模具零件制造工艺教学课件PPT.ppt

模具零件制造工艺,冲模、塑料模模架组成零件的加工工艺过程及典型工艺方案；注射模模架的典型零件工艺方案；冲模工作零件的加工方法和典型工艺方案；成形磨削加工技术；塑料模型腔、型芯的加工方法和典型工艺方案；型腔数控加工和光整加工技术。,典型模具零件工艺,型腔表面加工,型腔加工,冲裁凹模的加工,冲裁凸模的加工,模架零件的加工,本章要点,冲模模架组成零件中导柱、导套和上下模座的加工工艺过程及典型工艺方案；注射模模架的典型零件工艺方案；冲模工作零件的加工方法和典型工艺方案；成形磨削加工技术；塑料模型腔、型芯的加工方法和典型工艺方案；型腔数控加工和光整加工技术。,本章知识要点：,模具零件工艺过程制定的步骤：,工艺分析,毛坯选择,表面加工 方案确定,工艺路线 制定,确定工序 余量、尺寸,制定零件 工艺过程,一、冷冲模模架 （1）作用： 模架是用来安装模具的工作零件和其它结构零件，并保证模具的工作部分在工作时间具有正确的相对位置。 （2）组成： 上、下模座，导柱、导套,第一节 模架零件的加工,（3）模架种类,二、导柱的加工 种类 （一）零件工艺性分析 1、导向作用，与导 套无阻滞，耐磨； 2、圆度 3、同轴度,a,b,（二）、毛坯的选择 材料：20 热轧圆钢 （三）、主要表面加工方案 32r6 ra0.4 m 粗车半精车粗磨 精磨 32h6 ra0.1 m 粗车半精车磨削 精磨研磨,（四）零件工艺路线 方案一 双顶尖法 下料车端面、打中心孔 车外圆热处理研中心孔磨削研磨 方案二 工艺夹头法 下料车端面车外圆 热处理研中心孔 磨削研磨线切割 优先选择方案一,（五）工序余量及尺寸,下料,车削,磨削,研磨,外圆单边余量24mm,长度余量35mm,单边余量0.25mm,单边余量0.01mm,（六）工艺过程,若中心孔有较大的同轴度误差，将使中心孔和顶尖不能良好接触，影响加工精度 。 热处理后会产生变形和缺陷。,(七)导柱中心孔的研磨,修正中心孔可采用磨、研磨和挤压如下： 车床用磨削方法修正中心孔 锥形砂轮 煤油/机油 锥形铸铁 研磨剂 挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖 同轴度0.002mm,导柱研磨工具,1、导向作用，与导柱无阻滞，耐磨 2、圆度 3、同轴度,三、导套的加工,（一）零件工艺性分析,（二）、毛坯的选择 材料：20 热轧圆钢 （三）、主要表面加工方案 45r6 ra0.4 m外圆 粗车半精车粗磨 精磨 32h7 ra0.2 m内孔 钻粗镗精镗 粗磨 精磨研磨,下料车端面、内孔、外圆热处理磨内、外圆研内孔,（四）零件工艺路线,（五）工序余量及尺寸,（六）工艺过程,(七)导套的研磨 1、车床上研磨,2、研磨机,保证模架的装配要求，使模架工作时上模座沿导柱上、下运动平稳，无滞阻现象，保证模具能正常工作 材料: ht200 /45,四、上、下模座的加工,种类:,1、上、下面平行度 2、导柱、导套安装 孔的孔距尺寸一致 3、垂直度小于0.01/100,（一）零件工艺性分析,（二）毛坯的选择 ht200 铸件 （三）主要表面加工方案 孔245h7 ra1.6 钻粗镗半精镗精镗,平面ra1.6 