模具制造工艺及实训.ppt

1、第2章 模具零件的机械加工,2.1 模具导向零件的加工 2.2 模板类零件的加工 2.3 凸模凹模拼块型面成形磨削加工,教学内容与要求：,2.1模具导向零件的加工,2.1.1模具导向零件的结构及分类,1.常用模具导向零件的分类,导柱、导套和滑块、斜导柱 顶出板用的小型导柱、限位用的导柱等。,2.导向零件的基本技术要求,精度：IT5IT6 表面粗糙度：Ra=0.630.32mRa=0.160.08m。,材料： 20号钢 表面渗碳后 淬火5660HRC T8A、Tl0A等 淬火处理 5660HRC 工艺流程：粗车半精车热处理磨削精加工,1.导柱加工的工艺过程及其技术要求,图2.1.3塑料注射模导柱

2、,表2.1.1塑料注射模导柱加工工艺过程,2.导柱加工过程中的定位,导柱的加工过程中，为了保证各外圆柱面之间的位置精度和均匀的车磨削余量。对外圆柱面的车削和磨削，一般采用设计基准和工艺基准重合的两端中心孔定位。,中心定位孔的钻削和修正，在车床加工修正，如图2.1.4所示,硬质合金梅花棱顶尖修正中心定位孔 图2.1.5所示 特点：可得到高的效率。但质量稍差 适用场合：大批量生产，且要求不高的顶尖孔修正,3.导柱的研磨 （1）方法 设想：采用车床驱动导柱高速旋转，研磨剂涂覆于导柱工作段表面，研磨套沿导柱表面轴向运动研磨导柱表面。 研磨工具如图2.1.6,粗研磨：工作压力取100200kPa；研磨速

3、度3050m/min 研磨速度6l5m/min 精研磨时：工作压力取10一100kPa。取研磨速度6l5m/min 。 导柱的研磨余量一般为0.050.012mm， 研磨剂是用氧化铝或氧化铬(磨料)与机油或煤油(磨液)混合而成 研磨膏是由磨料、粘结剂(混合脂)、润滑剂和油酸等按一定比例调制面成。使用时要加入煤油或汽油稀释。研磨料的粒度一般粗研磨和半精研磨用W2010，精研磨用W7以下。研磨前，要将工件表面和研磨工具表面用汽油或煤油洗净，并将工件边缘的毛刺去除干净。,表2.1.2研磨后所能达到的表面粗糙度,导套的典型加工的工艺过程,表2.1.3为图2.1.7加工工艺过程,2.导套加工工艺过程中的

4、定位,三爪卡盘夹持,心轴两端中心孔定位 磨外圆 图2.1.8,2.1.3导套的加工 技术要求 图2.1.7冲压模具滑动式导套,3.导套的研磨,大批量生产专用研磨机床 单件或小批量生产可采用研磨工具进行。如图2.1.9,4.滚珠导套保持圈的加工和组装,滚珠模架用保持圈 图2.1.10 保持圈的钻孔工具 图2.1.11 保持圈的铆口工具 图2.1.12。,2.1.4 滑块和导滑槽,滑块和斜滑块技术要求 (工艺设想和分析) 图2.1.13,组合式滑块加工工艺过程 图2.1.13,2.1.5斜导柱孔的研磨,研磨方法基本同导套的研磨方法。 为了保证斜导柱内孔和模板导柱孔的同轴度， 亦可用模板装配后进行配

5、加工,2.1.6导滑槽的加工,导滑槽常用的结构型式和技术要求: H7/f6或H8/f7，表面粗糙度Ra=0.631.25m。 材料:45、T8A、Tl0A 5256HRC。 工艺方法:刨削、铣削、磨削,2.2模板类零件的加工,2.2.1模板类零件的概述,图2.2.1 注塑模模板类零件 图2.2.2 冲压模模板类零件,模板类零件作用 （1）连接作用 （2）定位作用 （3）导向作用 （4）卸料和顶出制品,2.2.2对模板类零件的要求,1.材料的质量 2.制造精度,（1）模板上下平面的平行度和垂直度,（2）模板平面的表面粗糙度和精度等级,（3）模板上各孔的精度、垂直度和孔间距的要求,总体要求：以保证

