機械加工成形工藝課件

課題一機械加工成形工藝四川航天職業(yè)技術學院第八單元模具制造加工技術課題一機械加工成形工藝四川航天職業(yè)技術學院第八單元模具制一、成形車削1.通用零件車削加工

車床主要用于加工各種回轉表面，還可進行鉆孔、擴孔、鉸孔、滾花等加工。車床的種類很多，其中臥式車床的通用性好，應用最為廣泛。在模具制造中臥式車床主要用于加工凸模、凹模、導柱、導套、頂桿、型芯和模柄等零件。

工件的加工通常經(jīng)過粗車、半精車和精車等工序而達到要求。一、成形車削1.通用零件車削加工模具零件常用的車削加工方法模具零件常用的車削加工方法2.成形零件車削加工

（1）雙手控制法車削加工（2）樣板刀法車削加工（3）專用工具車削法（4）仿形車削CA6136型車床2.成形零件車削加工CA6136型車床

二、成形刨削

（1）刨削加工

刨削主要用于模具零件外形的加工。中小型零件廣泛采用牛頭刨床加工；而大型零件則需用龍門刨床。模具零件的刨削加工牛頭刨床二、成形刨削模具零件的刨削加工a)粗刨b)切槽c)刨斜面d)用樣板刀精刨刨V形槽

對于工件的內(nèi)斜面，一般采用傾斜刀架的方法進行刨削，下圖所示為V形槽的刨削加工過程。a)粗刨b)切槽c)刨斜面d)用樣板刀精刨

（2）插削加工

插床的結構與牛頭刨床相似。不同之處在于插床的滑枕是沿垂直方向作往復運動的。在模具制造中插床主要用于成形內(nèi)孔的粗加工，有時也用于大工件的外形加工。插床加工時有沖擊現(xiàn)象，宜采用較小的切削用量。因此，其生產(chǎn)率和加工表面粗糙度都不高，加工精度可達IT10，表面粗糙度為Ra1.6μm。

插床的加工方法主要是根據(jù)劃線形狀，利用插床的縱橫滑板和回轉工作臺插出工件的成形孔或外形。所加工的內(nèi)孔一般都留有加工余量，供后續(xù)工序精加工用。（2）插削加工

三、成形銑削加工

銑削加工是在銑床上利用銑刀旋轉對工件進行切削加工的方法。銑刀是旋轉的多刃具，所以銑削是多刃刀具加工，可使用較大的切削速度，生產(chǎn)效率高。

在模具零件的銑削加工中，應用最廣的是立式銑床和萬能工具銑床的立銑加工，主要加工對象是各種模具的型腔和型面，其加工精度可達IT10，表面粗糙度為Ra1.6μm。若選用高速、小用量銑削，則工件精度可達IT8，表面粗糙度為Ra0.8μm。銑削時，留0.05mm的修光余量，經(jīng)鉗工修光即可得到所要求的型腔。當型腔或型面的精度要求高時，銑削加工僅作為中間工序，銑削后需用成形磨削或電火花加工等方法進行精加工。

三、成形銑削加工X6132銑床基本結構：圖1X6132外形結構（1）底座（2）床身（3）懸梁（4）主軸（5）刀桿支架（6）工作臺（7）回轉臺（8）床鞍（9）升降臺X6132銑床基本結構：圖1X6132外形結構

（一）銑削的工藝特點及應用

1.銑刀是多齒刀具，銑削過程中多個刀齒同時參加切削，無空行程。

2.銑削加工范圍很廣。

3.銑削力變動較大，易產(chǎn)生振動，切削不平穩(wěn)。

4.銑床、銑刀比刨床、刨刀結構復雜，且銑刀的制造與刃磨比刨刀困難，所以銑削成本比刨削高。

5.銑削與刨削的加工質量大致相當，經(jīng)粗、精加工后都可達到中等精度。

模具零件的銑削加工

模具零件的銑削，使用立銑的方式最多。（一）平面或斜面的加工在立銑床上使用端銑刀加工平面或斜面時，生產(chǎn)效率高。因此，這種加工方法在模具零件的平面或斜面加工中得到廣泛的應用。（二）圓弧面的加工圓轉臺是立銑加工中常用的附件，利用它可進行各種圓弧面的加工。利用圓轉臺進行立銑加工圓弧面的方式如下表所示。模具零件的銑削加工方式簡圖說明主軸中心不需對準圓轉臺中心

