第二章-模具機(jī)械加工方法

第2章模具機(jī)械加工方法外圓柱面的加工方法2.2平面的加工方法2.3

孔和孔系的加工方法2.4

模具精密機(jī)械加工2.5

模具數(shù)控機(jī)床加工2.6模具零件的常用加工方法及選擇2.12.1模具零件的常用加工方法及選擇1、主要加工表面：

外形表面、成型表面、其他工作面。2、主要加工方法：車削加工、銑削加工、刨削加工、鉆削加工、磨削加工、仿形加工、坐標(biāo)鏜削加工、坐標(biāo)磨削加工、成型磨削加工等。2.1模具零件的常用加工方法及選擇選擇表面加工方法的原則：1、保證質(zhì)量要求。2、依據(jù)尺寸和結(jié)構(gòu)，選擇合理的加工方法3、量材而定。4、經(jīng)濟(jì)、高效和可生產(chǎn)性。2.1外圓柱面的加工方法

許多模具零件在結(jié)構(gòu)上都具有外圓柱面，例如導(dǎo)柱、導(dǎo)套、頂桿、型芯等。在加工外圓柱面的過程中，除了要保證外圓柱面的尺寸精度以外，還要保證各相關(guān)表面的同軸度、垂直度要求。外圓柱面的加工一般是在車床上進(jìn)行粗加工和半精加工，然后在外圓磨床上進(jìn)行精加工。精度要求更高的外圓柱面，還需經(jīng)過研磨。2.1外圓柱面的加工方法

車削是在車床上用車刀對(duì)工件進(jìn)行切削加工的方法。車削加工精度一般為IT8～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra為6.3～1.6μm。

車床的種類很多，有臥式車床、立式車床、六角車床、轉(zhuǎn)塔車床、多刀半自動(dòng)車床、數(shù)控車床等。外圓車刀主要有直頭車刀、彎頭車刀、90°偏刀等。

2.1.1車削加工1．車床和車刀1．車床和車刀2．零件在車床上的裝夾方法（1）卡盤裝夾三爪自定心卡盤適于裝夾中小型圓柱形、正三邊形、正六邊形零件。四爪單動(dòng)卡盤適于裝夾在單件、小批量生產(chǎn)中的非圓柱形零件。（2）頂尖裝夾對(duì)于較長的軸類零件的裝夾，特別是在多工序加工中，重復(fù)定位精度要求較高的場合，一般采用兩頂尖裝夾。

2．零件在車床上的裝夾方法（3）心軸裝夾對(duì)于內(nèi)、外圓同軸度和端面對(duì)軸線垂直度要求較高的套類零件，如導(dǎo)套等，可采用心軸裝夾。（4）中心架、跟刀架輔助支承在加工特別細(xì)長的軸類零件時(shí)，為了增加零件的剛度，防止零件在加工中彎曲變形，常使用中心架或跟刀架作輔助支承。

外圓柱面的磨削是在外圓磨床上用砂輪對(duì)零件進(jìn)行加工，其主運(yùn)動(dòng)是砂輪的旋轉(zhuǎn)。磨削精度可達(dá)IT6～I(xiàn)T4，表面粗糙度Ra可達(dá)1.25～0.01μm，甚至可達(dá)0.1～0.008μm。磨外圓時(shí)零件常用的裝夾方法有：兩頂尖裝夾、三爪自定心卡盤裝夾和四爪單動(dòng)卡盤裝夾。兩頂尖裝夾零件的方法，使用方便，定位精度高，應(yīng)用最為普遍。

2.1.2磨削加工

在外圓磨床上磨外圓的方法有縱向磨削法和橫向磨削法?？v向磨削法，砂輪高速回轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，零件低速回轉(zhuǎn)作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)作縱向往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)零件整個(gè)外圓表面的磨削。每當(dāng)一次縱向往復(fù)行程終了，砂輪作周期性的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到達(dá)到所需的磨削深度?？v向磨削法的磨削質(zhì)量高，在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，但生產(chǎn)率較低。

橫向磨削法，磨削時(shí)由于砂輪厚度大于零件被磨削外圓的長度，零件無縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。砂輪高速回轉(zhuǎn)作主運(yùn)動(dòng)，同時(shí)砂輪以很慢的速度連續(xù)或間斷地向零件橫向進(jìn)給切入磨削，直到磨去全部余量。橫向磨削法的生產(chǎn)率較高，但加工精度低，一般只適用于磨削長度較短的外圓表面以及不能用縱向進(jìn)給的場合，如磨削有階臺(tái)的軸頸。

