《模具制造工艺》-模块四

模块四模具零件的制造工艺任务一掌握模架的制造工艺任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺任务四确定简易模具制造工艺知识链接上一页上一页任务一掌握模架的制造工艺一、模架的结构特点及结构工艺性1.冷冲模模架在冷冲模中，模架用于安装模具的工作零件和其他零件，并保证模具的工作部分在工作时具有正确的相对位置。图4-1是常见的滑动导向的冷冲模模架。尽管这些模架的结构各不相同，但它们的主要组成零件——上模座和下模座都是平板状零件，在工艺上主要是进行平面和孔系的加工，而导柱和导套是常见的轴类和套类零件，在工艺上主要是进行内外圆柱表面的加工。（1）导柱和导套的结构特点与工艺性分析图4-2所示分别为冷冲模常见的标准导柱和导套，其中图4-2（a）所示为导柱、图4-2（b）所示为导套。下一页返回任务一掌握模架的制造工艺它们是依靠相互间的配合面，对上模和下模的相对运动过程起导向作用，并保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置。配合面间的配合精度会影响到模具的运动精度，为保证良好的导向，导柱和导套在装配后，应使模架能平稳地相对运动，无滞阻现象。因此，在加工导柱和导套零件过程中，就必须满足其尺寸公差以及形状和位置公差要求。导柱和导套在安排加工前有一个毛坯的准备工作阶段。它们之间的配合面都是回转体表面，可以直接选用合适尺寸的热轧圆钢作毛坯。准备工作阶段主要包括圆钢的校直、切断、端面和顶尖孔的加工等。校直的目的在于降低毛坯的弯曲度，它分冷校直和热校直两种方法：①冷校直可在压力机上进行，细长的棒料用专用的校直机完成。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺对于导向精度要求高的零件，因毛坯冷校直后，内部存在的内应力会造成在加工过程中产生新的变形，所以一般不允许采用。②热校直属于热加工，校直后再切断。由于导柱和导套在工作时有相对运动，它们之间的配合面应具有良好的耐磨性，而芯部则要求有良好的韧性，因此在加工过程中要经过表面热处理，达到一定的硬度（一般硬度为58～62HRC）。常选用20、45、T8A和T10A钢等作为毛坯材料。当选用20钢时，必须要进行渗碳淬火，渗碳层深度为08～12mm。当选用45、T8A和T10A钢时，则应进行表面淬火或整体淬火处理，以满足使用要求。导柱和导套之间的配合面要求有较高的精度和表面粗糙度，常采用磨削精加工。磨削精加工工序安排在热处理之后。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺为实现设计基准与工艺基准重合原则和各主要工序的定位基准统一原则，在加工导柱的外圆柱面过程中，均以两端的中心孔定位，以保证各外圆柱面之间位置精度和均匀的磨削余量。所以，在车削之前需先加工中心孔，以便为后续工作提供可靠的定位基准。中心孔加工的形状精度对导柱的加工质量有直接的影响，特别是精度要求高的零件，保证中心孔与顶尖之间的良好配合是非常重要的。因此，中心孔在热处理之后和磨削之前均需进行修正，以消除热处理过程中产生的变形和其他缺陷，使磨削外圆柱面时获得精确定位，保证外圆柱面的形状和位置精度。中心孔的钻削和修正是在车床、钻床或专用机床上，按图纸要求的中心定位孔的形式进行的。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺图4-3所示为在车床上用锥形砂轮修正中心孔的示意图。用三爪卡盘夹持锥形砂轮，在被修正中心孔处加入少许煤油或机油，手持工件，利用车床尾座顶尖支撑，通过车床主轴的转动进行磨削。此方法效率高，质量较好，但砂轮易磨损，需经常修整。如果用锥形铸铁研磨头代替锥形砂轮，加研磨剂进行研磨，则可达到更高的精度。采用图4-4所示的硬质合金梅花棱顶尖修正中心定位的方法，效率高，但质量稍差，一般用于大批量生产且要求不高的顶尖孔的修正。它是将梅花棱顶尖装入车床或钻床的主轴孔内，利用机床尾座顶尖将工件压向梅花棱顶尖，通过硬质合金梅花棱顶尖的挤压作用，修正中心定位孔的几何误差。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺为进一步提高导柱和导套的表面质量，以达到设计目的，在生产批量大的情况下，使用专用研磨机床进行研磨工序。单件或小批量生产可在普通车床上采用简单的研磨工具研磨，具体要求为：①研磨余量一般为0.005～0.012mm。②研磨时的工作压力，一般粗研磨时取100～200kPa，精研磨时取10～100kPa。③一般粗研磨时，研磨速度取30～50m/min，精研磨时取6～15m/min。④工件材质较软或精度要求高时，研磨速度取小值。⑤导套的内孔研磨余量一般为001～002mm。⑥研磨套的长度应为工件长度的2～4倍。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺对于研磨前的准备工作和研磨速度等，均可参见导柱的研磨。导柱、导套的加工工艺过程大致可划分为：毛坯准备→粗加工和半精加工阶段→热处理阶段→精加工阶段→光整加工阶段。在各加工阶段应划分多少工序、零件在加工中采用什么工艺方案和设备，应根据生产类型、零件的形状及尺寸大小、结构工艺性以及加工设备技术状况等条件综合考虑。（2）上、下模座结构特点及工艺性分析冷冲模的上、下模座用来安装导柱、导套、凸模和凹模等零件，其结构形式、尺寸已标准化。材料可采用灰铸铁（HT200），也可采用45钢或Q235-A钢。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺为保证模架的装配要求，使模座工作时沿导柱上下平稳、无滞阻移动，模座上、下平面应保持平行，上、下模的导柱、导套安装孔的孔间距应保持一致，孔的轴心线与模座的上、下平面要垂直，其垂直度公差不超过0.01/100。在模座的加工过程中，为保证加工方便和技术要求，一般应遵循“先孔后面”的原则。模座的毛坯经过刨削或铣削加工后，再对平面进行磨削，以提高其平面度和上、下平面间的平行度，同时也容易保证孔的垂直度要求。根据加工要求和生产条件，上、下模座的镗孔工序可以在专用镗床（批量较大时）、坐标镗床、双轴镗床上进行，也可以在铣床或摇臂钻等机床上用坐标法或利用引导元件进行。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺为保证导柱和导套的孔间距一致，镗孔时常将上、下模座重叠一起，一次装夹，同时镗出导柱和导套的安装孔。2注射模模架（1）注射模模架的结构组成注射模模架是注射模的骨架和基体，通过它将模具的各个部分有机地联系成一个整体，也可以说注射模的模架起装配、定位和安装作用。注射模模架的结构取决于塑料的种类、制品的产量、注射工艺条件、注射机的型号等多种因素，因此其结构上有很大差异，但基本结构与组成有许多共同的特点。图4-5所示为注射模的几种典型结构。根据零件与塑料的接触情况，可将注射模中的组成零件分为两类：上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺①成形零件，由凸模（型芯）、凹模（型腔）以及嵌件和镶块等组成，它是决定塑件内外表面几何形状和尺寸的零件，是模具的重要组成部分。②结构零件，除成形零件以外的其他模具零件均为结构零件。这些零件具有支撑、导向、排气、顶出制品、侧向分型抽芯、温度调节、引导塑料熔体流向型腔等作用。在结构零件中，合模导向装置与支撑零部件的组合构成注射模模架，如图4-6所示。以这种模具为基本单元，再增加成形零件和其他功能的结构零件可组合成任何一种注射模。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺（2）模架的技术要求模架用于安装或支撑成形零件和其他结构零件的基础，并保证动、定模上的零件在工作时具有正确的相对位置，避免模具零件间的干涉，因此模架组合后其安装基准面应保证平行，平行度公差等级如表4-1所示。导柱、导套和复位杆等零件装配后要运动灵活、无滞阻现象。模具主要分型面闭合时的贴合间隙应符合表4-2中的要求。（3）模架零件的加工从零件结构和制造工艺考虑，图4-6所示模架的基本组成零件有两种：一类是导柱、导套等回转零件；另一类是模板等平板零件。导柱、导套的加工主要是内、外圆柱面的加工，加工中采用的各种方法和工艺路线与冷冲模的导柱、导套基本相同。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺平板类零件的加工主要是平面的加工和孔系加工，各种加工方法及工艺方案也与冷冲模的上、下模座基本相同。模架中的支撑零件（各种模板、支撑板）都是平板类零件，在制造过程中主要进行平面的加工和孔系加工。根据模架的技术要求，在加工过程中要特别注意以下事项：①要保证模板平面的平面度和平行度误差以及导柱、导套安装孔与模板平面的垂直度误差要求。②在平面加工过程中要特别注意防止出现弯曲变形。粗加工后若出现弯曲变形，在磨削加工时电磁吸盘会把这种变形矫正过来，但磨削后加工表面的形状误差并不会得到矫正，为此，应在电磁吸盘未接通电流的情况下，用适当厚度的垫片垫入模板与电磁吸盘间的间隙中，再进行磨削。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺上、下两面用同样的方法交替进行磨削，可获得0.02mm/300mm以下的平面度。若需精度更高的平面，则应采用刮研方法加工。③在加工动、定模板上导柱、导套安装孔时，为保证位置精度，根据实际加工条件，可采用坐标镗床、双轴坐标镗床或数控坐标镗床进行镗孔。如无上述设备且精度要求较低，也可在卧式镗床或铣床上，将动、定模板重叠一起，一次装夹，同时镗出相应的导柱和导套的安装孔。④对模板进行镗孔加工时，应在模板平面精加工后以模板的大平面及两相邻侧面做定位基准，将模板放置在机床工作台的等高垫铁上。各等高垫铁的高度应保持一致。对于精密模板，等高垫铁的高差应小于3

