培训教材--模具零件加工工艺的认识

,部门：项目二课编制：黄双福审核：_ 日期：_,文件编号：_,模具零件加工工艺的认识,Page1,模具加工用到的加工设备主要有：铣床、车床、 钻床、磨床、打孔机、CNC车床、CNC铣床（电 脑锣）、线割机、火花机；机床的选用，是依 据产品要求，定合理的加工工艺，根据加工工艺 选用合适和加工设备。 模具实际加工中，为了满足加工工艺要求， 还要用到以下加工设备，如材料热处理的真空 炉、加工深孔用的深孔钻、刻字用的雕刻机等；,如右图零件示，所示零件材料为DC53，材料硬件要求HRC56-58，在此零件加工上，所要用的加工工艺有：铣床-热处理-磨床-CNC铣床-打孔-线割-火花机-省光；如零件要刻上模具编号或材料字体，还要加工雕刻。,Page2,了解各机床的加工范围和加工精度，方能根据不同要求选择合理的加工工艺；做为跟模人员，对加工机床的加工范围和能力的认识，才能更好的评估模具结构和加工进度。,合理的选择加工工艺可以理解为，在纳期时间内，以最低成本完成零件的加工要求；现手机模具或个别客户，纳期要求越来越短，而为了按期完成模具纳期，只能不计成本选择加工工艺，因此增加模具加工成本；,Page 3,目 录,机床加工工艺 页码1、铣床 4-82、车床、钻床 9-113、磨床 12-154、CNC铣床 16-225、线割 23-276、火花机 28-367、抛光 37-39,Page4,1、铣床 铣床主要用于零件粗加工，加工范围主要包括有铣外形(六面体),铣槽,铣斜面,铣台阶,钻孔,铰孔,镗孔等；加工行程为：X 770 * Y 380 * Z 400；表面粗糙度Ra3.2 ，平面加工精度为0.01mm，钻孔加工精度为0.1mm，最大装夹刀具直径为20mm，最小装夹刀具直径为1mm； 铣床常使用的刀具有： 1) 飞刀 类型:三角型飞刀,四角型飞刀,圆型飞刀 加工范围：、曲尺六面体开粗,外型开粗,可用于平面类精加工(精度可以达到0.01mm)；、在模具方面可用于加工上,下模大型腔,内模件外形,行位座,大镶件等. 2) 锣刀 加工范围：1. 曲尺外形、平面开粗和精加工 2. 槽开粗和精加工 3) 铣刀 类型：普通铣刀、合金铣刀、钨钢铣刀. 加工范围：曲尺外形、平面开粗和精加工.,铣床,Page5,4) R刀 加工范围：成型内，外R，加工流道。 5) 倒角刀 类型：C角、R角 加工范围：倒内，外R角、C角 6) T型刀 加工范围：加工T型槽 7) 斜度刀 常用角度有0.5,1,2,3,4,5,10,15 加工范围：加工斜面，斜槽，锥度孔。 8) 铰刀 类型：机铰刀，手铰刀 加工范围：内圆精加工，可获得较小的表面粗糙度与尺寸精度 ，铰孔精度可达IT7IT9，表面粗糙度可达Ra1.6Ra3.2m 9) 钻头 类型：普通钻头、合金钻头 加工范围：钻孔，（使用前，必须先用中心钻），钻孔最小为0.8mm，最大为25mm，超过25MM 孔要用镗刀加工；,铣床,Page6,10) 刀条 类型：普通刀条、合金刀条 加工范围：可自制各种精度要求不高的刀具，用于加工精度要求不高的工件 11) 中心钻 作用：定位中心，使后续加工不偏心 12) 镗刀 类型：普通镗刀、合金镗刀、钨钢镗刀 加工范围：加工钻头与铣刀等无法加工的大圆孔，精度要求不高 铣床加工深度为0.01mm,刀条,中心钻,普通钻头,铰刀,铣床,Page7,随着各种精密加工机床的出现，铣床在模具越来越偏于粗加工，如运水孔、顶针过孔、螺丝过孔、线割穿线孔、胶圈槽、斜边孔、油槽，行位座、铲机、内模、镶件外形粗加工等等；,斜边孔,胶圈槽,顶针穿线孔,外形开精,铣床,Page8,铣床用于精加工方面的有：上下内模框精加工、前后模定位槽精加工、顶针孔(软模)、行位槽精加工、管边孔等；精密加工机床的出现，模具加工精度要求自然而然也提高，铣床做（模框、顶针孔、定位槽）精加工精度己达不到现模具要求，故精加工很少用，大多用于粗加工。