第12章模具零件特殊表面的机械加工课件.ppt

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1、2022/12/20,第12章模具零件特殊表面的机械加工,第12章模具零件特殊表面的机械加工,第12章模具零件特殊表面的机械加工,孔的加工在模具制造中占有很大的比例。譬如冲裁凹模、凸模固定板、卸料板，塑料模中型芯固定板、推杆固定板等零件都需要孔的加工。模具零件中，有圆孔，有方孔及不规则的异型孔，本节主要讨论圆孔的加工。 12.1.1 一般孔的常见加工方法 1. 钻孔 钻孔主要用于孔的粗加工。钻孔使用的刀具是麻花钻，其具体结构如图12-1所示。钻头一般由工作部分和夹持部分组成。麻花钻的工作部分又由顶端切削部分和圆周导向部分组成。切削部分由两条切削刃组成，锥顶角120。导向部分有两条对称的棱边和螺

2、旋槽，棱边起导向和修光孔壁的作用，螺旋槽起排屑和输送切削液的作用。一般情况下，12mm的麻花钻采用直柄结构，13mm的麻花钻采用锥柄结构。,12.1 孔及其孔系的加工,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-1 麻花钻的结构,钻孔使用的设备主要是钻床。钻床又分为台式钻床、立式钻床、摇臂式钻床几种基本形式。摇臂钻床钻孔时工件无需移动，加工范围大，是大型零件钻孔的常用设备。除钻床外，普通车床、立式铣床、镗床上也都可以完成钻孔工序。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,钻孔时工件常见的装夹方式如图12-2所示。钻孔工件几何尺寸较小时，可采用平口钳装夹，中型零件可采用压板、螺栓直接将工件固定在工作

3、台上。圆柱表面上钻孔可采用V型架。几何尺寸大、重量大的工件，钻孔孔径偏小时，无需装夹。,图12-2 钻孔时工件的装夹a）用虎钳装夹；b）用压板螺栓装夹；c）用V型架装夹；d）用钻模装夹,第12章模具零件特殊表面的机械加工,2. 扩孔 扩孔是对已经加工出来的孔径进一步扩大的加工方法。扩孔使用的刀具是扩孔钻。由于扩孔钻钻心截面面积较大，刚性较好，加工精度和表面状态均比钻孔要好。扩孔使用的设备同钻孔。扩孔往往是钻孔的后续工序，是镗孔、铰孔的预加工。如果采用钻扩复合工艺时，一般情况下，第一次钻孔孔径的尺寸应等于扩孔孔径尺寸的0.50.7倍。 3. 铰孔 铰孔是对中小孔径进行半精加工、精加工的常见方法。

4、铰刀除前端有一引导锥度外，切削刃是垂直平行布置的。铰削的加工余量小，精铰时双面切削量仅为0.010.03mm。铰孔的加工精度高，一般可达IT6T10级，甚至可达IT5级，表面粗糙粗Ra=1.60.4m，但铰孔的孔径尺寸受铰刀直径的限制。 模具零件中的定位销孔、小凸模、小型芯固定板中的一些精密孔，多采用铰孔作为精加工手段进行。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,4. 镗孔 镗孔同扩孔一样，是对已经加工出来的孔进一步扩大的加工方法。镗刀虽然是单刃，镗削加工效率偏低，但加工孔径不受刀具直径的限制，与钻、扩、铰孔相比，具有较强的灵活性，加工范围宽，是大、中孔径的半精加工、精加工的常用方法。 镗孔一般

5、在专用的镗床进行，由于镗刀杆截面大，刚性好，其加工精度较高，可达IT7IT10级。精度要求不太严格的孔径，也可在普通车床、铣床上进行。镗削加工可获得的表面粗糙度Ra=1.60.4m，是60mm孔径的常见加工方法。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,12.1.2 孔的坐标镗削加工 模具零件中，譬如连续冲裁模中的凹模、多凸模的固定板，都需要加工出许多孔，这些孔不仅孔径有严格的精度要求，而且孔与孔之间又有严格的位置要求。模具制造中，将同一零件上，尺寸精度和位置精度都有较严格要求的一系列孔称为孔系。为保证各孔的相对位置精度要求，对这类零件往往采用坐标镗削的方法进行加工。坐标镗削使用的设备为坐标镗床。