將工件R圓弧中心與圓轉臺中心重合。轉動圓轉臺，由立銑刀加工R圓弧側面，由于任意轉動圓轉臺都不致使銑刀切入非加工部位，因此主軸中心不需對準圓轉臺回轉中心主軸中心需落在圓轉臺軸線上

使工件R圓弧中心與圓轉臺中心重合。并使主軸中心對準圓轉臺中心軸線之一，見圖a。如主軸中心不對準圓轉臺中心軸線，則按圓轉臺刻度轉動90°時，立銑刀將切入工件非加工部位見圖b主軸中心需對準圓轉臺中心

先使主軸中心對準圓轉臺中心，然后安裝工件，使R圓弧中心與圓轉臺中心重合。移動工作臺(移動距離為R)轉動圓轉臺進行加工，控制圓轉臺回轉角度利用圓轉臺進行立銑加工圓弧面的方式方式簡圖說明主軸中心不需對準圓轉臺中心將工件R圓弧中

（三）復雜型腔或型面的加工

對于不規(guī)則的型腔或型面，可采用坐標法加工，即根據(jù)被加工點的位置，控制工作臺的縱橫(X、Y)向移動以及主軸頭的升降(Z)進行立銑加工。例如，圖8所示的不規(guī)則型面，其輪廓一般是按極坐標方法設計的，所以在加工前可按工件的極坐標半徑、夾角和加工用銑刀直徑計算出銑刀中心在各位置的縱橫向坐標尺寸，然后逐點銑削。當立銑加工的對象為復雜的空間曲面時，亦可采用坐標法，但需控制X、Y、Z三個坐標方向的移動。

坐標法加工后的型腔或型面的精度較低，需經(jīng)鉗工修整才能獲得比較平滑的表面。

（三）復雜型腔或型面的加工不規(guī)則型面的立銑加工不規(guī)則型面的立銑加工

（四）坐標孔的加工利用立銑工作臺縱向和橫向移動，可加工工件上的坐標孔。但因驅動工作臺移動的絲桿和螺母之間存在間隙，故孔距的加工精度不高。當孔距精度要求較高時，可用坐標銑床。這種銑床是以孔加工和立銑加工為主要對象的，在機床上裝有光電式或數(shù)字式讀數(shù)裝置，其加工精度比立式銑床高。坐標銑床（四）坐標孔的加工坐標銑床

四、成形磨削

磨削加工是零件精加工的主要方法。磨削時可采用砂輪、油石、磨頭、砂帶等作磨具，而最常用的磨具是用磨料和粘結劑做成的砂輪。通常磨削能達到的精度為IT7～IT5，表面粗糙度Ra值一般為0.8～0.2μm。從本質上來說，磨削加工是一種切削加工，但和通常的車削、銑削、刨削等相比卻有以下的特點：（一）磨削屬多刃、微刃切削砂輪上每一磨粒相當于一個切削刃，而且切削刃的形狀及分布處于隨機狀態(tài)，每個磨粒的切削角度、切削條件均不相同。

四、成形磨削

（二）加工精度高磨削屬于微刃切削，切削厚度極薄，每一磨粒切削厚度可小到數(shù)微米，故可獲得很高的加工精度和低的表面粗糙度值。（三）磨削速度大一般砂輪的圓周速度達2000～3000m/min，目前的高速磨削砂輪線速度已達到60～250m/s。故磨削時溫度很高，磨削區(qū)的瞬時高溫可達800～1000℃，因此磨削時必須使用切削液。（四）加工范圍廣磨粒硬度很高，因此磨削不但可以加工碳鋼、鑄鐵等常用金屬材料，還能加工一般刀具難以加工的高硬度、高脆性材料，如淬火鋼、硬質合金等。（二）加工精度高磨削運動與磨削原理（一）磨削運動

