2-1第二章 模具的機(jī)械加工

第二章模具的機(jī)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(nèi)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(dāng)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(jī)械加工一、車削加工1、加工的范圍：內(nèi)外旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)臺）3、復(fù)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(jī)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(jī)械式仿形原理圖：11/20/202313液壓式：液壓油作介質(zhì)，體積小，結(jié)構(gòu)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(jī)或步進(jìn)電機(jī)帶動銑刀作仿形運(yùn)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(yīng)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(fù)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(yīng)用；加工底面與側(cè)壁間有圓弧過渡的型腔。（3）錐形球頭銑刀：側(cè)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(xì)小花紋。（5）雙刃硬質(zhì)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(jìn)給，在另一橫斷面上沿某個方向作仿形運(yùn)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(xì)加工：文字、數(shù)字、花紋圖案11/20/2023262、分類：平面雕刻機(jī)和立體雕刻機(jī)3、工作原理：縮放尺，調(diào)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蛪骸⒛湍?，常用樹脂或金屬制造，如采用木材應(yīng)在其表面覆蓋一層金屬或樹脂。（2）刻刀：采用高速鋼或硬質(zhì)合金刀。尖細(xì)、鋒利，通常采用單刃刀。（3）仿形觸頭：形狀應(yīng)與靠模表面形狀相適應(yīng)。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(biāo)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(dá)IT6~IT7，孔距精度0.005～0.01mm1、坐標(biāo)鏜床簡介（圖）光學(xué)坐標(biāo)鏜：11/20/202329光學(xué)測量系統(tǒng)：光學(xué)系統(tǒng)光屏讀數(shù)11/20/2023302、主要附件：萬能回轉(zhuǎn)臺：加工分布在同一圓周上的孔和斜孔光學(xué)中心測定器與定位角鐵：基準(zhǔn)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(zhǔn)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(yīng)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(kuò)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(kuò)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?？梢圆捎描偲唇Y(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的凹模11/20/202336二、坐標(biāo)磨床加工1、坐標(biāo)磨床簡介：坐標(biāo)磨床的三個主要運(yùn)動：砂輪的轉(zhuǎn)動（自轉(zhuǎn)）、主軸的行星回轉(zhuǎn)（公轉(zhuǎn)）、主軸的上下往復(fù)運(yùn)動.11/20/2023372、坐標(biāo)磨削的基本方法11/20/202338坐標(biāo)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(jī)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(fù)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(shè)備：主要是成形磨床、平面磨床，在其他的設(shè)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(diào)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(yīng)墊塊規(guī)值的計算：A.當(dāng)0°≤α≤45°時：H=l-Lsinα-d/2H=(55-50sinα)mmB.當(dāng)45°≤α≤90°時：H=l’+Lsin(90°-α)-d/2H=(20+50cosα)mmC.當(dāng)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(yīng)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(yīng)注意的問題:為保證修出的砂輪形狀準(zhǔn)確,必須使金剛刀尖在通過砂輪主軸中心的垂直面內(nèi)運(yùn)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(fù)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(zhuǎn)中心的凸圓柱面和斜面。B)夾具結(jié)構(gòu)圖：（圖）11/20/202353C)夾具工作原理圖：（圖）11/20/202354應(yīng)墊塊規(guī)值的計算：1、當(dāng)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(zhuǎn)動的角度）

2、當(dāng)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(zhuǎn)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(diào)整器11/20/202358中心高的測量：測量調(diào)整器加一標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(jié)構(gòu)的要求（1）凸模結(jié)構(gòu)的改變：A.為便于磨削,凸模應(yīng)設(shè)計成直通式。11/20/202365B.當(dāng)凸模形狀復(fù)雜或不能直接采用磨削加工時，可將凸模設(shè)計成鑲拼式。11/20/202366（2）凹模結(jié)構(gòu)的改變當(dāng)凹模形狀復(fù)雜且精度要求高時，為便于成形磨削，也可以考慮將凹模設(shè)計成鑲拼結(jié)構(gòu)，以便對暴露表面進(jìn)行磨削。11/20/202367凹模和凸模采用鑲拼結(jié)構(gòu)時應(yīng)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(yīng)考慮整體磨削。11/20/202368（3）冷沖模設(shè)計時應(yīng)注意：在冷沖模設(shè)計時，落料模習(xí)慣上是將公差標(biāo)柱在凹模上，凸模只標(biāo)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(yīng)將制造公差標(biāo)柱在凸模上，以便進(jìn)行成形磨削時計算工藝尺寸。11/20/202369四、在數(shù)控磨床上進(jìn)行成形磨削1、數(shù)控磨床的基本結(jié)構(gòu)：平面磨床的基礎(chǔ)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(fù)合磨削：（以上兩種方法的結(jié)合）11/20/202372四、數(shù)控機(jī)床加工數(shù)控機(jī)床加工11/20/202373五、冷沖模結(jié)構(gòu)的工藝性1、何謂結(jié)構(gòu)工藝性？機(jī)器及其零件的結(jié)構(gòu)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(jī)器及其零件的結(jié)構(gòu)在某一生產(chǎn)規(guī)模下，以完全滿足其使用性能為前提，能夠采用生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高的工藝過程。2、為提高模具結(jié)構(gòu)工藝性，設(shè)計模具時應(yīng)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(jié)構(gòu)趨于簡單。（2）在結(jié)構(gòu)中應(yīng)設(shè)置必要的補(bǔ)償環(huán)節(jié)。如：易損零件的調(diào)節(jié)或更換等。（3）盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化零部件。11/20/202374（3）模具零件，特別是凸模和凹模應(yīng)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(yīng)便于裝配。3、模具采用鑲拼結(jié)構(gòu)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(chǎn)品質(zhì)量、提高效率、