m。加工中要特别注意防止模板产生变形。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺⑤对于有斜销的侧抽芯式注塑模，模板上有斜销安装孔。根据实际加工条件，可将模板装夹在坐标镗床的万能转台上进行镗削加工，或者将模板装夹在卧式镗床的工作台上，将工作台偏转一定的角度进行加工。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺二、上、下模座的加工工艺模座的作用是安装模架上的导柱、导套、凸模及凹模固定板等零件。1.模座的技术要求上、下两平面应保证平行，平行度偏差应在允许的规定范围内（见表4-3）。②上、下模座上的导柱、导套安装孔的间距尺寸应保证一致，而且要求孔的轴心线与模座安装基准面垂直，对安装滑动导柱或导套的模座，其垂直度公差不超过0.01/100。图4-7是后侧导柱的标准铸铁模架。模座通常用铸铁或铸钢作毛坯，材料一般都是HT200、QT400-17和ZG45等，有的模座也可用45钢或Q235钢等钢板制作。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺3.模座的加工工艺要求①铸造的模座毛坯在加工前应进行时效处理，以消除其内应力。②加工时，首先粗铣或粗刨上、下两平面，留一定余量到精加工阶段磨削。③为保证导柱孔或导套孔轴心线相对于模座的平面垂直，导柱孔或导套孔的加工均应安排在模座的基面磨削之后。④为保证孔位一致，上、下模座导柱或导套安装孔通常在摇臂钻床、坐标镗床或铣床上加工。如果在双轴镗床上加工两模座上的孔，则更容易保证孔间距的一致性。图4-7所示的上、下模座的加工工艺路线可参见表4-4和表4-5。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺三、导柱、导套的加工工艺1.导柱的加工导柱的加工属轴类零件的加工，构成导柱表面的基本面都是外圆柱面，是主要加工面。导柱在加工过程中，常以轴线为定位基准，通过外圆柱面或两端的顶尖孔为定位基面来实现。（1）外圆加工的三种装夹方式①用两端的顶尖孔定位装夹：用两端的顶尖孔定位装夹符合基准重合原则，且顶尖孔还可以在外圆表面各阶段的加工中重复使用，又符合基准重合原则，因此，用两端的顶尖孔定位可有效消除加工误差。这种方式在加工中应用非常普遍。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺②用外圆柱面定位装夹：通过三爪卡盘用外圆柱面定位装夹用于加工较短的导柱零件，加工出的回转表面与被夹持的表面易出现同轴度误差。③用外圆柱面和一端顶尖孔结合定位装夹：外圆柱面和一端顶尖孔结合定位装夹的方式用于加工直径与长度较大的导柱零件，这种方式可提高导柱在加工过程中的刚性，但在加工出的回转表面与被夹持的表面也会产生同轴度误差。④如果在后续的加工中是以顶尖孔定位装夹，导柱毛坯在切断后应先加工好两端面再钻顶尖孔，并保证其几何形状达到一定的精度，以免顶尖孔在使用过程中出现的磨损，造成定位不稳定。此外，还必须保证两端顶尖孔的同轴度要求，以满足其定位精度以及减小导柱加工的误差。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺（2）导柱的加工工艺方案①导柱两端面的加工在少量生产时一般经过粗车→半精车→精车几个加工阶段。精车后的精度可达IT8~IT7，表面粗糙度

Ra值达3.2~0.8

m。在较大批量生产时，则需在精车后安排一次多件集中精磨，其精度可达IT7~IT6，表面粗糙度

Ra值达0.8~0.4

m。②导柱的主要表面是与导套内孔的配合面，其形状为外圆柱面，加工要求较高，一般制造过程为：备料→粗车→半精车→热处理→粗磨→精磨。精磨后精度可达IT7~IT6，表面粗糙度

Ra值达0.4~0.05

m。如需更高的精度，须在精加工后进行研磨，其精度提高不明显，但表面粗糙度

Ra值可达0.2~0.025

m。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺③导柱上非配合圆柱面的加工一般制造过程为：粗车→半精车→精车几个加工阶段，最终的加工在热处理前完成。如加工精度要求更低时，终加工只需半精车。若导柱在热处理后变形较大，则终加工在热处理后进行。导柱（如图4-8所示）的加工方案为：下料→粗车→钻中心孔→车→检验→热处理→研磨中心孔→磨削→研磨外圆。综上所述，导柱的加工工艺见表4-6。2导套的加工导套和导柱一样，是模具中应用最广泛的导向零件。尽管其结构形状因应用部位不同而有所差异，但构成导套的主要表面是内、外圆柱表面，所以可根据其结构形状、尺寸和材料的要求，直接选用适当尺寸的热轧圆钢为毛坯，加工时同样有一个车削毛坯的准备工作阶段。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺（1）滑动式导套的工艺路线滑动式导套（如图4-9所示）在工作中，其内孔与导柱直接接触并相对运动，为减少磨损，要求有较高的硬度和较小值的表面粗糙度，最终的加工一般以精磨后的研磨结束。研磨后的精度可达IT6级，表面粗糙度Ra为02～00125

m。所有精加工应在淬硬后进行，其内表面的加工路线一般为：钻→粗镗→半精镗→热处理→粗磨→精磨→研磨。导套的外圆柱面由配合面和非配合面组成。配合面是指与上模座孔相互配合的表面，其加工方法与导柱基本相同，但加工中的定位和装夹方式有所不同。为保证内、外圆柱面的同轴度要求，应考虑内孔和外孔互为基准。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺在选择导套内圆柱面各阶段的加工方法时，应尽量与外圆柱面加工在同一机床上完成，以保证加工基准的统一与重合，减少加工误差。①对于加工精度要求不高的孔加工，可按上述加工路线选择将精磨作为其终加工而不需研磨，精度可达IT7~IT6级，表面粗糙度Ra为0.8~0.2

