模具零件機械加工與其他加工

機械加工方法廣泛用于制造模具零件。根據(jù)模具設(shè)計圖樣中的模具構(gòu)成、零件的結(jié)構(gòu)要素和技術(shù)要求，制造完成一副完整模具的工藝過程一般可分為：毛坯外形的加工；工作型面的加工；模具零部件的再加工；模具裝配。模具零件的機械加工方法有以下幾種情況普通精度零件用通用機床加工，例如，車削、銑削、刨削、鉆削、磨削等。這些加工方法對工人的技術(shù)水平要求較高，具有生產(chǎn)率低，模具制造周期長，成本高等特點。加工完成后要進行必要的鉗工修配再裝配。精度要求較高的模具零件用精密機床加工；形狀復(fù)雜的空間曲面，采用數(shù)控機床加工；對特種零件可考慮其他加工方法，如擠壓成型、超塑成型加工、快速成型等。第一頁，共249頁。第一頁，共249頁。

用于模具加工的精密機床有坐標鏜床、坐標磨床等。這些設(shè)備多用于加工固定板的凸模固定孔、模座上的導(dǎo)柱和導(dǎo)套孔、某些凸模和凹模的刃口輪廓等。加工模具零件常用的數(shù)控機床有：三坐標數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控磨床等。由于數(shù)控加工對工人的操作技能要求低、成品率高、加工精度高、生產(chǎn)率高、節(jié)省工裝、工程管理容易、對設(shè)計更改的適應(yīng)性強、可以實現(xiàn)多機床管理等一系列優(yōu)點，對實現(xiàn)機械加工自動化，使模具生產(chǎn)更加合理、省力、改變模具機械加工的傳統(tǒng)方式具有十分重要的意義。這也是今后模具發(fā)展的方向。第二頁，共249頁。第二頁，共249頁。

3.2

模具零件的機械加工

a.沖模模架的加工

b.注射模架的加工

c.沖裁凸模和凹模的加工

d.型腔的加工

e.模具工作零件的工藝路線第三頁，共249頁。第三頁，共249頁。

模架的主要作用是把模具的其它零件連接起來，并保證模具的工作部分在工作時具有正確的相對位置。第四頁，共249頁。第四頁，共249頁。一、導(dǎo)柱和導(dǎo)套的加工導(dǎo)柱和導(dǎo)套主要是進行內(nèi)、外圓柱面加工，外圓柱面和孔的機械加工方法很多，為獲得不同精度和粗糙度要求的外圓柱和孔的加工方案可參考后序表格。第五頁，共249頁。第五頁，共249頁。第六頁，共249頁。第六頁，共249頁。第七頁，共249頁。第七頁，共249頁。導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工要點

導(dǎo)柱和導(dǎo)套裝配后應(yīng)保證模架的活動部分運動平穩(wěn)、無滯阻現(xiàn)象。所以，在加工中必須保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合表面的尺寸精度和形狀精度，同時還應(yīng)保證導(dǎo)柱和導(dǎo)套配合面之間的同軸度。第八頁，共249頁。第八頁，共249頁。工件的定位方式

導(dǎo)柱、導(dǎo)套加工時能否正確選擇定位基準，對保證內(nèi)外圓柱面的同軸度要求非常重要。對軸類零件，一般采用軸兩端中心孔作為定位基準。而套類零件加工一般采用互為基準的原則。(1)用外圓柱表面定位裝夾較短的軸類零件常用三爪自定心卡盤或四爪單動卡盤定位夾緊；較長的軸類零件則要在另一端鉆中心孔，利用后頂尖支承，以提高工件剛性。第九頁，共249頁。第九頁，共249頁。（2）用兩中心孔定位裝夾工件以兩中心孔為基準裝夾在車床的前、后頂尖上，用雞心夾或撥盤帶動工件轉(zhuǎn)動。用中心孔定位的優(yōu)點是：加工過程中不僅基準重合，而且基準統(tǒng)一，有利于保證各表面間較高的位置精度。用中心孔定位的缺點是：增加了加工中心孔的工序(或工步)；頂尖孔深度不準確時，不易保證軸向尺寸精度，為此可同時用中心孔及一個端面定位。第十頁，共249頁。第十頁，共249頁。(3)用兩端孔定位裝夾對于粗加工后的孔用有齒的頂尖(菊花頂尖)裝夾，如圖3.1所示；當零件兩端有錐孔或預(yù)先做出了工藝錐孔，就可用錐套心軸或錐形堵頭定位裝夾。如圖3.2所示。圖3.1軸類零件的裝夾圖3.2用兩端孔定位裝夾第十一頁，共249頁。第十一頁，共249頁。第十二頁，共249頁。第十二頁，共249頁。第十三頁，共249頁。第十三頁，共249頁。第十四頁，共249頁。第十四頁，共249頁。第十五頁，共249頁。第十五頁，共249頁。圖3－4多棱頂尖 研磨中心孔第十六頁，共249頁。第十六頁，共249頁。

圖3-6導(dǎo)柱研磨工具

1－研磨架2－研磨套3－限動螺釘4－調(diào)整螺釘

圖3-7導(dǎo)套研磨工具

1－錐度心軸2－研磨套

3、4－調(diào)整螺母第十七頁，共249頁。第十七頁，共249頁。

研磨導(dǎo)套常出現(xiàn)的缺陷是“喇叭口”（孔的尺寸兩端大中間?。?。研磨導(dǎo)柱和導(dǎo)套用的研磨套和研磨棒一般用鑄鐵制造。研磨劑用氧化鋁或氧化鉻（磨料）與機油或煤油（磨液）混合而成。磨料粒度一般在220號---W7范圍內(nèi)選用。

按被研磨表面的尺寸大小和要求，一般導(dǎo)柱、導(dǎo)套的研磨余量為0.01---0.02mm。

*將導(dǎo)柱、導(dǎo)套的工藝過程適當歸納，可劃分成如下加工階段：

備料（獲得一定尺寸的毛坯）階段粗加工和半精加工（去除毛坯的大部分余量，使其接近或達到零件的最終尺寸）階段熱處理（達到需要硬度）階段精加工階段（工件各表面精度基本滿足設(shè)計要求）。光整加工階段（使某些表面的粗糙度達到設(shè)計要求）。

第十八頁，共249頁。第十八頁，共249頁。構(gòu)成導(dǎo)柱和導(dǎo)套的基本表面都是回轉(zhuǎn)體表面。導(dǎo)柱和導(dǎo)套主要是進行內(nèi)、外回轉(zhuǎn)面加工。內(nèi)、外圓柱面的機械加工方法很多，常用的有車削、鉆、擴、鉸削、磨削等加工方法。(1)車削加工車削加工是用車刀在車床上對軸類零件進行加工的一種方法。車削加工粗車：主要目的是在短時間內(nèi)切除工件上大部分加工余量，加工精度為IT12~IT11，表面粗糙度值Ra可達50μm~12.5μm半精車：在粗車的基礎(chǔ)上，進一步提高加工精度和減小表面粗糙度值。加工精度為IT10~IT9，表面粗糙度Ra可達6.3μm~3.2μm精車：主要目的是確保加工質(zhì)量，可作為零件的終加工。加工精度可達IT8~IT7，表面粗糙度Ra可達1.6μm~0.8μm第十九頁，共249頁。第十九頁，共249頁。鉆削加工：鉆孔和擴孔統(tǒng)稱為鉆削加工。鉆孔：用鉆頭在工件實體部位加工孔稱為鉆孔。鉆孔屬粗加工，可達到的尺寸公差等級為IT13~IT11，表面粗糙度值為Ra50~12.5μm。特點：①鉆頭容易偏斜。由于橫刃的影響定心不準，切入時鉆頭容易引偏；且鉆頭的剛性和導(dǎo)向作用較差，切削時鉆頭容易彎曲；②孔徑容易擴大。鉆削時鉆頭兩切削刃徑向力不等將引起孔徑擴大；③孔的表面質(zhì)量較差；④鉆削時軸向力大。第二十頁，共249頁。第二十頁，共249頁。擴孔：擴孔是用擴孔鉆對已鉆出的孔做進一步加工，以擴大孔徑并提高精度和降低表面粗糙度值。擴孔可達到的尺寸公差等級為IT11~IT10,表面粗糙度值為Ra12.5~6.3μm，屬于孔的半精加工方法，常作鉸削前的預(yù)加工，也可作為精度不高的孔的終加工。特點：①剛性較好；②導(dǎo)向性好；③切屑條件較好。因此擴孔與鉆孔相比，加工精度高，表面粗糙度值較低，且可在一定程度上校正鉆孔的軸線誤差。第二十一頁，共249頁。第二十一頁，共249頁。

