第二章模具零件的机械加工.pptx
第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工模具制造工艺学模具制造工艺学高等高等职业教育职业教育机电类机电类规划教材规划教材机械工业出版社机械工业出版社精品精品教材教材第第2版版主编主编李云程李云程参参编编窦君英窦君英主审主审王化培王化培机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二章第二章 模具零件的机械加工模具零件的机械加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 机械加工方法广泛用于制造模具零件。对凸模、凹模等模具的工作零件,即使采用其他工艺方法(如特种加工)加工,也仍然有部分工序要由机械加工来完成。用机械加工方法制造模具,在工艺上要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度和使用寿命等方面的不同要求,采用合理的加工方法和工艺路线,尽可能通过加工设备来保证模具的加工质量,提高生产效率和降低成本。要特别注意在设计和制造模具时,不能盲目追求模具的加工精度和使用寿命,应根据模具所加工零件的质量要求和产量,确定合理的模具精度和寿命,否则就会使制造费用增加,经济效益下降。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS一、冷冲模模架 模架用来安装模具的工作零件和其他结构零件,以保证模具工作部分在工作时有正确相对位置。按模架中导柱与导套间的摩擦性质不同,将其分为滑动导向与滚动导向模架。图2-1所示为滑动导向的冷冲模模架。尽管这些模架结构不同,但其组成零件上模座、下模座都是平板状零件,在工艺上主要进行平面及孔系加工。模架的导套和导柱是机械加工中常见的套类和轴类零件,主要是进行内、外圆柱面加工。所以本节仅以后侧导柱的模架为例讨论模架零件加工工艺。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS1.导柱和导套的加工图2-2a、b分别为冷冲模标准导柱和导套。这两种零件在模具中起导向作用,并保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置。为了保证良好的导向,导柱和导套装配后应保证模架的活动部分运动平稳,无滞阻现象。所以,在加工中除了保证导柱、导套配合表面的尺寸和形状精度外,还应保证导柱、导套各自配合面之间的同轴度要求。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 构成导柱和导套的基本表面都是回转体表面,按照图示的结构尺寸和设计要求,可以直接选用适当尺寸的热轧圆钢作毛坯。为获得所要求的精度和表面粗糙度,外圆柱面和孔的加工方案可参考表1-7和表1-8。由于导柱、导套要进行渗碳、淬火等热处理而硬度较高,所以,导柱、导套配合表面的精加工方法采用磨削。零件的磨削加工安排在热处理之后。精度要求不高的表面可在热处理前车削到图样尺寸。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 综上所述拟出导柱、导套的加工工艺路线见表2-1和表2-2。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 在导柱的加工过程中,外圆柱面的车削和磨削都是以两端的中心孔定位,这样可使外圆柱面的设计基准与工艺基准重合,并使各主要工序的定位基准统一,易于保证外圆柱面间的位置精度和使各磨削表面都有均匀的磨削余量。所以,在外圆柱面进行车削和磨削之前总是先加工中心孔,以便为后继工序提供可靠的定位基准。两中心孔的形状精度和同轴度对加工精度有直接影响。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。尤其当中心孔出现圆度误差时,将直接反映到工件上,使工件也产生圆度误差,如图2-3所示。导柱在热处理后修正中心孔,目的在于消除中心孔在热处理过程中可能产生的变形和其他缺陷,使磨削外圆柱面时能获得精确定位,以保证外圆柱面的形状精度要求。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 修正中心孔可以采用磨、研磨和挤压等方法,可以在车床、钻床或专用机床上进行。