模具零件的机械加工.docx
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模具零件的机械加工
安徽机电职业技术学院教案首页
教学课题
第七讲§模架的加工（2学时）
教学目的
与要求
了解冲模模架的分类和组成；理解机械零件外圆加工方案选择；掌握冲模的导柱零件加工工艺过程制定的内容和步骤；
教学
重点
典型导柱的加工工艺过程
难点
外圆加工方案选择
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体、现场
主
要
教
学
要
点
第二章模具零件的机械加工
第一节模架的加工
一、冷冲模模架的种类
二、导柱的加工
〔1〕导柱的作用及工艺分析
〔2〕材料及毛坯
〔3〕加工工艺路线
1〕 导柱的主要外表加工 2〕导柱加工顺序
3〕导柱研磨加工
〔4〕加工余量确实定
（5）加工工艺过程
课后作业
安徽机电职业技术学院教案续页
第二章模具零件的机械加工
第一节模架的加工
一、冷冲模模架
〔1〕作用：
模具是用来安装模具的工作零件和其它结构零件，并保证模具的工作局部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
滑动导向的标准冷冲模模架结构如图2-1。
图2-1冷冲模模架
a）对角导柱模架b）中间导柱模架c）后侧导柱模架d）四导柱模架
1—上模座2—导套3—导套4—下模座
二、导柱的加工
〔1〕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；保证模架的活动局部运动平稳、无阻滞现象。
冷冲模标准导柱和导套如图2-2。
图2—2导柱和导套
a）导柱b）导套
〔2〕根本构成：
回转体外表
〔3〕材料：
热轧圆钢
〔4〕加工工艺路线
1）1〕 1〕 导柱的加工
导柱的加工工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
下料
按尺寸￠35mm×215mm切断
锯床
2
车端面钻中心孔
车端面保证长度
钻中心孔
调头车端面保证210mm
钻中心孔
卧式车床
3
车外圆
车外圆至￠
切10mm×槽到尺寸
车端部
调头车外圆至￠
车端部
卧式车床
4
检验
5
热处理
按热处理工艺进行，保证渗碳层深度0.8~，外表硬度58~62HRC
6
研中心孔
研中心孔
调头研另一端中心孔
卧式车床
7
磨外圆
磨￠32h6外圆留研磨量
调头磨￠32r4外圆到尺寸
外圆磨
8
研磨
研磨外圆￠32h6达要求
抛光圆角
卧式车床
9
检验
导柱加工，外圆柱面的车削和磨削以两端的中心孔定位，使设计基准与工艺基准重合。
假设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，如图2-3所示。
图2-3中心孔的圆度误差使工件产生圆度误差
修正中心孔可采用磨、研磨和挤压如下：
①车床用磨削方法修正中心孔如图2-4。
图2-4磨中心孔
1-三爪自定心卡盘2-砂轮3-工件4-尾顶尖
②挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖如图2-5。
图2-5多棱顶尖
导柱在热处理后修正中心孔，在于消除中心孔在热处理过程中可能产生的变形和其它缺陷。
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教学课题
第八讲二、导套的加工（2学时）
教学目的
与要求
理解机械零件内孔的加工方案选择；掌握冲模模架的导套零件加工工艺过程制定的内容和步骤；
教学
重点
典型导套加工工艺
难点
内孔的加工方案选择
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体、现场
主
要
教
学
要
点
三、导套的加工
〔1〕导套的作用及工艺分析
〔2〕材料及毛坯
〔3〕加工工艺路线
1〕 导套的主要外表加工 2〕导套加工顺序
3〕导套研磨加工
〔4〕加工余量确实定
（5）加工工艺过程
课后作业
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第二章模具零件的机械加工
第一节模架的加工
三、导套的加工
导套的加工工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
下料
按尺寸￠52mm×115mm切断
锯床
2
车外圆及内孔
车端面保证长度113mm
钻￠32mm孔至￠30mm
车￠45mm外圆至￠