粗刨/铣半精刨/铣粗磨,（四）零件工艺路线 备料刨/铣平面 磨平面划线钻孔 镗孔铣油槽 先面后孔 （五）工序余量及尺寸,（六）工艺过程,习题,模座上、下平面的平行度公差,一、圆形凸模,第二节 冷冲模的凸模加工,（一）零件工艺性分析 1、 轴类零件 同轴度 2、台肩厚度 3mm 3、与固定板配合处 d: 0.02mm(it7) ra0.8 m 4、工作部分 d: 0.02mm(it7) ra0.4m,（二）、毛坯的选择 锻件 （？性能）,（三）、主要表面加工方案 d:粗车半精车磨削 d:粗车半精车磨削 精磨,（四）、零件工艺路线 方案一 双顶尖法 备料锻造热处理车端面、 外圆热处理研中心孔 磨削线切割,方案二 工艺夹头法 备料锻造热处理车端面、 外圆热处理磨削去除夹头 注：车端面时留夹头的余量,（五）、工序余量及尺寸 （六）、工艺过程 （1）备料 （2）锻：锻成28 38 （3）热处理：退火 （4）车：车端面及中心孔；双顶尖装夹，车d、d面留单面磨削余量0.3mm （5）检验 （6）热处理：淬硬hrc5862 （7）研磨：中心孔 （8）磨：磨外圆d及d至尺寸 （9）线切割：两端顶尖孔处,（二）铣削加工 注：刨、铣削都是用于粗加工、半精加工。,二、非圆形凸模的加工,加工方法 （一）压印锉修 以加工好凹模配作凸模,（三）刨削加工,用于精加工 1、成形砂轮法 （1）角度修整 修整工具 （2）圆弧修整 修整工具 注：角度、圆弧修整均使用金刚石笔 （3）用挤压轮修整,（四）成形磨削,（1）精密平口钳 （2）正弦精密平口钳 如图 h=lsin （3）正弦磁力工作台 如图 最大倾角45度 （4）导磁铁,注：以上各夹具用于平面、斜面加工 测量：测量调整器、量块、百分表 进行比较测量 如图,2、夹具成形磨削法,所示凸模，采用正弦磁力夹具在平面磨床上磨削斜面a、b及平面c。除a、b、c面外，其余各面均已加工到设计要求。,例题,磨削工艺过程： 1）将夹具置于机床工作台上，找正。 2）以d及e面为定位基准磨削a面：调整夹具使a面处于水平位置. 调整夹具的量块尺寸 检测磨削尺寸的量块尺寸：,3）磨削b面：调整夹具使b面处于水平位置，如图2-26b所示。 调整夹具的量块尺寸： 检测磨削尺寸的量块尺寸： 4）磨削c面：调整夹具磁力台成水平位置，如图所示 检测磨削尺寸的量块尺寸：,5）磨削b、c面的交线部位：用成形砂轮磨削，调整夹具磁力台与水平面成30，砂轮圆周修整出部分锥角为60的圆锥面。 砂轮的外圆柱面与处于水平位置的b 面部分微微接触，再使砂轮慢速横向进给，直到c面也出现微小的火花，加工结束。,主要结构： 装夹部分、十字滑快、 回转部分、分度部分,（5）万能夹具,可以在平面磨床、万能工具磨床上，磨削由直线和凸、凹圆弧组成形状复杂凸模,进行成形磨削时要进行工艺尺寸换算，将复杂的凸模分解成单一的直线和圆弧，分别进行磨削。 工艺尺寸换算步骤： 计算工件各工艺中心的坐标尺寸，运算结果要精确到0.01mm。 确定各平面至对应中心的垂直距离，选定回转轴的倾斜角度。 计算工件不能自由回转的圆孤面的圆心角，画出工件尺寸计算图,例题,3、仿形磨削 1）原理： 是在具有放缩尺的曲面磨床或光学曲面磨床上，按放大样板或放大图对成形表面进行磨削加工。 