图2-4所示为在车床上用磨削的方法修正中心孔。在被磨削的中心孔处,加入少量煤油或机油,手持工件并通过尾顶尖适当施压进行磨削。用这种方法修正中心孔效率高、质量较好,但砂轮磨损快,需要经常修整。用研磨法修正中心孔是用锥形的铸铁研磨头代替锥形砂轮,在被研磨的中心孔表面加研磨剂进行研磨。如果用一个与磨削外圆的磨床顶尖相同的铸铁顶尖作研磨工具,将铸铁顶尖和磨床顶尖一同磨出60锥角后研磨出中心孔,可保证中心孔和磨床顶尖达到良好配合,能磨削出圆度和同轴度误差不超过0.002mm的外圆柱面。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 图2-5所示为挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖。挤压时多棱顶尖装在车床主轴的锥孔内,其操作和磨中心孔相类似,利用车床的尾顶尖将工件压向多棱顶尖,通过多棱顶尖的挤压作用,修正中心孔的几何误差。此法生产率极高(只需几秒钟),但质量稍差,一般用于修正精度要求不高的中心孔。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 导柱和导套的研磨加工,其目的在于进一步提高被加工表面的质量,以达到设计要求。在生产数量大的情况下(如专门从事模架生产),可以在专用研磨机床上研磨,单件小批生产可以采用简单的研磨工具(图2-7和图2-8)在普通车床上进行研磨。研磨时将导柱安装在车床上,由主轴带动旋转,在导轴表面均匀涂上一层研磨剂,然后套上研磨工具并用手将其握住,作轴线方向的往复运动。研磨导套与研磨导柱类似,由主轴带动研磨工具旋转,手握套在研具上的导套,作轴线方向的往复直线运动。调节研具上的调整螺钉和螺母可以调整研磨套的直径,以控制研磨量的大小。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 磨削和研磨导套孔时常见的缺陷是“喇叭口”(孔的尺寸两端大、中间小)。造成这种缺陷的原因可能来自以下两个方面。磨削内孔时,当砂轮完全处在孔内(图2-9中实线所示),砂轮与孔壁的轴向接触长度最大,磨杆所受的径向推力也最大,由于刚度原因,它所产生的径向弯曲位移使磨削深度减小,孔径相应变小。当砂轮沿轴向往复运动到两端孔口部位,砂轮必需超越两端面,如图2-9中虚线所示。超越的长度越大,则砂轮与孔壁的轴向接触长度越小,磨杆所受的径向推力减小,磨杆产生回弹,使孔径增大。要减小“喇叭口”就要合理控制砂轮相对孔口端面的超越距离,以便使孔的加工精度达到规定的技术要求。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 研磨导套时出现“喇叭口”是研磨时工件的往复运动使磨料在孔口处堆积,在孔口处切削作用增强所致。所以,在研磨过程中应及时清除堆积在孔口处的研磨剂,以防止和减少这种缺陷的产生。研磨导柱和导套用的研磨套和研磨棒一般用优质铸铁制造。研磨剂用氧化铝或氧化铬(磨料)与机油或煤油(磨液)混合而成。磨料粒度一般在220号W7范围内选用。按被研磨表面的尺寸大小和要求,一般导柱、导套的研磨余量为0.010.02mm。将导柱、导套的工艺过程适当归纳,大致可划分成如下几个加工阶段:备料(获得一定尺寸的毛坯)阶段 粗加工和半精加工(去除毛坯的大部分余量,使其接近或达到零件的最终尺寸)阶段 热处理(达到需要硬度)阶段 精加工阶段 光整加工阶段(使某些表面的粗糙度达到设计要求)。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 在各加工阶段中应划分多少工序、零件在加工中应采用什么工艺方法和设备等,应根据生产类型、零件的形状、尺寸大小、零件的结构工艺性以及工厂的设备技术状况等条件综合考虑。在不同的生产条件下,对同一零件加工所采用的加工设备、工序的划分也不一定相同。2.保持圈的加工 图2-10所示为滚动导向模架。它在导柱、导套间装有过盈压配的钢球,在上、下模相对运动时,两者间实现滚动摩擦。这种模架的特点是导向精度高、运动刚性好、使用寿命长;主要用于高精度、高寿命的硬质合金模具,高速精密级进冲模等。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 制造这种模架除加工导柱、导套外还要加工保持圈。保持圈常用黄铜或铝制造,其结构形状如图2-11所示。