鉸削加工是使用鉸刀從工件孔壁切除微量金屬層，以提高其尺寸精度和降低表面粗糙度的方法。鉸孔：鉸孔是在半精加工（擴孔或半精鏜）的基礎(chǔ)上對孔進行的一種精加工方法。鉸孔的尺寸公差等級可達IT9~IT6，表面粗糙度值可達Ra3.2~0.2μm。鉸孔的方式有機鉸和手鉸兩種。在機床上進行鉸削稱為機鉸；用手工進行鉸削的稱為手鉸第二十二頁，共249頁。第二十二頁，共249頁。鉸孔的工藝范圍①鉸削適用于孔的精加工及半精加工，也可用于磨孔或研孔前的預(yù)加工。由于鉸孔時切削余量小，切削厚度薄，所以，鉸孔后公差等級一般為IT9~IT7，表面粗糙度Ra為0.63μm~5μm，精細鉸尺寸公差最高可達IT6，表面粗糙度Ra為0.32μm~0.16μm。②鉸削不適合加工淬火鋼和硬度太高的材料。③鉸削是定尺寸刀具，適合加工小直徑孔。第二十三頁，共249頁。第二十三頁，共249頁。注意①鉸削余量要適中。余量過大，會因切削熱多而導(dǎo)致鉸刀直徑增大，孔徑擴大；余量過小，會留下底孔的刀痕，使表面粗糙度達不到要求②鉸削精度較高。鉸刀齒數(shù)較多，心部直徑大，導(dǎo)向及剛性好。鉸削余量小，且綜合了切削和擠光作用，能獲得較高的加工精度和表面質(zhì)量。③鉸削時采用較低的切削速度，并且要使用切削液，以免積屑瘤對加工質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。④鉸刀適應(yīng)性很差。一把鉸刀只能加工一種尺寸、一種精度要求的孔。且直徑大于80mm的孔不適宜鉸削。⑤為防止鉸刀軸線與主軸軸線相互偏斜而引起的孔軸線歪斜、孔徑擴大等現(xiàn)象，鉸刀與主軸之間應(yīng)采用浮動連接。當采用浮動連接時，鉸削不能校正底孔軸線的偏斜，孔的位置精度應(yīng)由前道工序來保證。⑥機用鉸刀不可倒轉(zhuǎn)，以免崩刃。第二十四頁，共249頁。第二十四頁，共249頁。(3)零件的外圓磨削與內(nèi)圓磨削外圓磨削模具軸類零件的磨削可采用外圓磨床進行磨削。外圓磨削加工能切除極薄、極細的切屑；修整誤差的能力較強。外圓磨削可分為粗磨、精磨、細磨、超精密磨削和鏡面磨削。在磨削時，要特別注意砂輪的選用、砂輪的修整和磨削用量的大小，并要減少加工時的振動。當磨削材料硬度較高的零件時，應(yīng)選擇較硬的砂輪。零件的內(nèi)圓磨削方法有三種：普通內(nèi)圓磨床磨削法、行星磨削法、無心磨削法(a)普通內(nèi)圓磨床磨削法；(b)行星磨削法；(c)無心磨削法第二十五頁，共249頁。第二十五頁，共249頁。3.2.2、上、下模座的加工

冷沖模的上、下模座，用來安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套，連接凸、凹模固定板等零件，其結(jié)構(gòu)、尺寸已標準化第二十六頁，共249頁。第二十六頁，共249頁。第二十七頁，共249頁。第二十七頁，共249頁。第二十八頁，共249頁。第二十八頁，共249頁。第二十九頁，共249頁。第二十九頁，共249頁。第三十頁，共249頁。第三十頁，共249頁。第三十一頁，共249頁。第三十一頁，共249頁。第三十二頁，共249頁。第三十二頁，共249頁。第三十三頁，共249頁。第三十三頁，共249頁。第三十四頁，共249頁。第三十四頁，共249頁。第三十五頁，共249頁。第三十五頁，共249頁。第三十六頁，共249頁。第三十六頁，共249頁。第三十七頁，共249頁。第三十七頁，共249頁。第三十八頁，共249頁。第三十八頁，共249頁。第三十九頁，共249頁。第三十九頁，共249頁。表3－5加工下模座的工藝過程第四十頁，共249頁。第四十頁，共249頁。第四十一頁，共249頁。第四十一頁，共249頁。模板模座的加工方法平面的加工方法有刨削、銑削、磨削，根據(jù)模座與模板的不同精度和表面粗糙度要求選用不同的加工方法。洗削：銑削是平面加工中應(yīng)用最普遍的一種方法，是一種以銑刀的旋轉(zhuǎn)做主運動，工件或銑刀作進給運動的切削加工方法。利用各種銑床、銑刀和附件，可以銑削平面、溝槽、弧形面、螺旋槽、齒輪、凸輪和特形面。第四十二頁，共249頁。第四十二頁，共249頁。銑削加工特點1)生產(chǎn)率較高銑削加工以回轉(zhuǎn)主運動代替了刨削加工的直線往復(fù)運動，沒有空行程。并且以多齒刀具代替單齒刨刀。因此，銑削加工的生產(chǎn)率較高。2)適應(yīng)性好銑刀的類型多，銑床的附件多，特別是分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺的應(yīng)用，使得銑削加工的范圍極為廣泛。3)加工質(zhì)量中等銑削時，每個刀齒輪流切入切出工件，斷續(xù)地進行切削，使刀齒和工件受到周期性的沖擊，切削力發(fā)生波動。因此，銑削總是處于振動和不平穩(wěn)的工作狀態(tài)中，使加工質(zhì)量受到影響。4)成本較高銑床結(jié)構(gòu)復(fù)雜，銑刀的制造和刃磨比較困難。一般來說，銑削加工成本較高。第四十三頁，共249頁。第四十三頁，共249頁。刨削：刨削是單件小批量生產(chǎn)的平面加工最常用的加工方法，加工精度一般可達IT9~IT7級，表面粗糙值為Ra12.5~1.6μm。刨削所需的機床，刀具結(jié)構(gòu)簡單，制造安裝方便，調(diào)整容易，通用性強。因此在單件、小批生產(chǎn)中特別是加工狹長平面時被廣泛應(yīng)用。a牛頭刨床b龍門刨床第四十四頁，共249頁。第四十四頁，共249頁。(1)加工質(zhì)量中等一般來說，刨削加工切削速度低，有沖擊和振動現(xiàn)象，加工質(zhì)量一般，但是，刨床通用性好，換刀方便，可以在一次裝夾中加工幾個不同的表面，用機床精度保證加工表面之間的位置精度。另外，刨削大平面時無接刀痕，表面質(zhì)量較好。但是，用寬刃細刨的加工方法，可以達到相當高的精度和相當好的表面質(zhì)量。(2)生產(chǎn)率低刨削時的直線往復(fù)運動，不僅限制了切削速度的提高，而且空行程又顯著降低了切削效率。因此，刨削加工生產(chǎn)率較低。(3)加工成本較低刨床結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便。刨刀制造、刃磨容易，因此，刨削加工成本較低。

刨削加工工藝特點第四十五頁，共249頁。第四十五頁，共249頁。磨削：平面磨削與其它表面磨削一樣，具有切削速度高、進給量小、尺寸精度易于控制及能獲得較小的表面粗糙度值等特點，加工精度一般可達IT7~IT5級，表面粗糙度值可達Ra1.6~0.2μm。平面磨削的加工質(zhì)量比刨和銑都高，而且還可以加工淬硬零件，因而多用于零件的半精加工和精加工。特點：可以加工表面質(zhì)量和加工精度要求較高的零件。缺點：生產(chǎn)效率較低。a圓周磨削法

b端面磨削法第四十六頁，共249頁。第四十六頁，共249頁。

一、概述

凸模和凹模是沖裁模的工作零件，對于不同模具，其形狀、尺寸差別較大，有較高的加工要求，它們的加工質(zhì)量直接影響模具的使用壽命及沖裁制件的質(zhì)量。在凸模和凹模的加工過程中，凸模的刃口輪廓和凹模的型孔，往往是加工中難度最大的部位，花費的勞動量也最多。從工藝角度考慮大致可分成

