2-1第二章 模具的機械加工

第二章模具的機械加工模具工作型面的分類：1、外工作型面：沖裁模、拉深模的沖頭；塑料模的鑲塊等。加工相對較為容易。2、內工作型面：又可分為型孔和型腔。型孔－通孔：沖裁模凹模,擠壓模、粉末冶金模凹模。型腔－盲孔：鍛模、壓鑄模、大部分塑料膜的模腔。型孔因為是通孔所以加工也相對較為容易，型腔為盲孔其加工最為困難，特別當型腔為三維曲面時加工、測量、更困難。模具加工：主要是指模具工作型面的加工。11/20/20231第一節(jié)一般機械加工一、車削加工1、加工的范圍：內外旋轉表面，螺旋面、端面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、滾花2、特殊表面的加工：（1）對拼式型腔的加工（2）球面的加工11/20/20232對拼式型腔11/20/20233球面的車削加工(圖)11/20/20234（3）多型腔模具的加工11/20/2023511/20/2023611/20/20237二、銑削加工1、平面或斜面的加工（銑端面）11/20/202382、圓弧面的加工（圓轉臺）3、復雜型腔或型面的加工11/20/20239三、刨削和插削加工刨削：平面和斜面（墊成平面）刨削裝夾.刨斜面11/20/202310刨V形槽插削：與刨削相似（孔類、垂直面）11/20/202311第二節(jié)模具的仿形加工一、仿形加工的控制方式和工作原理1、控制方式：機械式：觸頭和刀具剛性連接；傳力大、易變形、精度低（》0.1mm）11/20/202312機械式仿形原理圖：11/20/202313液壓式：液壓油作介質，體積小，結構簡單，輸出功率大，接觸力小，精度高11/20/202314液壓仿形原理11/20/202315電控式：電信號傳遞信息，利用伺服電機或步進電機帶動銑刀作仿形運動光電式：采用光電傳感器傳遞信息，只能做平面仿形，基本上已不用。11/20/202316電氣仿形銑11/20/202317電氣仿形銑工作原理圖：11/20/202318二、仿形加工工藝1、制作靠模：平面靠模、立體靠模要求：精度高、不變形、耐磨材料：鋼板、塑料板；木材、樹脂、石膏或它們的混合物；銅合金、鋁合金、鋅基合金、低熔點合金等制作：數(shù)控銑、線切割、鑄造、電鑄成型、噴鍍等等2、仿形觸頭（靠模銷）：形狀要求：傾角要小于靠模工作面上的最小傾角；頭部半徑要小于靠模工作面上的最小半徑。11/20/202319仿形觸頭形狀要求：11/20/202320尺寸要求：理論上應與銑刀尺寸一致，考慮慣性影響稍大于銑刀尺寸：D=d+2(a+e);a:加工后的鉗工修正量；e觸頭偏移的修正量e=0.06~0.1mm仿形觸頭的類型：圓柱形：平面輪廓、型腔底部清根的仿形球頭形：三維型腔的表面加工錐形球頭：曲率半徑較小的深型腔復雜型面的加工。仿形觸頭的材料：鋼、硬鋁、銅或塑料；一定硬度，拋光，盡量輕、短以減小仿形誤差。11/20/2023213、銑刀：（1）圓柱立銑刀：最常用。型腔粗加工，型腔底部為清角的仿形加工。（2）圓柱球頭銑刀：半精加工和精加工應用；加工底面與側壁間有圓弧過渡的型腔。（3）錐形球頭銑刀：側壁有斜度和圓角過渡的型腔，一定深度和較小凹圓弧的型腔的精加工。（4）小型錐指銑刀：加工特別細小花紋。（5）雙刃硬質合金銑刀：鑄鐵工件的粗、精仿形加工。11/20/202322銑刀類型11/20/2023234、仿形加工（1）仿形加工的基本方式：垂直二維仿形：工作臺周期進給，在另一橫斷面上沿某個方向作仿形運動水平二維（平面輪廓）仿形：三維（立體輪廓）仿形：X、Y、Z三個方向同時受控制（2）型腔或型面的仿形加工根據(jù)工件的形狀特點將上面三種基本加工方式組合起來使用。11/20/202324仿形形式11/20/202325三、雕刻加工：仿形加工的一種1、用途：用于精細加工：文字、數(shù)字、花紋圖案11/20/2023262、分類：平面雕刻機和立體雕刻機3、工作原理：縮放尺，調整縮放尺的比例可實現(xiàn)比例放大或縮小11/20/2023274、對靠模、刻刀和仿形觸頭的要求：（1）靠模：1比1或放大或縮小來制做?？磕２牧弦蛪?、耐磨，常用樹脂或金屬制造，如采用木材應在其表面覆蓋一層金屬或樹脂。