6、图12-3所示为立式双柱坐标镗床。机床的工作台能在纵、横移动方向上作精密调整，大多数工作台移动量的读数值最小单位是0001 mm。机床定位精度一般可达(0.020.025)mm，工作台移动值的读取方法可采用光学或数字显示式。 在坐标镗床上按坐标法镗孔，是将各孔间的尺寸转化为直角坐标尺寸，如图12-4所示。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,在工件的安装调整过程中，为了使工件上的基准a或b对准主轴的轴线，可以采用多种方法。图12-5是用定位角铁和光学中心测定器进行找正。光学中心测定器2以其锥柄定位，安装在镗床主轴的锥孔内，在目镜3的视场内有两对十字线。定位角铁的两个工作表面互成90，在它的平面

7、上固定着一个直径约7 mm的镀铬钮，钮上有一条与角铁垂直工作面重合的刻线。使用时将角铁的垂直工作面紧靠工件4的基准面（a面或b面），移动工作台，并从目镜观察，使镀铬钮上的刻线恰好落在目镜视场内的两对十字线之间，如图12-6所示。此时，工件的基准面已对准机床主轴的轴线。 加工分布在同一圆周上的孔，可以使用坐标镗床的机床附件万能回转工作台，如图12-7所示。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-3 立式双柱坐标镗床1床身；2一工作台；3、6立轴；4主轴箱；5顶梁；7横梁；8主轴,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-4 孔系的直角坐标尺寸 图2-5用定位角铁和光学中心测定器找正 1定

8、位角铁；2光学中心测定器；3目镜；4工件,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-6 定位角铁刻线在显微镜中的位置 图12-7 万能回转工作台 1转盘；2、3手轮,第12章模具零件特殊表面的机械加工,12.1.3 孔系的配合加工 模具零件中有些零件本身的孔距精度要求并不高，但相互之间的孔位要求必须高度一致；有些相关零件不仅孔距精度要求高，而且要求孔位一致。这些孔常用的加工方法有： （1）同镗(合镗)加工法。对于上、下模座的导柱孔和导套孔，动、,定模模座的导柱孔和导套孔以及模座与固定板的销钉孔等，可以采用同镗加工法。同镗加工法就是将孔位要求一致的2个或3个零件用夹钳装夹固定在一起，对同一孔位

9、的孔同时进行加工，如图12-8所示。,图12-8 模具零件的同镗(合镗)加工1，2，3零件；4钻头；5夹钳,第12章模具零件特殊表面的机械加工,（2）配镗加工法。为了保证模具零件的使用性能，许多模具零件都要进行热处理。热处理后零件会发生变形，使热处理前的孔位精度受到破坏，如上模与下模中各对应孔的中心会发生偏斜等。在这种情况下，可以采用配镗加工法，即加工某一零件时，不按图样的尺寸和公差进行加工，而是按与之有对应孔位要求的热处理后的零件实际孔位来配做。例如，将热处理后的凹模放到坐标镗床上实测出各孔的中心距，然后以此来加工未经热处理的凸模固定板上的各对应孔。通过这种方法可保证凹模和凸模固定板上各对应

10、孔的同心度。 配镗不能消除热处理对零件的影响，加工出的孔位绝对精度不高。为了保证各相关件孔距的一致性和孔径精度，可以采用高精度坐标镗削（未淬硬件）和坐标磨削（淬硬件）来加工孔系，也可以采用数控机床、线切割来完成孔系的加工，加工精度可达0.0l mm。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,对于需要重复生产的型腔、型芯，为了提高加工效率，保证加工质量，往往采用仿形加工。尤其是数控机床、加工中心未普及之前，采用仿形加工往往是复杂型腔、型芯加工的常用方法之一。 12.2.1 回转体表面的仿形车削 仿形车削主要用于复杂回转体曲面的凸模、型芯、型腔的加工。仿形车削可在带有仿形装置的通用车床上完成，也可以在