,铣床,Page9,2、车床、钻床 车床 用于零件粗加工，加工类型比较单一，只要加工圆类产品，公司车床用于加外圆、内圆、外螺牙零件；表面粗糙度Ra3.2 ，圆度加工精度为0.02mm； 车床装夹头有三爪卡盘和四爪卡盘，装夹又可以用内爪和外爪；内爪和外爪区分在于，在内模装夹不足时，再转用外爪装夹；外爪装夹最大装夹为210mm，内爪装夹最大装夹为180mm，最小装夹刀具直径为6mm；但四爪卡盘最小装夹为10mm。 四爪卡盘比三爪卡盘一个装夹功能是，可以装夹四边形零件车圆。 车床常使用的刀具有： 1) 钻头 加工范围：用于加工内圆，但钻孔没有铣床钻孔方便。 2) 普通车刀 加工范围：加工预硬材料用； 3) 合金车刀 加工范围：加工热处理材料用； 4）车断刀 加工范围：车断材料或零件用，最大能车断60mm；,车床、钻床,Page10,5）成形刀 加工范围：加工成形圆弧面和外螺牙用； 公司车床为普通车床，加工精度低，用于粗加工，如加工撑头、法兰、拉杆、外螺牙待圆类零件，主车预硬材料，热处理材料都外发到沙井工厂，用CNC车床加工。 车外螺牙，做普通零件收紧用的外牙（如限位螺丝），胶位上的外螺牙，都是用CNC车牙或磨床加工；车外牙最小能车M3，最大能车M20。 加工内圆，最大能加工120深。 钻床 钻床加工方式比车床还要单一，只适用于钻孔，而具加工深度低，加工时无法精确定位，只能在划线找出位置，打点后，按打点位置定位钻孔，加工孔位置度很低，在模具加工上只适用于钻要求不高的运水孔，模架运水孔。 一般铣床能加工的孔，都会在铣床上加工，加工孔位置较准确，超过铣床加工范围时方用钻床加工，钻床钻孔深度与机床型号大小和钻头的长度有关，公司和钻床加工深度可以达到600mm，但是公司钻头长度不足，能加工的长度只能公司现有钻头长度计算。,车床、钻床,Page11,下为公司钻头尺寸和长度：,钻头加工深度为钻头长度减去装夹长度，装夹长度一般不钻头直径的3-5倍。,车床、钻床,Page12,3、磨床 磨床的磨削工具是高速旋转的砂轮；经过磨削的工件，可获得较高的精度和较低的表面粗糙度值。磨削加工的范围很广，有曲轴磨削、外圆磨削、内圆磨削、无心外圆磨削、刀具刃磨、导轨磨削和平面锥磨削等，其中最基本的磨削方式是外圆磨削、内圆磨削和平面磨削三种；公司现用的磨床只有平面磨床，平面磨床又分小磨床和大水磨床，加工行程为别为：小磨床（X320*Y150*Z250）、大水磨（X1000*Y400*Z360）， 砂轮是磨床加工的刀具，在加工前，要确定材料型号，要选择合适的砂轮，选择砂轮时要注意下几点：1）一般HRC50-58钢材平面较大或者是不易变形的平面加工都可用46K砂轮, 特殊材料则选择特殊砂轮, 如陶瓷需用碳化硅砂轮加工。2）碳晶、铜材料的平面磨削都可用46K砂轮, 研磨时需修平底面, 在工件上面打上润滑油, 防止掉砂。3）修R时，较大的R可用较粗的砂轮, 1.5mm以上的封胶R都可用46K砂轮加工。 