m。②导套内孔的钻削、粗镗和半精镗一般安排在车床上进行。③由于内孔的尺寸较大，壁厚较薄，且与外圆表面的同轴度要求较高，因此导套不宜在钻床上加工，镗孔可安排在镗床和铣床上进行。④在车床上镗孔，工件由三爪卡盘夹持，随主轴一起旋转。刀具作进给运动，其特点是孔的中心线和导套旋转轴线一致。刀具的进给方向不影响其内外圆的同轴度。上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺⑤导套的内外圆柱面与其端面过渡处在全部精磨完成后，用油石修磨成光滑圆弧，消除磨削后留下的棱带。滑动导套加工的工艺路线一般为：下料→（热轧圆钢棒料）→校直→切断→粗车端面→半精车端面→精车端面→钻孔→粗镗→粗车外圆→半精镗→半精车外圆→淬火或渗碳淬火→粗磨外圆→精磨内孔→研磨内孔。综上所述，导套的加工工艺见表4-7。（2）滚珠（或滚柱）式导套的加工在要求模架精度高、寿命长的高速精密级进模或硬质合金冲压模中，导套内还须增加钢球（或滚柱）保持圈。与保持圈配合的内、外圆柱面的最终加工需精加工或光整加工，一般采用精细车或精细镗作为终加工。加工路线为：上一页下一页返回任务一掌握模架的制造工艺粗车外圆→钻内孔→粗镗内孔→半精车外圆→半精镗内孔→精车外圆→精镗内孔→细车外圆→精细（车）镗内孔→研磨抛光。在粗加工和半精加工阶段，内孔的镗削应尽量与加工外圆相同的机床，以便于外圆一次加工成形。在精加工阶段则考虑用镗床对内孔进行精细镗削。加工要求特别高时，可在精细镗后用橡皮轮、毛毡轮或涤纶织物进行研磨，以便消除表面的加工痕迹。上一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺一、凸模、型芯类零件的结构特点及结构工艺性由于工作条件、使用要求不同，各类模具的凸模、型芯零件的形状、尺寸、精度、材料及热处理要求也不相同。作为模具的工作零件，它们的成形表面均为外表面，在尺寸和形状上都有相应的精度要求、表面硬度要求。这类零件的毛坯材料都选用优质工具钢，加工过程中表面安排热处理工艺。1塑料模型芯（1）基本结构形式型芯是指塑料成形模中成形塑件较大内表面的凸状零件，它又称主型芯。型芯有整体式和组合两大类，图4-10所示为塑料模凸模与型芯的基本结构形式。下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺①图4-10（a）所示为整体式结构，其结构牢固，成形的塑件质量较好，但机械加工不便，钢材消耗量较大。此种型芯主要用于小型模具上的形状简单的小型凸模（型芯）。为了节约贵重钢材和便于加工，将凸模（型芯）单独加工后，再镶入模板中。②图4-10（b）所示为通孔台肩式，凸模用台肩和模板相连，再用垫板螺钉紧固，连接比较牢固，结构可靠，在中小型塑料模中应用普遍。③图4-10（c）所示凸模端面与模板间用圆柱销定位、螺钉连接，它适用于较大截面和形状比较复杂的凸模，型面的加工便于采用磨削和电火花线切割加工。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺④图4-10（d）所示为拼块式凸模，由多块凸模相拼合组成，主要用于形状比较复杂、加工困难的情况。通过凸模的分解可分别单独加工，使加工工艺大大简化，使加工变得容易，但要注意拼合后要保证尺寸精度，避免出现累积误差。⑤图4-10（e）所示为组合式凸模。形状复杂的大型凸模（型芯），为了便于机械加工，可采用组合式的结构。设计和制造这种型芯时，必须注意结构合理，应保证型芯和镶块的强度，防止热处理变形且应避免尖角与壁厚突变。⑥图4-10（f）所示为小直径型芯的基本结构形式。（2）材料及热处理塑料模的型芯常用的材料有T8A、T10A等碳素工具钢，9Mn2V、Cr6WV、CrWMn和5CrMnMo、5CrNiMo等合金工具钢。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺形状简单且便于热处理后精加工的型芯材料一般为T8A、T10A，热处理后的硬度为45～60HRC。形状复杂的型芯材料一般为9Mn2V、Cr6WV、CrWMn和5CrMnMo、5CrNiMo，热处理后的硬度为40～50HRC。（3）表面粗糙度要求型芯零件成形表面的粗糙度Ra一般要求为0.1

m。如果塑料流动性较差和塑件表面粗糙度值较小，此处的表面粗糙度

Ra为0.1～0.025

m，型芯与加料室接触部分的表面粗糙度Ra为1.6～0.2

m。以上表面都要进行研磨和拋光加工，必要时还应进行镀铬处理。镀铬层厚度为0.015～0.02mm，在镀铬前后各表面都应进行拋光。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺（4）位置精度要求型芯上的工作零件和固定部分一般都要考虑同轴度要求，在零件加工工艺上保证这一要求。（5）型芯的脱模斜度塑料模的凸模、型芯、型腔、型孔的成形部分都有脱模斜度，在图样上脱模斜度的部位及长度、脱模斜度的大小，都应该有明确的标示，目前，脱模斜度的表示有以下几种形式：①表示方法如图4-10（f）所示，在

L长度内有15′的脱模斜度。②表示方法如图4-11所示。图4-11（a）和（b）表示型腔，尺寸

B为型腔或型孔的最大极限尺寸，在

L长度内，向左具有1:30或2°的脱模斜度。图4-11（c）和（d）表示型芯的最大极限尺寸，在

L长度内，向左具有1:30或2°的脱模斜度。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺2冲压模凸模（1）凸模的基本结构形式凸模的基本结构形式如图4-12所示。①图4-12（a）和（b）所示分别为圆形长凸模和圆形短凸模，主要用于圆形冲裁模具，该零件的台阶尾部没有采用推刀槽结构，用小圆弧过渡，是考虑到加工和装配时强度和刚度要求，其结构尺寸如表4-8所示，配合公差等级为H7/m6。②图4-12（c）所示为圆形快换凸模的一种，不同直径之间以60°的圆锥形过渡，配合公差等级为H7/m6。③图4-12（d）和（e）所示凸模的固定部分均为圆锥面配合。图4-12（d）多用于冷挤压模具；图4-12（e）用于冲裁模，模具更换方便。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺④图4-12（f）所示凸模截面形状多为简单几何形状，淬火后磨削容易，固定部分的尺寸能保证凸模的强度和刚度。⑤图4-12（g）所示为直通式凸模，便于电火花切割和成形磨削加工，是复杂形状凸模的主要结构形式。⑥图4-12（h）、（i）、（j）、（k）、（l）所示凸模均采用紧固件方式与固定板连接，图4-12（h）为凸缘凸模，在冲裁模、弯曲模和拉伸模中普遍采用；图4-12（i）主要用于弯曲模；图4-12（j）用于大截面凸模，在凸模大端面直接作螺钉孔、销钉孔或销钉衬套孔；图4-12（k）用于复杂截面的拼块式凸模，各拼块之间以结构要素定位，螺钉紧固，拼块磨削精度要求高；图4-12（l）凸模为铸造结构，用于大型覆盖件拉伸模。⑦图4-12（m）所示为软凸模，材料为聚氨酯橡胶。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺（2）凸模零件的材料及热处理①冲压凸模的基本材料主要有T8A、T10A等碳素工具钢，9Mn2V、Cr6WV、Cr12和Cr12MoV等合金工具钢。其中Cr6WV是高强度微变形高碳中铬钢，主要用于大批量生产的冲模，模具寿命接近Cr12MoV，在小型精压模、重载冷镦模、中等负荷挤压凸模上，也有良好的效果，若用于高硅钢片冲裁，则寿命偏低。常用的凸模材料还有65Cr4W3Mo2VNb（简称65Nb）、轴承钢GCr15、高速钢等。②凸模材料都要求进行淬火和回火处理，热处理后工作部分的硬度大于55HRC。凸模零件毛坯材料为锻件，尤其是高碳高铬工具钢和高速钢，必须进行充分的“改锻”，以发挥材料的性能。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺对于大型覆盖件拉伸模，毛坯为铸件，常用的材料有合金铸铁，如N1Cr铸铁、Mo-Cr铸铁和Mo-V铸铁。这种凸模材料通过对工作表面进行火焰淬火、空气冷却，淬火后的硬度因材料而有所不同。N1Cr铸铁硬度为40～45HRC，Mo-Cr铸铁硬度为55～60HRC，Mo-V铸铁硬度为47～52HRC。对于软凸模，材料为聚氨酯橡胶，主要用于薄材料的冲裁和成形凸模。在冲裁工序时，要求其硬度为邵氏硬度95A；在成形工序时，要求其硬度为邵氏硬度65～80A。（3）凸模零件的精度要求凸模零件应具有较高的尺寸精度和形状、位置精度要求。①工作段的长度方向上不应有加工中产生的锥度，即使出现锥度，也应在直径尺寸公差范围内。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺②在图4-12（a）中，图样标明要求工作部分相对固定部分的同轴度误差<