2）被加工零件尺寸：主要用于磨削尺寸较小的凸模和凹模拼块。 3）被加工零件精度：0.01mm ra0.630.32m,工艺分析：如图 凸凹模 间隙z=0.06mm ？外形刃口加工 ra0.4/ ra0.8 ？内形（孔)ra0.4 15 ？漏料孔、螺纹孔加工 热处理 5864hrc,（五）典型非圆凸模工艺,材料： crwmn 热处理 5864hrc,毛坯选择： 锻件 （？性能） 主要表面加工方案： 外形：粗铣精铣磨削 内形：粗镗半精镗精 镗研磨 （？磨削） 内、外形还可以采用线切割同时加工，再研磨,工艺路线（方案）： 方案一： 备料锻造退火铣六面磨六面划线/作螺纹孔/漏料孔镗内孔铣外形热处理研内孔成形磨外形 方案二： 备料锻造退火铣六面磨六面划线/作螺纹孔/漏料孔/穿丝孔热处理线切割内外形研磨内外形 注：经比较优先选择方案二,工艺过程 1、下料：56117 2、锻造：锻成110 45 55 3、热处理：退火 4、铣削：铣六面 留单面余量 0.4mm 5、磨削：上/下平面及相邻两侧 6、钳工：划线、钻/攻螺纹孔， 钻穿丝孔、漏料孔 7、热处理：淬火、低温回火 8、磨削：平面磨上、下面及相邻两侧面,9、线切割：割内、外刃口面 10、研磨：研内、外刃口面 11、检验,凹模型孔一般是指模具中成形制件内 外表面轮廓的通孔，形状多样，可分为 圆形凹模型孔和异形凹模型孔两种。 凹模型孔常用的加工方法主要有：钻、铰、镗、铣和坐标磨削，另外还常使用电火花成形加工、数控线切割和数控铣加工，使用研磨和抛光作为光整加工。,第三节 冷冲模的凹模加工,一、圆形型孔 （1）单型孔凹模 毛坯锻造退火车削、铣削划线钻、镗型孔钻固定孔攻螺纹、铰销孔淬火、回火磨削上、下平面及型孔。,（2）多型孔凹模 常采用坐标法进行加工 1）镶入式凹模,在坐标镗床上按坐标法镗孔，是将各型孔间的尺寸转化为直角坐标尺寸,2）整体式凹模,1、用百分表找正a、b与工作台平行 2、用光学中心测量器找正基准 a、b,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,(3）整体式凹模一般工艺 材料：碳素工具钢或合金工具钢。 热处理：60hrc 加工工艺路线 毛坯锻造退火粗加工半精加工钻、镗型孔淬火、回火磨削上、下平面，型孔 注：孔系加工-坐标镗床、数控铣床坐标磨床,二非圆形型孔,非圆形型孔的凹模，通常将毛坯锻造成矩形，加工各平面后进行划线，再将型孔中心的余料去除。图示是沿型孔轮廓线钻孔。 凹模尺寸较大时，也可用气割方法去除。,型孔进一步加工： 1）仿形铣削 2）数控加工 3）立铣或万能工具铣床 现代制造：广泛采用线切割,3坐标磨床加工 （1）机床的磨削运动,(2）磨削加工的基本方法 1）内孔磨削 2）外圆磨削,3）锥孔磨削,4）平面磨削 5）侧磨,6）基本磨削综合运用，可对复杂形状的型孔进行磨削加工,复习,三、典型冲裁凹模工艺过程,目的与要求,重点与难点,凹模工艺过程,习题,凹模型孔一般是指模具中成形制件内外表面轮廓的通孔，形状多样，可分为圆形凹模型孔和异形凹模型孔两种,模具凹模型孔常用加工方法,复习：,圆形：车、钻、铰、镗、坐标磨,异形：普通铣、数控铣、坐标磨、线切割、电火花成型,目的与要求：,1、熟悉冲裁凹模常用加工方法的应用； 2、了解凸模与凹模加工方法的区别； 3、掌握凹模工艺过程制定的步骤,重点与难点：,凹模型孔的加工 型孔与挡料销孔的位置精度,凹模,（一）、工艺分析：,？