6、各模板装配后达到装配要求。使各运动模板沿导柱移动平稳、无阻滞现象。,3.选用标准模架 冲模模架技术条件（GB/T285490）， 冲模模架零件技术条件（GB/T1244690）； 塑料模中小型模架技术条件（GB/T12556.290）， 大型模架技术条件（GB/T12555.290）等。 作用： （1）能简化模具设计，方便模具加工； （2）缩短模具制造周期，降低成本，促进产品更新换代； （3）能提高模具质量，便于模具维修。,2.2.3模板上一般孔的加工,常用加工方法：钻、扩、铰、镗、磨（选用原则）,1.钻孔,加工类型：粗加工， 精度等级：精度一般可达IT12IT10， 粗糙度为Ra(5012.

7、5) m。 适用制作模孔类别： 多孔制作方法：配作法、辅助精度定位法（洋冲孔）,加工类型：精加工， 精度等级：一般为IT6IT8级， 粗糙度Ra值不大于3.2m。 ， 适用制作模孔类别： 制作方法 直径小于10时，钻 铰 ； 直径1020时，钻扩铰； 直径大于20 时，铣床、镗床上预钻孔后镗孔； 注：对淬火件的孔，铰孔时应留0.020.03的研磨量,2.铰孔,2.2.4模板上深孔和小孔的加工,1.深孔加工 适用对象：加热孔、冷却水孔、 技术要求：孔径比加热棒大0.10.3，Ra12.56.3； 顶杆孔IT8级精度、 Ra0.81.6 加工方法 （1）中小型模具的冷却水孔及加热孔， （2）中、大

8、型模具的孔一般在摇臂钻床、镗床及深孔钻床上加工 （3）过长的低精度孔可采用划线后从两面对钻 （4）垂直度要求较高的孔应采取工艺措施予以导向，如采用钻模,2.小孔加工 指2mm以下，注意长径比3 （1）常用的加工方法 1）0.5mm以上的孔常采用精钻及铰孔加工， 加工淬火孔时应留0.010.02mm 2）0.5mm以下的小孔 采用精密电火花磨削加工及激光加工 孔径达0.04mm,（2）注意事项 1）正确选择钻头的形状。中心钻麻花钻头 2）正确选择钻头尺寸并精心刃磨。 3）正确安排钻孔顺序。 （3）正确选择机床、夹具及操作方法,2.2.5模板孔系的坐标镗削加工,1.坐标镗的应用及加工精度 应用：坐

9、标镗用于系列孔的精镗加工、也可进行钻孔、扩孔、铰孔、锪沉孔、还可进行坐标测量、划线等。 定位精度：一般为0.0120.002，坐标定位精度直接影响到模板上各系列孔中心距的尺寸精度，尤其是级进模的步距。 同轴度：数控坐标镗削加工的导柱导套孔，可达（0.0080.006），孔的极限偏差可达到（0.0120.002）。,2.坐标镗削加工前的准备 （1）模板的放置恒温室 （2）模板的预加工基准面精度加工到0.01mm以上 （3）确定基准并找正 定位基准主要有 1）工件表面上的线； 2）圆形件已加工好的外圆或孔； 3）矩形件、不规则外形工件的已加工孔或矩形件、不规则外形工件已加工好的相互垂直的面。,对外

10、圆、内孔和矩形工件侧基准面的找正方法： 1）外圆柱面、内孔找正； 一般对圆形工件的基准找正是使工件的轴心线和机床主轴轴心线相重合。 2）用标准槽块或专用槽块找正矩形工件侧基准面； 3）用块规辅助找正矩形工件侧基准面。 对矩形工件的基准找正是使工件的侧基面与机床主轴轴心线对齐，并与工作台坐标方向平行，见表2.2.1。,（4）确定原始点位置 原始点可以选择相互垂直的两基准线（面）的交点线）， 可利用光学显微镜对模板上的线来确定。 可中心找正器找出已加工完成的孔的中心作为原始点。 （5）坐标值的转换计算 为了保证孔的位置精度，通常需要对工件巳知尺寸按照已确定的基准为原始点进行坐标值的转换计算。对模板