0.02mm，这条要求也同样适用于图4-12（b）、（c）、（d）和（e）凸模。③一般在加工时，通过一次装夹磨削或采用同一安装定位基准加工的工艺措施来保证精度要求。④对于图4-12（f）凸模，一方面在加工时，严格控制工作部分和固定部分的位置精度，另一方面将固定部分由H7/m6配合，调整为粘接式或冷胀式固定。⑤对于图4-12（h）、（i）、（j）和（l）凸模，没有位置精度问题。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺二、塑料模型芯零件的加工工艺1整体式型芯零件的加工工艺（1）工艺性分析如图4-13所示为圆形型芯零件。从该零件形状上分析，该零件主要由回转面组成，截面为圆形，长度与直径的比值超过5:1，属于细长杆零件。在车削和磨削时应解决加工装夹问题，在粗加工车削时毛坯为多零件毛坯，装夹方便。在精加工磨削外圆时，该零件的装夹方式有三种，如图4-14所示。图4-14（a）所示为反顶尖结构，适用于外圆直径小、长度较大的细长杆凸模、型芯类零件。d<5mm时，两端做成60°的锥形顶尖，在零件加工完毕后，再切除反顶尖部分。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺图4-14（b）所示为辅助顶尖孔结构，其两端顶尖孔按GB145-1985要求加工，适用于外圆直径较大的情况。d≥5mm时，工作端的顶尖孔根据零件使用情况决定是否加长。零件不允许保留图4-14所示的细长轴装夹基本形式顶尖孔时，加工完毕后需切除附加长度和顶尖孔。图4-14（c）所示为加长段在大端的加工方法，适用于细长比不太大的情况。该零件是细长轴，从零件形状和尺寸精度要求，需进行淬火处理，加工方式主要为车削和外圆磨削。零件工作时在型腔内要承受熔融状塑料的冲击，要求有一定的韧性，长期工作中不会发生脆性断裂和早期塑性变形。因此选用的毛坯材料为CrWMn，并要求进行淬火处理，热处理硬度为45～50HRC。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺CrWMn材料属于锰铬钨系低变形合金工具钢，有较好的淬硬性（HRC≥60）和淬透性（油淬，30～50HRC）；淬硬层为15～3mm。该材料有较好的强韧性，淬火时不易淬裂，并且变形倾向小，有较好的耐磨性。作为细长轴类零件。在热处理时，不得有过大的弯曲变形，弯曲翘曲控制在0.1mm之内。表面要求耐磨耐腐蚀，成形表面的粗糙度能长期保持不变，在250℃工作时，表面不氧化，并保证塑件表面质量要求和便于脱模。因此，要求淬硬，成形表面的粗糙度Ra为0.1

m，并进行镀铬抛光处理。磨削时使表面粗糙度达到

Ra为0.4

m，在此基础上进行抛光，待模具试压后再进行镀铬抛光处理。零件毛坯采用圆棒形材料，经下料后直接进行机加工。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺（2）工艺方案一般中小型凸模、型芯加工的方案为：备料→粗车（普通车床）→热处理（淬火、回火）→检验（硬度、弯曲度）→研中心孔或反顶尖孔（车床、钻床）→磨外圆→（外圆磨床、工具磨床）→检验→切顶台或顶尖（万能工具磨床、电火花线切割机床）→研端面（钳工）→检验。（3）工艺过程材料：CrWMn，零件总数量：24件，其中备件4件。毛坯形式为圆棒形材料，8个零件为一件毛坯。塑料模型芯加工工艺过程见表4-9。2.组合式型芯零件的加工工艺组合式型芯是将结构复杂的型芯分解成主体结构零件和一些小型零件。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺制造时，先分别将各零件按图样加工至规定要求，然后把小型芯嵌入主体结构组合成完整的型芯。其中，小型芯的加工表面仅仅是外表面，包括其成形表面和配合面。主体结构的加工面包括成形部分表面和小型芯配合的内表面，各零件外表面的加工工艺过程与整体式型芯工艺相似。主体结构和小型芯配合的部分一般都是内圆柱面，可采用钻、铰、镗等方法加工。如图4-15所示的是定模型芯，分析其加工工艺过程：组合式型芯由型芯

A、型芯B和型芯C

组成。如果该模具设计为一次成形两个塑件，则有两组定模型芯。加工时，可将每个型芯成对加工，然后再分割开进行精加工。3个型芯的材料均为CrWMn，硬度要求为50～55HRC。该实模型芯的加工工艺过程见表4-10～表4-12。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺三、冲裁凸模加工工艺冲裁模是安装在压力机上，借助压力机的冲压力使材料相互分离的一种工艺装备，凸模是冲模的主要工作零件之一。零件的各表面一般分为两部分，一部分为工作表面，另一部分为非工作表面。工作表面的加工是凸模加工工艺过程中的重点，非工作表面一般可采用普通机械加工方法，如车、刨、钻、铣、磨、钳等。在制订凸模的加工工艺时应考虑以下因素：①凸模在工作中承受冲击载荷，为防止在工作时产生脆性断裂，零件应有足够的韧性，其毛坯可采用锻造加工。在机械加工前一般经过：下料→锻造→退火这一毛坯制造工艺过程。退火的目的主要是消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能，为最终热处理作准备。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺②一般要求模具精度比冲件精度高出2～3级，凸模的工作表面要求光洁，刃口锋利，表面粗糙度Ra一般要求达到0.4