磨削時砂輪與工件的切削運動也分為主運動和進給運動，主運動是砂輪的高速旋轉；進給運動一般為圓周進給運動（即工件的旋轉運動）、縱向進給運動（即工作臺帶動工件所作的縱向直線往復運動）和徑向進給運動（即砂輪沿工件徑向的移動）。（二）磨削原理與磨削過程一顆磨粒磨削經(jīng)歷了滑擦（彈性變形）、耕犁（塑性變形）及切削（形成切屑，沿磨粒前面流出）的過程，使工件表面形成熱應力與變形應力。磨削運動與磨削原理模具零件的磨削加工

為了達到模具的尺寸精度和表面粗糙度等要求，有許多模具零件必須經(jīng)過磨削加工。例如，模具的型腔、型面，導柱的外圓，導套的內(nèi)外圓表面以及模具零件之間的接觸面等。在模具制造中，形狀簡單(如平面、內(nèi)圓和外圓)的零件可使用一般磨削加工，而形狀復雜的零件則需使用各種精密磨床進行成形磨削。一般磨削加工是在平面磨床、內(nèi)圓磨床或外圓磨床上進行的，其磨削工藝如下：（一）平面磨削

用平面磨床加工模具零件時，要求分型面與模具的上下面平行，同時，還應保證分型面與有關平面之間的垂直度。模具零件的磨削加工工藝內(nèi)容及簡圖工藝要點砂輪磨淬硬鋼選用R3～ZR1磨不淬硬鋼選用R3～ZR2砂輪粒度一般在36#～60#，常用46#周面磨削用量1．砂輪圓周速度鋼工件；粗磨22～25m/s、精磨25~30m/s2．縱向進給量一般選用1～12m/min3．砂輪垂直進給量粗磨0.015～0.05mm、精磨0.005～0.01mm1．磨削時橫向進給量與砂輪垂直進給量應相互協(xié)調(diào)2．在精磨前應修整砂輪3．精磨后應在無垂直進給下繼續(xù)光磨1或2次平行平面磨削1．一般工件磨削順序粗磨去除2/3余量→修整砂輪→精磨→光磨1或2次→翻轉工件粗精磨第二面2．薄工件磨削墊彈性墊片。在工件與磁力臺間墊一層約0.5mm厚的橡皮或海綿，工件吸緊后磨削，并使工件兩平面反復交替磨削，最后直接吸在磁力臺上磨平墊紙法。在工件空音處間隙內(nèi)墊入電工紙后，反復交替磨削1．若工件左右方向平行度有誤差，則工件翻轉磨第二面時應左右翻。若工件前后方向有誤差時，則在磨第二面時應前后翻2．帶孔工件端平面的磨削，要注意選準定位基面，以保證孔與平面的垂直度。在一般情況下前道工序應對基面做上標記3．要提高兩平面的平行度，須反復交替磨削兩平面平面磨削工藝要點工藝內(nèi)容及簡圖工藝要點砂輪磨淬硬鋼選用R3～ZR1砂輪粒度一垂直平面磨削用精密平口鉗裝夾工件，磨削垂直面1．用磨削平行面的方法磨好上下兩大平面2．用精密平口鉗裝夾工件，磨好相鄰兩垂直面3．以相鄰兩垂直側面為基面，用磨削平行面的方法磨出其余兩相鄰垂直面用精密角尺圓柱或精密角尺找正、磨垂直面。找正時用光隙法，借墊紙調(diào)整位置后，在磁力臺上磨削。該法能夠獲得比精密平口鉗裝夾更高的垂直度1．磨好兩平行平面2．用精密平口鉗裝夾磨相鄰兩垂直，作為粗基準3．用光隙法找正，置于磁力臺上磨出垂直面4．再以找正后磨出的垂直面為基面，磨出另外兩垂直面垂直平面磨削用精密角鐵2和平行夾頭裝夾工件1。適于磨削較大尺寸平面工件的側垂直面1．磨好兩平行大平面2．工件裝夾在精密角鐵上，用百分表找正后磨削出垂直面3．用磨出的面為基面，在磁力臺上磨對稱平行面4．需要六面對角尺的工件，其余兩垂直平面的磨削采用精密角尺找正的方法，在精密角鐵上裝夾后磨出垂直平面磨削用精密平口鉗裝夾工件，磨削垂直面1．用磨削平行垂直平面磨削用導磁角鐵1和墊鐵3裝夾工件2磨垂直面。它適用于磨削比較狹長的工件1．裝夾時應將工件上面積較大的平面作為定位基面，并使其緊貼于導磁角鐵面2．磨削順序磨出一平面→用導磁角鐵磨出垂直面→以相互垂直的兩平面作基面，磨出對稱平行面用精密V形鐵1和夾緊爪2裝夾臺肩或不帶臺肩的圓柱形工件3，磨削端面在螺釘夾緊工件圓柱面處墊入銅皮，保護已加工表面垂直平面磨削用導磁角鐵1和墊鐵3裝夾工件2磨垂直面。它適用于(二)內(nèi)圓磨削在內(nèi)圓磨床上磨孔的尺寸精度可達IT6～IT7級，表面粗糙度為Ra0.8～0.2μm。若采用高精度磨削工藝，尺寸精度可控制在0.005mm之內(nèi)，表面粗糙度為Ra0.1～0.025μm。在內(nèi)圓磨床上加工內(nèi)孔和內(nèi)錐孔的磨削工藝要點見表3。(二)內(nèi)圓磨削內(nèi)圓磨削工藝要點工藝內(nèi)容及簡圖工藝要點砂輪1．砂輪直徑一般取0.5～0.9的工件孔徑。工件孔徑小時取較大值，反之取較小值2．砂輪寬度一般取0.8孔深3．砂輪硬度和粒度磨削非淬硬鋼，選用棕剛玉ZR2～Z2，46#～60#磨削淬硬鋼，選用棕剛玉、白剛玉、單晶剛玉，ZR1～ZR2，46#～80#