11、专用的仿形车床上完成。一般仿形装置使车刀在纵向走刀的同时，又使车刀按预定的轨迹横向走刀，通过纵向、横向走刀的复合运动，完成复杂回转曲面的内、外形加工。 仿形车削按照仿形装置的仿形控制方式不同，分为机械仿形、液压仿形和电气仿形。 机械仿形按照靠模样板的安装位置不同分为靠板靠模仿形、刀架靠模仿形和尾座靠模仿形。图12-9（a）为机械式靠板靠模仿形车削示意图。图12-9（b）为尾座靠模仿形车削，使用于仿形车削端面。,12.2 模具零件成形表面的仿形加工,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-9 机械式仿形车削 a）靠板靠模仿形 b）尾座靠模仿形 1靠模；2滚柱；3连接板 1工件；2板架；3刀杆

12、； 4刀架；5床鞍；4靠模；5靠模支架,第12章模具零件特殊表面的机械加工,12.2.2 型腔、型芯的仿形铣削 仿形铣削主要用于复杂的凸模、型芯、型腔的加工。仿形铣削可在带有仿形装置的立式铣床上完成，也可以在专用的仿形铣床上完成。 1. 在立式铣床上加工 在立式铣床上进行平面轮廓仿形铣削，需要使用简单的靠模装置。图12-10所示为仿形铣削凹模型孔。 2. 在仿形铣床上加工 对于形状复杂的模具型腔的加工可以在仿形铣床上进行。图12-11所示的为一台立体仿形铣床。 加工时，靠模销始终和靠模表面接触，由于靠模表面的形状不同，就会使靠模销产生轴向运动，并通过机床的随动系统（图12-12）来控制机床的驱

13、动装置，使铣刀跟随着靠模销相应的轴向移动，从而使铣刀加工出和靠模表面一致的成形表面。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-10 平面轮廓仿形铣削 1滚轮；2铣刀；3样板；4垫板； 5凹模；6底板；7工作台,图12-11 立式仿形铣床 1床身；2工作台；3支架；4工件； 5铣刀；6靠模；7靠模销；8立柱； 9主轴箱 10横梁,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-12 立体仿形铣床随动系统1支架；2工件；3靠模；4靠模销；5随动机构；6始发运动机构；7放大器；8随动运动电动机；9铣刀,第12章模具零件特殊表面的机械加工,12.3 模具零件成形表面的磨削加工,成形磨削是精加工成形表面

14、的一种方法。成形磨削就是把复杂的成形表面分解成若干个平面、圆弧等简单的形状，然后分段磨削，并使其光滑、圆整，最后达到设计图纸要求的磨削加工。 成形磨削加工精度高，可获得较低的表面粗糙度Ra值，是淬硬凸模、凹模镶块常见的精加工手段。成形磨削可以在普通平面磨床或专用的成形磨床上进行。 常见的成形磨削方法有两种：成形砂轮磨削和夹具磨削。成形砂轮磨削是利用专用的修整砂轮工具，将砂轮修整成与工件型面完全吻合的相反型面，然后用砂轮磨削工件（图12-13（a）夹具磨削法是将工件按一定条件装夹在专用夹具上，加工时通过夹具调整工件的位置，移动或转动夹具进行磨削，从而获得所需的形状（图12-13（b）。成形磨削常