外形 ra0.8 m ？内形刃口（孔)ra0.4 m ？漏料孔、销孔及固定 孔加工 ？凹模的选材、毛坯 种类、热处理 5862hrc,（二）、材料及毛坯选择：,材料：crwmn,锻件,凹模高耐磨性、基体有较高强度和硬度、淬透性好。淬火、低温回火。,组织细密，高硬度和耐磨性，足够的强度和韧性,（三）、主要表面加工方案： 外形：粗铣精铣磨削 内形：粗铣精铣粗磨精磨,凹模刃口还可以采用线切割加工，再研磨。,（四）、工艺路线（方案）：,方案一： 备料锻造退火铣六面磨六面划线/作螺纹及销孔铰挡料销孔铣型孔/修漏料孔热处理磨六面坐标磨型孔,特点：传统加工方法，普通铣削，挡料销与型孔位置较难保证，加工困难。,方案二： 备料锻造退火铣六面磨六面划线/作螺纹孔及销孔/穿丝孔热处理磨六面线切割挡料销孔及型孔研磨型孔,特点：挡料销与型孔位置精度高，漏料斜孔一次切割，工艺简单，现在模具加工常用方法。优先选择方案二,（五）、加工余量,（六）凹模工艺过程：,1、备料： 将毛坯锻成平行六面体。 尺寸166mm130mm25mm 2、热处理：退火 3、铣平面：铣各 平 面 ，厚度留磨 削余量 0.6mm，侧面留磨削余量 0.4mm 4、磨平面：磨上下平面，留磨削余量 0.30.4mm磨相邻两侧面保证垂直,5、钳工划线：划出对称中心线， 固定孔及销 孔线 6、钳工：加工固定孔及销孔 及穿丝孔 7、检验 8、热处理：按热处理工艺保5862hrc 9、磨平面：磨上下面及其基准面达要求 10、线切割：切割挡料销孔及型孔，留研磨余量0.01mm,11、研磨：研型孔达规定技术要求 12、检验,第四节 型腔加工,型腔的作用是成形制件的外表面，其加工精度和表面一般要求较高，可分为回转曲面的型腔和非回转曲面的型腔。 回转曲面的型腔： 车削磨削（内圆磨/坐标磨） 非回转曲面的型腔：铣削磨削（坐标磨）研磨/抛光/表面硬化处理,一 型腔加工方法 1车削加工 主要用于加工回转曲面的型腔或型腔的回转曲面部分,1）将坯料加工为平行六面体，斜面暂不加工。 2）在拼块上加工出导钉孔和工艺螺孔，车削时装用。 3）将分型面磨平，在两拼块上装导钉，一端与拼块a过盈配合，一端与拼块b间隙配合。 4）将两块拼块拼合后磨平四侧面及一端面，保证垂直度，要求两拼块厚度保持一致,5）在分型面上以球心为圆心，以44.7mm为直径划线，保证，如图2-84所示。,6)车削过程,2铣削加工 （1）普通铣床加工型腔 立铣和万能工具铣床：适合于加工平面结构的型腔。 ra1.6 m 考虑由于切削力波动导致刀具倾斜变化造成的误差 ,选用比型腔圆弧半径r小的铣刀半径。,加工出某些特殊的形状部位，可采用适合于不同用途的单刃指铣刀。,提高铣削效率，铣削前可在型腔轮廓线的内部连续钻孔，深度和型腔的深度接近,特点：劳动强度大，加工精度低，操作者技术水平要求高，平面加工能力强，作辅助设备,（2）仿形铣床加工型腔 特别适合于加工具有曲面结构的型腔。,1）仿形铣床 立式、卧式仿形铣床 图是xb4480型电气立体仿形铣床的结构外形。