11、孔的镗削，需根据模板图纸计算出需要加工的各孔的坐标值并记录。模板平面孔系孔距坐标尺寸的换算如图2.2.4,3.坐标镗削加工 （1）孔中心定位 根据已换算的坐标值，用弹簧中心冲确定孔的位置（即打样冲眼），弹簧中心冲如图2.2.5 （2）钻定心孔 （3）钻孔 （4）镗孔 对于直径小于20mm，精度要求为IT7级以下、表面粗糙度Ral.25m时，钻孔后可以铰孔代替镗孔。对于精度要求高于IT7级、表面粗糙度Ral.25m的孔，在钻孔后应安排半精镗和精镗加工。 （5）坐标镗削加工孔的切削用量 表2.2.2,（6）镗刀的几何形状,（7）镗削辅助工具 回转工作台、倾斜工作台、块规、镗刀头、千分表等,4.影响

12、镗削加工精度的其它因素 恒温(20)、恒湿(湿度55%)的室内环境、定位精度、测量装置的定位精度、加工方法和工具的正确性、操作工人技术熟练程度、工件和机床的温差、切削力和工件重量所产生的机床、工件热变形及弹性变形,2.2.6模板类零件的坐标磨削,1.坐标磨削 用于淬火工件、高硬度工件的加工。 加工直径小于1mm至直径达200mm的高精度孔。 加工精度可达0.005mm，加工表面粗糙度可达Ra=0.320.08m。,坐标磨削的3种基本运动： 砂轮的高速旋转运动 行星运动（砂轮回转轴线的圆周运动） 砂轮沿机床主轴方向的直线往复运动，图2.2.6。,坐标磨削主要用途： 精密间距的孔、精密型孔、轮廓

13、内孔磨削、外圆磨削、锥孔磨削(需要专门机构)、直线磨削等 坐标磨床磨削类型：手动 数控连续轨迹,2. 坐标磨削时工件的定位与找正 与坐标镗床相类似 （1）千分表找正 （2）开口型端面规找正 图2.2.7 （3）中心显微镜找正 （4）L型端面规找正 图2.2.8 （5）芯棒、千分表找正,3.坐标磨削的方法 （1）内孔磨削 图2.2.9 （2）外圆磨削 图2.2.6。 （3）锥孔磨削 图2.2.10 （4）直线磨削 图2.2.11 （5）侧磨 图2.2.12 （6）综合磨削 形状复杂的型孔进行磨削加工 图2.2.13 图2.2.14,（7）连续轨迹磨削 图2.2.17 图2.2.18,2.3凸模与

14、凹模拼块型面的成形磨削加工,2.3.1 成形磨削原理与应用,成形磨削的基本原理：把构成零件形状的复杂几何形线，分解成若干简单的直线、斜线和圆弧，然后进行分段磨削，使构成零件的几何形线互相连接圆滑、光整，达到图面的技术要求。 适用场合：模具的凸模、凹模镶块 图2.3.1 使用机床：成形磨床、平面磨床、万能工具磨床和工具曲线磨床 平面磨床加附件，是用得比较广泛的一种成形磨削,1.常用的成形磨削的方法 （1）成形砂轮磨削法 利用修整砂轮夹具把砂轮修整成与工件型面完全吻合的反型面，然后再用此砂轮对工件进行磨削，使其获得所需的形状，如图2.3.2 a) 特点： 修整砂轮的夹具：,（2）夹具磨削法 将工件

15、按一定的条件装夹在专用夹具上，在加工过程中通过夹具的调节使工件固定或不断改变位置，从而使工件获得所需的形状，如图2.3.2b) 特点： 修整砂轮的夹具 磨削出形状复杂的工件专用夹具与成形砂轮配合使用,2.砂轮的选择 砂轮作用 砂轮的特性 常用砂轮150 mm，最大可至200mm 厚度应根据工件形状决定 见表2.31,2.3.2成形磨削修整成型砂轮的夹具 1.角度修整砂轮夹具 角度修整砂轮夹具结构原理如图2.3.3 根据所要修正的砂轮角度，计算出应垫量块的厚度值H，如图2.3.4 当045时(见图2.3.3)：H=P-Lsin-d/2； 当修整砂轮外圆平面时，=0，则H=Pd/2 ； 当4590

