除松散粉末，將得到的坯件進(jìn)行烘干等后處理。sls法原料廣泛，現(xiàn)已研制成功的就達(dá)十幾種，范圍覆蓋了高分子、陶瓷、金屬粉末及它們的復(fù)合粉末。,圖9-63,特點(diǎn)：采用sls法在燒結(jié)過程結(jié)束后，應(yīng)先去除松散粉末，將得到的坯件進(jìn)行烘干等后處理。sls法原料廣泛，現(xiàn)已研制成功的就達(dá)十幾種，范圍覆蓋了高分子、陶瓷、金屬粉末及它們的復(fù)合粉末。,1粉末材料；2激光束；3xy掃描系統(tǒng)；4透鏡； 5激光器；6刮平器；7工作臺(tái)；8制成件 圖9-63 選擇性激光燒結(jié)法示意圖,原理：采用熔絲材料，將加熱后半熔狀的熔絲材料在計(jì)算機(jī)控制下噴涂到預(yù)定位置，逐點(diǎn)逐層噴涂成形，如圖9-64所示。,3. 熔化堆積造型法 （fused deposition modeling，fdm）,特點(diǎn)： fdm法制造污染小，材料可以回收。,圖9-64,1熔絲材料；2滾輪；3加熱噴嘴； 4半熔狀熔絲材料；5制成件；6工作臺(tái) 圖9-64 熔化堆積造型法示意圖,原理：通過計(jì)算機(jī)軟件對(duì)立體模型進(jìn)行平面分層，得到每一層截面的形狀數(shù)據(jù)，由計(jì)算機(jī)控制的氦鎘激光發(fā)生器1發(fā)出的激光束2按照獲得的平面形狀數(shù)據(jù)，從零件基層形狀開始逐點(diǎn)掃描。當(dāng)激光束照射到液態(tài)樹脂后，被照射的液態(tài)樹脂發(fā)生聚合反應(yīng)而固化。然后由z軸升降臺(tái)下降一個(gè)分層厚度（一般為0.010.02mm），