（2）刻刀：采用高速鋼或硬質合金刀。尖細、鋒利，通常采用單刃刀。（3）仿形觸頭：形狀應與靠模表面形狀相適應。粗雕刻和半精雕刻最好使用淬硬的仿形觸頭。11/20/202328第三節(jié)模具的精密加工一、坐標鏜床加工除了加工高精度的孔外，可加工孔間精度很高的孔系。精度可達IT6~IT7，孔距精度0.005～0.01mm1、坐標鏜床簡介（圖）光學坐標鏜：11/20/202329光學測量系統(tǒng)：光學系統(tǒng)光屏讀數(shù)11/20/2023302、主要附件：萬能回轉臺：加工分布在同一圓周上的孔和斜孔光學中心測定器與定位角鐵：基準對正11/20/202331鏜孔夾頭和鏜刀及彈簧中心沖11/20/2023323、加工定位：（1）工件的定位：以劃線定位、以外圓或孔定位、以互相垂直的兩個基準面定位。（2）利用千分表和專用工具定位。（3）利用芯軸定位棒找正。11/20/20233311/20/202334

3、孔的加工（1）精孔鉆加工：小孔且沒有相應尺寸的鉸刀時采用。精孔鉆采用麻花鉆修磨而成。（2）鏜孔加工：孔經(jīng)較大時采用》3mm時打中心眼鉆中心孔不同直徑鉆頭擴孔精鏜（3）鉸孔加工：直徑小于20mm的孔鉆中心孔鉆孔精鉸鉆孔擴孔精鉸鉆孔半精鏜精鉸但要注意：鉸孔不能保證孔距的精度，對于孔距精度要求特高的孔系，其孔只能采用精鏜的方式來保證孔的精度。對于此類的多孔沖模可以采用鑲拼結構來保證孔和孔間的精度（避免熱處理變形引起的精度變動）。11/20/202335采用鑲拼結構的凹模11/20/202336二、坐標磨床加工1、坐標磨床簡介：坐標磨床的三個主要運動：砂輪的轉動（自轉）、主軸的行星回轉（公轉）、主軸的上下往復運動.11/20/2023372、坐標磨削的基本方法11/20/202338坐標磨削的基本方法（續(xù)）11/20/202339三、成形磨削11/20/202340三、成形磨削成形磨削的基本概念：機械零件精加工的一種方法，采用特殊的工具（砂輪或夾具）來實現(xiàn)復雜型面磨削。模具制造中的主要用途：精加工凸模、拼塊凹模及電火花加工用的電極等零件。所用設備：主要是成形磨床、平面磨床，在其他的設備上采用特殊的夾具也可實現(xiàn)簡單的成形磨削。（圖）成形磨削的方法：A.成形砂輪磨削法：將砂輪修整成與工件型面完全吻合的相反型面，然后利用此砂輪磨削出需要的工件。B:夾具磨削法：把工件以一定的方式裝夾在特殊的夾具上，通過夾具的調節(jié)改變工件的位置，實現(xiàn)工件各段不同型式型面的磨削。（見示意圖）11/20/202341成形磨床圖11/20/202342成形磨削原理圖11/20/2023431、成形砂輪磨削法1）砂輪角度的修整：修整砂輪角度工具11/20/202344應墊塊規(guī)值的計算：A.當0°≤α≤45°時：H=l-Lsinα-d/2H=(55-50sinα)mmB.當45°≤α≤90°時：H=l’+Lsin(90°-α)-d/2H=(20+50cosα)mmC.當90°≤α≤100°時：H=l’-Lsin(α-90°)-d/2H=[20-50sin(α-90°)]mm11/20/2023452)圓弧砂輪的修整：修整圓弧砂輪的工具有多種（只介紹一種）：11/20/202346#修圓弧砂輪工具工作原理（圖）圓弧半徑的控制：（應墊塊規(guī)值的計算）修整凸圓弧時：中心線上方H=P+R修整凹圓弧時：中心線下方H=P-R11/20/202347采用上述工具可以修整出各種各樣的砂輪11/20/2023483)非圓弧砂輪的修整采用特殊的靠模工具11/20/202349!!修整成形砂輪時應注意的問題:為保證修出的砂輪形狀準確,必須使金剛刀尖在通過砂輪主軸中心的垂直面內運動.11/20/2023502、夾具磨削法1）正弦精密平口鉗角度的控制：（0～45度）采用墊塊規(guī)的方法塊規(guī)高度值：H=Lsinα其中：H－需墊入的塊規(guī)高度L－兩正弦圓柱之間的中心距α－工件所需傾斜的角度11/20/2023512）正弦磁力臺（見上圖）（與正弦精密平口鉗原理類似，只是用電磁吸盤代替平口鉗裝夾工件）＊＊采用上述兩種夾具配合可以磨削直線與圓弧組成的較為復雜的幾何形狀。11/20/2023523）正弦分中夾具A)正弦分中夾具的磨削范圍：可以磨削具有同一回轉中心的凸圓柱面和斜面。B)夾具結構圖：（圖）11/20/202353C)夾具工作原理圖：（圖）11/20/202354應墊塊規(guī)值的計算：1、當墊塊規(guī)的正弦圓柱在夾具中心線以下時：H＝H0－Lsinα(α為工件需要轉動的角度）