倒角
车3×1退刀槽至尺寸
镗￠32mm孔至￠
镗油槽
镗￠32mm孔至尺寸
倒角
卧式车床
3
车外缘
倒角
车￠48mm的外圆至尺寸
车端面保证长度110mm
倒内外圆角
卧式车床
4
检验
5
热处理
按热处理工艺进行，保证渗碳层深度0.8~，硬度58~62HRC
6
磨内外圆
磨45mm外圆达图样要求
磨32mm内孔，留研磨量
万能外圆磨床
7
研磨内孔
研磨￠32mm孔达图样要求
研磨圆弧
卧式车床
8
检验
导套加工时正确选择定位基准，以保证内外圆柱面的同轴度要求。
①单件生产时：
采用一次装夹磨出内外圆，可防止由于屡次装夹带来的误差。
但每磨一件需重新调整机床。
②批量加工时：
可先磨内孔，再把导套装在专门设计的锥度〔1/1000-1/5000，60HRC以上〕心轴上，以心轴两端的中心孔定位，磨削外圆柱面，如图2-6。
图2-6用小锥度心轴安装导套
1—导套2—心轴
3〕导柱和导套研磨加工
目的：
进一步提高被加工外表的质量，以达图纸要求。
①导柱研磨工具
②导套研磨工具
图2-8导套研磨工具
1-锥度心轴2-研磨套3、4-调整螺母
③磨削和研磨导套时常见的缺陷：
“喇叭口〞如图2-9。
图2-9磨孔时“喇叭口〞的产生
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教学课题
第九讲三、上、下模座的加工（2学时）
教学目的
与要求
理解机械零件平面的加工方案选择；掌握冲模模架的上下模座零件加工工艺过程制定的内容和步骤；
教学
重点
典型上、下模座加工工艺
难点
平面的加工方案选择
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体、现场
主
要
教
学
要
点
四、上、下模座的加工
1、上、下模座的作用及种类
2、上、下模座的工艺分析
〔1〕模座上、下平面的平行度公差
〔2〕模座固定孔的垂直度公差
3、材料及毛坯
4、加工工艺路线
1〕 上、下平面的主要外表加工2〕加工顺序
3〕导套研磨加工
5、加工余量确实定
6、加工工艺过程
课后作业
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第二章模具零件的机械加工
第二节模架的加工
四、上、下模座的加工
〔1〕标准铸铁模座，如图2-10
图2-10冷冲模座
a）上模座b）下模座
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，保证模具能正常工作。
〔2〕模座上、下平面的平行度公差，表2-3
表2-3模座上、下平面的平行度公差
根本尺寸
/mm
公差等级
根本尺寸
/mm
公差等级
4
5
4
5
公差值
公差值
40~63
250~400
63~100
400~630
100~160
630~1000
160~250
1000~1600
〔3〕上、下模座的加工工艺路线
表2-4加工上模座的工艺路线
工序号
工序名称
工序内容及要求
1
备料
铸造毛坯
2
刨〔铣〕平面
刨〔铣〕上、下平面，保证尺寸
3
磨平面
磨上、下平面达尺寸50mm；保证平面度要求
4
划线
划前部及导套安装孔线
5
铣前部
按线铣前部
6
钻孔
按线钻导套安装孔至尺寸Φ43mm
7
镗孔
和下模座重叠镗孔达尺寸Φ45H7，保证垂直度
8
铣槽
铣R圆弧槽
9
检验
表2-5加工下模座的工艺路线
工序号
工序名称
工序内容及要求
1
备料
铸造毛坯
2
刨〔铣〕平面
刨〔铣〕上、下平面，保证尺寸
3
磨平面
磨上、下平面达尺寸50mm；保证平面度要求
4
划线
划前部，导柱孔线及螺纹孔线
5
铣床加工
按线铣前部，铣两侧压紧面达尺寸
6
钻床加工
钻导柱孔至尺寸Φ30mm，钻螺纹底孔，攻螺纹
7
镗孔
和上模座重叠镗孔达尺寸Φ32R7，保证垂直度
8
检验
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教学课题
第十讲§注射模模架的加工（2学时）
教学目的
与要求
掌握注射模模架的抽芯机构、斜导柱和浇口套加工工艺方案
教学
重点
斜导柱和浇口套加工工艺
难点
斜导柱和浇口套加工工艺
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体、现场
主
要
教
学
要
点
二、注射模模架的加工
1．注射模的结构组成
〔1〕成型零件 〔2〕结构零件
2．模架的技术要求
3．模架零件的加工
4．其它结构零件的加工
〔1〕浇口套的加工
〔2〕侧型芯滑块的加工
课后作业