圓形刃口異形刃口具有圓形型孔的凹模有以下兩種情況：

l）單型孔凹模

2）多型孔凹模第四十七頁，共249頁。第四十七頁，共249頁。沖裁凸、凹模的加工原則（1）落料時，落料零件的尺寸與精度取決于凹模刃口尺寸。因此，在加工制造落料凹模時，應(yīng)使凹模尺寸與制品零件最小極限尺寸相近。凸模刃口的公稱尺寸，則應(yīng)按凹模刃口的公稱尺寸減小一個最小間隙值來確定。（2）沖孔時，沖孔零件的尺寸取決于凸模尺寸。因此，在制造及加工沖孔凸模時，應(yīng)使凸模尺寸與孔的最大尺寸相近，而凹模公稱尺寸，則應(yīng)按凸模刃口尺寸加上一個最小間隙值來取。（3）對于單件生產(chǎn)的沖?；驈?fù)雜形狀零件的沖模，其凸、凹模應(yīng)用配制法制作與加工。即先按圖樣尺寸加工凸模（凹模），然后以此為準，配作凹模（凸模），并適當加以間隙值。落料時，先制造凹模，凸模以凹模配制加工；沖孔時，先制造凸模，凹模以凸模配制加工。（4）由于凸模、凹模長期工作受磨損而使間隙加大，因此，在制造新沖模時，應(yīng)采用最小合理間隙值。（5）在制造沖模時，同一副沖模的間隙應(yīng)在各方向力求均勻一致。（6）凸模與凹模的精度（公差值）應(yīng)隨制品零件的精度而定。一般情況下，圓形凸模與凹模應(yīng)按IT5-IT6精度加工，而非圓形凸、凹模，可取制品公差的1/4精度來加工。第四十八頁，共249頁。第四十八頁，共249頁。沖裁凸、凹模加工的技術(shù)要求如下：（1）尺寸精度凸模、凹模、凸凹模、側(cè)刃凸模加工后，其形狀、尺寸精度應(yīng)符合模具圖樣要求。配合后應(yīng)保證合理的間隙。（2）表面形狀1）凸模、凹模、凸凹模、側(cè)刃凸模的工作刃口應(yīng)尖銳、鋒利、無倒錐、裂紋，黑斑及缺口等缺陷。2）凸模、凹模刃口應(yīng)平直，（除斜刃口外）不得有反錐，但允許有向尾部增大的不大于15°的錐度。3）沖裁凸模，其工作部分與配合部分的過渡圓角處，在精加工后不應(yīng)出現(xiàn)臺肩和棱角，并應(yīng)圓滑過渡，過渡圓角半徑一般為3~5mm。4）新制造的凸模、凹模、側(cè)刃凸模無論是刃口還是配合部分一律不允許燒焊。5）凸模、凹模、凸凹模的尖角（刃口除外）圖樣上未注明部分，允許按R0.3mm制作。

第四十九頁，共249頁。第四十九頁，共249頁。第五十頁，共249頁。第五十頁，共249頁。二、壓印銼修加工壓印銼修是一種鉗工加工方法。留出0.2--0.8mm（單邊）的加工余量。首次壓印深度不宜過大，應(yīng)控制在0.2mm左右。第五十一頁，共249頁。第五十一頁，共249頁。圖3－9

鉆排孔第五十二頁，共249頁。第五十二頁，共249頁。三、刨模機床加工圖3－10刨模機床加工1－固定立柱2－刨刀3－擺臂4－軸5－凸模6－回轉(zhuǎn)盤7－手輪8、9－拖板第五十三頁，共249頁。第五十三頁，共249頁。

刨模機床主要用于加工刃口形狀由圓弧和直線組成的形狀復(fù)雜的凸模和型腔冷擠壓沖頭等零件。加工表面的粗糙度可達Ra＝5---1.25μm，尺寸精度可達±0.02mm。留單邊創(chuàng)削余量0.2---0.3mm。如果在刨削之前凹模已經(jīng)加工好，也可利用凹模對凸模壓印來代替鉗工劃線，更容易保證凸、凹模的刃口形狀一致。

第五十四頁，共249頁。第五十四頁，共249頁。

采用成形磨削加工，是將被磨削的輪廓劃分成單一的直線和圓弧段逐段進行磨削。并使它們在銜接處平整光滑，符合設(shè)計要求。第五十五頁，共249頁。第五十五頁，共249頁。1．成形砂輪磨削法第五十六頁，共249頁。第五十六頁，共249頁。第五十七頁，共249頁。第五十七頁，共249頁。圖3－14擠壓輪第五十八頁，共249頁。第五十八頁，共249頁。

圖3－15修整砂輪角度的夾具

1－正弦規(guī)座2－滑塊3－金剛刀4－齒輪5－心軸6－平板7－墊板

8－正弦圓柱9－手輪10－螺母11－套簡12－夾具體

第五十九頁，共249頁。第五十九頁，共249頁。

圖3－17金剛石刀尖的運動軌跡平面

1—砂輪2—金剛石第六十頁，共249頁。第六十頁，共249頁。2.軌跡運動磨削法軌跡運動磨削法就是將凸模裝在夾具上，利用夾具使凸模傾斜一定角度或回轉(zhuǎn)，在磨床上把凸模的斜面與弧面磨削出來。第六十一頁，共249頁。第六十一頁，共249頁。圖3－19正弦精密平口鉗a）正弦精密平口鉗b）磨削示意圖l—螺柱2—活動鉗口3—虎鉗體4—正弦圓柱5—壓板6—底座第六十二頁，共249頁。第六十二頁，共249頁。第六十三頁，共249頁。第六十三頁，共249頁。圖3－20量塊的尺寸計算a)α＜45°b)α＞45°第六十四頁，共249頁。第六十四頁，共249頁。圖3－21測量調(diào)整器第六十五頁，共249頁。第六十五頁，共249頁。例3-1圖3-22所示凸模，采用正弦磁力夾具磨削斜面a、b及平面c。除a、b、c面外，其余各面均已加工到設(shè)計要求。圖3－22凸模第六十六頁，共249頁。第六十六頁，共249頁。磨削工藝過程如下：①將夾具置于機床工作臺上找正，使夾具的正弦圓柱軸線與機床工作臺的縱向運動方向平行。②以d及e面為定位基準磨削a面，調(diào)整夾具使a面處于水平位置，如圖3.23(a)所示。調(diào)整夾具傾斜角度的量塊尺寸：H1=150mm×sin10°=26.0472mm

磨削時采用比較法測量加工表面的尺寸，圖中Φ20mm圓柱為測量基準柱。按圖示的位置調(diào)整測量調(diào)整器上的量塊座，用百分表檢查，使量塊座的平面B(或A)與測量基準柱的上母線處于同一水平面內(nèi)，并將量塊座固定。檢測磨削尺寸的量塊按下式計算：M1=[(50-10)×cos10°-10]mm=29.392mm

加工面a的尺寸用百分表檢測，當百分表在a面上的測量值與百分表在量塊上平面的測量示值相同時，工件尺寸即達到磨削要求。③磨削b面：調(diào)整夾具使b面處于水平位置，如圖3.23(b)所示。調(diào)整及測量方法同前。第六十七頁，共249頁。第六十七頁，共249頁。圖3-23用正弦磁力夾具磨削凸模第六十八頁，共249頁。第六十八頁，共249頁。調(diào)整夾具的量塊尺寸：

H2=150mm×cos30°=75mm測量加工表面尺寸的量塊尺寸：

M2={[(50-10)+(40-10)×tan30°]×cos30°-10}mm=39.641mm注意：當進給至與c面的相交線近旁時停止，以留下適當磨削余量。④磨削c面：調(diào)整夾具磁力臺成水平位置，如圖3.23(c)所示。磨c面到尺寸，在兩平面交線處留適當?shù)哪ハ饔嗔俊y量加工表面尺寸時的量塊尺寸：

M3={50-[(60-40)×tan30°+20]}mm=39.641mm⑤磨削b、c面的交線部位：兩平面交線部位用成型砂輪磨削，為此，將夾具磁力臺調(diào)整為與水平面成30°，把砂輪圓周修整出部分錐頂角為60°的圓錐面，如圖3.23(d)所示。第六十九頁，共249頁。第六十九頁，共249頁。4.3.3正弦分中夾具正弦分中夾具的結(jié)構(gòu)如圖3.24所示。此夾具適于磨削具有一個回轉(zhuǎn)中心的凸圓弧面、多角體、分度槽等工件，一般工件不帶臺肩。正弦分中夾具主要由正弦分度頭、尾架和基座3部分組成。前頂針1和后頂針12分別裝在前支架8和尾座10內(nèi)，前支架固定在基座11上，而尾座可以在基座的T形槽中移動位置。工件裝夾在前后頂針之間，安裝工件時，先根據(jù)工件的長短調(diào)好尾架的位置第七十頁，共249頁。第七十頁，共249頁。