加工平面轮廓、立体曲面等,2）加工方式 按样板轮廓仿形 铣削时靠模销沿着靠模外形运动，不作轴向运动，铣刀也只沿工件的轮廓铣床，不作轴向运动. 可用于加工负责轮廓形状，但需深度不变。,按按照立体模型仿形 水平分行 垂直分行,周期进给的方向与半圆柱面的轴线方向平行。,周期进给的方向与半圆柱面的轴线方向垂直。,3）铣刀和仿形销 铣刀端头的形状。,铣刀端部的圆弧半径必须小于被加工表面凹入部分的最小半径，锥形铣刀的斜度应小于被加工表面的倾斜角 。,4）仿形靠模 仿形加工的主要装置，。 材料：石膏、木材、塑料、铝合金、铸铁、钢板 仿形铣加工锻模型腔,3数控机床加工 （1）数控铣床 1）不需要制造仿形靠模。 2）加工精度高，一般可达0.020.03mm，对同一形状进行重复加工，具有可靠的再现性。 3）通过数控指令实现了加工过程自动化，减少了停机时间，使加工的生产效率得到提高,采用数控铣床进行三维形状加工的控制方式有： 1）二轴半控制 如图a所示。 2）三轴控制 如图b所示。 3）五轴同时控制 如图c所示。,a,b,c,（2）加工中心 一般是具有快速换刀功能，能进行铣、钻、镗、攻螺纹等加工，一次装夹工件后能自动地完成工件的大部或全部加工的数控机床。 1）带自动换刀装置的加工中心 换刀装置 拔刀换刀装刀 刀库 刀具传送装置,数控高速铣削加工,第五节 型腔的抛光和表面硬化技术,一、型腔的抛光和研磨 1手工抛光 （1）用砂纸抛光 手持砂纸，压在加工表面上作缓慢的运动，以去除机械加工的切削痕迹，使表面粗糙度减少，是一种常见的抛光方法。,模具型腔（芯）： 粗、半精加工（铣）抛光和研磨 约45%,（2）用油石抛光 主要是对型腔的平坦部位和槽的直线部分进行。 1）选用适当种类的磨料、粒度、形状的油石。 2）根据抛光面大小选择适当大小的油石，以使油石能纵横交叉运动 3）l-an全损耗系统用油1份、煤油3份、透平油或锭子油少量。,3）研磨 在工件和工具（研具）之间加入研磨剂，在一定压力下由工具和工件间的相对运动，驱动大量磨粒在加工表面上滚动或滑擦，切下微细的金属层而使加工表面的粗糙度减小。 研磨剂： 磨料氧化铝、碳化硅、金刚石 研磨液煤油、煤油与机油 辅料硬脂酸、油酸或工业甘油,2机械抛光 （1）圆盘式磨光机 如图所示。用手持式对一些大型模具去除仿形加工后的走刀痕迹及倒角，抛光精度不高，其抛光程度接近粗磨。,（2）电动抛光机 由电动机、传动软轴及手持式抛光机组成。 1）手持往复研抛头,2）手持直式旋转研抛头,3电解修磨抛光 在抛光工件和抛光工具之间施压以直流，利用通电后工件（阳极）与抛光工具（阴极）在电解液中发生的阳极溶液作用来进行抛光的一种工艺方法，如图所示。,电解修磨抛光的工作原理,1）电解修磨抛光不会使工件产生热变形或应力。 2）工件硬度不影响加工速度。 3）对型腔中用一般方法难以修磨的部分及形状， 可采用相应形状的修磨工具进行加工，操作方便、 灵活。 4）粗糙度一般为ra6.33.2m。 5）装置简单，工作电压低，电解液无毒，生产安全。,特点：,是超声加工的一种形式，是利用超声振动的能量，通过机械装置对型腔表面进行抛光加工的一种工艺方法。