16、时(图2.3.4b)，H=P Lcosd/2； 当修整砂轮垂直侧面时，=90，H=Pd/2； 当90100时(图2.3.4c)，H=PLcosad/2。 式中：P心轴回转中心至平板表面的距离(mm)； P心轴回转中心至侧面垫板表面的距离(mm); L圆柱中心至心轴回转中心的距离(mm); d圆柱直径(mm)。,2.圆弧修整砂轮夹具 图2.3.5为卧式圆弧修整砂轮夹具结构 当修整半径为R的凸圆弧砂轮时，如图2.3.6a)所示，金刚石刀尖应高于主轴中心，其垫量块值H为： PR 当修整半径为R的凹圆弧砂轮时,如图2.3.6b)所示，金刚石刀尖应低于主轴中心，其垫量块值H为 PR 式中P主轴的中心高。

17、 图2.3.6所示为圆弧半径的调整 根据砂轮圆弧修整角度调好图2.3.5中挡块9的位置,3.万能修整砂轮夹具,万能修整砂轮夹具结构如图2.3.6,砂轮要求修整的形状及尺寸,如图2.3.7,修整的方法及步骤如下： （1）修整砂轮外圆 图2.3.8a 2）修整R5mm凹圆弧及小平面 如图2.3.8b （3）修整1022斜面 如图2.3.8e,（4）修整R5mm的凸圆弧 如图2.3.8e （5）修整30斜面 如图3.3.8f,2.3.3成形磨削常用的夹具 1.磨削平面及斜面用夹具 （1）磁性吸盘、导磁体 磁体吸盘和常用的导磁体(结构、技术要求) 如图2.3.9 使用导磁体装夹工件的方法举例见图2.3

18、.10,（2）正弦精密平口钳 正弦精密平口钳的结构 如图2.3.11,（3）单向正弦电磁夹具 单向正弦电磁夹具的结构 如图2.3.12,2. 分度零件磨削夹具 正弦分中夹具适用：磨削具有一个回转中心的凸圆弧面、多角体、分度槽等工件，图2.3.13a) 旋转夹具适用：磨削以圆柱面定位带有台肩的多角体、等分槽，及带一个、两个凸圆柱的工件，图2.3.13b) 旋转夹具结构示意图图2.3.14 工件圆柱中心与夹具中心的调整方法如图2.3.15,量块值的计算公式如下(见图2.3.16)： H1=H0Lsind/2 H2= H0Lsind/2 式中 H0一 夹具主轴中心至精密垫板的距离(mm)； L夹具主

19、轴中心至正弦圆柱中心的距离(mm)； 所要回转的角度（） d正弦圆柱直径(mm)。,夹具中心高度的测定如图2.3.17 测量调整器的结构如图2.3.13,2.3.4成形磨削实例 1.单向正弦电磁夹具磨削实例,表3.3.1为电机硅钢片冲槽凸模分段磨削工艺过程,2.旋转夹具磨削实例 表3.3.2为一带台肩异型凸模磨削工艺过程，该凸模有两个凸圆弧及斜面,2.3.5光学曲线磨削,1.光学曲线磨削原理与方法 （1）磨削原理与磨床组成,光学曲磨床由两部分组成，如图2.3.14 光学投影系统 由放大镜、成像系统等组成的投影放大系统；由透射照明和反射照明等组成照明系统。其光学系统见图2.3.15。 工件装夹与

20、磨削装置 包括床身、工作台、砂轮架，以及手柄等传动与操作机构，工作台可作纵、横、垂直升降和回转运动，主要用作调整工件加工面的位置，砂轮架也有纵、横滑板，以作磨削进给运动。,轨迹法 光学曲线磨床主要采用砂轮沿工件加工(型)面连续展成磨削成形。其工艺过程为描图样分段 见图2.3.16 对照并移动砂轮架纵、横滑板磨去余量(见图.3.16a虚线处，逐段磨削成形。如图2.3.16b,切人法：即采用成形砂进行切人式磨削，成形砂轮的型面须与工件加工(型)面完全吻合、精确一致。 2.光学曲线磨削工艺条件 加工对向：磨削平面、圆弧面或非圆弧面成形磨削加工。 尺寸精度0.01mm ；光曲磨削型面表面粗糙度Ra0.