圖3.24正弦分中夾具的結(jié)構(gòu)第七十一頁，共249頁。第七十一頁，共249頁。

圖3-25帶正弦規(guī)的正弦分中夾具第七十二頁，共249頁。第七十二頁，共249頁。

例如，工件需要回轉(zhuǎn)的角度為α，轉(zhuǎn)動前正弦分度盤的位置如圖3.26(a)所示，轉(zhuǎn)過角度α后正弦分度盤的位置如圖3.26(b)、(c)所示。為控制轉(zhuǎn)角墊入的量塊尺寸按下式計算：

h1=h-D/2sinα-d/2

或h2=h+D/2sinα-d/2在圖3.21(a)所示的情況下，如果α=0，則

h0=h-d/2式中：h1、h2——控制工件回轉(zhuǎn)角需要墊入的量塊尺寸，mm；

h——夾具主軸中心至量塊支承面的距離，mm；

D——正弦圓柱中心所在圓的直徑，mm；

α——工件轉(zhuǎn)過的角度，°；

d——正弦圓柱的直徑，mm。第七十三頁，共249頁。第七十三頁，共249頁。圖3-26分度盤工作原理第七十四頁，共249頁。第七十四頁，共249頁。

在正弦分中夾具上，工件的裝夾通常有心軸裝夾和雙頂裝夾兩種方法：心軸裝夾法如圖3-27

所示。如工件本身有內(nèi)孔，并且此孔的中心是外成形表面的回轉(zhuǎn)中心時，可在孔內(nèi)裝入心軸。如

工件無內(nèi)孔，則可在工件上加工出工藝孔，用來安裝心軸。利用心軸兩端的中心孔將心軸和工件

夾持在分中夾具的兩頂尖之間。夾具主軸回轉(zhuǎn)時，通過雞心夾頭4帶動工件一起回轉(zhuǎn)。第七十五頁，共249頁。第七十五頁，共249頁。

圖3-27用心軸裝夾工件第七十六頁，共249頁。第七十六頁，共249頁。

當工件上沒有圓柱孔，不具備作出穿心軸的工藝孔的條件時，可采用雙頂尖裝夾工件，如圖3-28所示。夾具上除前后頂尖外，還裝有一個副頂尖，與此相對應(yīng)，凸模上除兩端的主頂尖孔外還有一個副頂尖孔，主頂尖孔用來將工件正確定位。副頂尖孔連同副頂尖用來撥動工件回轉(zhuǎn)。副頂尖成彎曲狀，可以在叉形滑板的槽內(nèi)上下移動，用螺母3調(diào)節(jié)其伸出的長短并鎖緊。第七十七頁，共249頁。第七十七頁，共249頁。

圖3-28雙頂尖裝夾工作第七十八頁，共249頁。第七十八頁，共249頁。

圖3-29工件圖第七十九頁，共249頁。第七十九頁，共249頁。

圖3-30工藝過程圖第八十頁，共249頁。第八十頁，共249頁。4.3.4萬能夾具萬能夾具用于磨削直線與直線，直線與圓弧或圓弧與圓弧相接的各種形狀復(fù)雜的工件。萬能夾具的結(jié)構(gòu)如圖3-31所示。主要由工件裝夾、十字滑板、回轉(zhuǎn)和正弦分度等四部分組成。工件裝夾部分有墊柱2，螺釘1和轉(zhuǎn)盤18等組成，用來將被磨削的工件通過某種方法固定在夾具上。第八十一頁，共249頁。第八十一頁，共249頁。

圖3-31萬能夾具結(jié)構(gòu)第八十二頁，共249頁。第八十二頁，共249頁。

十字滑板部分由橫滑板17、絲杠16、手柄3、縱滑板15、絲杠4等組成。旋轉(zhuǎn)絲杠16或絲

杠4可使工件在2個相互垂直的方向上移動，以調(diào)整工件的圓弧中心（或回轉(zhuǎn)中心）與夾具中心重合，當工件移動至所需的位置后，轉(zhuǎn)動手柄3等可將滑板鎖緊?；剞D(zhuǎn)部分由主軸5、襯套6、蝸輪7、蝸桿8及手輪14組成。主軸的前端與縱滑板連成一體，旋轉(zhuǎn)手輪，可通過蝸桿、蝸輪、主軸帶動十字滑板連同工件繞夾具主軸中心回轉(zhuǎn)第八十三頁，共249頁。第八十三頁，共249頁。

圖1-32直接用螺釘和墊柱裝夾第八十四頁，共249頁。第八十四頁，共249頁。1）直接用螺釘和墊柱裝夾，如圖3-32所示，在工件上預(yù)先做出工藝螺釘孔，用螺釘和墊柱將工件固緊在圓盤6上，再用螺釘5和滾花螺母把圓盤固定在夾具上。螺釘2的數(shù)目一般用1-4個，視工件大小而定。墊柱的數(shù)目與螺釘數(shù)相同，其長度要保證砂輪退出時不致碰壞夾具，一般取70-90mm，同時要求各墊柱的高度一致，以保證工件的安裝精度。用這種裝夾方法，一次裝夾便能磨削出工件的整個輪廓，因此適用于磨削封閉形狀的工件。第八十五頁，共249頁。第八十五頁，共249頁。

圖3-33精密平口鉗裝夾第八十六頁，共249頁。第八十六頁，共249頁。2）用精密平口鉗裝夾如圖3-33所示，用螺釘和墊柱將精密平口鉗安裝在夾具圓盤上，便可利用平口鉗裝夾工件。用這種裝夾方法，工件的裝夾過程簡單方便，但在1次裝夾中，只能磨削工件上的一部分表面。

3）用電磁吸盤裝夾如圖3-34所示，用螺釘和墊柱將電磁吸盤安裝在圓盤上，工件在電磁吸盤上被吸牢裝夾。這裝夾方法方便迅速，適用于磨削扁平的工件。但在一次裝夾中，也只能磨削工件上的一部分表面。第八十七頁，共249頁。第八十七頁，共249頁。

圖3-34電磁吸盤裝夾第八十八頁，共249頁。第八十八頁，共249頁。

圖3-35萬能夾具中心高的測定第八十九頁，共249頁。第八十九頁，共249頁。1）分析被磨削工件的幾何形狀，將復(fù)雜的幾何型面分解成由若干直線和圓弧組成的簡單面。按這些簡單型面的類別根據(jù)表4.1幾種類別型面的磨削次序排出每個型面的磨削次序，依次分別進行磨削。

2）對于平面或斜面，是將被加工的平面或斜面依次轉(zhuǎn)至水平（或垂直）位置，以便用砂輪進行磨削。對于圓弧型面，除凹圓弧半徑較小采用成形砂輪磨削外，一般圓弧中心即為回轉(zhuǎn)中心，磨削時依次調(diào)整各中心與夾具中心重合，并按此中心測量各磨削面的尺寸。第九十頁，共249頁。第九十頁，共249頁。3）根據(jù)萬能夾具磨削的工藝特點，首先要在工件上建立平面坐標系。磨削斜面時，為了將被加工面轉(zhuǎn)至水平位置進行加工，必須知道斜面對坐標軸的傾斜角；為了以回轉(zhuǎn)中心為基準對加工的平面作比較測量，還要知道各平面與回轉(zhuǎn)中心之間的垂直距離。磨削圓弧時，為了把各回轉(zhuǎn)中心依次調(diào)至夾具中心，必須知道各回轉(zhuǎn)中心之間的坐標；為了在磨削圓弧時不致碰壞其他表面，需要知道圓弧的包角，以便在磨削時控制夾具的回轉(zhuǎn)角度。第九十一頁，共249頁。第九十一頁，共249頁。

圖3-36凸模零件圖第九十二頁，共249頁。第九十二頁，共249頁。

圖3-37工藝尺寸計算圖第九十三頁，共249頁。第九十三頁，共249頁。

圖3-38成形磨削工藝尺寸圖第九十四頁，共249頁。第九十四頁，共249頁。

圖3-36所示的凸模零件圖，在成形磨削前各成形表面已經(jīng)過刨削并留出磨削余量。經(jīng)熱處理淬硬后，兩端面已磨平。由于該工件是封閉形狀，因此工件的裝夾是利用凸模端面上的螺孔，直接用螺釘和墊柱將工件裝夾在夾具的圓盤上。根據(jù)圖3-38成形磨削工藝尺寸圖及表4.1的磨幾種類別型面磨削次序，成形磨削的操作過程如下：第九十五頁，共249頁。第九十五頁，共249頁。1）調(diào)整工件的裝夾方向（見圖3-39）：工件裝夾在夾具圓盤上以后，轉(zhuǎn)動圓盤使基準面1處于水平位置，用百分表校正。轉(zhuǎn)動夾具主軸90°，用同樣方法使基準面3處于水平位置。經(jīng)過以上校正，兩基準面的位置已與夾具橫、縱滑板的移動方向一致，用滾花螺母及螺釘將圓盤與夾具鎖緊。

2）調(diào)整工件回轉(zhuǎn)中心的位置（見圖3-40）：首先將回轉(zhuǎn)中心O1調(diào)至夾具中心上。第九十六頁，共249頁。第九十六頁，共249頁。