15、用的夹具有：正弦精密平口钳、正弦磁力台、正弦分中夹具、万能夹具等。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,模具制造中，一般以夹具磨削为主，以成形砂轮磨削法为辅。为了保证零件质量，提高生产效率，往往需要两种方法综合使用。 12.3.1 成形砂轮磨削 采用成形砂轮磨削时，首先要把砂轮修整成所需要的形状，砂轮的修整是成形砂轮磨削的关键环节。成形砂轮的修整，过去是采用专用的工具（图12-14）。目前普通采用数控车床，用金刚石笔，按事先编好的数控程序对砂轮进行修整。,图12-13 成形磨削方法,图12-14 修整圆弧砂轮,第12章模具零件特殊表面的机械加工,12.3.2 夹具磨削法 常见的成形磨削夹具有如

16、下4种： 1.正弦精密平口钳 正弦精密平口钳由带有平口钳的正弦尺和底座组成（图12-15）。工件装夹在平口钳中，为了使工件倾斜一定的角度，需要在正弦圆柱或底座的定位面之间垫入量块。应垫入的量块值可按下式计算： H=Lsin （12-1）式中，H为应垫入的量块值；L为正弦圆柱面的中心距；为工件所需倾斜的角度。 正弦精密平口钳用于磨削零件上的斜面，最大的倾斜角度为45，若与成形砂轮配合使用，可磨削平面与圆弧面组成的复杂形面。 2. 正弦磁力台 正弦磁力台与正弦精密平口钳一样按正弦原理设计，区别仅在于用电磁吸盘代替平口钳装夹工件，方便迅速。正弦磁力台用于磨削工件的斜面，其最大倾斜角度为45，适于磨削

17、扁平工件。如图12-16所示。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-15 正弦精密平口钳1底座 2精密平口钳 3工件 4砂轮 5正弦圆柱 6量块,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-16 正弦磁力台,第12章模具零件特殊表面的机械加工,3. 正弦分中夹具 正弦分中夹具可用于磨削具有同一个回转中心的圆弧面和斜面。其结构如图12-17所示。,图12-17 正弦分中夹具1底座 2支架 3手轮 4后顶尖 5工件 6鸡心夹头 7前顶尖 8前顶座 9主轴 10涡轮 11零位指标 12分度盘 13正弦圆柱 14蜗杆 15量块垫板,第12章模具零件特殊表面的机械加工,利用分度盘上的正弦圆柱来控

18、制工件的转动角度时，垫板和正弦圆柱之间应垫入的量块尺寸（图2-18），可按下列公式计算 H1=P-sin-d2 =H0-sin （12-2） H 2=P+sin-d2 =H0+sin （12-3）,图12-18 量块的计算,式中 H1、H2为所需垫入的量块尺寸；H0为一对正弦圆柱处于水平位置时，所垫的量块尺寸；P为夹具主轴中心至垫板间的距离；d为正弦圆柱的直径；D为正弦圆柱中心所在圆的直径；为工件所需转动的角度。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,4. 万能夹具 万能夹具是从正弦分中夹具发展起来的更为完善的成形磨削夹具，属成形磨床的主要附件，也可以在平面或万能工具磨床上使用。 （1）结构组成

19、及各部分的作用 万能夹具的结构组成如图12-19所示。主要由分度部分、回转部分、十字拖板部分及工件装夹部分组成。 （2）工件装夹方法 根据工件形状的不同，其装夹方法通常有以下几种： 用螺钉与垫柱装夹在工件上预先制作工艺螺孔，用螺钉和垫柱紧固在转盘10上。该法装夹工件，经一次装夹可将凸模、型芯轮廓全部磨削出来。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,用精密平口钳或磁力台装夹。将精密平口钳或磁力台紧固在夹具的转盘10上，用平口钳或磁力台夹持工件磨削，但一次装夹只能磨出工件的部分成型表面。,图1219 万能夹具1块规垫板；2正弦圆柱；3分度盘；4游标；5蜗轮；6主轴；7拖板座； 8丝杆；9小拖板；10

