模具加工方法-學(xué)生作品10課件

模具加工方法

一、模具的機(jī)械加工

二、模具的特種加工三、模具的快速成形加工一、模具的機(jī)械加工方法

機(jī)械加工是一種用加工機(jī)械對(duì)工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改變的過程。按被加工的工件處于的溫度狀態(tài)﹐分為冷加工和熱加工。一般在常溫下加工,并且不引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱冷加工。一般在高于或低于常溫狀態(tài)的加工﹐會(huì)引起工件的化學(xué)或物相變化﹐稱熱加工。冷加工按加工方式的差別可分為切削加工和壓力加工。熱加工常見有熱處理﹐煅造﹐鑄造和焊接。模具機(jī)械加工工藝一、模具的鉆削、鏜削加工和鉗工工藝二、模具的車削加工工藝三、模具的切削加工工藝四、模具的銑削加工工藝磨削加工

磨削加工的范圍及其特點(diǎn)(1)加工精度高。磨削加工精度一般可達(dá)IT6～I(xiàn)T4，表面粗糙度為Ra0.8～0.1μm，當(dāng)采用高精度磨床時(shí)，粗糙度可達(dá)Ra0.1～0.08μm。(2)工件的硬度高。(3)磨削溫度高。

磨削加工主要用于零件的內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、平面和成型的精加工，以獲得較高的尺寸精度和較小的表面粗糙度。

磨床的類型很多，主要有平面磨床、外圓磨床、內(nèi)圓磨床、無心磨床、工具磨床及各種專門化磨床等，常用的是平面磨床和外圓磨床。

外圓磨削

外圓磨削也是利用砂輪的高速自轉(zhuǎn)、行星運(yùn)動(dòng)和軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。利用行星運(yùn)動(dòng)直徑的縮小，實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給。錐孔磨削

磨削錐孔則是由機(jī)床上的專門機(jī)構(gòu)使砂輪在軸向進(jìn)給的同時(shí)，連續(xù)改變行星運(yùn)動(dòng)的半徑。錐孔的錐頂角大小取決于兩者變化的比值，所磨錐孔的最大錐頂角為12°。

磨削錐孔的砂輪應(yīng)修出相應(yīng)的錐角。

平面磨削

平面磨削時(shí)，砂輪僅自轉(zhuǎn)而不作行星運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)進(jìn)給，平面磨削適合于平面輪廓的精密加工。坐標(biāo)磨床加工

坐標(biāo)磨床的作用：主要用于對(duì)淬火后的模具零件進(jìn)行精加工，不僅能加工圓孔，也能對(duì)非圓形型孔進(jìn)行加工；不僅能加工內(nèi)成形表面，也能加工外成形表面。它是在淬火后進(jìn)行孔加工的機(jī)床中精度最高的一種。坐標(biāo)磨床和坐標(biāo)鏜床相類似，也是用坐標(biāo)法對(duì)孔系進(jìn)行加工，其坐標(biāo)精度可達(dá)±0.002～0.003mm，只是坐標(biāo)磨床用砂輪作切削工具。機(jī)床的磨削機(jī)構(gòu)能完成三種運(yùn)動(dòng)：砂輪的高速自轉(zhuǎn)(主運(yùn)動(dòng))、行星運(yùn)動(dòng)(砂輪回轉(zhuǎn)軸線的圓周運(yùn)動(dòng))及砂輪沿機(jī)床主軸軸線方向的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)?？准庸?/p>

1）孔加工的技術(shù)要求

零件上的孔多種多樣，常見的有；螺栓螺釘孔、油孔、套筒、齒輪、端蓋上的軸向孔；箱體上的軸承孔；深孔（深徑比L／D>5~10）。

鉆孔適用于各種批量生產(chǎn)中，對(duì)各類零件和各種材料（淬火鋼除外）的實(shí)體進(jìn)行孔加工。

2）平面加工的技術(shù)要求

平面加工的技術(shù)要求主要包括：形狀精度；位置精度、尺寸精度以及平行度、垂直度等；表面質(zhì)量等。

內(nèi)孔磨削

進(jìn)行內(nèi)孔磨削時(shí)，一般可取砂輪直徑為孔徑的0.8～0.9倍。砂輪高速回轉(zhuǎn)(主運(yùn)動(dòng))的線速度，一般比普通磨削的線速度低。行星運(yùn)動(dòng)(圓周進(jìn)給)的速度大約是主運(yùn)動(dòng)線速度的0.15倍左右。慢的行星運(yùn)動(dòng)速度將減小磨削量，但對(duì)表面加工質(zhì)量有好處。砂輪的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)(軸向進(jìn)給)的速度與磨削的精度有關(guān)：粗磨時(shí)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度可在0.5～0.8mm/min范圍內(nèi)選??；精磨時(shí)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度可在0.05～0.25mm/min范圍內(nèi)選取。尤其在精加工結(jié)束時(shí)，要用很低的行程速度。復(fù)雜型孔的磨削加工