圖3-39調(diào)整工件的裝夾方向第九十七頁，共249頁。第九十七頁，共249頁。

圖3-40調(diào)整工件回轉(zhuǎn)中心的位置第九十八頁，共249頁。第九十八頁，共249頁。

圖3-41磨R38.385mm凸圓弧第九十九頁，共249頁。第九十九頁，共249頁。

圖3-42磨平面2及R17.985mm凸圓弧第一百頁，共249頁。第一百頁，共249頁。

圖3-43磨R13.015mm凹圓弧面第一百零一頁，共249頁。第一百零一頁，共249頁。

圖3-44磨以O(shè)3為中心的凸圓弧第一百零二頁，共249頁。第一百零二頁，共249頁。

圖3-45磨以O(shè)2為中心的凸圓弧第一百零三頁，共249頁。第一百零三頁，共249頁。

圖3－46砂輪的三種運動

第一百零四頁，共249頁。第一百零四頁，共249頁。

圖3－47內(nèi)孔磨削第一百零五頁，共249頁。第一百零五頁，共249頁。2．外圓磨削

外圓磨削也是利用砂輪的高速自轉(zhuǎn)、行星運動和軸向往復(fù)運動實現(xiàn)的，如圖3－48所示。利用行星運動直徑的縮小，實現(xiàn)徑向送給。第一百零六頁，共249頁。第一百零六頁，共249頁。3．錐孔磨削

磨削錐孔，由機床上的專門機構(gòu)使砂輪在軸向進結(jié)的同時，連續(xù)改變行星運動的半徑。錐孔的錐項角大小取決于兩者變化的比值，所磨雄孔的最大錐頂角為12°。

磨削錐孔的砂輪，應(yīng)修出相應(yīng)的錐角。第一百零七頁，共249頁。第一百零七頁，共249頁。圖3－50平面磨削

第一百零八頁，共249頁。第一百零八頁，共249頁。5．鍘磨

這種加工方法是使用專門的磨槽附件進行的，砂輪在磨槽附件上的裝夾和運動情況，如圖3－51所示。它可以對槽及帶清角的內(nèi)表面進行加工。第一百零九頁，共249頁。第一百零九頁，共249頁。6.沉孔磨削按所需的孔徑?jīng)Q定行星運動直徑，并固定軸線位置，在砂輪主軸旋轉(zhuǎn)的同時作向下的進給運動，用砂輪的底部棱邊進行磨削。第一百一十頁，共249頁。第一百一十頁，共249頁。7.型孔磨削

將基本磨削方法綜合運用，可以對一些復(fù)雜的型孔進行磨削加工，如圖3-53所示。第一百一十一頁，共249頁。第一百一十一頁，共249頁。第一百一十二頁，共249頁。第一百一十二頁，共249頁。第一百一十三頁，共249頁。第一百一十三頁，共249頁。第一百一十四頁，共249頁。第一百一十四頁，共249頁。一、車削加工第一百一十五頁，共249頁。第一百一十五頁，共249頁。圖3－56劃線第一百一十六頁，共249頁。第一百一十六頁，共249頁。塑壓模的車削過程見表3－9第一百一十七頁，共249頁。第一百一十七頁，共249頁。第一百一十八頁，共249頁。第一百一十八頁，共249頁。第一百一十九頁，共249頁。第一百一十九頁，共249頁。第一百二十頁，共249頁。第一百二十頁，共249頁。圖3－59多型腔橡膠壓模第一百二十一頁，共249頁。第一百二十一頁，共249頁。

圖6－60用圓轉(zhuǎn)臺加工多型腔模板

a）工件安裝并銑一個圓弧槽b）銑第二個圓弧槽

l－轉(zhuǎn)盤2－基準塊3－工件4－量塊

第一百二十二頁，共249頁。第一百二十二頁，共249頁。第一百二十三頁，共249頁。第一百二十三頁，共249頁。a）結(jié)構(gòu)外形圖b）控制原理圖l－下支架2－上支架3－立柱4－仿形銷5－仿形儀6－仿形儀座7－橫梁8－銑刀9－主軸10－主軸箱11－工作臺12－滑座13－床身14－靠模15、17－驅(qū)動裝置16－仿形信號放大裝置18－工件第一百二十四頁，共249頁。第一百二十四頁，共249頁。圖3－62仿形加工用的銑刀a）平頭端銑刀

b）圓頭錐銑刀C）圓頭立銑刀第一百二十五頁，共249頁。第一百二十五頁，共249頁。第一百二十六頁，共249頁。第一百二十六頁，共249頁。第一百二十七頁，共249頁。第一百二十七頁，共249頁。第一百二十八頁，共249頁。第一百二十八頁，共249頁。第一百二十九頁，共249頁。第一百二十九頁，共249頁。

由于五軸同時控制，銑刀可作兩個方向的旋轉(zhuǎn)，在加工過程中可使銑刀軸線常與加工表面成直角狀態(tài)，除了可大幅度提高加工精度外，還可對加工表面的凹人部分進行加工，如圖1－77所示。

第一百三十頁，共249頁。第一百三十頁，共249頁。第一百三十一頁，共249頁。第一百三十一頁，共249頁。第一百三十二頁，共249頁。第一百三十二頁，共249頁。第一百三十三頁，共249頁。第一百三十三頁，共249頁。

模具型腔（型芯）經(jīng)切削加工后，在它的表面上殘留有切削的痕跡，為了去除切削加工痕跡就需對其進行拋光。拋光的程度包括各種等級，從修去切削痕跡開始，直到加工成鏡面狀態(tài)的研磨等。拋光和研磨在型腔中所占工時比重很大，特別是那些形狀復(fù)雜的塑料模型腔，其拋光工時可達整個加工工時的45％。拋光工序在模具制造中非常重要，它不僅對成形制件的尺寸精度，表面質(zhì)量影響很大，也影響模具的使用壽命。拋光加工大致可分為手工拋光和采用拋光機具進行拋光。

第一百三十四頁，共249頁。第一百三十四頁，共249頁。第一百三十五頁，共249頁。第一百三十五頁，共249頁。

光整加工是模具零件繼精加工之后的工序，是以降低零件表面粗糙度，提高表面形狀精度和增加表面光澤為主要目的。在模具加工中，光整加工主要用于模具的成形表面，它對于提高模具壽命和形狀精度，以及保證順利成形都起著重要的作用。

1．研磨和拋光的機理

(1)研磨的機理

研磨是使用研具、游離磨料對被加工表面進行微量加工的精密加工方法。在被加工表面和研具之間置以游離磨料和潤滑劑，使被加工表面和研具之間產(chǎn)生相對運動并施以一定壓力，磨料產(chǎn)生切削、擠壓等作用，從而去除表面凸起處，使被加工表面精度提高、表面粗糙度降低。研磨加工過程如圖所示。第一百三十六頁，共249頁。第一百三十六頁，共249頁。

研磨加工過程示意圖1－研具2－磨料3－切屑4－原加工變質(zhì)層5－研磨加工變質(zhì)層6－工件基體

在研磨過程中，被加工表面發(fā)生復(fù)雜的物理和化學變化，其主要由微刃切削、擠壓塑性變形和化學作用共同產(chǎn)生。第一百三十七頁，共249頁。第一百三十七頁，共249頁。(2)研磨特點

①尺寸精度高：可穩(wěn)定獲得高精度表面。尺寸精度可達O.025μm。

②形狀精度高：由于微量切削，研磨運動軌跡復(fù)雜，并且不受運動精度的影響，因此可獲得較高的形狀精度。球體圓度可達0.025μm、圓柱體圓柱度可達O.1μm。

③表面粗糙度低：在研磨過程中，磨粒的運動軌跡不重復(fù)，有利于均勻磨掉被加工表面的凸峰，從而降低表面粗糙度。表面粗糙度可達0.1μm。

④表面耐磨性提高：由于研磨表面質(zhì)量提高，使摩擦系數(shù)減小，并且使有效接觸表面積增大，使耐磨性提高。

⑤耐疲勞強度提高：由于研磨表面存在著殘余壓應(yīng)力，這種應(yīng)力有利于提高零件表面的疲勞強度。

⑥不能提高各表面之間的位置精度。

⑦多為手工作業(yè)，勞動強度大。第一百三十八頁，共249頁。第一百三十八頁，共249頁。

(3)拋光機理拋光加工過程與研磨加工基本相同，拋光加工過程如圖所示。

拋光加工過程示意圖

1－軟質(zhì)拋光器具2－細磨粒3－微小切屑4－工件

拋光是一種比研磨更細微磨削的精密加工。研磨時研具較硬，其微切削作用和擠壓塑性變形作用較強，在尺寸精度和表面粗糙度兩方面都有明顯的加工效果。在拋光過程中也存在著微切削作用和化學作用。由于拋光所用研具較軟，還存在塑性流動作用。這是由于拋光過程中的摩擦現(xiàn)象，使拋光接觸點溫度上升，引起熱塑性流動。拋光的作用是進一步降低表面粗糙度，并獲得光滑表面，但不提高表面的形狀精度和位置精度。