1．表面粗糙度要求Ra1.6～0.8μm時，推薦采用46#砂輪，要求Ra0.4μm時，46#～80#砂輪2．磨削熱導率低的滲碳淬火鋼時，采用硬度較低的砂輪內(nèi)圓磨削用量1．砂輪圓周速度一般為20～25m/s2．工件圓周速度一般為20～25m/min，要求表面粗糙度小時取較低值，粗磨時取較高值3．磨削深度即工作臺往復一次的橫向進給量，粗磨淬火鋼時取0.005～0.02mm，精磨淬火鋼時0.002~0.01mm4．縱向進給速度，粗磨時取1.5～2.5m/min，精磨時取0.5～1.5m/min

內(nèi)孔精磨時的光磨行程次數(shù)應多一些，可使由剛性差的的砂輪接長軸所引起的彈性變形逐漸消除，提高孔的加工精度和減少表面粗糙度內(nèi)圓磨削工藝要點工藝內(nèi)容及簡圖工藝要點1．砂輪直徑一般取0.~工件裝夾方法1．三爪自定心卡盤一般用于裝夾較短的套筒類工件，如凹模套、凹模等2．四爪單動卡盤適宜于裝夾矩形凹?？缀蛣印⒍０逍涂?．用卡盤和中心架裝夾工件，適宜于較長軸孔的磨削加工4．以工件端面定位，在法蘭盤上用壓板裝夾工件，適用于磨削大型模板上的型孔、導柱、導套孔等1．找正方法按先端面后內(nèi)孔的原則2．對于薄壁工件，夾緊力不宜過大，必要時可采用彈性圈在卡盤上裝夾工件通孔磨削采用縱向磨削法，砂輪超越工件孔口長度一般為1/2～1/3砂輪寬度若砂輪超赿工件孔口長度太小，孔容易產(chǎn)生中凹。若超越長度太大，孔口形成喇叭形~1．三爪自定心卡盤一般用于裝夾較短的套筒類工件，1．找正方間斷表面孔磨削