m，配合面的表面粗糙度

Ra达到1.6~0.8

m，加工后必须达到图样上规定的尺寸精度和表面粗糙度要求。因此，凸模表面的加工分为粗加工和精加工阶段。③凸模表面的热处理。凸模在工作时对冲压材料进行剪切，同时与冲压材料之间相互摩擦，因此，其表面需通过淬火或局部淬火来提高硬度，以获得良好的耐磨性。淬火后的硬度一般要求达到58～62HRC，淬火加回火工序一般安排在粗加工（或半精加工）之后，精加工之前。若采用电火花或线切割加工，淬火加回火工序也在精加工之前。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺1.凸模的加工方法凸模表面的加工方法与其形状有关。图4-16所示为典型结构的圆形凸模，其加工比较简单，一般可在车床上按图样加工毛坯，经热处理淬硬，然后在外圆磨床上精磨，最后由钳工将其抛光及刃口修磨整成形，达到技术要求。1）立铣加工非圆形凸模可在立式铣床上按照划线加工。将凸模毛坯安装在铣床的工作台上，用手操纵工作台的纵向、横向移动手柄，使铣刀沿毛坯上的划线轮廓加工，从而铣削凸模的工作型面。铣削后留有015～03mm的余量，以备钳工修整。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺如图4-17所示凸模，可先将毛坯车削成阶梯形，再根据图样要求划线，然后将毛坯安装在立式铣床的回转工作台上，用圆柱立铣刀沿划线轨迹铣削，最后由钳工打磨修整成形。2）成形磨削法成形磨削可以在普通平面磨床、工具磨床或专用磨床上采用专门工具或成形砂轮进行，能对凸模镶块、凹模镶块、电火花用电极等零件的成形表面进行精加工，也能加工硬质合金和热处理后的高硬度模具零件。成形磨削对制造精度高、寿命长的模具具有十分重要的意义。形状复杂的凸模和凹模刃口，一般都是由一些圆弧和直线组成的。成形磨削加工是将被磨削轮廓划分成单一的直线和圆弧段逐段进行磨削，并使它们在衔接处平整光滑，达到设计要求。成形磨削的方法有以下几种：上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺（1）成形砂轮磨削法图4-18所示为成形砂轮磨削法。这种方法是将砂轮修整成与工件表面的形状完全吻合，磨削加工后获得所需要的成形表面。用成形砂轮磨削法加工，首要任务是将砂轮修整成所需形状，并保证必要的精度。修整砂轮的方法有两种：用挤压轮修整成形砂轮和用金刚石修整成形。（2）夹具成形磨削法夹具成形磨削法是借助于夹具，使工件的被加工面处在所要求的空间位置上进行磨削。（3）数控成形磨削法目前，国内外已研制出数控成形磨床，在实际生产应用中效果良好。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺上述成形磨削方法一般都采用手动操作，其加工精度依赖于操作技巧，劳动强度大，生产效率低。采用了数控成形磨床后，能够解决成形磨削加工中的不足。数控成形磨削的三种方式见表4-13。①利用数控装置控制安装在工作台上的砂轮修整装置，自动修整出需要的成形砂轮，然后利用成形砂轮磨削工件。②利用数控装置将砂轮修整成圆弧或双料边圆弧形，然后由数控装置控制机床的垂直和横向进给运动，完成磨削加工。③前两种方式组合，即磨削前用数控装置将砂轮修整成工件形状的一部分，并控制砂轮依次磨削工件的不同部位，这种方法适用于磨削具有多处相同型面的工件。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺成形磨削前，首先确定采用哪一种方法进行加工，以便于有效地利用各种工夹具和成形砂轮，再根据凸模的形状选择合理的基准面及工艺孔基准，并进行必要的工艺尺寸换算。最好制订相应的磨削程序，先加工内成形并以其为基准加工凸模外形。选择大平面作为基准，先磨基准面及相关平面，以增加加工的稳定性并易于测量。若无大平面，可增加工艺平面。磨削时，先磨削精度要求高的平面，再磨削精度要求低的部分，以减少加工中的累积误差；先磨平面后斜面以及圆弧面，先磨凹圆弧后磨凸圆弧，先磨大圆弧后磨小圆弧；最后磨去添加的工艺基准及装夹部分。2.非圆形凸模加工工艺冲孔凸模如图4-19所示。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺（1）工艺性分析该零件是冲孔凸模，其制造方法采用“实配法”。零件加工时，凸模是“基准件”，凸模的刃口尺寸决定制件尺寸，凹模型孔加工以凸模制造时的刃口实际尺寸为基准来配制冲裁间隙。因此，凸模在冲孔模中是保证产品制件的关键零件。凸模“外形轮廓”是矩形，尺寸为22mm×32mm×45mm。零件的工作表面是由R6920-002mm×29840-004mm×13840-002mm×R5×7820-003mm组成的曲面，零件的固定部分是矩形。该零件的工作表面在淬火前的加工方法可以采用仿形刨削或压印法；淬火后的精密加工可以采用坐标磨削和钳工修研的方法。采用仿形刨削作为淬火前的主要加工手段，在淬火中控制热处理变形量，淬火后的精加工通过模具钳工的加工来保证。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺零件的材料是低合金工具钢MnCrWV，也是低变形冷作模具钢，热处理硬度为58～62HRC，具有良好的综合性能，是锰铬钨系钢的代表性钢种。由于材料含有微量的钒，可以抑制网状碳化物，增加淬透性和降低热敏感性，使晶粒细化。零件为实心结构，各部分尺寸相差不大，热处理较易控制变形，满足图样要求。（2）工艺方案对复杂型面凸模的制造工艺应根据凸模形状、尺寸、技术要求并结合现场加工设备等条件具体制订，其工艺方案为：备料→锻造→热处理（退火）→刨（或铣）六面→平磨（或万能工具磨）六面至尺寸上限→钳工划线→粗铣外形→仿形刨或精铣成形表面→检查→钳工粗研→热处理→钳工精研及抛光。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺此类工艺方案不足之处在于淬火前必须完成机械加工成形，这样会造成热处理后工件的变形、氧化、脱碳、烧蚀等问题，影响凸模的精度和质量。在选择凸模材料时，应采用热变形小的合金工具钢，如CrWMn、Cr12MoV等。需采用高温盐浴炉加热，淬火后采用真空回火炉回火稳定处理，防止过烧和氧化等现象产生。（3）型面检验及工具在模具生产中检查二维复杂的曲面的形状和尺寸时，广泛采用型面样板法和在光学投影仪上通过放大图来检验，以及利用型面检验样板的透光度检验成形表面。（4）工艺过程冲孔凸模加工工艺过程见表4-14。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺（5）型面检验样板的设计与制造冲孔凸模的型面检验样板如图4-20所示。3.冲裁凸凹模零件的加工工艺冲裁凸凹模零件如图4-21所示。（1）工艺性分析冲裁凸凹模零件是完成制件外形和两个圆柱孔的工作零件。从零件图上可以看出，该成形表面的加工采用“配作法”。外成形表面是非基准面，它与落料凹模的实际尺寸配制，保证双面间隙为006mm。凸凹模的两个冲裁内孔也是非基准面，与冲孔凸模的实际尺寸配制，保证双面间隙。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺该零件的外形尺寸是104mm×40mm×50mm。成形表面的外形轮廓和两个圆柱孔，分别是由