2.1.3外圓磨削工藝要點(diǎn)2.1.3外圓磨削工藝要點(diǎn)2.2平面的加工方法

模具零件上最多的一種表面形式就是平面。在加工平面的過程中，除了要保證平面的尺寸精度和平面度以外，還要保證各相關(guān)平面的平行度、垂直度要求。平面的加工一般是采用牛頭刨床、龍門刨床和銑床進(jìn)行刨削和銑削加工，去除毛坯上的大部分加工余量，然后再通過平面磨削進(jìn)行精加工，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。2.2平面的加工方法——加工方案

銑床的種類主要有臥式升降臺(tái)銑床、立式升降臺(tái)銑床、龍門銑床、工具銑床、各種專門銑床等。

2.2.1銑削加工1．銑床和銑刀加工平面的銑刀包括：圓柱形銑刀和端銑刀。端銑刀分為整體式、鑲齒式和可轉(zhuǎn)位式三種，用于粗、精銑各種平面。2．零件在銑床上的裝夾方法1）用平口虎鉗裝夾。

2）用萬能分度頭裝夾。

3）用壓板、螺栓直接將工件裝夾在銑床工作臺(tái)上。

4）在成批生產(chǎn)中采用專用夾具裝夾。2．零件在銑床上的裝夾方法3．銑削方式（1）順銑銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和零件的進(jìn)給方向相同的銑削方式稱為順銑。順銑時(shí)，銑削力的水平分力與零件的進(jìn)給方向相同，工件臺(tái)進(jìn)給絲杠與固定螺母之間一般有間隙存在，因此切削力容易引起零件和工作臺(tái)一起向前竄動(dòng)，使進(jìn)給量突然增大，引起打刀。

在銑削鑄件或鍛件等表面有硬皮的零件時(shí)，順銑時(shí)刀齒首先接觸零件硬皮，加劇了銑刀的磨損。但是順銑時(shí)，銑刀切入零件是從切削厚處切到薄處，因此銑刀后刀面與零件已加工表面的擠壓、摩擦小，零件加工表面質(zhì)量較高。

（2）逆銑銑刀的旋轉(zhuǎn)方向和零件的進(jìn)給方向相反的銑削方式稱為逆銑。逆銑可以避免順銑時(shí)發(fā)生的竄動(dòng)現(xiàn)象。逆銑時(shí)，切削厚度從零開始逐漸增大，因而刀刃開始經(jīng)歷了一段在切削硬化的已加工表面上擠壓滑行的階段，加速了刀具的磨損，并使零件已加工表面受到冷擠壓、摩擦作用，影響零件已加工表面的質(zhì)量。

逆銑時(shí)，銑削力的垂直分力將零件上抬，易引起振動(dòng)。一般而言，在銑床上進(jìn)行圓周銑削時(shí)，一般采用逆銑。只有當(dāng)把絲杠的軸向間隙調(diào)整到很小，或者當(dāng)水平分力小于工作臺(tái)導(dǎo)軌間的摩擦力時(shí)，才選用順銑。

刨床主要分為牛頭刨床和龍門刨床。刨削加工中，中、小型平面多采用牛頭刨床刨削加工。大型平面多采用龍門刨床刨削加工。刨刀屬于單刃刀具，其幾何形狀與車刀大致相同。由于刨刀在切入工件時(shí)受到較大的沖擊力，所以刀桿的截面積一般比較大。刨刀有直桿和彎頸兩種形式。2.2.2刨銑削加工1．刨床和刨刀1．刨床和刨刀2．刨刀和零件的裝夾（1）刨刀的裝夾刨刀的裝夾位置要正，刀頭伸出長度應(yīng)盡可能短，夾緊要牢固。（2）零件的裝夾較小的零件可用固定在工作臺(tái)上的平口虎鉗裝夾。較大的零件可置于工作臺(tái)上，用壓板、螺栓、擋塊等直接裝夾，

平面磨削是在平面磨床上進(jìn)行的。平面磨床按其砂輪軸線的位置和工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可分為臥軸矩臺(tái)平面磨床、臥軸圓臺(tái)平面磨床、立軸矩臺(tái)平面磨床、立軸圓臺(tái)平面磨床等幾種類型，。其中臥軸矩臺(tái)平面磨床應(yīng)用最廣。平面磨削的加工精度一般可達(dá)IT6～I(xiàn)T5，表面粗糙度Ra為0.4～0.2μm。2.2.3平面磨削加工1．平面磨床2．平面磨削方式（1）周磨法周磨法是用砂輪的圓周面磨削零件平面，砂輪與零件的接觸面很小，排屑和冷卻條件均較好，所以零件不易產(chǎn)生熱變形。因?yàn)樯拜唸A周表面的磨粒磨損均勻，所以加工質(zhì)量較高，適用于精磨。（2）端磨法端磨法是用砂輪的端面磨削零件平面，砂輪與零件的接觸面較大，冷卻液不易注入磨削區(qū)內(nèi)，零件熱變形大。另外，因?yàn)樯拜喍嗣娓鼽c(diǎn)的圓周速度不同，端面磨損不均勻，所以加工質(zhì)量較差，但其磨削效率高，適用于粗磨。3．平面磨削工藝要點(diǎn)2.3孔和孔系的加工方法