加工时先在车床上按尺寸要求将保持圈加工成套筒状,再将它用分度头装夹,在铣床上钻出安装钢球的孔。孔径比钢球直径大0.20.3mm,应严格控制钻孔深度。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 是外购件,为保证钢球与导柱、导套均能良好接触,应对钢球进行仔细挑选,使直径差不超过0.002mm,圆度误差小于0.0015mm。将挑选出的钢球装入保持圈的孔中,用收口工具(图2-12)将孔口缩小,使钢球既不掉出,又能灵活转动。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS3.上、下模座的加工 冷冲模的上、下模座用来安装导柱、导套和凸、凹模等零件。其结构、尺寸已标准化。上、下模座的材料可采用灰铸铁(HT200),也可采用45钢或Q235A钢制造(分别称为铸铁模架和钢板模架)。图2-13所示模座为后侧导柱的标准铸铁模座。为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,加工后模座的上、下平面应保持平行,对于不同尺寸的模座其平行度见表2-3;上、下模座上导柱、导套安装孔的孔间距离尺寸应保持一致;孔的轴心线应与基准面垂直,对安装滑动导柱或导套的模座,其垂直度不超过0.01/100。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 模座加工主要是平面加工和孔系加工。为了使加工方便和易于保证加工技术要求,在各工艺阶段应先加工平面,再以平面定位加工孔系(先面后孔)。获得不同精度和粗糙度平面的工艺方案见表1-9。模座毛坯经过铣(或刨)削加工后,磨平面可以提高平面度和上、下平面的平行度。再以平面作主定位基准加工孔,容易保证孔的垂直度要求。上、下模座的镗孔工序根据加工要求和生产条件,可以在专用镗床(批量较大时)、坐标镗床、双轴坐标镗床或数控坐标镗床上进行。不具有上述加工设备时,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加工,为了保证导柱和导套的孔间距离一致,在镗孔时可将上、下模座重叠在一起,一次装夹,同时镗出导套和导柱的安装孔。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 加工上、下模座的工艺路线见表2-4和表2-5。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS二、注射模架的加工1.注射模的结构组成 注射模的结构与塑料种类、制品的结构形状、制品的产量、注射工艺条件、注射机的种类等多项因素有关,因此其结构可以有多种。无论各种注射模结构之间差异多大,在基本结构组成方面都有许多共同的特点,如图2-14所示。在图示注射模中,根据各零(部)件与塑料的接触情况,可以将模具的组成零件分为以下两类:第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS(1)成形零件与塑接触并构成模腔的那些零件,它们决定着塑料制品的几何形状和尺寸。如凸模(型芯)决定制件的内形,而凹模(型腔)决定制件的外形。(2)结构零件除成形零件以外的模具零件。这些零件具有支承、导向、排气、顶出制品、侧向抽芯、侧向分型、温度调节、引导塑料熔体向模腔流动等功能或功能运动。在结构零件中,合模导向装置与支承零部件的组合构成注射模模架,如图2-15所示。任何注射模都可借用这种模架为基础,再添加成形零件和其他必要的功能结构来形成。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS2.模架的技术要求 模架是用来安装或支承成形零件和其他结构零件的基础,同时还要保证动、定模上有关零件的准确对合(如凸模和凹模),并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持平行(其平行度公差等级见表2-6),导柱、导套和复位杆等零件装配后要运动灵活、无阻滞现象。模具主要分型面闭合时的贴合间隙值应符合下列要求:级精度模架为0.02mm级精度模架为0.03mm级精度模架为0.04mm有关注射模模架组合后的详细技术要求,可参阅GB/T 12555.11990(塑料注射模大型模架)、GB/T 12556.11990(塑料注射模中小型模架)。