第五章模具零件的精密加工.ppt

第三章模具制造技术（模具精密加工）,实现模具的精密加工，要注意：（1）模具结构与模具加工方法相适应；（2）使用高精度和高刚性的加工机床；（3）选用具有高耐磨性、适用于高精度加工的刀具；（4）创造以温度控制为中心的良好环境；（5）把加工过程中的创造意识和关键及时向设计部门反馈；（6）加强对操作人员的教育和训练；,一、坐标镗床加工1）坐标镗床是高精度孔加工的设备，用于加工有精确孔距要求的孔，也可用于刻度、刻线和成品的检验等2）孔的尺寸精度可达IT6IT7，表面粗糙度可达Ra0.8，孔距精度可达0.0050.01mm3）安装环境：干燥和清洁,温度保持恒温1921度，湿度应在5060%之间。（一）坐标镗床的组成及运动传递,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（二）坐标镗床测量系统1、为保障测量精度，工作台纵向移动和主轴箱溜板的横向移动均有光学测量装置：2、数据读取：mm整数值；mm的小数部分：光屏读到0.1mm；游标光屏读到0.001mm,固定在溜板上,光学系统固定在横梁上,第三章模具制造技术（模具精密加工）,3、零位调整：1）使主轴中心线与被加工工件基准面（孔中心线）对准；2）调整手钮16，使游标零线对准光屏11下方指标；3）旋转手钮9，使精密刻线尺上两根刻线的象位于光屏11上方0与10两处的双线中间；4）移动指针17，使其对准粗定位标尺上的任意刻线，然后将指针固定。指针所指的初读数最好是有刻字的刻线5）粗、精定位的零位调整完毕，调好零位的光屏形式如图,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（三）主要附件1、万能回转头：（1）利用圆盘1的T形槽将工件固定在圆盘上；（2）旋转手轮3使圆盘和工件绕垂直轴回转任意角度（0360），其分度精度为1”；（3）旋转手轮2使圆盘和工件绕水平轴做090度的倾斜,第三章模具制造技术（模具精密加工）,2、光学中心测定器,第三章模具制造技术（模具精密加工）,3、镗孔夹头和镗刀,整体式小孔镗刀材料：高速钢；镗直径在320mm的小孔,第三章模具制造技术（模具精密加工）,4、弹簧中心冲主要用于划线和打中心眼,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（四）坐标镗床加工工艺1、工件的定位加工前，首先要使工件定位，定位方法主要有：（1）以划线为定位基准（用弹簧中心冲在孔中心上划相互垂直的线）；（2）以外圆或孔为定位基准；,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（3）以相互垂直的两侧面为定位基准；主要有三种方法：,第三章模具制造技术（模具精密加工）,主轴中心与工件基准面之间的距离按下式确定：X=D/2+ZD为芯轴定位棒直径，取20mm,第三章模具制造技术（模具精密加工）,2、坐标尺寸的换算坐标镗床工作时，是以直角坐标或极坐标定位而进行加工的；零件图上孔位尺寸是按设计要求标注的，加工前必须将零件图上的尺寸换算成直角坐标或极坐标尺寸。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,3、孔的加工根据被加工孔的直径大小、尺寸精度、孔距要求等决定孔的加工方法。（1）用精孔钻加工使用极低的加工速度和较小的进给量进行扩孔，一般为28m/min，扩孔余量一般为0.10.3mm，精钻孔的尺寸精度可达IT6IT7，表面粗糙度为Ra1.60.4钻头直径：0.2/0.25/0.3/0.35/0.4/1.5mm2/2.05/2.1/2.2/2.3/8.5mm,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（2）镗孔加工加工直径大于3mm的孔；加工步骤：打中心眼钻中心孔扩孔镗孔（3）铰孔加工是在钻孔、扩孔或半精镗孔之后，用以减小孔的表面粗糙度和提高几何形状精度的精加工工序。加工步骤：钻中心孔钻孔精铰；钻孔扩孔精铰；钻孔半精镗精铰。铰孔适用于直径小于20mm的孔，其尺寸精度达IT7，表面粗糙度可达Ra0.80.2；铰孔不能实现坐标镗床的固有坐标精度，此工序仅适用于孔距要求不太高的情况（0.030.05mm）。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,坐标镗床对孔的加工是在工件淬火前进行的，淬火后凹模会变形，从而影响模具的精度。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,二、坐标磨床加工坐标磨床与坐标镗床的相同点坐标磨床与坐标镗床的不同点坐标磨床的精度：尺寸精度可达5微米，表面粗糙度达Ra0.2，可磨削的孔径为0.8200mm。对于精密模具，常把坐标镗床的加工作为孔加工的预备工序，最后用坐标磨床进行精加工。（一）坐标磨床简介1、坐标磨床有三个主要的运动：砂轮的转动、主轴的回转和主轴的上下往复运动。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,2、为加工出光洁的表面，砂轮必须要有高的转速：高频发动机(80000r/min)；空气发动机(250000r/min)；液压马达(75000r/min)。