模具零件中孔的加工占整個(gè)模具零件加工的很大比重。模具零件中孔的種類有圓形、方形、多邊形及不規(guī)則形狀的異形孔。異形孔的加工大多采用電火花、電火花線切割等特種加工方法來加工，本小節(jié)僅討論圓形孔的加工方法。

鉆孔是在鉆床上，用鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆削孔。鉆床分為臺(tái)式鉆床、立式鉆床和搖臂鉆床。在鉆床上除了進(jìn)行鉆孔以外，還可以進(jìn)行擴(kuò)孔、鉸孔、锪孔、攻螺紋、刮平面等加工。麻花鉆是鉆孔的常用刀具，一般由高速鋼制成，其結(jié)構(gòu)分為柄部、頸部和工作部分。2.3.1一般孔的加工方法1．鉆孔

鉆頭的裝夾根據(jù)其柄部的不同而不同。鉆頭的柄部分為直柄和錐柄兩種，直柄鉆頭需用帶錐柄的鉆夾頭夾緊，再將鉆夾頭的錐柄插入鉆床主軸的錐孔中。如果鉆夾頭的錐柄不夠大，可套上過渡用鉆套再插入主軸錐孔。對(duì)于錐柄鉆頭如果其錐柄規(guī)格與主軸錐孔規(guī)格相符，則將鉆頭錐柄直接插入主軸錐孔，不相符時(shí)也可加用鉆套。

對(duì)于孔徑較小的小型零件，可采用平口鉗裝夾進(jìn)行鉆削。對(duì)于孔徑較大的零件，可采用壓板、V形塊、螺栓等裝夾。鉆孔為粗加工，加工范圍為φ0.1～80mm，以φ30mm以下時(shí)最常用。加工精度較低，一般為IT13～I(xiàn)T11，表面粗糙度Ra值一般為50～12.5μm。一般用作要求不高的孔（如螺栓通過孔、潤滑油通道孔等）的加工或高精度孔的預(yù)加工。2．?dāng)U孔

擴(kuò)孔是采用擴(kuò)孔鉆對(duì)已經(jīng)鉆出的孔進(jìn)一步擴(kuò)大的加工方法。擴(kuò)孔常用作鉸孔、鏜孔、磨孔前的預(yù)加工，也可以作為精度要求不高的孔的最終加工。擴(kuò)孔鉆與麻花鉆相似，但有3～4個(gè)切削刃，其導(dǎo)向性好，鉆芯直徑較大，沒有橫刃，刀體剛度和強(qiáng)度高，因此切削穩(wěn)定。擴(kuò)孔加工精度一般為IT11～I(xiàn)T10，表面粗糙度Ra值一般為6.3～3.2μm。

3．鉸孔

鉸孔是用鉸刀對(duì)中小直徑的未淬硬孔進(jìn)行半精加工和精加工的方法。鉸孔的加工余量小，切削厚度薄，加工精度可達(dá)IT8～I(xiàn)T6，表面粗糙度Ra可達(dá)1.6～0.4μm。模具制造中常需要鉸孔的有：銷釘孔，安裝圓形凸模、型芯或頂桿的孔，沖裁模刃口錐孔等。

鉸刀是多刃刀具，有6～12條刀齒。鉸刀的工作部分由引導(dǎo)部分

、切削部分

、修光部分組成。引導(dǎo)部分是鉸刀進(jìn)入孔時(shí)的導(dǎo)向部分。切削部分承擔(dān)主要的切削工作，修光部分對(duì)孔壁起修光作用。鉸刀分為機(jī)用鉸刀和手用鉸刀兩種。機(jī)用鉸刀用于成批生產(chǎn)，裝在鉆床、車床、銑床、鏜床等機(jī)床上進(jìn)行鉸孔，有錐柄和直柄兩種型式。手用鉸刀的切削部分較長，導(dǎo)向作用好，用于單件、小批量生產(chǎn)。4．鏜孔