R14﹡mm、14﹡mm、R5﹡mm的5段圆弧面和5个平面组成，结构表面上有两个M8的螺纹孔。该零件外形比较复杂，冲裁内孔的结构是直通的形式。外成形表面的精加工可以采用电火花线切割、成形磨削和连续轨迹坐标磨削的工艺，底面上的两个M8的螺纹孔可供成形磨削时夹紧固定用。两个冲裁内孔成形表面为圆锥形，带有15′的斜度。在热处理前可以用非标准锥度铰刀铰制，在热处理后进行研磨，保证冲裁间隙。因此，应该进行二级工具锥度铰刀的设计和制造。如果配备具有切割斜度的线切割机床，则两内孔可以在线切割机床上加工。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺冲裁凸凹模零件材料为Cr6WV高强度微变形冷冲压模具钢，热处理硬度为58～62HRC。凸凹模成形磨削工艺尺寸如图4-22所示。Cr6WV材料易于锻造，共晶碳化物数量少，有良好的切削加工性能，淬火后变形比较均匀，基本上不受锻件质量的影响。它的淬透性和Cr12系列钢相近，耐磨性、淬火变形性、均匀性不如Cr12MoV钢。零件毛坯形式为锻件。（2）工艺方案根据一般工厂的加工设备条件，可以采用两个方案。方案一：备料→锻造→热处理（退火）→铣六方→磨六面→钳工划线钻螺纹孔底孔及穿丝孔、攻螺纹→镗内孔及粗铣外形→热处理→研磨内孔→成形磨削外形。上一页下一页返回任务二熟悉凸模、型芯类零件加工工艺方案二：备料→锻造→热处理（退火）→铣六方→磨六面→钳工划线钻螺纹孔底孔及穿丝孔、攻螺纹→镗内孔及粗铣外形→热处理→电火花线切割内外形。（3）工艺过程的制订（表4-15，采用方案一）若在万能夹具上，找正两圆孔磨外形，与落料凹模实配，保证双面间隙为009mm。成形磨削工艺尺寸图如图4-22所示。上一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺一、型孔、型腔板类零件的结构冲压模具的凹模以及塑料模具的动模、定模的型孔板和型腔板是模具的工作零件，它们的形状、尺寸、精度和相对应的凸模、型芯、镶块等零件要求相互协调或配合一致。此外，和凹模、型孔板和型腔板相关的固定板、卸料板、推板等零件也属于型孔、型腔板类零件，也有较高的技术要求。这类零件统称为型孔和型腔板类零件。1.型孔、型腔板类零件的结构形式从型孔、型腔的数目上看，型孔、型腔板类零件可以分为单型孔板和多型孔板。下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺（1）单型孔板单型孔板是只有一个工作型孔或型腔的板，如单工序冲压模具的凹模、单一型腔或型孔的塑料模的动模和定模。这类型孔、型腔板只有型孔或型腔的尺寸精度要求，没有多型孔的孔距及位置精度要求，制造比较简单。（2）多型孔板多型孔板是具有多个工作型孔或型腔的板，如级进冲压模的凹模、多型腔或型孔的塑料模的动模和定模。这类多型腔板零件除型孔、型腔有较高的尺寸精度要求外，还有孔距及位置精度要求，以及与相关零件之间的孔距一致性要求等。2.型孔、型腔板类零件的功能上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺从制造工艺及功能上看，型孔、型腔板类零件可以分为基准板和非基准板。（1）基准板在加工过程中，几个相关的板，以某一件板为基准，即为基准板。其他相关各板与基准板的实际尺寸一致或协调，如级进冲压模的凹模、导板，塑料模的动模和定模。（2）非基准板非基准板是与基准板的实际尺寸一致或协调的各板，如冲压模的固定板和卸料板，塑料模的固定板和推板等。3型孔、型腔板类零件的材料及热处理（1）基准板的材料及热处理上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺在型孔、型腔板类零件的基准板中，软质塑料件注射成形模的型孔和型腔板一般采用40Cr、T7A、12CrNi3A等材料，经调质处理至28～32HRC。除此以外，其他模具的基准板都要求采用性能较好的模具钢，经淬火和回火处理，硬度在50HRC以上。（2）非基准板的材料及热处理在型孔、型腔板类零件的非基准板中，根据零件在加工中是否需要热处理，可分为热处理件和非热处理件。在热处理中，有的成形表面的精加工安排在热处理之前进行，则热处理产生的变形就成为加工中存在的主要问题。如果成形表面的精加工安排在热处理之后，通过机械加工和特种加工，可以保证型孔、型腔的尺寸和形状精度，则强度和硬度就往往成为加工中的主要问题。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺非热处理件的材料大部分为普通结构钢，一般不进行热处理，它们的型孔、型腔多以基准件的孔为基准进行加工，采用引钻法和同镗法较多。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺二、塑料模型孔、型腔类零件加工工艺1.塑料模型孔、型腔类零件的结构与工艺性分析塑料模型孔板、型腔板是指塑料模具中的型腔凹模、定模（型腔）板、中间（型腔）板、动模（型腔）板、压注瓣合模、哈夫型腔块以及带加料室压模等，图4-23为塑料模型孔板、型腔板的各种结构图。由于塑料件的材料、结构、形状、成形方式各不相同，塑料模型孔、型腔类零件的结构和形状也不尽相同，这类零件的制造工艺因此有所不同。但共同之处为都具有工作型腔、分型面和定位安装的配合面，并有较高的尺寸精度、形状精度和位置精度，以及表面粗糙度等技术要求，是工艺分析的重点。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺但共同之处为都具有工作型腔、分型面和定位安装的配合面，并有较高的尺寸精度、形状精度和位置精度，以及表面粗糙度等技术要求，是工艺分析的重点。①图4-23（a）所示为一压缩模中的凹模，其工艺方案为：备料→车削→调质→平磨→镗导柱孔→钳工制各螺孔或销孔。如要求淬火，则车削、镗孔均应留磨削加工余量，钳工后再安排：淬火和回火→万能磨孔、外圆及端面→平磨下端面→坐标磨导柱孔及中心孔→机械抛光型腔→钳工研磨抛光→试模→氮化（后两工序根据需要确定）。②图4-23（b）所示为注射模的中间板，其工艺方案为：上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺备料→锻造→退火→刨六面→钳钻吊装螺孔→调质→平磨→划线→镗铣型腔及浇口→钳工预装（定模板、动模板）→配镗上、下导柱孔→钳工拆分→电火花加工型腔（如果没有大型电火花机床可在镗铣和钳工两工序中完成）→钳工研磨抛光。③图4-23（c）所示为带主流道的定模板，其工艺路线为：锻→刨→平磨→划线后进行车制型腔及主流道→电火花加工型腔（或铣制钳修型腔）→钳工预装→镗导柱孔→钳工拆分、配研、抛光。④图4-23（d）所示为动模型腔板，它的工艺路线为：在划线后立铣粗加工型腔及侧芯平面→精铣（或插床插削）型腔孔→钳工预装→镗导柱孔→钳工拆分→钻顶杆孔→钳工研磨抛光。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺对于大型型腔板，采用锯床下料，坯料可直接从锻轧厂提供的退火状态的模具钢获得，简化了锻刨等工序，缩短了生产周期，提高了生产率。一些形状复杂的型腔板采用立式数控仿形铣床加工后，使模具精度得到较大提高，劳动生产率和工作环境得到明显改善。在塑料模具中具有侧抽芯机构的型腔加工工艺比较典型，如压注模中的瓣合模，注射模中的哈夫型腔块等。⑤图4-23（e）所示为压注模中的瓣合模，其工艺方案见表4-16。⑥图4-23（f）所示为显像屏玻璃模中的凹模，结构类似于箱体零件，因此，一些大型型腔模常采用铸造毛坯，其工艺方案为：制木模→铸造→清砂→去除浇口→完全退火→二次清砂→修补缺陷并修整表面→钳工划线并加工起吊螺钉→刨工粗加工→时效处理→精加工→钳工→电火花型腔→钳工研磨抛光型腔。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺由于铸造工序较长，加之铸造缺陷修补有时不理想，因此，一般中型型腔模和拉伸模应尽可能采用锻造毛坯加工或镶拼工艺加工。在编制工艺时，为确保型腔模制造过程中型孔尺寸和截面形状的控制检验，工艺员应设计一些必需的检具（二类工具），如槽宽样板、深度量规、R型板等。2塑料模型孔、型腔类零件加工实例如图4-24所示零件为一对哈夫型腔零件，材料为3Cr2W8V，经氮化处理，表面硬度为50～55HRC，该零件的加工工艺过程见表4-17。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺三、冲裁模凹模加工工艺凹模是冲裁模上主要的工作零件之一。凹模零件的各表面可分为冲制工件的工作表面和用于装配的非工作表面两部分。工作表面的加工是凹模加工工艺过程中的重点，非工作表面一般可采用普通机械加工方法，如车、刨、钻、铣、磨、钳等。凹模加工的工艺特点与冲裁凸模在某些方面有相同之处，主要表现在：①凹模在工作中承受冲击载荷，为防止在工作时产生脆性断裂，零件应有足够的韧性，其毛坯可采用锻造加工。在机械加工前一般经过：下料→锻造→退火这一毛坯制造工艺过程。退火的目的主要是消除内应力，降低硬度，改善切削加工性能，为最终热处理作准备。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺②型孔表面要求光洁、刃口锋利，其表面粗糙度Ra为04μm，配合面的表面粗糙度

Ra为08～16μm，其余部分为63μm。加工方式分为粗加工和精加工阶段。③在粗加工（或半精加工）之后、精加工之前安排淬火与回火工序，其硬度要求为60～64HRC。图4-25所示为几种典型的冲裁凹模的结构图。这些冲裁凹模的工作内表面，适用于成形制件的外形，都有锋利刃口将制件从条料切离下来，此外还有用于安装的基准面，定位用的销钉孔和紧固用的螺钉孔，以及用于安装其他零部件用的孔、槽等。因此，在工艺上如何保证刃口的质量和尺寸、形状位置精度是非常重要的内容。冲裁凹模按其结构可分为整体式［图4-25（a）］和大型镶拼式［图4-25（c）］；按型孔的形状可分为圆形型孔［图4-25（a）］和非圆形型孔［图4-25（b）、（c）］。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺在选择凹模加工中所采用的工艺方法时，除考虑与凸模相似的问题以外，还要考虑凹模的结构及型孔的形状尺寸。如图4-25（c）所示为大型镶拼式组合凹模，常用于汽车等大型覆盖件的冲裁，其尺寸较大（在800mm×800mm以上），如制造厂没有大型加工设备（如锻压机、加热炉、机床），可将模具分成若干部分加工，再进行组装，用现有的中小型设备就可以制造。1圆形型孔的加工（1）单型孔凹模凹模只有一个型孔且为圆形，这类凹模制造工艺比较简单。毛坯经锻造、退火后，进行车削（或铣削）、钻及镗型孔，并在上、下平面和型孔处留适当磨削余量；再由钳工划线、钻所有固定用孔，攻丝、铰销孔；然后进行淬火、回火；热处理后磨削上、下平面及型孔即成。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺（2）多型孔凹模冲裁模中的凹模有一系列圆孔，各孔尺寸及相互位置有较高的精度要求，这些孔称为孔系。为保持各孔的相互位置精度要求，常采用坐标法进行加工。（3）镶块结构的凹模对于镶块结构的凹模，如图4-26所示。固定板1不进行淬火处理。凹模镶件经淬火、回火和磨削后分别压入固定板的相应孔内。固定板上的镶件固定孔可在坐标镗床上进行加工。坐标镗床的工作台能在纵、横移动方向上作精确调整。大多数机床工作台移动量的读数值，最小单位为0.001mm。机床定位精度一般可达0.002～0.0025mm。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺工作台移动值的读取方法可采用光学式或数字显示式。在坐标镗床上按坐标法镗孔，即将各孔间的尺寸转化为直角坐标尺寸。如图4-27所示，加工时将工件置于机床的工作台上，用百分表找正相互垂直的基准面