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§、注射模模架的加工
1．注射模的结构组成
图2-11为注射模模架的结构形式。
注射模的结构有多种形式，其组成零件也不完全相同，但根据模具各零〔部〕件与塑料的接触情况，可以将模具的组成分为成形零件和结构零件两大类。
图2-11不同结构形式的注射模
〔1〕成型零件
与塑料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。
〔2〕结构零件
除成型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运动。
在结构零件中，合模导向装置与支撑零部件的组成构成注射模模架，如图2-12所示。
图2-12注射模模架
1-定模座板2-定模板3-动模板4-导套5-支撑板6-导柱7-垫块
8-动模座板9-推板导套10-导柱11-推杆固定板12-推板
2．模架的技术要求
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。
表2-6中小型注射模模架分级指标
工程序号
检查工程
主参数/mm
精度分级
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
公差等级
1
定模座板的上平面对动模座板的下平面的平行度
周界
≤400
5
6
7
400~900
6
7
8
2
模板导柱孔的垂直度
厚度
≤200
4
5
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模架精度要求。
Ⅰ级精度模架为
Ⅱ级精度模架为
Ⅲ级精度模架为
3．模架零件的加工
模架的根本组成零件有：
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，在冷冲模架的加工中已经讲到。
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。
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，如图2-11所示。
图2-13模板的装夹
a）a） a） 模板单个镗孔b）定模同时镗孔
1-模板2-镗杆3-工作台4-等高垫铁
3．其它结构零件的加工
〔1〕浇口套的加工
1〕结构：
如图2-12所示。
图2-14浇口套
2〕材料：
T8A
3〕热处理：
57HRC
4〕加工工艺路线见表2-8
表2-7加工浇口套的工艺路线
工序号
工序名称
工艺说明
1
备料
按零件结构及尺寸大小选用热轧圆钢或锻件作毛坯
保证直径和长度方向上有足够的加工余量
假设浇口套凸肩局部长度不能可靠夹持，应将毛坯长度适当加长
2
车削加工
车外圆d及端面留磨削余量
车退刀槽达设计要求
钻孔
加工锥孔达设计要求
调头车D1外圆达设计要求
车外圆D留磨量
车端面保证尺寸Lb
车球面凹坑达设计要求
3
检验
4
热处理
5
磨削加工
以锥孔定位磨外圆d及D达设计要求
6
检验
〔2〕侧型芯滑块的加工
1〕结构：
如图2-15所示。
2〕侧型芯滑块与滑槽的常见结构：
如图2-14
3〕滑块与滑槽配合：
H8/g7或H8/h8。
4〕滑块材料：
45钢或碳素工具钢。
5〕热处理：
40~45HRC。
6〕侧型芯滑块结构：
如图2-15
7〕侧型芯滑块的加工路线见表2-9
表2-8加工侧型芯滑块的工艺路线
工序号
工序名称
工艺路线
1
备料
将毛坯锻成平行六面体，保证各面有足够加工余量
2
铣削加工
铣六面
3
钳工划线
4
铣削加工
铣滑导部，留磨削余量
铣各斜面达设计要求
5
钳工划线
去毛刺、倒钝锐边
加工螺纹孔
6
热处理
7
磨削加工
磨滑块导滑面达设计要求
8
镗型心固定孔
将滑块装入滑槽内
按型腔上侧型芯孔的位置确定侧滑块上型芯固定孔的位置尺寸
按上述位置尺寸镗滑块上的型芯固定孔
9
镗斜导柱孔
动模板、定模板组成，契紧块将侧型芯滑块锁紧
将组成的动、定模板装夹在卧式镗床的工作台上
按斜导柱孔的斜角偏转工作台，镗孔
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教学课题
第十一讲§2.3一、圆形凸模的加工〔两学时〕
教学目的
与要求
掌握轴类零件加工方法
教学
重点
典型圆形凸模的工艺过程
难点
典型圆形凸模的工艺过程
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体、现场