對非光滑內(nèi)孔的磨削，如型孔的磨削，一般采用縱向磨削法。磨削時，應盡可能增大砂輪直徑，減小砂輪寬度并盡量增大砂輪接長軸剛度若要求加工精度高和表面粗糙度小時，可在型腔凹槽中嵌入硬木等，變?yōu)檫B續(xù)內(nèi)表面磨削

磨削時選用硬度較低的砂輪以及較小的磨削深度和縱向進給量臺階孔磨削

磨削時通常先用縱磨法磨內(nèi)孔表面，留余量0.01～0.02mm。磨好臺階端面后，再精磨內(nèi)孔。凸凹模臺階孔的磨削方法如圖所示1．磨削臺階孔的砂輪應修成凹形，并要求清角，這對磨削不設退刀槽的臺階孔極為重要2．對淺臺階孔或平底孔的磨削，在采用縱磨法時應選用寬度較小的砂輪，防止造成喇叭口3．對淺臺階孔、平底面和孔口端面的磨削，也可采用橫向切入磨削法，要求接長軸有良好的剛性間斷表面孔磨削對非光滑內(nèi)孔的磨削，如型孔的磨削，一般小直徑深孔磨削

對長徑比≥8～10的小直徑深孔磨削，一般采用CrWMn或W18Cr4V材料制成接長軸，并經(jīng)淬硬，以提高接長軸剛性。磨削時選用金剛石砂輪和較小的縱向進給量，并在磨削前用標準樣棒將頭架軸線與工作臺縱行程方向的平行度校正好1．嚴格控制深孔的磨削余量2．在磨削過程中，砂輪應在孔中間部位多幾次縱磨行程，以消除砂輪讓刀而產(chǎn)生的孔中凸缺陷內(nèi)錐面磨削1．轉動頭架磨內(nèi)錐面，適于磨較大錐度的內(nèi)錐孔2．轉動工作臺磨內(nèi)錐面，適于磨削錐度不大的內(nèi)錐孔

磨削內(nèi)錐孔時，一般要經(jīng)數(shù)次調(diào)整才能獲得準確的錐度，試磨時應從余量較大的一端開始對長徑比≥8～10的小直徑深孔磨削，一般采用Cr(三)外圓磨削

外圓磨床主要用于各種零件的外圓加工，如圓形凸模、導柱、和導套、頂桿等零件的外圓磨削。其加工方式是以高速旋轉的砂輪和低速旋轉的工件進行磨削，工件相對于砂輪作縱向往復運動。外圓磨削的尺寸精度可達IT5～IT6，表面粗糙度為Ra0.8～0.2μm，若采用高光潔磨削工藝，表面粗糙度可達Ra0.025μm。在外圓磨床上加工外圓、臺階端面和外圓錐面的磨削工藝要點見表4。(三)外圓磨削外圓磨削工藝要點工藝內(nèi)容工藝要點砂輪磨非淬硬鋼：棕剛玉，46#～60#，Z1～Z2磨淬硬鋼：HRC＞50棕剛玉、白剛玉、單晶剛玉，46#～60#，ZR2～Z2