R越小, 则对砂粒要求越高, 一般1.0R可用80K，0.5-0.2mm的R可用120K，0.1R则需180K-320K砂轮来修整加工。,磨床,Page13,4）切槽时大的槽宽可用较粗的砂轮加工, 最后只需用较细砂轮清角即可。 槽越小对砂轮要求越高。 一般0.6mm-1.0mm可用100K砂轮, 0.5mm可用120K，0.4-0.3mm可用180-220K，0.2-0.15mm槽可用220-320K等。5）在加工中, 硬度小, 气孔大的砂轮适用于硬材的磨削; 硬度大, 气孔小的砂轮适用于软材的磨削. 目前公司常用的砂轮主要有以下几种: 46K: 主要用到的有两种规格1/2X8”和1/4X7”,其主要用于平面粗加工. 60K: 主要用到的有一种规格1/2X8”,其主要用于槽位粗加工. 80K: 主要用到的有两种规格1/2X8”和3/8X8”,其主要用于深槽粗加工.100K: 主要用到的有两种规格1/2X8”和3/8X8”,其主要用于针类和槽粗加工.120K: 主要用到的有两种规格1/2X8”和3/8X8”,其主要用于针类和槽精加工.150K: 主要用到的有一种规格1/4X8”,其主要用于宽0.5-1.0MM的深槽粗加工.180K: 主要用到的有一种规格1/4X8”,其主要用于宽0.5-1.0MM的深槽粗加工.220K：主要用到的有一种规格1/4X7”,其主要用于清角加工,可以清到R0.03圆角,可用于镜面加工.320K: 主要用到的有一种规格1/4X7”,其主要用于清角加工,可以清到R0.03圆角,可用于镜面加工.,铣床,Page14,合金砂轮：主要用在一些高硬合金加工上,如刀具之类.公司主要用200P,400P两种型号,200P用于粗加工,400P用于精加工,两者一般是相互配合着用,600P的也是用作精加工,但加工时很容易烧掉.砂轮型号中，数字越大，砂轮颗粒越细，加工钢料表面粗糙度越小；要保证加工零件粗糙度小，加工进刀量也要越小，与其成正比，如右图示；磨床加工与其它机械加工一样，都使用磨削液，其主要作用是：、冷却工件；、有润滑作用，可减少磨屑、工件与砂轮三者和磨擦；、将接触面上的磨悄冲走。 在加工薄壁件时，Z轴进刀量不能超过0.02mm，冷却液一定要使用，以降低工件温度，减少薄壁件变形。,磨床,Page15,小磨床加工精度较高，磨平面度能做到0.005mm；如磨床加工师傅技术好，通过加工工艺调整或补尝，加工精度还可以再提高；故磨床加工对加工都的技术要求较高。小磨床加工外圆时，如果有多级外圆，为保证加工精度，尽量在一次装夹内完成多级外圆加工；多次装夹加工多级外圆，零件同心度难以保证在0.01mm内；再者如圆上有平面的话，要加工完外圆后，再加工平面。加工零件的尺寸，必须在磨床行程范围内，否则会影响加工精度；大水磨加工精度比小磨床精度低，加工200*200以下的零件，精度可以做到0.01mm，200到300的零件，加工精度为0.015mm；而公司大水磨加工模板或大件精度己超，超过300到350的零件，最多能保证在0.02mm。对精度要求高的外螺纹，也可通过磨床加工，其精度比普通的CNC车床还要高；如对外螺纹起点有要求的工件，CNC车订就难以做到，磨床可准确保证，但对磨床加工者的技术要求较高；公司内现无法磨外螺纹。