A、B，使其分别和工作台的纵、横运动方向平行后夹紧。然后使基准A与机床主轴的轴线对准，将工作台纵向移动x1，再使基准

B与机床主轴的轴线对准，将工作台横向移动y1。此时，主轴轴线与孔1的轴线重合，可将孔加工到所要求的尺寸。加工完孔1后，按坐标尺寸x2、y2、x3、y3

调整工作台，使孔2及孔3的轴线依次和机床主轴的轴线重合，镗出孔2及孔3。对具有镶块结构的多型孔凹模加工，在缺少坐标镗床的情况下，也可在立式铣床上用坐标法加工孔系。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺为此，可在铣床工作台的纵横运动方向上，附加量块、百分表测量装置来调整工作台的移动距离，以控制孔间的坐标尺寸，其距离精度一般可达0.02mm。（4）整体结构的多型孔凹模整体结构的多型孔凹模一般以碳素工具钢或合金工具钢为原材料，热处理后其硬度常在60HRC以上。整体结构的多型孔凹模制造时，毛坯经锻造退火后，对各平面进行粗加工和半精加工，钻、镗型孔，在上、下平面及型孔处留适当磨削余量，然后进行淬火、回火。热处理后，磨削上、下平面，以平面定位在坐标磨床上对型孔进行精加工，型孔的单边磨削量通常不超过0.02mm。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺在对型孔进行镗削加工时，必须使孔系的位置尺寸达到一定的精度要求，否则会给坐标磨床加工造成困难。最理想的方法是用加工中心进行加工，它不仅能保证各型孔相互间的位置尺寸精度要求，而且凹模上所有的螺纹孔、定位销孔的加工都可在一次安装中全部完成，极大地简化了操作，有利于提高劳动生产率。在工件的安装调整过程中，为使工件上的基准面

a或b与主轴的轴线对准，可以采用多种方法。图4-28所示是用定位角铁和光学中心定测器进行找正。中心定测器2以其锥柄定位，安装在镗床上轴的锥孔内，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°，在它的上平面上固定着一个直径约7mm的镀铬钮，钮上有一条与角铁垂直工作面重合的刻线。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺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），移动工作台从目镜观察，使镀铬钮上的刻线恰好落在目镜现场内的两对十字线之间，如图4-29所示。此时，工件的基准面已对准机床主轴的轴线。2非圆形型孔的加工如果凹模的型孔为非圆形，型孔的一般加工工艺过程为：下料→锻造→退火→粗加工六面→粗磨基准面→划线→半精加工→精加工→淬火和回火→精磨→研磨。非圆形型孔凹模（如图4-30）的机械加工比较困难。由于数控线切割加工技术的发展和在模具制造中的广泛应用，许多传统的型孔加工方法都为其所取代，机械加工主要用于线切割加工受到尺寸大小限制或缺少线切割设备的情况下。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺通常将非圆形型孔凹模的毛坯锻造成矩形，加工各平面后进行划线，再将型孔中心的余料去除。图4-31所示是沿型孔轮廓线内侧顺次钻孔后，用带锯机沿型孔轮廓线将余料切除，并按后续工序要求沿型孔轮廓线留适当加工余量。用带锯机去除余料生产效率高，劳动强度低。当凹模尺寸较大时，也可用气割方法去除型孔内部的余料。切割时型孔应留不小于2mm的单边加工余量。切割后的模坯应进行退火处理，以便后续加工。切除余料后，可采用以下方法对型孔进行进一步的加工：（1）仿形铣削在仿形铣床上采用平面轮廓仿形，对型孔进行半精加工或精加工，其加工精度可达0.05mm，表面粗糙度为