半精磨時(Ra1.6～0.8μm)，建議采用粒度36#～46#砂輪精磨時(Ra0.4～0.2μm)，采用粒度46#～60#砂輪外圓磨削用量砂輪圓周速度陶瓷結合劑砂輪的磨削速度≤35m/s樹脂結合劑砂輪的磨削速度＞50m/s工件圓周速度一般取13～20m/min，磨淬硬鋼≥26m/min磨削深度粗磨時取0.02～0.05mm，精磨時取0.005～0.015mm縱向進給量粗磨時取0.5～0.8砂輪寬度精磨時取0.2～0.3砂輪寬度1．當被磨工件剛性差時，應將工件轉速降低，以免產(chǎn)生振動，影響磨削質量2．當要求工件表面粗糙度小和精度高時，在精磨后，在不進刀情況下再光磨幾次外圓磨削工藝要點工藝內(nèi)容工藝要點砂磨非淬硬鋼：棕剛玉，46#工件裝夾方法1．前后頂尖裝夾，具有裝夾方便、加工精度高的特點，適用于裝夾長徑比大的工件2．用三爪自定心或四爪單動卡盤裝夾，適用于裝夾長徑比小的工件，如凸模、頂塊、型芯等3．用卡盤和頂尖裝夾較長的工件4．用反頂尖裝夾，磨削細長小尺寸軸夾工件，如小型芯、小凸模等5．配用芯軸裝夾，磨削有內(nèi)外圓同軸度要求的薄壁套類工件，如凹模鑲件、凸凹模等1．淬硬件的中心孔必須準確刮研，并使用硬質合金頂尖和適當?shù)捻斁o力2．用卡盤裝夾的工件，一般采用工藝夾頭裝夾，能在一次裝夾中磨出各段臺階外圓，保證同軸度3．由于模具制造的單件性，通常采用帶工藝夾頭的芯軸，并按工件孔徑配磨，作一次性使用。芯軸定位面錐度一般取1：5000～1：7000工1．前后頂尖裝夾，具有裝夾方便、加工精度高的特點，適用1．一般外圓面磨削1.縱向磨削法工件與砂輪同向轉動，工件相對砂輪作縱向運動。當一次縱行程后，砂輪橫向進給一次磨削深度。磨削深度小，切削力小，容易保證加工精度，適于磨削長而細的工件1．臺階軸如凸模的磨削，在精磨時要減少磨削深度，并多用光磨行程，有利于提高各段外圓面的同軸度2．磨臺階軸時，可先用橫磨法沿臺階切入，留0.03～0.04mm余量，然后用縱磨法精磨2.橫向磨削法(切入法)工件與砂輪同向轉動，并作橫向進給連續(xù)切除余量。磨削效率高，但磨削熱大，容易燒傷工件，適于磨較短的外圓面和短臺階軸，如凸模、圓型芯等

為消除磨削重復痕跡，減少磨削表面粗糙度和提高精度，應在終磨前使工件作短距離手動縱向往復磨削3.階段磨削法是橫磨法與縱向磨法的綜合應用，先用橫磨法去除大部分余量，留有0.01～0.03mm作為縱磨余量，適于磨削余量大、剛度高的工件

在磨削余量大的情況下，可提高磨削效率一1.縱向磨削法1．臺階軸如凸模的磨削，在精磨時要減少磨削深臺階端面磨削軸上帶退刀槽的臺階端面磨削先用縱磨法磨外圓面，再將工件靠向砂輪端面2.軸上帶圓角的臺階端面磨削先用橫磨法磨外圓面，并留小于0.05mm的余量，再縱向移動工件(工作臺)，磨削端面1．磨退刀槽臺階端面的砂輪，端面應修成內(nèi)凹形磨帶圓角的臺階端面，則修成圓弧形2．為保證臺階端面的磨削質量，在磨至無火花后，還需光磨一些時間外圓錐面磨削轉動工作臺磨外錐面受一般外圓磨床工作臺的最大回轉角的限制，只能磨削圓錐角小于14°的圓錐體。裝夾方便，加工質量好2.轉動頭架磨外圓錐面將工件直接裝在頭架卡盤上，找正后磨削，適于短而大錐度的工件3.轉動砂輪架磨外錐面適于磨削長而大錐度的工件。磨削時工件用前后頂尖裝夾，工件不作縱向運動，砂輪作橫向連續(xù)進給運動。若圓錐母線大于砂輪寬度，則采用分段接磨

磨削外錐面時，通常采用以內(nèi)錐面為基準，配磨外錐面的方法臺軸上帶退刀槽的臺階端面磨削先用縱磨法磨外圓面，再將1．磨退

五、仿形加工仿形加工以事先制成的靠模為依據(jù)，加工時觸頭對靠模表面施加一定的壓