,磨床,Page16,4、CNC铣床（电脑锣） CNC铣床就是精密铣床，它是利用数字化信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法 ；要实现对机床的控制,需要依零件几何体，编出描述刀具和机床间相对运动的信息,以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的基本参数，这此基本参数我们现熟称程式；所以CNC铣床能按零件3D，把零件的曲面、圆弧及不规则面加工出实体。 CNC是铣床的延伸体，CNC铣床按轴类分，可分为三轴机和五轴机；普通的CNC铣床可以在X、Y、Z轴上，通程式任意或同时运动，为三轴机；五轴机则为工作台除了X轴Y轴Z轴运动外，还可以360转动、前后或左右摆动一定的角度，此类五轴机简称X、Y、Z、A/B、C轴机；还有一种五轴机是工作台X、Y、Z轴运动，工作台360转动和主轴在一定范围内摆动。,CNC铣床,Page17,三轴机与五轴机最大的区别在于，五轴机可加工出立体的零件，三机轴不可以。公司现有的五轴机为工作台XYZ轴运动、左右摆动、360转动，左右摆动的范围为+35至-95。下图中，左图为三轴机加工零件，右图为五轴机加工的立体零件（大力神杯）,大力神杯,推板,正面,背面,CNC铣床,Page18,现阶段公司生产的模具类型有：机壳类、充电器类、连接器类，依现模具加工需求，申购和储备有如下刀具（全为公制刀）： 1) 从刀具材质上分有：合金刀、镀层刀 2) 从刀具加工的材质分有：加工铜材刀、加工HRC52以下钢材刀、加工HRC -62以下钢材刀 3) 从刀具形状上分有：平底刀、R刀、平底带R刀 4) 从刀具刃径上分大概有下几种：,CNC铣床,Page19,CNC铣床加工深度，与钢料有没有出模斜度有关，如没有出模斜度，加工深框时，刀具侧刃易过切零件件而导致零件报废，没有出模角；按现有刀具加工，加工内框深度如下：,CNC铣床,Page20,产品上常用有薄深骨，给加工上带来一定的难度，例如CNC加工骨位铜公时，易变形，电火花加工深骨时，易积碳。,铜公材质较软，在加工薄壁件时，易受力变形，薄壁铜公如没有出模角，直接影响能加工薄壁铜公深度，而且加工薄壁铜公的刀具不能太大，公司常用4和6和刀加工深骨铜公。,宽度,高度,铜公壁厚为时1.0mm时，骨位深度最多能加工20mm，2mm骨位厚度，高度可加工35mm；但如果改为用石墨碳公加工深骨，1mm骨位能加工35mm高,CNC铣床,Page21,CNC铣床也能加工圆工件，但圆度比CNC车床加工圆的真圆度低；加工圆镶件，圆度最大能保证在0.02mm内，但是圆细长件（如下零件图）用CNC铣床加工头部插穿圆，钢料易变形，影响真圆度，凸起圆要改成用铜公电火花加工。,CNC铣床也有用来刻字，刻字只有应急上才加工；如字体要求利角，公司无刀具无法加工，刻字加工有专门的雕刻机，如要在弧面上雕刻，一定要有3D图方能加工。,CNC铣床,Page22,公司的CNC铣床只要主是MIKROM（米克朗）和FANUC（法兰克）两种机台，此两种机台都为高速机，法兰克用于加工铜公，米克朗用于精加工钢料，平面、曲面加工精度为0.01mm，深度可保证0.05mm； 除了米克朗和法兰克外，还有 一台永进机、两台大力机都为台湾机，此两种机台为普通CNC，只能用于加工模架和开粗用，加工精度为0.02mm；普通CNC加工行程为：X轴1000*Y轴500*Z轴500 （单位：mm）高速CNC加工行程为：X轴600*Y轴550*Z轴400 （单位：mm）,CNC铣床,Page23,5、线割 线切割加工是通过电极和工件之间脉冲放电时的电腐蚀作用，对工件进行加工。