主
要
教
学
要
点
1、圆形凸模的工艺分析
2、材料及毛坯的选择
3、工艺路线〔方案〕确实定
1）主要外表的加工方法
2）加工顺序的安排
4、加工余量确实定
5、圆形凸模的工艺过程
课后作业
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第三节冷冲模的凸模加工
一、圆形凸模
〔一〕零件工艺性分析
1、轴类零件同轴度
2、台肩厚度3mm
3、与固定板配合处
D:
（IT7）Ra0.8µm
4、工作局部
d:
µm
〔二〕、毛坯的选择
锻件〔？
性能〕
〔三〕、主要外表加工方案
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
〔五〕、工序余量及尺寸
〔六〕、工艺过程
〔1〕备料
〔2〕锻：
锻成φ28×38
〔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
〔5〕检验
〔6〕热处理：
淬硬HRC58~62
〔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
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教学课题
第十二讲§2.3二、非圆形凸模的成形加工〔2学时〕
教学目的
与要求
掌握成形砂轮磨削法，夹具磨削法
教学
重点
夹具磨削法
难点
夹具磨削法
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体
主
要
教
学
要
点
〔一〕.压印锉修
〔二〕、刨削
〔三〕、铣削
〔四〕．成形磨削
1、成形砂轮磨削法
1〕用挤压轮修整成形砂轮
2〕用金刚石修整成形砂轮
2、夹具磨削法
1〕正弦精密平口钳
2）正弦磁力夹具
课后作业
作业
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二．非圆形凸模的加工
凸模的非圆形工作型面，分为平面结构和非平面结构。
平面构成的凸模型面加工
〔一〕刨削加工。
如图2-19
a）
图2-19平面结构凸模的刨削加工
〔二〕铣削加工倾斜平面的方法：
工件斜置：
如图2-20所示。
图2-20工件斜置铣削
刀具斜置：
如图2-21
图2-22刀具斜置铣削
将刀具作成一定的锥度对斜面进行加工，这种方法一般少用。
〔2〕非平面结构的凸模加工
1〕结构如图2-23所示。
图2-23非平面结构的凸模
2〕加工方法
1〕仿形铣床加工：
靠仿形销和靠模控制铣刀进行加工。
2〕数控铣床加工：
加工精度比仿形铣削高。
3〕普通铣床加工：
采用划线法进行加工。
〔四〕．成形磨削
将砂轮修整成与工件被磨削外表完全吻合的形状，进行磨削加工，以获所需要的成形外表，如图2-24所示。
图2-24成形砂轮磨削法
1〕正弦精密平口钳如图2-32所示。
量块尺寸：
2〕正弦磁力夹具如图2-33所示。
被磨削外表的尺寸常采用测量调整器、量块和百分表进行比拟测量。
测量调整器如图2-34所示。
例2-1图2-25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。
图2-35凸模
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，如图2-26a所示。
调整夹具的量块尺寸：
检测磨削尺寸的量块尺寸：
a）
c）
b
e）
d）
图2-36用单向磁力夹具磨削凸模
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：
检测磨削尺寸的量块尺寸：
4〕磨削c面：
调整夹具磁力台成水平位置，如图2-26c所示。
检测磨削尺寸的量块尺寸：
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°，砂轮圆周修整出局部锥角为60°的圆锥面，如图2-26d所示。
砂轮的外圆柱面与处于水平位置的b面局部微微接触，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。
如图2-26e所示。
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教学课题
第十三讲万能夹具仿形磨削〔2学时〕
教学目的
与要求
掌握万能夹具的结构和应用，理解仿形磨削原理
教学
重点
万能夹具的结构及装夹，
难点
磨削前零件工艺尺寸换算，光学曲面磨床