21、81.6m。 工艺措施如下： （1）绘制放大图时，比例和尺寸尽可能精确；线条宜很细， 线条细度为精密绘图机0.050.08mm、手工0.10.2mm 常用材料与性能见表3.3.3。,（2）工件装夹、定位可靠、精确。其定位方法和顺序为 将放大图的十字中心线对准机床光屏上的中心标记 将装夹工件的专用夹具的测量棱边，精确对准放大图的十字中心线或分割线 当工件尺寸10mm x 10mm时，可直接用工件外形精确对准放大图基准线进行定位。 当工件尺寸大，需分段磨削时，工件的定位方法与顺序为：图2.3.17，,（3）光曲磨削的工艺条件 精密修整砂轮形状 光学曲线磨削的磨削用量见表3.3.4,2.3.5高硬材

22、料精密零件的成形磨削 1.模具常用的高硬材料及其性能 （1）硬质合金分类与性能 表3.3.5常用硬质合金性能与用途,常用硬质合金性能与在模具中的用途见表3.3.5。 硬质合金性能： 硬度高、耐磨性好； 抗压强度比钢高56倍 不需进行热处理， 模具常用硬质合金主要为钨、钴类合金，其中钴的质量分数为5%25%，冲裁模凸、凹模常用YGl5、YG20。,牌号和力学性能，见表3.3.6 （2）钢结硬质合金分类与性能 钢结硬质合金按硬质相可分为WC和TiC两类； 按粘接相钢基体可分为：碳素工具钢或合金工具钢钢结硬质合金、高速钢硬质合金、不锈钢硬质合金等。,2.模具常用的高硬材料成型件的成形磨削 （1）硬质

23、合金凸、凹模的成形磨削 间断磨削 金刚石砂轮磨削 （2）钢结硬质合金凸、凹模的成形磨削,表2.3.7金刚石砂轮磨削实例,图2.1.3塑料注射模导柱,图2.1.4锥形砂轮修正中心定位孔 1-三爪卡盘；2-锥形砂轮；3-工件；4-尾座顶尖,2.1.5硬质合金梅花棱顶尖,图2.1.6研磨套,1-研磨架；2-研磨套；3-限位螺钉；4-调整螺栓,内径比工件的外径大0.020.04，研磨套的长度一般取工件研磨表面长度的25%50%。,图2.1.7冲压模具滑动式导套,图2.1.8小锥度心轴安装导套 1-导套；2-心轴,图2.1.9导套研磨工具 1-锥度心轴；2-研磨套；3-调整螺母,表2.1.3 冲压模具滑

24、动式导套的加工工艺,图2.1.10滚珠模架用保持圈,图2.1.10滚珠模架用保持圈,圈2.1.11保持圈的钻孔工具 图2.1.12铆口工具,图2.1.13组合式滑块,组合式滑块加工工艺过程,图2.2.1注塑模模板类零件的应用,图2.2.2冲压模模板类零件的应用,图2.2.4平面孔系孔距坐标尺寸的换算,图2.2.5 弹簧中心冲 1-弹簧；2-柱销；3-手轮；4-顶尖,表2.2.2坐标镗床加工孔的切削用量,图2.2.6坐标磨削的基本运动,图2.2.7开口型端面规找正 1-工件；2-开口型端面规；3-千分表,图2.2.8 L型端面规找正 l一工件；2一L型端面规,图2.2.9内孔磨削,图2.2.10锥孔磨削,图2.2.11直线磨削,图2.2.12 侧磨,图2.2.13凹模型孔磨削,图2.2.16沉孔磨削,图2.2.17二维轮廓磨削,图2.2.18三维轮廓磨削,图2.3.2 常用的成形磨削的方法,a) 成形砂轮磨削法 b) 夹具磨削法,图2.3.1模具刃口几何形状,图2.3.3角度修整砂轮夹具结构 1-正弦尺座；2-金刚石刀；3-滑块；4-齿条；5-齿轮；6-轴；7-平板； 8-垫板；9-圆柱；10-手轮；11-螺母；12-支架；1底座,图2.3.4量块计算,图2.3.5卧式圆