线割机依加工精度依次排列，可分为：快走丝、中走丝、慢走丝；快走丝用于粗加工，加工表面粗糙度也较高；慢走丝为精加工，加工精度很高；中走丝是在快走丝和慢走丝之间，精度为0.01mm。丝线切割加工工件部位，电极丝必须能在垂直方向通过，且只能加工直通的规则表面，材料的导电率大于1S/cm，且必须不能同水、氧气、氢气发生激烈的化学反应。故并不是所有的材料都能用线割加工，不规则曲面、盲孔等都不能用线割加工。慢走丝线割线常用镀锌线和铜公，镀锌线与铜线相比，加工光洁较高、速度较快、韧性好，但价格昂贵，工件被镀锌线加工的表面易氧化，生锈后会影响加工精度、光洁度。,线割,Page24,线割加工最小R和线割最大高度，与选择线割线直径有送，线割线越小，加工R就越小，但能线割的高度就越低；我司线割线加工高度值如下：上表格中的加工高度意思为：超过表格中的加工高度，加工精度不能保证；0.10的线受工件加工高度限制（一般300MM），加工高工件易断线 。,线割,Page25,影响加工精度的主要因素有：1)环境影响:不能有任何直射的阳光或气流,还要控制室内温度；2)冲水影响：由于冲水导致电极丝颤动而影响。其防止措施有：a、减小冲水压力；b、通过Z轴移高机头2.0mm；3)参数选择不当而影响加工精度;；4)机床本身加工精度和工件的装夹校正会直接影响线切割加工精度。公司现在用慢走丝机床是AGIECUT CHALLENGE(阿奇）和SODICK AQ327L（沙迪克），常用电极丝的直径是0.20mm、0.25mm的铜线，最小能用0.05mm的铜线，最小可以割R0.035mm。快走丝有两台，都用直径0.18mm的钼丝线，最小加工R0.1mm，常用于加工避空孔。 慢走丝加工外形精度可达0.005mm，垂直度精度达0.005 mm，粗糙精度达Ra0.3，用的线切割液是工业纯净水；快走丝的加工精度为0.02mm。线割零件的粗糙度精度要求越高，其走刀次數增加，例如线割1修3，粗糙度方能达Ra0.3。 线割加工内孔和内框时，都要加工穿线工艺孔，小于3.0mm孔时，需要用打孔机打穿线孔；一般2.0以下的孔用0.8或0.5的铜管打，2.0以上的用1.0铜管打 ，打孔的孔越小、越高越易偏心；打孔最小能打0.3，但是很少用，因为打0.3的孔易偏心。,线割,Page26,公司丝割加工种类要求标准：,线割,Page27,慢走丝线割机加工行程如下：,快走丝线割机加工行程如下：工作台行程为500*400*500（最大线割高500）；线割最大斜角为5，加工高度超过100mm时，加工精度难以保证达到0.02mm,线割,Page28,6、EDM（火花机）电火花加工是利用电极与工件在液体介质内进行重复性脉冲放电，在电极与工件之间形成一个温度高达8000-12000度的瞬间高温热源，在高温热源作用区,工件的金属表层很快熔化甚至气化；熔化甚至气化的金属在液体介子中冷却；凝固成细小颗粒，通过流动的液体介子把颗粒带走 ；故火花机加工的钢料表面会相存一层薄薄的硬件层，火花机加工的零件会存在内应力，大面积电火花的工件，电火花加工后，都要进行回火去除应为；也是因为有硬化层的存在，电火花加工的纹面会比晒纹的纹面耐用。火花机常用于机械加工难以加工或无法加工的材料 和结构，例如无法镶出骨位，即2mm厚深度15 mm的弧状深骨，机械加工不了，通过火花机电蚀，可以轻易加工出来。