隨著數(shù)控技術(shù)在坐標(biāo)磨床上的應(yīng)用，出現(xiàn)了點(diǎn)位控制坐標(biāo)磨床和計(jì)算機(jī)數(shù)控連續(xù)軌跡坐標(biāo)磨床，前者適于加工尺寸和位置精度要求高的多型孔凹模等零件，后者特別適合于加工某些精度要求高、形狀復(fù)雜的內(nèi)外輪廓面。

當(dāng)型孔形狀復(fù)雜，使用機(jī)械加工方法無法實(shí)現(xiàn)時(shí)，凹?？刹捎描偲唇Y(jié)構(gòu)，這時(shí)可將內(nèi)表面加工轉(zhuǎn)變成外表面加工。加工方法的選擇

一、回轉(zhuǎn)面加工方法的選擇每一種回轉(zhuǎn)面都有很多加工方法，具體選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)零件的材料、毛胚種類、結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、加工精度、粗糙度、技術(shù)要求、生產(chǎn)類型及工廠的生產(chǎn)條件等因素來決定，以確保加工質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本。1．外圓表面加工1）外圓表面加工技術(shù)的要求外圓表面的技術(shù)要求包括：尺寸與形狀精度；位置精度；表面質(zhì)量。

。二、模具的特種加工工藝

電化學(xué)加工技術(shù)電火花加工工藝電解加工工藝

激光加工工藝離子束加工工藝電子束加工工藝超聲加工工藝

復(fù)合加工工藝模具的特種加工方法1電火花線切割加工

電火花加工中的細(xì)微電火花加工已得到廣泛的應(yīng)用。WEDG技術(shù)的出現(xiàn)，圓滿地解決了微細(xì)電極的制作與安裝問題，使微細(xì)電火花加工進(jìn)入了使用化階。（一）慢走絲線切割新技術(shù)不斷涌現(xiàn)

慢走絲線切割加工是近年來的主要發(fā)展熱點(diǎn)。隨著無電解脈沖電源、優(yōu)化能量脈沖電源、去離子水對(duì)離子的控制以及一系列精密加工技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，使慢走絲線切割加工的發(fā)展達(dá)到了一個(gè)新的階段。（二）快走絲線切割新技術(shù)不斷涌現(xiàn)快走絲機(jī)床采用精密滾珠絲桿，精密滾動(dòng)導(dǎo)軌，先進(jìn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化材質(zhì)選配，充分保證機(jī)床的高精度、好剛性、長久耐用等特點(diǎn)。

機(jī)床控制系統(tǒng)采用了當(dāng)前最先進(jìn)的軟件控制模式，可實(shí)現(xiàn)控制、編程同時(shí)進(jìn)行，三維四軸連動(dòng)加工、自動(dòng)找中心、靠邊定位、加工結(jié)束停機(jī)、短路回退、斷絲停機(jī)、停電記憶恢復(fù)加工、圖形跟蹤顯示、ISO、3B代碼兼容等四十余種功能，整機(jī)自動(dòng)化程度高，能高效率廣泛實(shí)現(xiàn)五金沖壓模、塑膠成型模和機(jī)械零部件的加工制造。

其他熱特種加工

其他熱特種加工是指用電子束、激光束、等離子束產(chǎn)生熱量來融蝕金屬而達(dá)到加工的目的。主要有電子束、電火花磨削、激光加工、等離子束加工等加工方法。

三、模具的快速成型加工快速成型(RapidPrototyping)是上世紀(jì)80年代末及90年代初發(fā)展起來的高新制造技術(shù)，是由三維CAD模型直接驅(qū)動(dòng)的快速制造任意復(fù)雜形狀三維實(shí)體的總稱。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。與傳統(tǒng)制造方法不同，快速成型從零件的CAD幾何模型出發(fā)，通過軟件分層離散和數(shù)控成型系統(tǒng)，用激光束或其他方法將材料堆積而形成實(shí)體零件。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、模具和零件制造的強(qiáng)有力手段，在航空航天、汽車摩托車、家電等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

快速成型技術(shù)采用離散/堆積成型原理，根據(jù)三維CAD模型，對(duì)于不同的工藝要求，按一定厚度進(jìn)行分層，將三維數(shù)字模型變成厚度很薄的二維平面模型。再將數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的處理，加入加工參數(shù)，產(chǎn)生數(shù)控代碼，在數(shù)控系統(tǒng)控制下以平面加工方式連續(xù)加工出每個(gè)薄層，并使之粘結(jié)而成形。實(shí)際上就是基于“生長”或“添加”材料原理一層一層地離散疊加，從底至頂完成零件的制作過程。立體光固化成型法