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS3.模架零件的加工 从零件结构和制造工艺考虑,图2-15所示模架的基本组成零件有三种类型:导柱、导套及各种模板(平板状零件)。导柱、导套的加工主要是内、外圆柱面加工。适应加工不同精度要求的内、外圆柱面的各种工艺方法、工艺方案及基准选择等在冷冲模架的加工中已经讲到,这里不再重叙。支承零件(各种模板、支承板)都是平板状零件,在制造过程中主要进行平面加工和孔系加工。根据模架的技术要求,在加工过程中要特别注意保证模板平面的平面度和平行度以及导柱、导套安装孔与模板平面的垂直度。在平面加工过程中要特别注意防止弯曲变形。在粗加工后若模板有弯曲变形,在磨削加工时电磁吸盘会把这种变形矫正过来,磨削后加工表面的形状误差并不会得到矫正,因此,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、下两面用同样方法交替进行磨削,可获得0.02/300mm2以下的平面度。若需要精度更高的平面,应采用刮研方法加工。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 动、定模板上导柱、导套安装孔的加工方法和设备,与加工冷冲模上、下模座的孔的相同。在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作定位基准,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严格保持一致。对于精密模板,等高垫铁的高度差应小于3m。工作台和垫铁应用净布擦拭,彻底清除切屑、粉末。模板的定位面应用细油石打磨,以去掉模板在搬运过程中产生的划痕。在使模板大致达到平行后,轻轻夹住。然后以长度方向的前侧面为基准,用千分表找正后将其压紧,最后将工作台再移动一次,进行检验并加以确认。模板用螺栓加垫圈紧固,压板着力点不应偏离等高垫铁中心,以免模板产生变形。如果需要也可将动定模板重叠在一起同时镗出导柱和导套的安装孔,如图2-16所示。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 对于图2-14b所示有斜销的侧抽芯式注射模,加工模板上的斜销安装孔时,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。4.其他结构零件的加工(1)浇口套的加工常见的浇口套有两种类型,如图2-17所示。图中B型结构在模具装配时,用固定在定模上的定位圈压住左端台阶面,防止注射时浇口套在塑料熔体的压力作用下退出定模。d和定模上相应孔的配合为H7/m6;D与定位环内孔的配合为H10/f9。由于注射成型时浇口套要与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞,浇口套一般采用碳素工具钢T8A制造,热处理硬度57HRC。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 与一般套类零件相比,浇口套锥孔小(其小端直径一般为38mm),加工较难,同时还应保证浇口套锥孔与外圆同轴,以便在模具安装时通过定位圈使浇口套与注射机的喷嘴对准。图2-17所示浇口套的工艺路线见表2-7。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS(2)侧型芯滑块的加工当注射成型带有侧凹或侧孔的塑料制品时,模具必需带有侧向分型或侧向抽芯机构,如图2-14c、b所示。图2-18所示为一种斜销抽芯机构的结构图。图2-18a所示为合模状态,图2-18b所示为开模状态。在侧型芯滑块上装有侧型芯或成形镶块。侧型芯滑块与滑槽可采用不同的结构组合,如图2-19所示。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第一节第一节 模架的加工模架的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 从以上结构可以看出侧型芯滑块是侧向抽芯机构的重要组成零件,注射成型和抽芯的可靠性需要它的运动精度保证。滑块与滑槽的配合特性常选用H8/g7或H8/h8,其余部分应留有较大的间隙。两者配合面的粗糙度Ra0.631.25m。滑块材料常采用45钢或碳素工具钢,导滑部分可局部或全部淬硬,硬度4045HRC。