鏜孔是在鏜床上，用鏜刀旋轉(zhuǎn)鏜削孔，通常用于加工尺寸較大，精度要求較高的孔，特別是分布在不同表面上，孔距和位置精度要求較高的孔，如箱體上的孔。鏜床分為立式鏜床、臥式鏜床和坐標(biāo)鏜床。鏜孔加工精度一般為IT9～I(xiàn)T7，表面粗糙度Ra為6.3～0.8μm。

在鏜床上主要是加工箱體類零件上的孔或孔系。同軸、相互平行或垂直的若干個(gè)孔稱為孔系。如果被加工的孔的軸線與其底面平行時(shí)，應(yīng)在鏜削前的工序中把該平面加工好，鏜削時(shí)用作定位基準(zhǔn)，直接將零件用壓板、螺栓固定在工作臺(tái)上；如果孔與底平面垂直，則可在工作臺(tái)上用彎板（角鐵）裝夾工件。5．內(nèi)圓磨削

模具零件中要求很高的孔（如型孔、導(dǎo)向孔等），一般采用內(nèi)圓磨削進(jìn)行精加工。內(nèi)圓磨削可在內(nèi)圓磨床或萬能外圓磨床上進(jìn)行，在萬能外圓磨床上磨削內(nèi)孔有兩種方法：縱向磨削法和橫向磨削法，與外圓的磨削方法相同。6．珩磨

珩磨是使用具有幾條油石（砂條）的珩磨頭，對(duì)預(yù)先磨過或精鏜過的孔進(jìn)行精密加工。珩磨加工時(shí)，零件安裝在珩磨機(jī)的工作臺(tái)上固定不動(dòng)，珩磨頭與珩磨機(jī)主軸浮動(dòng)連接，珩磨頭插入零件的孔中，并使油石以一定壓力與孔壁接觸。珩磨頭由機(jī)床主軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸向作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使油石從孔壁切除一層極薄的金屬。

6．珩磨7孔加工方案

模具零件中深孔主要有兩類，一類是冷卻水道孔和加熱器孔，冷卻水道孔的精度要求不高，但不能偏斜；加熱器孔為了保證熱傳導(dǎo)效率，孔徑和表面粗糙度有一定要求，孔徑一般比加熱棒大0.1～0.3mm，表面粗糙度為Ra為12.5～6.3μm；另一類是頂桿孔，頂桿孔的要求較高，孔徑精度一般為IT8級(jí)，并有垂直度和表面粗糙度要求。

2.3.2深孔加工

深孔常用的加工方法如下：

1）中、小型模具的深孔，可用加長鉆頭在立式鉆床或搖臂鉆床上進(jìn)行，加工時(shí)應(yīng)注意及時(shí)排屑并進(jìn)行冷卻，進(jìn)刀量要小，防止孔偏斜。

2）中、大型模具的深孔，可在搖臂鉆床或?qū)Ｓ蒙羁足@床上完成。

3）如果孔的深度很大并且精度要求較低，可采用先畫線后兩面對(duì)鉆的加工方法。

4）對(duì)于有一定垂直度要求的深孔，加工時(shí)必須采用一定的工藝措施予以導(dǎo)向，如采用鉆模等。

5）對(duì)于直徑小于φ20mm且長徑比大于100：1的深孔，多采用槍鉆加工。槍鉆結(jié)構(gòu)如圖2-12所示。

當(dāng)孔精度為微米級(jí)時(shí)，對(duì)于較大的孔可采用坐標(biāo)鏜床加工，對(duì)于較小的孔可采用坐標(biāo)磨床加工。（1）坐標(biāo)鏜床加工坐標(biāo)鏜床是一種高精度孔加工機(jī)床，是利用精密的坐標(biāo)測量裝置來確定工作臺(tái)、主軸的位移距離，以實(shí)現(xiàn)零件和刀具的精確定位。在坐標(biāo)鏜床加工的孔的尺寸精度可達(dá)IT7～I(xiàn)T6，表面粗糙度Ra可達(dá)0.8μm。

2.3.3精密孔加工（2）坐標(biāo)磨床加工坐標(biāo)磨削是將零件固定在坐標(biāo)磨床精密的工作臺(tái)上，并使工作臺(tái)移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)到坐標(biāo)位置，在磨頭的高速旋轉(zhuǎn)與插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)下進(jìn)行磨削的一種高精度加工方法。加工精度可達(dá)5μm左右，表面粗糙度Ra可達(dá)0.8～0.32μm，甚至可達(dá)0.2μm?？拙?/p>