3、运动控制方式(1)主轴的回转：电动机通过变速机构直接驱动，转速25300r/min；(2)加工孔径调节：丝杠螺母的传动可以改变公转半径R的大小；(3)径向进给：通过双偏心机构，进给量01.8mm/min；(4)主轴上下运动：由液压式或气压液压式，最高频率可达120190次/min,第三章模具制造技术（模具精密加工）,坐标磨床有精确的坐标定位系统，当室温为200.5，机床纵横方向的定位精度可达0.002mm。4、坐标磨床有手动和连续轨迹数控两种：手动：用手动操作方式控制工作台纵横方向（X、Y方向）或旋转工作台的转动（A轴）。连续轨迹数控：三坐标数控和四坐标数控连续轨迹数控比手动的磨削效率高210倍，且轮廓曲线接点处精度高，凸凹模配合间隙可达2微米左右，而且间隙均匀。（二）基本磨削方法工件定位找正移动工作台使机床主轴中心与工件圆弧中心重合磨削孔。高合金钢使用立方氮化硼砂轮；硬质合金使用金刚石砂轮。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,基本磨削方法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,基本磨削方法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,基本磨削方法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,基本磨削方法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,基本磨削方法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（三）加工实例加工复杂凹模轮廓的步骤：粗加工装夹找正磨削各轮廓；典型工件的磨削工艺见表2-9：,第三章模具制造技术（模具精密加工）,加工实例,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（一）概述1、定义：成形磨削是成形表面精加工的一种方法。主要用于精加工凸模、拼块凹模及电火花加工用的电极等零件。2、形状复杂的模具零件一般由若干平面、斜面和圆柱面组成；把各种复杂的形状分解成若干个简单的直线和圆弧，然后按一定顺序逐段磨削，并将各段平滑地连接起来使之符合图样的技术要求。,三、成形磨削,第三章模具制造技术（模具精密加工）,3、设备：平面磨床、成形磨床专门加工模具零件的成形磨床如图所示：示意图成形磨床：工件装夹在万能夹具上；万能夹具与成形砂轮配合使用。平面磨床：利用成形砂轮或夹具进行成形磨削。国外常用平面磨床对刃口为直线和圆弧的凸模或拼块作成形磨削，具有很高加工精度，零件可以互换。4、磨削方法：成形砂轮磨削法、夹具磨削法。（1）成形砂轮磨削法：利用工具将砂轮修整成与工件型面完全吻合的形状的反形面，用此砂轮进行磨削。示意图（2）夹具磨削法：将工件装夹在专用夹具上，利用夹具来调节工件的运动，从而获得所需形状。示意图夹具主要有：精密平口钳、正弦磁力台、正弦分中夹具、万能夹具等。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（二）成形砂轮磨削法1、砂轮的选择：选用磨损量小、组织均匀的砂轮。2、砂轮修整：（1）砂轮角度的修整：可修整0100修正砂轮角度的夹具是按照正弦原理设计的。如图所示修整砂轮的角度为通常修整砂轮的角度为通常修整砂轮的角度为通常,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（2）圆弧砂轮的修整：第一种：修正圆弧砂轮的夹具工作原理图，如图所示。修整凸圆弧砂轮时：应垫块规值：H=P+R修整凹圆弧砂轮时：应垫块规值：H=P-R第二种：修正圆弧砂轮的夹具工作原理图，如图所示。该工具可平放用（A为底面），也可竖起来用（B为底面）a）修整凸圆弧砂轮时调节方式：b）修整凹圆弧砂轮时调节方式：用修正砂轮圆弧工具可以修正各种形状的凹凸圆弧砂轮，如图所示。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（3）非圆弧砂轮的修整当被磨削工件的形状复杂，轮廓线不是圆弧形时，要用专门的靠模工具修整砂轮。靠模工具精度决定加工工件的精度；修凹面成形砂轮与修整凸面成形砂轮的靠模工具的异同,第三章模具制造技术（模具精密加工）,修整成形砂轮时，为保证砂轮的形状准确，必须使金刚石刀尖在通过砂轮主轴中心的垂直面AA或水平面BB内运动。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（三）夹具磨削法1、正弦精密平口钳工作原理：用于磨削工件上的斜面，最大的倾斜角度为45度。2、正弦磁力台工作原理：用于磨削扁平工件，最大的倾斜角度为45度。