图2-20所示侧型芯块的工艺路线见表2-8。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 模具的种类很多,模具工作零件的形状更是多种多样,它们的工作表面按其结构工艺特点,可分为以下两种类型:(1)外工作型面如各种凸模的工作表面。(2)内工作型面按其结构特点将其分为以下两种:1)型孔(通孔)。如冲裁模的凹模工作孔。2)型腔(盲孔)。如锻模模镗,塑料模、压铸模凹模的工作型面。不同的工作型面的加工方法也不相同。加工冲裁凸模和凹模的工作型面是典型的外工作型面和型孔加工,下面分别进行讨论。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS一、冲裁凸模的加工 由于冲裁凸模的刃口形状种类繁多,从工艺角度考虑,可将其分为圆形和非圆形两种。1.圆形凸模的加工 图2-21所示凸模为圆形凸模的典型结构。这种凸模加工比较简单,热处理前毛坯经车削加工,配合表面和工作型面留适当磨削余量;热处理后,经磨削加工即可获得较理想的工作型面及配合表面。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS2.非圆形凸模的加工 凸模的非圆形工作型面大致分为平面结构和非平面结构两种。加工以平面构成的凸模型面(或主要是平面)时比较容易。可采用铣削或刨削方法对各表面逐次进行加工,如图2-22所示。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 采用铣削方法加工平面结构的凸模时,多采用立铣和万能工具铣床进行加工。对于这类模具中某些倾斜平面的加工方法有:1)工件斜置式。装夹工件时使被加工斜面处于水平位置进行加工,如图2-22e所示。2)刀具斜置式。使刀具相对于工件倾斜一定的角度对被加工表面进行加工,如图2-23所示。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS3)将刀具作成一定的锥度对斜面进行加工。这种方法一般较少用。加工非平面结构的凸模(图2-24),可根据凸模形状和尺寸大小采用仿形铣床、数控铣床或通用铣(刨)床加工。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 采用仿形铣床或数控铣床加工,对工人的操作技能要求可以降低,可以减轻加工时的劳动强度,容易获得所要求的形状尺寸。数控铣削的加工精度比仿形铣削高。仿形铣削是靠仿形销和靠模的接触来控制铣刀的运动的,因此仿形销和靠模的尺寸形状误差、仿形运动的灵敏度等会直接影响零件的加工精度。无论仿形铣削或数控铣削,都应采用螺旋齿铣刀进行加工,这样可使切削过程平稳,容易获得较小的粗糙度。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 在普通铣(刨)床上是采用划线法进行加工。加工时按凸模上划出的刃口轮廓线,手动操作机床工作台(或机床附件)进行切削加工。这种加工方法对工人的操作技术水平要求高,劳动强度大,生产率低,加工质量取决于工人的操作技能。当采用铣、刨削方法加工凸模的工作型面时,由于结构原因而不能用一种方法加工出全部型面(如凹入的尖角和小圆弧)时,应考虑采用其他加工方法对这些部位进行补充加工。在某些情况下为便于机械加工而将凸模做成组合结构。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS3.成形磨削 成形磨削用来对模具的工作零件进行精加工,不仅用于加工凸模,也可加工镶拼式凹模的工作型面。采用成形磨削加工模具零件可获得高精度的尺寸、形状;可以加工淬硬钢和硬质合金,可以获得良好的表面质量,模具的耐磨性好。根据工厂的设备条件,成形磨削可在普通平面磨床上采用专用夹具或成形砂轮进行,也可在专用的成形磨床上进行。许多形状复杂的凸模工作型面一般都是由一些圆弧与直线组成,如图2-25所示。采用成形磨削加工是将被磨削的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,符合设计要求。进行成形磨削的方法有以下几种:第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS(1)成形砂轮磨削法这种方法是将砂轮修整成与工件被磨削表面完全吻合的形状进行磨削加工,以获得所需要的成形表面,如图2-26所示。