拋光加工是在研磨之后進行，經(jīng)拋光加工后的表面粗糙度可達Ra＝0.4μm以下。模具成型表面的最終加工，大部分都需要進行研磨和拋光。第一百三十九頁，共249頁。第一百三十九頁，共249頁。

3．研磨拋光分類

(1)按研磨拋光過程中操作者參與的程度分為：

①手工作業(yè)研磨拋光：特別是型腔中窄縫、盲孔、深孔和死角部位的加工，仍然是手工研磨拋光方法占主導(dǎo)地位。

②機械設(shè)備研磨拋光：主要依靠機械設(shè)備進行的研磨拋光。它包括一般研磨拋光設(shè)備和智能自動拋光設(shè)備，這是研磨拋光發(fā)展的主要方向。

(2)按磨料在研磨拋光過程中的運動軌跡分為：

①游離磨料研磨拋光：在研磨拋光過程中，利用研磨拋光工具系統(tǒng)給游離狀態(tài)的研磨拋光劑以一定壓力，使磨料以不重復(fù)的軌跡運動進行微切削作用和微塑性擠壓變形。

②固定磨料研磨拋光：是指研磨拋光工具本身含有磨料，在加工過程中研磨拋光工具以一定壓力直接和被加工表面接觸，磨料和工具的運動軌跡一致。

第一百四十頁，共249頁。第一百四十頁，共249頁。

(3)按研磨拋光的機理分為：

①機械式研磨拋光：是利用磨料的機械能量和切削力對被加工表面進行微切削為主的研磨拋光。

②非機械式研磨拋光：主要依靠電能、化學能等非機械能形式進行的研磨拋光。

(4)按研磨拋光劑使用的條件分為：

①濕研將磨料和研磨液組成的研磨拋光劑連續(xù)加注或涂敷于研具表面，磨料在研具和被加工表面之間滾動或滑動，形成對被加工表面的切削運動。其加工效率較高，但加工表面的幾何形狀和尺寸精度不如干研。多用于粗研或半精研。、

②干研將磨料均勻地壓嵌在研具表層中，施以一定壓力使嵌砂進行研磨加工?？色@得很高的加工精度和低的表面粗糙度，但加工效率低。一般用于精研。

③半干研類似濕研，使用糊狀研磨膏。粗、精研均可。第一百四十一頁，共249頁。第一百四十一頁，共249頁。4．研磨拋光的加工要素第一百四十二頁，共249頁。第一百四十二頁，共249頁。5．手工研磨拋光

（1）研磨拋光劑

研磨拋光劑是由磨料和研磨拋光液組成的均勻混合劑。

①磨料

磨料在機械式研磨拋光加工中對被加工表面起著微切削作用和微擠壓塑性變形作用，磨料選擇正確與否對加工質(zhì)量起著重要作用。磨料的選擇主要有磨料的種類和粒度。第一百四十三頁，共249頁。第一百四十三頁，共249頁。第一百四十四頁，共249頁。第一百四十四頁，共249頁。

磨料粒度的選擇，主要依據(jù)研磨拋光前被加工表面的粗糙度情況以及研磨拋光后的質(zhì)量要求，粗加工時選擇顆粒尺寸較大的粒度，精加工時選擇顆粒尺寸較小的粒度。

第一百四十五頁，共249頁。第一百四十五頁，共249頁。

②研磨拋光液

研磨拋光液有礦物油、動物油和植物油三類，10#機油應(yīng)用最普遍，煤油在粗、精加工中都可使用；豬油中含有油酸活性物質(zhì)，在研磨拋光過程中與被加工表面產(chǎn)生化學反應(yīng)，加速研拋過程，又增加零件表面光澤。

第一百四十六頁，共249頁。第一百四十六頁，共249頁。6．研磨拋光工藝過程

(1)研拋余量研拋余量大小取決于零件尺寸、原始表面粗糙度、精度和最終的質(zhì)量要求，原則上研拋余量要能去除表面加工痕跡和變質(zhì)層即可。研拋余量過大，使加工時間增多，研拋工具和材料消耗增多、加工成本增大；研拋余量過小，加工后達不到要求的表面粗糙度和精度。淬硬后的成形表面由Ra＝0.8μm提高到Ra＝0.4μm時的研拋余量為：

平面：0.015～0.03mm；當零件的尺寸公差較大時，研拋余量可以放在零件尺寸公差范圍以內(nèi)。內(nèi)圓：當尺寸為?25～?125mm時，取O.04～O.08mm。外圓：當d≤10mm時，取0.03～O.04mm。當d≥10～30mm時，取O.03～O.05mm。當d≥31～60mm時，取O.04～0.06mm。第一百四十七頁，共249頁。第一百四十七頁，共249頁。

(2)研拋步驟及注意事項

研磨拋光加工一般經(jīng)過粗研磨→細研磨→精研磨→拋光四個階段，四個階段中總的研拋次數(shù)依據(jù)研拋余量以及初始和最終的表面粗糙度和精度而定。磨料的粒度從粗到細，每次更換磨料都要清洗好工具和零件。

研磨拋光過程磨料的運動軌跡要保證被加工表面各點均有相同的或近似的切削條件和磨削條件。磨料的運動軌跡可以往復(fù)、交叉，但不應(yīng)該重復(fù)。要根據(jù)被加工表面的大小和形狀特選擇適當?shù)倪\動軌跡形式，可以有直線式、正弦曲線式、無規(guī)則圓環(huán)式、擺線式和橢圓線式等。還應(yīng)該根據(jù)被加工表面形狀特點選擇合適的研拋器具和材料，根據(jù)整個被加工面的具體情況確定各部位的研磨順序。

第一百四十八頁，共249頁。第一百四十八頁，共249頁。

圖3－67油石選用

第一百四十九頁，共249頁。第一百四十九頁，共249頁。

2）當油石形狀與加工部位的形狀不相吻合時，須用砂輪修整器對油石形狀進行修整，圖1－79所示是修整后用于加工狹小部位的油石。

第一百五十頁，共249頁。第一百五十頁，共249頁。

在拋光加工中相繼出現(xiàn)了電動拋光、電解拋光、超聲波拋光以及機械一超聲拋光、電解拋光一機械一超聲拋光等復(fù)合工藝。（1）圓盤式磨光機

圖6－69圓盤式磨光機

第一百五十一頁，共249頁。第一百五十一頁，共249頁。（2）電動拋光機第一百五十二頁，共249頁。第一百五十二頁，共249頁。第一百五十三頁，共249頁。第一百五十三頁，共249頁。圖3－72電解修磨拋光

電解修磨拋光是在拋光工件和拋光工具之間施以直流電壓，利用通電后工件（陽極）與拋光工具（陰極）在電解液中發(fā)生的陽極溶解作用來進行拋光的一種工藝方法，如圖3－72所示。第一百五十四頁，共249頁。第一百五十四頁，共249頁。

圖3－73電解修磨拋光的原理圖

l－工具（陰極）2－電解液管3－磨粒4－電解液5－工件（陽極）6－電源

電解修磨拋光工具可采用導(dǎo)電油石制造。這種油石以樹脂作粘結(jié)劑與石墨和磨料（碳化硅或氧化鋁）混合壓制而成。為獲得較好的加工效果，應(yīng)將導(dǎo)電油石修整成與加工表面相似的形狀。

第一百五十五頁，共249頁。第一百五十五頁，共249頁。

加工電源可采用全波橋式整流，晶閘管調(diào)壓，最大輸出電流10A，電壓0---24V。也可采用一般直流穩(wěn)壓電源。

電解液常采用每立升水溶入硝酸鈉（NaNO3）150g，氯酸鈉（NaCIO3）50g制成。第一百五十六頁，共249頁。第一百五十六頁，共249頁。圖3－74超聲波拋光原理圖

l－拋光工具2－變幅桿3－超聲換能器4－超聲發(fā)生器5－磨粒6－工作液D.超聲波拋光

超聲波拋光是超聲加工的一種形式，是利用超聲振動的能量，通過機械裝置對型腔表面進行拋光加工的一種工藝方法。第一百五十七頁，共249頁。第一百五十七頁，共249頁。第一百五十八頁，共249頁。第一百五十八頁，共249頁。第一百五十九頁，共249頁。第一百五十九頁，共249頁。