,4超声波抛光,（1）原理 超声发生器能将50hz的交流电转变为具有一定功率输出的超声频电振荡,（2）磨料材料 碳化硅、碳化硼、金刚砂 （3）粗糙度 ra0.630.08m。 （4）特点 1）抛光效率高，能减轻劳动强度。 2）适用于各种型腔模具，对窄缝、深槽、不规则圆弧的抛光尤为适用。 3）适用于不同材质的抛光。,目的：提高模具的耐用度。 1cvd法（化学气相沉积法） 在高温下将盛放工件的炉内抽成真空或通入氢气，再导入反应气体(ticl4ch4)。气体的化学反应在工件表面形成硬质化合物涂层tic。,二、型腔的表面硬化处理,优点： 1）处理温度高，涂层与基体之间的结合比较牢固。 2）用于形状复杂的模具也能获得均匀的涂层。 3）设备简单，成本低，效果好（可提高模具寿命26倍），易于推广。 缺点： 1）处理温度高，易引起模具变形。 2）涂层厚度较薄，处理后不允许研磨修正。 3）处理温度高，模具的基体会软化，对高速钢和高碳钢高铬钢，必须进行涂覆处理后于真空或惰性气体中再进行淬火、回火处理。,2pvd法(物理气相沉积法) 在真空中把ti等活性金属熔融蒸发离子化后，在高压静电场中使离子加速并沉积于工件表面形成涂层。 优点： 1）处理温度一般为400600，不会影响 cr12型模具钢原先的热处理效果。 2）处理温度低，模具变形小。,缺点： 1）涂层与基体的结合强度较低。 2）涂覆处理温度低于400，涂层性能下降，不适于低温回火的模具。 3）采用一个蒸发源，对形状复杂的模具覆盖性能不好；多个蒸发源或使工件绕蒸发旋转来弥补，使设备复杂、成本提高。 3td法 将工件浸入添加有质量分数为15%20%的fe-v、fe-nb、 fe-cr等铁合金粉末的高温（8001250）硼砂盐熔炉中，保持0.510h，在工件表面上形成110m或更厚些的碳化物涂覆层，然后进行水冷、油冷或空冷。,复习,第六节 典型型腔（芯）工艺过程,目的与要求,重点与难点,型芯工艺过程,型腔工艺过程,型腔的作用是成形制件的外表面，其加工精度和表面一般要求较高，可分为回转曲面的型腔和非回转曲面的型腔,动模板加工录像,定模板加工录像,支撑板加工录像,复习：,模具型腔（芯）常用加工方法,粗、半精加工,回转体,车削,非回转体,普通铣削,仿形削,数控铣削,精加工,坐标磨,研磨、抛光,表面硬化,电火花成形,目的与要求：,1、熟悉型腔（芯）常用加工方法的应用； 2、了解型腔（芯）与凹模加工方法的区别； 3、掌握型腔（芯）工艺过程制定的步骤,重点与难点：,型芯推杆导向孔的加工 型芯与型腔的位置精度,一、典型型芯工艺过程,（一）工艺分析,零件及装配图 型芯零件图,？表面 ra0.8m/ra1.6m ？型芯推杆导向孔的加工 ？型芯的选材、毛坯种类、 热处理 hrc5458,（二）选材及毛坯,1、淬硬型：crwmn,2、毛坯：,型芯性能高耐磨性、基体有较高强度和硬度、耐腐蚀。淬火、低温回火。,组织细密，高硬度和耐磨性，足够的强度和韧性,锻件,（三）主要表面加工方案,粗刨/铣精刨/铣ra1.6m磨削ra0.8m,（四）工艺路线（方案）,方案一 ： 备料锻造退火铣六面磨六面划线铣台肩、成型面及槽铣8处导向槽修圆角热处理磨六面坐标磨导向槽研圆角,缺点：8处导向槽的铣削位置精度不能保证。,方案二 ： 备料锻造退火铣六面磨六面划线