此法一次所能磨削的表面宽度不能太大。用成形砂轮进行成形磨削,其首要任务是把砂轮修整成所需要的形状,并保证必要的精度。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS1)修整砂轮角度的夹具。如图2-27所示,这是结构比较完善的一种角度修整夹具。正弦规座1可绕心轴5旋转,转角大小由正弦圆柱8与平板6之间垫入的量块控制。正弦规座调至所需角度后,由螺母10通过套筒11将其压紧在夹具体12上。反复旋转手轮9,通过齿轮4和滑块2上的齿条传动,使滑块2带着金刚刀3沿正弦规座的导轨作往复移动,对砂轮进行修整。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS2)修整砂轮圆弧的夹具。图2-29所示为一种修整砂轮圆弧的夹具结构。金刚石刀杆6装在支架9内,支架与面板5及转盘4固定在一起,滑动轴承3固定在直角底座上。当转盘在滑动轴承内回转时(手动),金刚石刃尖绕夹具回转轴线作圆周运动,并可对砂轮进行修整,如图2-30所示。图中,O为转盘的回转中心,转盘转过的角度由指针块12在刻度盘上指出。刻度盘2圆弧槽中的两个可调挡块,用来控制转角的大小,以限制所修整圆弧的长度。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 修整不同尺寸和形状的圆弧,可按以下方法对夹具进行调整:先在转盘的锥孔内装入上端直径为10mm的标准心棒11,使金刚石刃尖与标准心棒接触,用螺钉10把刀杆固定。再在支架9和调节环7之间垫入尺寸为50mm的量块,用螺钉8将调节环锁紧。松开螺钉10取下标准心棒。当金刚石刃尖和夹具回转中心重合时,支架左端面和调节环右端面间的距离为45mm,修整半径为R的凸圆弧时,在调节环和支架之间垫入尺寸为45mm+R的量块,并用螺钉10将金刚石刀杆锁紧即可。修整半径为R的凹圆弧砂轮时,所垫量块的尺寸为45mm-R。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 使用图2-29所示夹具修整砂轮时,可以A面为基准,也可以B面为基准将夹具装夹在机床上,其适用范围较广。用夹具修整成形砂轮时,必须将夹具正确装夹在机床上,才能保证修整出的砂轮形状准确。如用图2-29所示夹具,在平面磨床上以A面为定位基面进行修整时,夹具的侧面F必须和机床工作台的纵向运动方向平行。金刚石刃尖只能在砂轮的轴向平面A-A内运动,如图2-31所示。当以B面为定位基面进行修整时,侧面F也应和平面磨床的纵向运动方向平行。金刚石刃尖只能在砂轮的轴向平面B-B内运动。否则,修整出的砂轮圆弧将产生形状误差。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS(2)夹具磨削法夹具磨削法是借助于夹具,使工件的被加工表面处在所要求的空间位置上,或使工件在磨削过程中获得所需要的进给运动,磨削出成形表面。图2-32所示为用夹具磨削圆弧面的加工示意图。工件除作纵向进给f(由机床提供)外,可以借助夹具使工件作断续的圆周进给,这种磨削圆弧的方法叫回转法。常见的成形磨削夹具有:第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS1)正弦精密平口钳。如图2-33a所示,夹具由带正弦规的台虎钳和底座6组成。正弦圆柱4被固定在台虎钳体3的底面,用压板5使其紧贴在底座6的定位面上。在正弦圆柱和底座间垫入适当尺寸的量块,可使台虎钳倾斜成所需要的角度,以磨削工件上的倾斜表面,如图2-33b所示。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS2)正弦磁力夹具。正弦磁力夹具的结构和应用情况与正弦精密平口钳相同,两者的区别在于正弦磁力夹具是用磁力代替平口钳夹紧工件,如图2-34所示。电磁吸盘能倾斜的最大角度也是45。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 以上两种磨削夹具,若配合成形砂轮也能磨削平面与圆弧面组成的形状复杂的成形表面。进行成形磨削时,被磨削表面的尺寸常采用测量调整器、量块和百分表进行比较测量。测量调整器的结构如图2-35所示。量块座2能在三角架1的斜面上沿V形槽上下移动,当移动到适 当位置后,用滚花螺母3和螺钉4固定。