2、當墊塊規(guī)的正弦圓柱在夾具中心線以上時：H=H0+Lsinα(α為工件需要轉動的角度）D)正弦分中夾具上工件的裝夾11/20/202355（1）心軸裝夾法（必須帶雞心夾頭）11/20/202356（2）雙頂尖裝夾（頂尖與錐孔密切配合，副頂尖的頂緊力不能太大）11/20/202357E)夾具中心高及工件尺寸的測量所用工具：測量調整器11/20/202358中心高的測量：測量調整器加一標準圓柱方法：（圖）11/20/202359工件尺寸的測量11/20/2023604）萬能夾具A)萬能夾具的結構原理（圖）11/20/202361B)萬能夾具上工件的裝夾：a.精密平口鉗裝夾：

11/20/202362b.磁力平臺裝夾：11/20/202363c.磨回轉體夾具裝夾：d.采用上述幾種夾具聯(lián)合裝夾可以磨削所有由圓弧（包括凸圓弧和凹圓?。┖椭本€組成的各種型面。C)萬能夾具磨削工件尺寸的測量：（同正弦分中夾具）11/20/2023643、成形磨削對模具結構的要求（1）凸模結構的改變：A.為便于磨削,凸模應設計成直通式。11/20/202365B.當凸模形狀復雜或不能直接采用磨削加工時，可將凸模設計成鑲拼式。11/20/202366（2）凹模結構的改變當凹模形狀復雜且精度要求高時，為便于成形磨削，也可以考慮將凹模設計成鑲拼結構，以便對暴露表面進行磨削。11/20/202367凹模和凸模采用鑲拼結構時應注意：1、盡可能從對稱線分開，以便一次磨出幾個零件。2、圓形部分應考慮整體磨削。11/20/202368（3）冷沖模設計時應注意：在冷沖模設計時，落料模習慣上是將公差標柱在凹模上，凸模只標柱名義尺寸。但采用成形磨削后，由于是先加工凸模（采用成形磨削），后按凸模配做凹模，所以應將制造公差標柱在凸模上，以便進行成形磨削時計算工藝尺寸。11/20/202369四、在數(shù)控磨床上進行成形磨削1、數(shù)控磨床的基本結構：平面磨床的基礎上加上數(shù)控裝置配備修砂輪工具及不同的夾具11/20/2023702、數(shù)控磨床上成形磨削的方法A)用成形砂輪磨削：（圖）11/20/202371B)仿形磨削：采用特殊的砂輪，數(shù)控裝置控制砂輪架以一定的規(guī)律移動，磨削出要求的形狀。C)復合磨削：（以上兩種方法的結合）11/20/202372四、數(shù)控機床加工數(shù)控機床加工11/20/202373五、冷沖模結構的工藝性1、何謂結構工藝性？機器及其零件的結構工藝性是指是否便于制造、裝配和維修的特性。工藝性良好是指機器及其零件的結構在某一生產規(guī)模下，以完全滿足其使用性能為前提，能夠采用生產成本低、生產效率高的工藝過程。2、為提高模具結構工藝性，設計模具時應考慮的幾個主要原則：（1）在保證模具使用性能的前提下，盡可能減少不必要的零件，使模具結構趨于簡單。（2）在結構中應設置必要的補償環(huán)節(jié)。如：易損零件的調節(jié)或更換等。（3）盡可能采用標準化零部件。11/20/202374（3）模具零件，特別是凸模和凹模應具有良好的工藝性。（選用加工性能良好的材料，合理確定零件的加工精度和表面粗糙度，零件便于加工，有利于提高模具精度和壽命等。（4）模具應便于裝配。3、模具采用鑲拼結構的優(yōu)點：（1）便于加工。（2）避免整體模熱處理變形，節(jié)約貴重金屬。（3）便于更換易磨損的部分。11/20/202375六、冷沖模典型零件加工工藝過程實例1、幾個概念（1）零件加工的工藝過程毛坯經(jīng)過車、銑、刨、磨、鉆、熱處理等加工，改變其形狀、尺寸和性能，使之變?yōu)榉蠄D紙要求的零件的過程。（2）工藝規(guī)程根據(jù)實際情況。在保證產品質量、提高效率、