光固化法(SL)是目前最為成熟和廣泛應(yīng)用的一種快速成型制造工藝，這種工藝以液態(tài)光敏樹脂為原材料，在計(jì)算機(jī)控制下的紫外激光按預(yù)定零件各分層截面的輪廓軌跡對(duì)液態(tài)樹脂逐點(diǎn)掃描，使被掃描區(qū)的樹脂薄層產(chǎn)生光聚合(固化)反應(yīng)，從而形成零件的一個(gè)薄層截面。

立體光固化成型法原理

SL工藝的優(yōu)點(diǎn)是精度較高，一般尺寸精度可控制在0.01mm;表面質(zhì)量好;原材料利用率接近100%;能制造形狀特別復(fù)雜、精細(xì)的零件;設(shè)備市場(chǎng)占有率很高。該工藝適合比較復(fù)雜的中小型零件的制作。選擇性激光燒結(jié)法

選擇性激光燒結(jié)法(SLS)是在工作臺(tái)上均勻鋪上一層很薄(100μ-200μ)的作金屬(或金屬)粉末，激光束在計(jì)算機(jī)控制下按照零件分層截面輪廓逐點(diǎn)地進(jìn)行掃描、燒結(jié)，使粉末固化成截面形狀。選擇性激光燒結(jié)法原理

SLS工藝的優(yōu)點(diǎn)是原型件機(jī)械性能好，強(qiáng)度高;無須設(shè)計(jì)和構(gòu)建支撐;可選材料種類多且利用率高(100%)。缺點(diǎn)是制件表面粗糙，疏松多孔，需要進(jìn)行后處理;制造成本高。

熔融沉積成型法

這種工藝是通過將絲狀材料如熱塑性塑料、蠟或金屬的熔絲從加熱的噴嘴擠出，按照零件每一層的預(yù)定軌跡，以固定的速率進(jìn)行熔體沉積。每完成一層，工作臺(tái)下降一個(gè)層厚進(jìn)行迭加沉積新的一層，如此反復(fù)最終實(shí)現(xiàn)零件的沉積成型。FDM工藝的關(guān)鍵是保持半流動(dòng)成型材料的溫度剛好在熔點(diǎn)之上(比熔點(diǎn)高1℃左右)。其每一層片的厚度由擠出絲的的直徑?jīng)Q定，通常是0.25~0.50mm。

三維印刷法

三維印刷法是利用噴墨打印頭逐點(diǎn)噴射粘合劑來粘結(jié)粉末材料的方法制造原型。3DP的成型過程與SLS相似，只是將SLS中的激光變成噴墨打印機(jī)噴射結(jié)合劑三維印刷法原理該技術(shù)制造致密的陶瓷部件具有較大的難度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金屬陶瓷復(fù)合材多孔坯體或陶瓷模具等）方面具有較大的優(yōu)越性。分層實(shí)體制造

LOM工藝是將單面涂有熱溶膠的紙片通過加熱輥加熱粘接在一起，位于上方的激光切割器按照CAD分層模型所獲數(shù)據(jù)，用激光束將紙切割成所制零件的內(nèi)外輪廓，然后新的一層紙?jiān)侬B加在上面，通過熱壓裝置和下面已切割層粘合在一起，激光束再次切割，如此反復(fù)逐層切割、粘合、切割……直至整個(gè)模型制作完成。

快速成型的工藝

快速模具制造方法有兩種:一種為間接制模,間接制模是以快速原型為模型采用某種工藝制造模具;另一種為直接制模,直接制模是在快速原型制造設(shè)備上直接制造模具,即根據(jù)制品形狀設(shè)計(jì)了模具的三維實(shí)體模型或?qū)⒘慵Ｐ娃D(zhuǎn)換為型腔模型,選擇專用材料,

利用快速成型技術(shù)制造模具用快速原型制

母模,澆注蠟、硅橡膠、環(huán)氧樹脂、聚氨脂等軟材料,可構(gòu)成軟模具。(一)硅橡膠制模(二)電弧噴涂快速制模(三)樹脂型復(fù)合模具制模(四)硅膠-陶瓷型橡膠模制模快速成型的基本原理

快速成型的工藝過程如下:(1)三維模型的構(gòu)造(2)三維模型的離散處理成型精度和質(zhì)量問題目前快速成型制件的精度和表面質(zhì)量大多不能滿足工程使用要求，只能作為概念造型和功能測(cè)試的原型使用，必須改進(jìn)成型工藝和快速成型軟件。美國Stanford大學(xué)的Prints采用逐層累加與五坐標(biāo)數(shù)控加工結(jié)合的方法，用激光將金屬直接燒結(jié)成型，可獲得與數(shù)控加工相近的精度。FDM快速原型技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：

1、制造系統(tǒng)可用