为了保证测量精度,要求量块座沿斜面移至任何位置时,量块支承面A、B应分别与测量调整器的安装基面D、C保持平行,其误差不大于0.005mm。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS例2-1图2-36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。磨削工艺过程如下:将夹具置于机床工作台上,找正(使夹具的正弦圆柱轴线与机床工作台的纵向运动方向平行)。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS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,如图2-37a所示。调整夹具的量块尺寸H1=150mmsin10=26.0472mm 磨削时采用比较法测量加工表面的尺寸,图中20mm圆柱为测量基准柱。按图示位置调整测量调整器上的量块座,用百分表检查,使量块座的平面B(或A)与测量基准柱的上母线处于同一水平面内并将量块座固定。检测磨削尺寸的量块按下式计算:M1=(50-10)cos10-10mm=29.392mm第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS 加工面a的尺寸用百分表检测,当百分表在a面上的测量示值与百分表在量块上平面的测量示值相同时,工件尺寸即达到磨削要求。磨削b面。调整夹具使b面处于水平位置,如图2-37b所示。调整及测量方法同前。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS调整夹具的量块尺寸H2=150mmsin30=75mm测量加工表面尺寸的量块尺寸M2=(50-10)+(40-10)tan30cos30-10mm=39.641mm 注意,当吃刀至与c面的相交线近旁时停止,以留下适当磨削余量。磨削c面。调整夹具磁力台成水平位置,如图2-37c所示。磨c面到尺寸。同前,在两平面交线处留适当磨削余量。测量用的量块尺寸M3=50-(60-40)tan30+20mm=18.453mm第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS磨削b、c面的交线部位。两平面交线部位用成形砂轮磨削,为此将夹具磁力台调整为与水平面成30,把砂轮圆周修整出部分锥顶角为60的圆锥面,如图2-37d所示。用成形砂轮磨削b、c面的交线部分,如图2-37e所示。使砂轮的外圆柱面与处于水平位置的b面部分微微接触(出现极微小的火花),再使砂轮慢速横向进给(手动),直到c面也出现极微小的火花时加工结束。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS3)正弦分中夹具。正弦分中夹具主要用来磨削凸模上具有同一轴线的不同圆弧面、等分槽及平面,夹具结构如图2-38所示。工件支承在顶尖7和6上,顶尖座4可沿底座上的T形槽移动,用螺钉3固定,旋转手轮5能使尾顶尖6移动,用以调节工件和顶尖间的松紧程度。顶尖7装在主轴的锥孔内。转动手轮(图中未画出),通过蜗杆13、蜗轮9传动,带动蜗轮、工件(通过鸡心夹头)和装在主轴后端的分度盘11一同转动,可使工件实现圆周进给(磨削圆弧面时)。分度盘的作用是控制工件的回转角度,其工作原理如图2-39所示。分度盘上有四个正弦圆柱12,其中心均处于直径为D的圆周上,并将所在圆周四等分。磨削时,如果工件回转角度的精度要求不高,则转角可直接由分度盘外圆面上的刻度和读数指示器10读出(图2-38)。若回转角的精度要求较高,可在量块垫板14和正弦圆柱12之间垫入适当尺寸的量块进行控制。第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工第二节第二节 模具工作零件的加工模具工作零件的加工机机 械械 工工 业业 出出 版版 社社CHINA MACHINE PRESS工件在正弦分中夹具上的装夹方法有两种。心轴装夹法。当工件上有圆柱孔,孔的轴线正好与被磨削圆弧面的轴线重合,可在该孔中插入心轴,利用心轴两端的顶尖孔定位,将工件支承在正弦分中夹具的两顶尖之间进行磨削,如图2-40所示。夹具主轴回转时,通过鸡心夹头和拨盘带动工件一起转动。若工件上无圆柱孔,在技术要求允许的情况下,也可在工件上作出穿心轴用的工艺孔。第二节第二
