模具制造工艺—第6章—典型模具零件制造工艺.ppt

第6章 典型模具零件制造工艺,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,1、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,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,C,（二）、毛坯的选择材料：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两方案择优选一,（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,1-三爪自定心卡盘；2-锥型砂轮；3-工件；4-尾顶尖,（八）导柱的研磨,2.在单件或小批量生产中，可采用研磨工具在普通车床上进行研磨。研磨时将工件表面涂上研磨剂，把研磨工具套装在导柱被研磨表面上，利用拖板的往复运动和主轴的旋转运动进行研磨。研磨量的大小控制，可通过研磨工具上调整螺钉的轴向调节，来调整研磨套直径的大小，达到精度要求。,1.研磨前，先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。,加工要求：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：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、内外圆热处理磨内、外圆研内圆,（四）零件工艺路线,（六）工艺过程,(五)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，保证模具正常工作 材料:HT200/45,2、上、下模座的加工,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先面后孔,（六）工艺过程,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 3mm3、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,（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、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,（1）压印锉修 压印前，先在车床或刨床上预加工凸模各表面，钳工划线凸模形状轮廓，铣床上加工凸模工作表面，留压印后的锉修余量0.150.25mm。压印时，将凸模坯垂直压入已淬硬的凹模型孔内，通过型孔的挤压和切削作用，凸模坯上多余的金属被挤出，并留有印痕，钳工锉修，如此反复，直至达到图样要求为止。,压印要点：分多次压印，首次压印深度为0.20.5mm，以后各次深度可大些；为改善表面粗糙度，可将凹模刃口磨出小圆角，在凸模表面涂上润滑剂，以减少摩擦。压印后锉修时，不允许碰到已压光的表面。适用：无间隙模或设备较差的工厂。,缺点：,生产效率低，工人操作水平要求高；模具精度受热处理影响,（三）刨削加工,仿形刨削加工,1、仿形刨床用于加工由直线和圆弧组成的表面。车床预加工磨床磨端面或辅助面端面划线轮廓铣床加工凸模轮廓仿形刨床精加工热处理研磨 加工圆弧时，必须使凸模上的圆弧中心与卡盘中心重合；加工平面时，必须旋转卡盘将刨削平面调整到与工作台进给运动相平行的方向。缺点：生产率低，精度低，受热处理影响。,用于精加工1、成形砂轮法（1）角度修整（2）圆弧修整 注：角度、圆弧修整均用金刚石笔（3）用挤压轮修整,（四）成形磨削,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,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：4）磨削c面：调整夹具磁力台成水平位置，如图所示,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。,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,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 漏料孔、螺纹孔加工热处理 5864HRC,例,材料：CrWMn热处理 5864HRC,毛坯选择：锻件主要表面加工方案：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加工，再研磨,工艺路线（方案）：方案一：下 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：下 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 45 553、热处理：退火。4、铣削：铣六面 留单面余量 0.4mm5、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 凹模型孔的制造工艺,一、圆形型孔凹模的加工（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，然后用下图方式定位：,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,二非圆形型孔凹模的加工,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，也可用锯机或气割方法去除。,废料切除后，进行精加工，方法有：锉削、压印锉修、电火花线切割、电火花加工。,（1）锉削加工毛坯锻造划线型孔中心的余料去除（钻孔、铣轮廓）钳工锉削型孔热处理油石研磨型孔,（2）压印锉修利用已加工好的凸模对凹模进行压印，压印方法与凸模的压印加工基本相同，压印时，首次压印深度为0.20.5mm，以后各次的压印深度可大些，每次压印后都要锉去多余的金属，直至压印深度达到图样的要求为止。优点：型孔尺寸精度高，表面光洁度好；,3、非圆形型孔精加工,热处理后加工型孔，模具尺寸精度高，质量好，但加工尺寸受限制，孔壁呈条纹状，加工过程如下：毛坯准备刨六面磨六面划线，加工销、螺纹孔铣型孔内废料，钻穿丝孔热处理磨上下面角尺面线切割型孔稳定性回火研磨凹模型孔磨销孔磨凹模角尺面及外形尺寸精研凹模刃口,（3）电火花线切割,型孔表面成颗粒状麻点，有利于润滑，但电极损耗型孔产生斜度，加工过程如下：毛坯准备刨六面磨上下面角尺面划线，划型孔轮廓及螺孔切除中心余料加工螺孔销孔热处理磨上下面退磁处理电火花加工型孔 型孔电火花加工的方法：直接法、间接法、混合法、二次电极法；加工方法的选择主要根据凸、凹模的间隙而定,（4）电火花加工,电火花加工的示意图,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,上述基本磨削综合运用，可对复杂形状的型孔进行磨削加工,例、典型冲裁凹模工艺过程,凹模,（一）工艺分析：,外形 Ra0.8 m 内形（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，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型孔研磨型孔,特点：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）具体工艺过程：,1、备料：将毛坯锻成平行六面体。尺寸166mm130mm25mm2、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0.4mm4、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：5862HRC9、磨平面：磨上下面及其基准面达要求10、线切割：切割型孔，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 型腔的制造工艺,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,塑料模型腔的加工方法,用仿形铣床加工,用通用机床加工,采用型腔加工新工艺,型腔冷挤压电加工精密铸造法,开式挤压闭式挤压,电火花加工电火花线切割加工,陶瓷型铸造失蜡铸造壳型铸造,例:P171回转曲面的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。,6)车削过程,铣削加工（1）普通铣床加工型腔 采用立铣和万能工具铣床：适合于加工平面结构的型腔。Ra1.6 m 铣削时，应选用比型腔圆弧半径R小的铣刀半径。,2非回转曲面型腔的铣削,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。,为提高铣削效率，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,铣削加工型腔特点：缺点：劳动强度大，加工精度低，操作者技术水平要求高。优点：平面加工能力强，可作辅助设备,（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。用于加工平面轮廓、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,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,3 电加工4.冷挤压加工 陶瓷型铸造 合成树脂浇注成型,7 抛光和研磨,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。,模具加工中：粗、半精加工（铣）55%，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）精加工时可用L-AN15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,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,