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体
主
要
教
学
要
点
3、万能夹具
1〕结构：
装夹局部、十字滑块、回转局部、分度局部
2〕几种装夹方法
3〕零件工艺尺寸换算步骤例2-3
4.仿形磨削
1〕原理：
2〕光学曲面磨床
利用数控装置控制安装在工作台上的砂轮修整装置，修整出需要的成形砂轮，用此砂轮磨削工件，磨削过程和一般的成形砂轮磨削法相同
课后作业
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3.万能夹具
1〕主要结构：
装夹局部、十字滑快、回转局部、分度局部
可以在平面磨床、万能工具磨床上，磨削由直线和凸、凹圆弧组成形状复杂凸模
2〕工艺尺寸换算步骤：
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。
①计算工件各工艺中心的坐标尺寸，运算结果要精确到。
②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。
③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
4、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外表进行磨削加工。
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：
±，μm。
4〕光学曲面磨床：
如下列图所示。
图2-59光学曲线磨床
1-床身2-坐标工作台3-砂轮架4-光屏
砂轮架用来安装砂轮，它能作纵向和横向送进〔手动〕，可绕垂直轴旋转一定角度以便将砂轮斜置进行磨削，如图2-60所示。
图2-60磨削曲线轮廓的侧边
光学曲线磨床的光学投影放大系统原理，如图2-61所示。
将被磨削外表的轮廓分段，如图2-62a所示。
把每段曲线放大50倍绘图，如图2-62b所示。
数控成形磨削的三种方式：
1〕利用数控装置控制安装在工作台上的砂轮修整装置，修整出需要的成形砂轮，用此砂轮磨削工件，磨削过程和一般的成形砂轮磨削法相同。
2〕仿形法磨削如图2-63所示。
3〕复合磨削如图2-64所示。
成形磨削时，凸模不能带凸肩，如图2-65所示。
当凸模形状复杂，某些外表因砂轮不能进入无法直接磨削时，可考虑将凸模改成镶拼结构，如图2-66所示。
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教学课题
第十四讲§2.3〔五〕典型非圆形凸模工艺〔2学时〕
教学目的
与要求
掌握非圆形凸模工艺方案的选择
教学
重点
典型非圆形凸模的工艺过程
难点
典型非圆形凸模的工艺过程
主要教学
方法和手段
讲授、讨论
教具
多媒体、现场
主
要
教
学
要
点
1、圆形凸模的工艺分析
2、材料及毛坯的选择
3、工艺路线〔方案〕确实定
a）主要外表的加工方法
b）加工顺序的安排
4、加工余量确实定
5、凸模的工艺过程
课后作业
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〔五〕典型非圆形凸模工艺
1、工艺分析：
如图
凸凹模间隙Z=
？
内形〔孔）Ra0.415`
？
漏料孔、螺纹孔加工
热处理58~64HRC
2、毛坯选择：
锻件〔？
性能〕
3、主要外表加工方案：
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同时加工，再研磨
4、工艺路线〔方案〕：
方案一：
备料—锻造—退火—铣六面—磨六面—划线/作螺纹孔/漏料孔—镗内孔—铣外形—热处理—研内孔—成形磨外形
方案二：
备料—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：
经比拟优先选择方案二
5、工艺过程
1〕、下料：
φ56×117
2〕、锻造：
锻成110×45×55
3〕、热处理：
退火
4〕、铣削：
铣六面留单面余量
5〕、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
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教学课题
第十五讲§〔2学时〕
教学目的
与要求
1.理解圆形凹模型孔加工方法
2.掌握非圆形凹模型孔加工方法
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