超聲拋光常采用碳化硅、碳化硼、金剛砂等做磨料，粗、中拋光用水做工作液，精細拋光一般用煤油做工作液。超聲拋光前，工件的表面粗糙度不應(yīng)大于Ra=1.25---2.5m，經(jīng)拋光后粗糙度可達Ra＝0.63---0.08μm或更高。拋光精度與操作者的經(jīng)驗和技術(shù)熟練程度有關(guān)。超聲拋光的加工余量與拋光前被拋光表面的質(zhì)量及拋光后的表面質(zhì)量有關(guān)。最小拋光余量應(yīng)保證能完全消除由上道工序形成的表面的微觀幾何形狀誤差或變質(zhì)層的深度。如對于采用電火花加工成形的型腔，對應(yīng)于粗、精加工規(guī)準，所采用的拋光余量也不一樣。電火花中，精規(guī)準加工后的拋光余量一般為0.02---0.05mm。超聲波拋光具有以下優(yōu)點：

l）拋光效率高，能減輕勞動強度；

2）適用于各種型腔模具，對窄縫、深槽、不規(guī)則圓弧的拋光尤為適用；

3）適用于不同材質(zhì)的拋光。第一百六十頁，共249頁。第一百六十頁，共249頁。第五節(jié)模具工作零件的工藝路線

由于模具種類繁多，工作零件形狀各不相同，加工要求也不完全一樣，不可能列出一個適合于任何形狀和要求的凸、凹模的工藝路線，現(xiàn)以圖3－76的凸模和圖1－70的凹模為例講述模具工作零件的工藝路線，并作簡要分析。

圖3－76凸模第一百六十一頁，共249頁。第一百六十一頁，共249頁。

凸模和凹模，工作表面的粗糙度Ra＝0.4μm，沖裁間隙＝0.03mm。因為沖裁模刃口尺寸精度要求較高，配合間隙小，在缺乏成形加工設(shè)備的情況下。凹模可采用壓印銼修進行加工。凹模、凸模的工藝路線見表3－12和表3－13，第一百六十二頁，共249頁。第一百六十二頁，共249頁。第一百六十三頁，共249頁。第一百六十三頁，共249頁。第一百六十四頁，共249頁。第一百六十四頁，共249頁。第一百六十五頁，共249頁。第一百六十五頁，共249頁。第一百六十六頁，共249頁。第一百六十六頁，共249頁。

對同一付模具的凸?；虬寄＃谥圃爝^程中由于生產(chǎn)條件不同，采用的工藝方法不同，其工藝路線和所安排工序的數(shù)目也可能不同。如在加工條件允許的情況下，可以考慮圖1－70所示凹模采用鑲拼結(jié)構(gòu)，使型孔表面外露，用成形磨削來加工凸模和凹模型孔，能獲得更高的加工質(zhì)量。這種情況下其工藝路線可采用如下形式：

備料一→毛坯外形加工一→劃線一→刃口輪廓粗加工一→螺孔和銷孔加工一→熱處理一→刃口輪廓精加工一→研磨或拋光一→檢驗。第一百六十七頁，共249頁。第一百六十七頁，共249頁。3.3.1冷擠壓成型3.3.2超塑成型加工

3.3.3快速成型加工3.3模具的其他加工第一百六十八頁，共249頁。第一百六十八頁，共249頁。

冷擠壓是一種先進的少無切削加工工藝之一。它是在常溫下，使固態(tài)的金屬在巨大壓力和一定的速度下，通過模腔產(chǎn)生塑性變形而獲得一定形狀零件的一種加工方法。冷擠壓的工藝過程是：先將經(jīng)處理過的毛坯料放在凹模內(nèi)，借助凸模的壓力使金屬處于三向受壓應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生塑性變形，通過凹模的下通孔或凸模與凹模的環(huán)形間隙將金屬擠出。它是一種在許多行業(yè)廣泛使用的金屬壓力加工工藝方法。冷擠壓過程的關(guān)鍵問題是想法降低材料的變形抗力，提高模具的承載能力。3.3.1冷擠壓成型第一百六十九頁，共249頁。第一百六十九頁，共249頁。3.3.1.1.1冷擠壓的分類根據(jù)金屬被擠出的方向與凸模運動方向的關(guān)系，冷擠壓一般可分為正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓三種基本方式。1．正擠壓如圖3-77所示，擠壓時金屬流動方向與凸模流動方向相同，適用于各種形狀的實心件、管件和環(huán)形件的擠壓；2．反擠壓如圖3-78所示，擠壓時金屬流動方向與凸模運動方向相反，適用于各種截面形狀的杯形件的擠壓；第一百七十頁，共249頁。第一百七十頁，共249頁。3．復(fù)合擠如圖3-79所示，擠壓時，金屬流動方向相對于凸模運動方向，一部分相同，另一部分相反，適用于各種復(fù)雜形狀制件的擠壓；改變凹?？卓诨蛲埂寄Ｖg縫隙的輪廓形狀，就可以擠出形狀和尺寸不同的各種空心件和實心件。

圖3-77正擠壓圖

3-78反擠壓圖

3-79復(fù)合擠

第一百七十一頁，共249頁。第一百七十一頁，共249頁。3.3.1.1.2冷擠壓的特點3.3.1型腔冷擠壓的工藝具有以下特點：(1)可以加工形狀復(fù)雜的型腔，尤其適合于加工某些難以切削加工的形狀復(fù)雜的型腔。

(2)擠壓過程簡單、迅速，生產(chǎn)率高；一個工藝凸?？梢远啻问褂?。

(3)加工精度高，表面粗糙度小。

(4)冷擠壓的型腔，材料纖維未被切斷，金屬組織更為緊密，型腔強度高。第一百七十二頁，共249頁。第一百七十二頁，共249頁。3.3.1.2.成型原理及擠壓方式(1)冷擠壓成型原理冷擠壓是利用金屬塑性變形的原理來加工模具型腔的。這種方法是利用淬硬的沖頭，在沖壓機的高壓下緩慢地擠入具有一定塑性的坯料中，獲得與沖頭形狀相同、凹凸相反的型腔。圖3-80型腔冷擠壓成型第一百七十三頁，共249頁。第一百七十三頁，共249頁。(2) 冷擠壓方式型腔的冷擠壓方式分為閉式擠壓和開式擠壓。