Ra16~25

m。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺仿形铣削加工容易获得形状复杂的型孔，可减轻操作者的劳动强度，但是需要制造靠模，使生产周期增长。靠模通常都用容易加工的木材制造，因受温度、湿度的影响极易变形，影响加工精度。（2）数控加工用数控铣床加工型孔，容易获得比仿形铣削更高的加工精度。不需要制造靠模，通过数控指令使加工过程实现自动化，可降低对操作工人的技能要求，而且使生产效率提高。此外，还可采用加工中心对凹模进行加工。在加工中心上经一次装夹，不仅能加工非圆形型孔，还能同时加工固定螺孔和销孔。（3）立铣或万能工具铣加工可在无仿形铣床、数控铣床、立铣或万能工具铣床上加工型孔。铣削时按型孔轮廓线，手动操作铣床工作台做纵、横向运动进行加工。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺对操作者的技术水平要求高、劳动强度大、加工精度低、生产率低、加工后钳工修正的工作量大。用铣削方法加工型孔时，铣刀半径应小于型孔转角处的圆弧半径才能将型孔加工出来，对于转角半径特别小的部分或尖角部位，只能用其他加工方法或钳工进行修整来获得。型孔加工完毕后再加工落料斜度。（4）电火花加工电花火加工是直接利用电能对金属材料加工成形的一种工艺方法。它在冲模制造中主要用于加工普通切削加工方法难以加工的凹模型孔。形状复杂的凹模采用电火花加工时，不用镶拼结构而采用整体结构，节约模具设计和制造的工时，还能提高凹模强度。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺另外，采用电火花加工的冲模，容易获得均匀的配合间隙和所需的落料斜度，刃口平直耐磨，可以提高冲件质量和模具寿命。但是，冲模零件加工中也有不足之处，例如：加工中电极的损耗影响加工精度，难以达到较小的表面粗糙度值，要获得小的棱边和尖角也比较困难等。由于电火花线切割加工的广泛应用，一般冲模工作零件的电火花加工已逐渐被线切割加工所替代。冲模工作零件的电火花加工主要用于多凹（凸）模的加工，以保证凸模、凹模的均匀间隙。3.级进冲裁凹模的加工级进冲裁凹模如图4-32所示。（1）工艺分析上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺该模具采用整体式结构，零件的外形尺寸为120mm×80mm×18mm，零件成形表面是由三组冲裁凹模型孔组成。第一组是冲定距孔和两个圆孔，第二组是冲两个长孔，第三组是冲一个落料型孔。这三组型孔之间有严格的孔距精度要求，它是实现连续冲裁、保证零件尺寸精度的关键因素。结构表面包括螺纹连接孔和销钉孔等。该凹模零件是模具装配和加工的基准件，模具上的卸料板、固定板、模板上的各孔都和该零件有关，以其型孔的实际尺寸为基准来加工相关零件上的各孔。该零件材料为MnCrWV，热处理硬度为60～64HRC，毛坯为锻件，金属材料的纤维方向应平行于大平面且与零件长轴方向垂直。上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺零件各型孔的成形表面加工，在淬火后采用电火花线切割加工，最后由钳工进行研磨加工。型孔可在投影仪或工具显微镜上检查，小孔应制成二级，使用“光面量规”进行检查。（2）工艺方案级进冲裁凹模的加工工艺方案为：下料→锻造→热处理→铣六方→平磨→钳（给螺纹孔及销钉孔划线）→工具铣→热处理→线切割→钳（研磨各型孔）（3）工艺过程的制订工艺过程见表4-18。（4）漏料孔的加工冲裁漏料孔的作用是在保证凹模工作面长度的基础上，减小落料件或废料与凹模的摩擦力。漏料孔的加工主要有三种方式：上一页下一页返回任务三熟悉型孔、型腔类零件加工工艺①在零件淬火之前，在工具铣床上将漏料孔铣削完毕。这种方式在模板厚度≥50mm以上的零件加工中尤为重要，是漏料孔加工首选方案。2）电火花加工法在型孔加工完毕后，利用电极从漏料孔的底部方向进行电火花加工。这种方法尤其适用于已淬火的模具零件。3）浸湿法浸湿法是利用酸性溶液对金属材料的腐蚀来扩大孔的尺寸，实现漏料孔的加工。浸湿时，首先将零件非腐蚀表面涂以石蜡保护，把腐蚀零件放于酸性溶液槽内或将零件被腐蚀表面滴入酸性溶液，然后根据腐蚀速度，确定腐蚀时间，最后取出零件用清水清洗、吹干。一般漏料孔尺寸比凹模尺寸单边大0.5mm即可。上一页返回任务四确定简易模具制造工艺一、锌合金模具锌基合金是指以锌为基体的锌、铝、铜三元素合金，并加入微量的镁，简称锌合金。将锌合金用铸造方法制造出的模具，称为锌合金模具。这种材料的高压强度可达860MPa以上,布氏硬度为120～130HBS，具有优良的耐磨性、铸造性和切削加工性，而且还可以重熔后再使用。用锌合金可以制造冲裁模（如落料模、冲孔模、复合模），也可以制造弯曲模、拉伸模及其他成形模。对于锌合金冲裁模，其凸模和凹模所用材料并不相同，其中一个用锌合金制造，另一个仍用模具钢制造。一般落料凹模和冲孔凸模应采用锌合金制造，而落料凸模和冲孔凹模仍用模具钢制造。下一页返回任务四确定简易模具制造工艺质软的锌合金模容易磨损，不可能保持刃口锋利，从而形成一个钝刃口；而质硬的钢质凸模，则可以保持刃口锋利。这就形成了凸模和凹模“一硬一软”、“一利一钝”的冲裁。因此，冲裁过程中的裂纹是从“硬”、“利”的刃口处产生和扩展，直到断裂分离，即所谓的“单向裂纹扩展分离”过程。所以，它可以用硬度不高的锌合金模冲裁比它更硬的材料。这种冲裁过程与普通冲裁的所谓“双向裂纹扩展分离”过程在冲裁机理上有着根本的区别。在落料过程中，锌合金凹模依靠端面承受的作用力而产生塑性变形，使其端面的金属向凹模直壁转移，从而补偿自身的磨损和冲裁间隙，使补偿与磨损达到相对平衡，并获得最佳受力的动态平衡间隙。锌合金凹模刃口至边缘的距离，一般不小于40mm。刃口直壁高度比普通冲裁模大2～5mm，凹模厚度不小于30mm。上一页下一页返回任务四确定简易模具制造工艺图4-33所示为以落料模为例介绍锌合金模具的制造工艺。先用模具钢制造落料凸模，然后用铸造法制造锌合金凹模。步骤如下所述。①在下模座漏料孔中填干砂（6，7），放上漏料孔型芯（5），在下模座上安放模框（4）。②在模具下角四周填上干砂。③将安装有凸模（2，凸模预热至150℃～200℃）的上模装合在下模上，并使凸模工作端面与型芯上表面接触。④将熔化（450℃左右）的锌合金浇注于模框内，并轻微搅动，直到达到预定高度为止。⑤锌合金冷却凝固后拔出凸模，铣削锌合金上平面，再加工螺钉及销钉孔，安装凹模，并装上卸料板，即可投入使用。对于中小型冲裁件，凸模的预热可在模架上进行。上一页下一页返回任务四确定简易模具制造工艺对于尺寸较大的凸模，可采用模架外预热的方法，在平板上浇注，然后与锌合金凹模一起装入模架。锌合金凝固时约有1％的收缩率，待完全冷却后拔出凸模会有些困难。因此，可在150℃～250℃时拔出凸模，再将锌合金凹模一起装入模架。锌合金模落料时，要求搭边值比普通冲裁模大，以保护凹模刃口不受到挤压和碰伤。落料时，要求钢质凸模刃口保持锋利，凸模进入凹模的深度，要比材料厚2～4mm，才能促使自动补偿磨损，获得动态平衡间隙，否则将影响零件的质量。锌基合金模具是以铸造方法取代机械加工方法，故使凸、凹模制造过程大为简化，使得模具制造成本降低，制造周期缩短。上一页下一页返回任务四确定简易模具制造工艺二、低熔点合金模具低熔点合金模是利用熔点低的金属合金，以铸造方法代替机械加工工艺来制造形状复杂的凸模、凹模和压边圈等工作零件。这种模具主要用于冲压加工中的弯曲、拉伸等成形工序。常用的低熔点合金元素有铋、锡、锑、镉、锌、铅等。试验和实际使用证明，采用铋、锡两元素共晶合金（铋锡重量比为58∶42）制造模具最为适宜，其熔点为138℃，抗拉强度为605MPa，抗压强度为875MPa。它流动性好，熔铸性能稳定，铸形清晰，且合金熔化时氧化极少，对人体无害。冷凝后的低熔点合金组织比较细密，是一种可塑型材料，具有一定的力学、物理性能，当载荷超过其极限强度时，合金体虽变形，但不至于断裂。上一页下一页返回任务四确定简易模具制造工艺合金中的主要成分铋，冷凝时具有体积膨胀的特性，使合金能有效地充满型腔，且表面比较光滑平整。低熔点合金从液态冷凝到固态时，具有不与任何金属黏结的特点，这对于用模型样件浇铸模具带来了极大的方便。图4-34所示为低熔点合金拉伸模，该浇注工艺在压力机外进行。①先在模具中放入按工件实样为制造依据的样件3，再放入凸模板8。样件3上有小孔，以供合金流过。②将已熔化的低熔点合金由浇口14浇入模内。③凝固后，以样件为分界，留在熔箱内的即为凹模，样件以上与凸模板8固定在一起的即为凸模。凸模板8上的螺钉12的作用是增强与低熔点合金凸模的连接强度。上一页下一页返回任务四确定简易模具制造工艺④在凸模和凹模分开后，取出样件，修光型腔。由于样件与工件形状、尺寸、厚度均相同，因此冲压时即能压出合乎要求的工件，对于拉伸模也可以将压边圈同时铸出。与钢模相比，低熔点合金模具以铸造代替了大量机械加工和钳工加工，因而制造周期大大缩短。制造一副低熔点合金模具通常只需2～6h，这对于形状复杂、尺寸较大的成形件，优越性更为突出。用低熔点合金浇铸的凸模、凹模及压边圈用完后可重新熔化浇铸，因此可以节省大量的优质钢材。低熔点合金较软，成形后的工作表面不易被擦伤。但目前所使用的低熔点合金硬度较低，强度不够高，而且价格较贵。上一页下一页返回任务四确定简易模具制造工艺低熔点合金模具多用在批量小、尺寸大、形状复杂的薄板件的成形中，如汽车覆盖件等。它可冲压的材料为08F、Q235、铜、铝、不锈钢等，厚度可在0.3～3mm之间，不宜太厚，以

t＜1.5mm最为合适。当压制厚度为1.5mm的钢板时，其一次铸模的冲压寿命约为3000件。上一页下一页返回任务四确定简易模具制造工艺三、树脂模具目前，常用的树脂模具是聚氨酯橡胶模，它是一种人工合成的、以氨基甲酸酯为主链的具有高弹性的高分子材料。与普通的天然橡胶比较，它具有机械强度高、耐磨、耐油、耐酸、耐老化等优点，并且抗撕裂性能较好，硬度范围也较大。采用聚氨酯橡胶模成形，实质上属于半模成形方法。普通冲模都有工作部分形状尺寸与制件对应的凸模和凹模，聚氨酯橡胶模则只需其中一件，而另一件则改用聚氨酯橡胶垫来代替。例如对聚氨酯橡胶冲裁模来说，落料只需钢质的落料凸模，冲孔模只需钢质的冲孔凹模，而落料凹模和冲孔凸模则改用聚氨酯橡胶模扩建来替代。这样就大大简化了模具结构，降低了模具制造费用。上一页下一页返回