利用正弦磁力台磨削的实例如表所示：,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（三）夹具磨削法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（三）夹具磨削法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（三）夹具磨削法,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（三）夹具磨削法3、正弦分中夹具用于磨削具有同一回转中心的凸圆柱和斜面，工作原理：1）设正弦圆柱中心至主轴中心的距离为L，其中一对圆柱处于水平位置时，在其下面所垫的块规高度为H。垫块规的正弦圆柱在回转中心水平线下时：垫块规的正弦圆柱在回转中心水平线上时：,第三章模具制造技术（模具精密加工）,2）正弦分中夹具中工件安装方法：心轴装夹法双顶尖装夹3）测量工具测量调整器、块规、百分表测量调整器的组成：基准调整磨削圆弧或直线都以夹具回转中心线为基准，调整时用测量调整器、块规、百分表。为便于测量，通常把块规座B面调节到比夹具中心低50mm。调整方法：测量：当被测量表面高于夹具中心时，在50mm块规上加块规组S；当被测量表面低于夹具中心时，将50mm块规取去，在B面上安装(50-s)mm的块规组,第三章模具制造技术（模具精密加工）,例：图2-60的凸模，已粗加工外形，各面留磨量0.150.20mm，并在圆弧中心作出直径为10mm工艺孔（留磨量），热处理淬硬后，磨两端面及孔到尺寸，然后在平面磨床上利用正弦分中夹具进行成形磨削。磨削前，用心轴装夹法安装工件，样正工件的方向后紧固鸡心夹头，然后开始磨削。,（1）磨平面1旋转工件，使平面1处于水平位置，测量高度为：（2）磨平面2旋转180度，平面2处于水平位置，测量高度为：（3）磨R40的凸圆弧面旋转分中夹具手轮，使工件回转，磨到圆弧面的测量高度等于mm为止。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（4）磨R16的凸圆弧面和两个30度斜面旋转工件180度，使R16的凸圆弧向上，用回转法磨圆弧面到要求极限位置，如图所示：将转到极限位置时，斜面3和4将处于水平位置，可在磨削R16圆弧的同时利用砂轮的横向进给将面3和面4一齐磨出。R16凸圆弧面有斜面3和4的测量高度均为控制工件回转60度应垫块规值为：,第三章模具制造技术（模具精密加工）,4、万能夹具（1）结构图（2）工作原理及调整当精度不高时，直接从游标7所指的刻度读出，精度可达3；当定位精度高时，在圆柱11和垫板12之间垫块规的方法来控制，精度可达10”30”。块规计算与正弦分中夹具相同。万能夹具可调整工件回转中心与主轴中心重合（3）装夹方法有四种用螺钉固紧工件；用精密平口钳装夹；用磁力平台装夹；用磨回转体的夹具装夹夹具结构：,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（4）利用万能夹具磨削圆弧面时，采用比较法进行测量加工凸圆弧面时：加工凹圆弧面时：磨削凸圆弧时，采用平砂轮：磨削凹圆弧时，采用接触面较小的或圆弧形砂轮：对半径过小的凹圆弧，最好用成形砂轮进行磨削。5、成形磨削工艺尺寸的换算（1）冲模零件的尺寸是按照设计基准标注的，成形磨削时所选定的工艺基准往往与设计基准不一致。（2）成形磨削工艺尺寸换算的要求是根据磨削和测量的需要而定的。例如：复杂零件可能有多个工艺中心，有许多斜面。（3）工艺尺寸换算要求：各圆弧中心之间的坐标尺寸；回转中心到各斜面或平面的垂直距离；各斜面对坐标轴的倾斜角度；各圆弧的包角（回转角）。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（4）为减少积累误差保证精度：数值运算到小数点后六位，最终所得到小数点后二位或三位；角度值采用六位三角函数表或电子计算器演算到10”；工件尺寸有公差时，为了减少工艺基准与设计基准之间的误差，根据误差的中间值进行计算。,例：在万能夹具上磨削右图所示的凸模，加工前，先根据工件图进行工艺尺寸换算，换算结果如图所示，然后对工件进行磨削，磨削顺序和操作要点如表所示。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（四）在光学曲线磨床上进行成形磨削用于磨削平面、圆弧面和非圆弧形的复杂曲面，特别适合于单件或小批量生产的复杂曲面的磨削。机床所用砂轮是薄片砂轮，厚度为0.58mm，直径在125mm以内，磨削精度为0.01mm。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（1）精度：光学曲线磨有光学装置，用放大图样控制磨削精度。（2）结构：如图所示（3）光学曲线磨床的工作原理：如图所示（4）光屏尺寸为500X500，只能看到10X10范围内的工件轮廓。,第三章模具制造技术（模具精密加工）,（五）在数控磨床上进行成形磨削1、结构，如图所示2、在数控磨床上进行成形磨削方法（1）用成形砂轮磨削，如图所示适用于加工面窄且批量大的工件；（2）仿形磨削，如图所示适用于加工面宽的工件；（3）复合磨削，如图所示用来磨削具有多个相同型面的工件；,第三章模具制造技术（模具精密加工）,谢谢！,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,第三章模具制造技术（模具精密加工）,