20、转盘；11丝杆；12中拖板；13手轮,第12章模具零件特殊表面的机械加工,12.3.3 坐标磨削法 坐标磨削加工是一种高精度的加工工艺方法，主要用于淬火或高硬度工件的加工，对消除工件热处理变形、提高加工精度尤为重要。坐标磨削范围较大，可以加工直径1200mm的高精度孔，加工精度可达0.005 mm，表面粗糙度可达Ra=0.320.08m。坐标磨削对于位置、,图12-20 砂轮的3种基本运动,尺寸精度和硬度要求高的多孔、多型孔的模板和凹模，是一种较理想的加工方法。 坐标磨床的磨削能完成3种基本运动，即砂轮的高速自转运动、行星运动（砂轮轴心线的圆周运动）及砂轮沿机床主轴轴线方向的直线往复运动，如图

21、12-20所示。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,在坐标磨床上进行坐标磨削加工的基本方法有以下几种： （1）内孔磨削。 （2）外圆磨削 外圆磨削也是利用砂轮的高速自转、行星运动和轴向直线往复运动实现的，如图12-21（a）所示。 （3）锥孔磨削 磨削锥孔是通过利用机床上的专门机构，使砂轮在轴向进给的同时连续改变行星运动的半径实现的（图12-21（b）。 （4）综合磨削 将以上几种基本的磨削方法进行综合运用，可以对一些形状复杂的型孔进行磨削加工，如图12-22和图12-23所示。图12-22为磨削凹模型孔。图12-23是利用磨槽附件对清角型孔轮廓进行磨削加工。,第12章模具零件特殊表面的机械

22、加工,图12-21 坐标磨削加工a) 外圆磨削； b) 锥孔磨削,图12-22 凹模型孔磨削 图12-23 清角型孔磨削,第12章模具零件特殊表面的机械加工,12.3.4 曲线光学磨床的磨削 曲线光学磨床是按放大样板或放大图进行磨削加工的，主要用于磨削尺寸较小的凹模拼块、凸模和型芯等。其加工尺寸精度可达 0.01mm，表面粗糙度Ra=0.630.32m。 1. 曲线光学磨床的投影面放大原理 光学投影的放大原理如图12-24所示。,图12-24 光学曲线磨床的投影放大原理 1光源；2工件；3砂轮；4物镜；5，6三棱镜；7平镜；8光屏,第12章模具零件特殊表面的机械加工,2. 曲线光学磨床定子槽拼

23、块制造实例 当图12-25所示定子槽型孔拼块的精度要求较高时，可安排以下制造工艺过程： （1）锻造毛坯。为了增加材料的密度，提高性能，采用锻造毛坯，毛坯锻造成为32mm32mm20mm的长方体。 （2）热处理。将已锻造好的毛坯进行球化退火，硬度达HBS220240。 （3）毛坯外形加工。将退火后的毛坯按图进行粗加工，留单面余量0.20.3 mm。 （4）坯料检验。对已进行粗加工的坯料，按图和加工余量要求进行检验。 （5）热处理。对检验合格的拼块，按热处理工艺进行淬火、回火，硬度为HRC 5862。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,（6）平面磨削。如图12-26所示。 （7）磨削外径。将拼块

24、准确地固定在专用夹具上，磨削拼块外径，达到R57和表面粗糙度要求，如图12-27所示。 （8）细磨平面。对各拼块的拼合面均匀地进行精细磨削后依次镶入内径为114的环规中，要求配合可靠，紧密，如图12-28所示。 （9）磨削刃口部位。将各拼块装夹在夹具上，在光学曲线磨床上根据型孔刃口部位的放大图进行粗加工和精加工，如图12-29和图12-30所示。 （10）端面磨削。将拼块压人型孔固定板孔114内，对刃口端面进行整体细磨。 （11）检验。用投影仪检验型孔，测量拼块内径、外径、角度，检验硬度。,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-25 定子槽型孔拼块,第12章模具零件特殊表面的机械加工,图12-26 磨削侧面及总长 图12-27 磨削外径,图12-28 细磨平面,2022/12/20,第12章模具零件特殊表面的机械加工,演讲完毕，谢谢听讲!,再见，see you again,3rew,