1）閉式擠壓閉式擠壓是將坯料放在冷擠壓模套內(nèi)進行擠壓加工，如圖3-81所示。在將工藝凸模壓入坯料的過程中，由于坯料的變形受到模套的限制，金屬只能朝著工藝凸模壓入的相反方向產(chǎn)生塑性流動，迫使變形金屬與工藝凸模緊密貼合，提高了型腔的成型精度。圖3-81閉式擠壓第一百七十四頁，共249頁。第一百七十四頁，共249頁。2）開式擠壓開式擠壓在擠壓型腔毛坯外面不加模套，如圖3-82所示。這種方式在擠壓前，其準備工作比閉式擠壓簡單。被擠壓金屬的塑性流動，不但沿工藝凸模的軸線方向，也沿半徑方向流動，如圖3-82中的箭頭方向。圖3-82開式擠壓第一百七十五頁，共249頁。第一百七十五頁，共249頁。3.3.1.3冷擠壓毛坯的制備3.3.1.3.1冷擠壓坯料形狀與尺寸擠壓件的毛坯形狀設(shè)計是否合理，將直接影響制件的形狀與尺寸，并且還將影響模具的壽命。冷擠壓用毛坯通常都是棒料或塊料，其截面形狀可根據(jù)制件的相應(yīng)截面形狀確定。一般情況下，確定毛坯形狀的原則是：旋轉(zhuǎn)體及軸對稱多角類選用圓柱形毛坯；矩形零件可選用矩形毛坯。此外還應(yīng)考慮采用何種擠壓方法，如圖5-1所示，采用正擠壓法時，用實心毛坯能擠出實心件，用空心坯料能擠出空心件。反擠壓時，毛坯的形狀采用實心和空心均可。第一百七十六頁，共249頁。第一百七十六頁，共249頁。冷擠壓毛坯尺寸是根據(jù)制件擠壓前后體積相等的原則進行計算的。如果擠壓后還要進行切削加工，則毛坯的體積V坯還應(yīng)按制件實際體積V件再加上切削消耗量，即V坯=V件+V修。 （3-1）其中V修為修邊余量或切削加工量（mm3），一般取擠壓件體積的3～5%。求得的毛坯體積與毛坯橫截面積后之比即為毛坯的高度h0-，即。（3-2）第一百七十七頁，共249頁。第一百七十七頁，共249頁。表3-14擠壓型腔工藝過程第一百七十八頁，共249頁。第一百七十八頁，共249頁。3.3.1.3.2坯料的制備冷擠壓坯料制作要求十分細致、嚴格，有一定的平面度，表面粗糙度、精度要求?？刹捎眉羟屑庸?、板料落料加工、切削加工及其它特殊方法加工，毛坯的上、下端面必須平整。3.3.1.3.3毛坯的軟化熱處理對毛坯進行軟化熱處理的目的是降低材料硬度，提高塑性，得到良好的金相組織，消除內(nèi)應(yīng)力，以降低材料的變形抗力，提高模具的壽命和零件質(zhì)量。第一百七十九頁，共249頁。第一百七十九頁，共249頁。毛坯軟化熱處理規(guī)范可從相關(guān)手冊中查到。但是，由于保溫時間同被處理毛坯尺寸、毛坯放置方法及裝爐量等諸多因素有關(guān)，因此在實際生產(chǎn)流程中，應(yīng)根據(jù)具體情況確定保溫時間。在冷擠壓工序之間，還應(yīng)根據(jù)變形程度和冷作硬化程度的大小適當安排工序間軟化熱處理工序。對于黃銅與硬鋁擠壓件，擠壓后務(wù)必進行消除內(nèi)應(yīng)力的退火。對于要求高的碳鋼和不銹鋼件，擠壓后也需進行消除應(yīng)力退火的工序。第一百八十頁，共249頁。第一百八十頁，共249頁。黃銅常用加熱到250～300。C，保溫兩小別緩慢冷卻至室溫的退火方法消除內(nèi)應(yīng)力；不銹鋼1Crl8Ni9Ti的消除內(nèi)應(yīng)力退火溫度為750℃，對于硬鋁擠壓件，常用加熱到110℃，保溫6小時緩冷至室溫的去應(yīng)力退火處理，以便消除冷擠壓所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。第一百八十一頁，共249頁。第一百八十一頁，共249頁。3.3.1.3.4毛坯的表面處理與潤滑潤滑對冷擠壓的影響十分重要。毛坯與凸、凹模和芯抽接觸面上的摩擦，不僅影響金屬的變形和擠壓件的質(zhì)量．而且直接影響擠壓單位壓力的大小、模具的強度和壽命等。所以冷擠壓時的潤滑常?？赡艹蔀槔鋽D壓成敗的關(guān)鍵。為盡量減小摩擦的不利因素影響、除模具工作表面粗糙度要求高外、還要采用良好而可靠的潤滑方法。常用的潤滑劑有液態(tài)的(如動物油、植物油、礦物油等)，也有固態(tài)的（如硬脂酸鋅、硬脂酸鈉、二硫化鑰、石墨等），它們可以單獨使用．也可以混合使用。第一百八十二頁，共249頁。第一百八十二頁，共249頁。對于有些材料，為了確保冷擠壓過程中的潤滑層不被過大的單位接觸壓力所破壞，毛坯要經(jīng)過表面化學處理。例如碳鋼的磷酸鹽處理（磷化）、奧氏體不銹鋼的草酸鹽處理、鋁合金的氧化、磷化或氟硅化處理、黃銅的鈍化處理等。經(jīng)化學處理后的毛坯表面，覆蓋一層很薄的多孔狀結(jié)晶膜，它能隨毛坯一起變形而不剝離脫落，經(jīng)潤滑處理后在孔內(nèi)吸附的潤滑劑可以保持擠壓過程中潤滑的連續(xù)性和有效的潤滑效果。第一百八十三頁，共249頁。第一百八十三頁，共249頁。3.3.1.4冷擠壓模具設(shè)計3.3.1.4.1冷擠壓模的特點由于冷擠壓時，單位擠壓力較大，因此冷擠壓模具的強度、剛度及耐用度等方面其要求都比一般沖模高，它與一般普通沖模相比，主要有以下特點：1．模具的工作部分與上、下底板之間一般都設(shè)有足夠的支承面與足夠厚度的淬硬墊板，以承受很大的壓力，減少上、下底板上的單位壓力。第一百八十四頁，共249頁。第一百八十四頁，共249頁。2．模具的工作部分都采用光滑的圓角過渡，以預(yù)防由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致其本身的損壞。3．冷擠壓模的上、下模板，應(yīng)有足夠的厚度及剛性。一般采用45鋼或鑄鋼。4．模具工作部分材料及熱處理要求，應(yīng)比一般普通沖模要求高。第一百八十五頁，共249頁。第一百八十五頁，共249頁。3.3.1.4.2冷擠壓模設(shè)計要求1．模具應(yīng)具有足夠的剛度和強度，并且能在冷熱交變應(yīng)力的情況下，模具應(yīng)保證正常工作，模具結(jié)構(gòu)要合理，如采用組合式模具。2．選用合適的模具材料，工作部分必須要有相當?shù)捻g性和耐磨性，幾何形狀及參數(shù)要合理、準確。有利于毛坯塑性變形、降低單位擠壓力。盡量采用光滑圓角過渡，防止應(yīng)力集中。第一百八十六頁，共249頁。第一百八十六頁，共249頁。3．模具的易損部位，應(yīng)考慮通用性和互換性。并便于更換、修理。4．對于精度要求較高的擠壓件，模具設(shè)計要有良好的穩(wěn)定導(dǎo)向裝置。5．坯料取放應(yīng)方便，毛坯易放入模腔。6．模具應(yīng)安全可靠，制造工藝簡便，成本低，使用壽命長。為滿足以上各項要求，必須慎重考慮模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計、材料的選擇、制造工藝及其熱處理等問題。第一百八十七頁，共249頁。第一百八十七頁，共249頁。3.3.1.4.3

冷擠設(shè)備的選用與壓力計算對冷擠壓設(shè)備的基本要求：(1)剛性好，活塞導(dǎo)向精度高；(2)活塞空行程和回程速度較快；(3)活塞工作行程速度較低，不能有“脈沖”現(xiàn)象；(4)有安全防護裝置，防止沖頭斷裂或坯料崩裂濺出傷人；(5)便于觀察擠壓情況和控制擠壓深度。第一百八十八頁，共249頁。第一百八十八頁，共249頁。

冷擠壓力的計算

式中——擠壓應(yīng)力，N；——型腔在擠壓方向上的投影面積，mm2；——單位擠壓力，MPa。見表3-15。

第一百八十九頁，共249頁。第一百八十九頁，共249頁。表3-15材料單位擠壓應(yīng)力q的值表3-16冷擠壓專用液壓機主要技術(shù)規(guī)格第一百九十頁，共249頁。第一百九十頁，共249頁。3.3.1.4.4工藝凸模設(shè)計工藝凸模在工作時要承受極大的擠壓力，其工作表面和流動金屬之間作用著極大的摩擦力。因此，工藝凸模應(yīng)有足夠的強度、硬度和耐磨性。在選擇工藝凸模材料及結(jié)構(gòu)時，應(yīng)滿足上述要求。此外，凸模材料還應(yīng)有良好的切削加工性。表3.9列出了根據(jù)型腔要求所選用的工藝凸模材料及所能承受的單位壓力。其熱處理硬度應(yīng)達到61HRC~64HRC。表3-17工藝凸模材料的選用第一百九十一頁，共249頁。第一百九十一頁，共249頁。

工藝凸模的結(jié)構(gòu)如圖3-83所示。它由以下三部分組成：①工作部分圖3-83中的L1段。工作時這部分要擠入型腔坯料中，因此這部分的尺寸應(yīng)和型腔設(shè)計尺寸一致，其精度比型腔精度高一級；表面粗糙度Ra數(shù)值為0.32m~0.08m。一般將工作部分長度取為型腔深度的1.1~1.3倍。端部圓角半徑r不應(yīng)小于0.2mm。為了便于脫模，在可能的情況下將工作部分作出1∶50的脫模斜度。

圖3-83工藝凸模第一百九十二頁，共249頁。第一百九十二頁，共249頁。②導(dǎo)向部分圖3-83中的L2段。用來和導(dǎo)向套的內(nèi)孔配合，以保證工藝凸模和工作臺面垂直，在擠壓過程中可防止凸模偏斜，保證正確壓入。一般取D=1.5d；L2＞(1~1.5)D。外徑D與導(dǎo)圈配合為H8/h7，表面粗糙度Ra數(shù)值為1.25m。端部的螺孔是為了便于將工藝凸模從型腔中脫出而設(shè)計的。脫模情況如圖3-84所示。③過渡部分過渡部分是工藝凸模工作端和導(dǎo)向端的連接部分，為減少工藝凸模的應(yīng)力集中，防止擠壓時斷裂，過渡部分應(yīng)采用較大半徑的圓弧平滑過渡，圖3.79中R≥5mm。圖3-84螺釘脫模第一百九十三頁，共249頁。第一百九十三頁，共249頁。(5)模套設(shè)計在閉式擠壓時，將毛坯置于模套中用凸模進行擠壓。模套的作用是限制坯料金屬徑向流動，防止坯料破裂。模套的形式有以下兩種：①單層模套圖3-85所示為單層模套。實驗證明，對于單層模套，r2/r1比值越大則模套強度越大。但當r2/r1＞4以后，即使再增加模套的壁厚，強度的增加已不明顯，所以實際應(yīng)用中常取r2=4r1。

圖3-85單層模套第一百九十四頁，共249頁。第一百九