影响火花机加工精度的因素：加工精度除受机床精度、工件的装夹精度、电极制造及装夹精度影响之外，主要受放电间隙（火花位）和电极损耗的影响；,EDM,Page29,火花机電极材料主要有三种： 銅、銅鎢、石墨，区别如下：1）铜电极：能量分布均勻，加工安全，用于各種參數加工，適用于小面積成型槽加工。2）钨铜电极：用于清角，深孔及碳化鎢等材料的加工，選用小條件加工；3）石墨电极：由于积碳最重易拉弧燒伤，选用时应加大休止脈波時間PB,適用於大面積粗加工。公司现在主要用铜电极，在清解加工时，方用钨铜电极，石墨电极没有用。电火花加工中，加工碎屑的排放不良妨碍了绝缘层的恢复，使得放电后在同一点上又连续放电(二次放电），就是我们常说的积碳。产生二次放电的原因有： 1）绝缘度低的诱导体存在于加工液中 2）水份破坏了绝缘度 3）电源控制得不稳定改善产生二次放电的方法1）注意冲油方法，使其将绝缘度低的诱导体冲走2）更换火花油或过滤器，使加工液保持良好的绝缘度3）调整加工参数，保证电源控制稳定加工,EDM,Page30,火花机冲油主要有三种方式，分别为：喷射式、浅入式、涌出式；三种方式的作用都不一样，详细如下：1）喷射式将出油量开大，使其有一定的压力将熔化的杂质冲走，此方式适用于加工浅小平面。容易排渣。2）浅入式把出油量放小，让它随着电极的跳动慢慢流入加工面，使熔化的杂质渣又随电极的跳动排出。此方式适用于深孔加工。3）涌出式把油放满工作台，内将工件浸在其中，使熔化的杂质渣随着电极的跳动从加工面里涌出。此方式适用于大面积工件加工。我公司现有火花机的类型有：CHARMILLES （夏米尔 ）、Sodick （沙迪克）、Dophen ； 公司的夏米尔火花机为高速火花机，为机头高速抽头，当在高速升起时，电极可将污物带走，在向下时，亦可把碳粉排出，高速抽头速度为30mm/s，主要针细孔及深骨位加工，以达加工状态稳定； 公司现有两台(ROBOFORM 350和ROBOFORM 35P各一台)备有C轴转旋功能,，专门为电牛角入水和加工内螺牙用,EDM,Page31,火花机按加工方式分，可分为直蚀、镗蚀、横蚀、螺纹(轨迹)、球形、扣位、对角等加工方式，下面简要说明现加工中最常用的四种加工方式：直蚀：机床的机头上下跳动瞬间放电；根据电极形状电蚀工件。这是最常用的电蚀加工.镗蚀：机头根据要加工位置的形状及大小沿四周摇摆电蚀。横蚀：机头沿前后或左右移动放电电蚀。主要用于加工侧面大面积位置及侧面深骨加工螺纹、轨迹 ：这种加工方法只适用于有C轴旋转的机型，通过C轴转动和C轴转动的同时上下移动，可以加工如牛角入水，螺旋位置.火花机加工内转角，因火花位的存在，内转角无法做到利角，内转角R最小可加工到最小0.03mm，但清角铜公必需要用钨铜做，清角时很易损公，加工成本高，故在设计中尽量设计R0.1mm，可以用红铜做电极。火花机为电火机腐蚀加工，加工表面必定有加工火花纹，现加工火花纹最小能做到Ra0.3，即我们熟称的镜面加工，镜面加工零件的面积不能超过30*30（mm)，超过要求面积，电蚀出来的Ra值会超过0.3；镜面加工时，要留0.05-0.1mm钢料。,EDM,Page32,我们公司可以加工出多种纹面。其中最常用纹面为Ra1.0；以下是可加工的各纹路：Ra0.3、Ra0.4、Ra0.75、Ra1.0、Ra1.35、Ra1.8、Ra2.8、Ra4.1 、Ra5.2、Ra6.5、Ra7.0、Ra8.6、Ra12、Ra15。 公司火花机加工参数如下：Sodick加工参数,EDM,Page33,Dophen加工参数,EDM,Page34,Sodi