模具制造工藝學(xué)第六章模具典型零件加工工藝.ppt

1、第 6 章模具典型零件加工工藝,6.1 凸模、型芯類零件加工工藝 6.2 型孔、型腔類零件加工工藝 6.3 模架零件加工工藝,6.1 凸模、型芯類零件加工工藝,6 .1 . 1 概述 由于工作條件、使用要求不同,各種模具的凸模、型芯零件的形狀、尺寸、精度、材料和熱處理要求也有所不同.但它們都是模具的工作零件,成形表面均為外表面,它們都有較高的尺寸和形狀精度要求,并且有不同程度的表面質(zhì)量和表面硬度要求.這一類零件的毛坯材料一般都采用優(yōu)質(zhì)工具鋼,加工過程中都要經(jīng)過熱處理.,6 .1 . 1 概述,1 塑料模凸模和型芯 （1）基本結(jié)構(gòu)形式,6 .1 . 1 概述,1 塑料模凸模和型芯 （2）材料及熱

2、處理 塑料模凸模和型芯的常用材料有T8A,T10A 等碳素工具鋼和 合金工具鋼。形狀簡單且便于熱處理后精加工的凸模材料一般為T8A、T10A,熱處理后的硬度為45-60 .,6 .1 . 1 概述,1 塑料模凸模和型芯 （3）表面粗糙度要求型 凸模和型芯零件成形表面的表面粗糙度要求一般為0.1，如果塑料流動性較差和塑件表面粗糙度值要求較小，此處的表面粗糙度則應(yīng)為 0.1，以上表面都要進行研磨和拋光加工，必要時還應(yīng)進行鍍鉻處理。,6 .1 . 1 概述,1 塑料模凸模和型芯 （4）位置精度要求 凸模和型芯上的工作部分和固定部分一般都要考慮同軸度要求，在零件加工工藝上要保證這一要求。,6 .1 .

3、 1 概述,1 塑料模凸模和型芯 (5）凸模的脫模斜度 塑料模凸模的成型部分都要有脫模斜度，加工時應(yīng)保證圖樣上標明的脫模斜度要求。,6 .1 . 1 概述,2 沖壓模凸模 （1）沖壓模凸模 的基本結(jié)構(gòu)形式,6 .1 . 1 概述,2 沖壓模凸模 （2）沖壓凸模的材料及熱處理 沖壓凸模的基本材料主要有碳素工具鋼和合金工具鋼 。其中Cr6WV是高強度微變形高碳中鉻鋼，主要用于大批量生產(chǎn)的沖模，模具壽命接近Cr6WOV,在小型精壓模、重載冷墩凸模、中等負荷冷擠壓凸模上，都有良好的效果，但用于高硅鋼片沖裁模，壽命則偏低。,6 .1 . 1 概述,2 沖壓模凸模 （3）沖壓凸模零件的精度要求 沖壓凸模零

4、件具有較高的尺寸精度及形狀精度要求。沖裁凸模工作段的長度方向上不應(yīng)有加工中產(chǎn)生的錐度。,6 、1、2 注射模型芯類零件加工工藝,1 整體式型芯零件的加工工藝,6 、1、2 注射模型芯類零件加工工藝,1 整體式型芯零件的加工工藝,6 、1、2 注射模型芯類零件加工工藝,2 組合式型芯零件的加工工藝 組合式型芯是將一個結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的型芯分解成主體結(jié)構(gòu)零件和一些小型芯零件，制造時，先分別 將各零件按設(shè)計圖樣加工至規(guī)定要求，然后把小型芯嵌入主體結(jié)構(gòu)中組合成完整的型芯。,6 、1、2 注射模型芯類零件加工工藝,2 組合式型 芯零件的加工工藝,6.1.3 沖裁模凸模加工工藝,沖裁模是在沖床上借助沖床的沖裁力

5、使材料相互分離的一種模具，凸模是沖裁模的主要工作零件之一。凸模零件的各表面一般分為兩部分，一部分為工作表面，用于沖壓工件；另一部分為非工作表面，用于裝配和連接等。,6.1.3 沖裁模凸模加工工藝,在確定凸模的加工工藝時應(yīng)考慮以下幾點： 1）凸模在工作中承受沖擊負荷的作用。為防止在 工作中產(chǎn)生脆性斷裂，該零件應(yīng)具有足夠的韌 性，其毛坯一般都是采用鍛造加工。因此，在 機械加工前一般都要經(jīng)過下料一鍛造一退火這 樣一個毛坯制造工藝過程。退火的目的主要是 消除內(nèi)應(yīng)力，降低硬度，以改善切削加工性 能，為最終熱處理作準備。,6.1.3 沖裁模凸模加工工藝,在確定凸模的加工工藝時應(yīng)考慮以下幾點： 2）考慮工件

6、精度與模具精度間的關(guān)系，一般要求 模具精度比沖制件精度高出2-3級。另外， 凸模的工作表面要求光潔，刃口要求鋒利，刃 口部分的表面粗糙度一般要求達0.4um ，配合 表面的粗糙度達1.60.8um 。按照一定的工藝 加工后，必須達到圖樣上給定的尺寸精度和表 面粗糙度要求。為此，凸模工作表面的機械加 工必須劃分為粗加工和精加工階段。,6.1.3 沖裁模凸模加工工藝,在確定凸模的加工工藝時應(yīng)考慮以下幾點： 3）凸模工作表面的熱處理。凸模的工作表面在工 作時對被分離材料進行剪切，且在卸料或退料 的過程中與被分離材料相摩擦，因此，在工藝 過程中，需要通過淬火或局部淬火提高其工作 部分的硬度，以獲得良好

7、的耐磨性。,6.1.3 沖裁模凸模加工工藝,1 凸模的加工方法,1 凸模的加工方法,(1）壓印修銼加工 壓印修銼是一種鉗工加工方法。壓印時，把凸模垂直放置在己經(jīng)加工好并己淬硬的成品凹模型孔上，在手動螺旋壓力機上施以壓力，通過凹模的擠壓和切削作用，在凸模上產(chǎn)生印痕 。,1 凸模的加工方法,(1）壓印修銼加工,1 凸模的加工方法,（2）仿形刨削加工 對于工作表面是由圓弧和直線組成各種復(fù)雜形狀的凸模，其精加工可在仿形刨床上進行。在進行仿形刨削加工前，先在車床、銑床或刨床上對凸模毛坯進行預(yù)加工，并 將必要的輔助面磨平，然后在凸模端面上劃線，并在銑床上加工凸模輪廓，留有0.20.3的單面精加工余量，最后

8、用仿形刨床精加工。,1 凸模的加工方法,（3）電火花線切割加工 對于直通式凸模，如果尺寸未超過線切割機床的加工范圍?？蓪㈦娀鸹ň€切割作為其工作表面的最后加工，以提高加工精度和提高生產(chǎn)率，縮短生產(chǎn)周期。電火花線切割加工時，應(yīng)考慮工件的裝夾、切割路線等。,1 凸模的加工方法,（4）成形磨削 如果是直通式凸模還可用成形磨削作為其工作表面的最后加工。成形磨削是將被磨削輪廓劃分成單一的直線和圓弧逐段進行磨削，并使它們在銜接處平整光滑而達到設(shè)計要求的一種加工方法。成形磨削有成形砂輪磨削法和夾具成形磨削法。,1 凸模的加工方法,選擇基準和制定磨削程序時應(yīng)考慮如下幾點： 1）當(dāng)凸模有內(nèi)成形孔時，先加工內(nèi)成形孔

9、并以其 為基準加工凸模外形。,1 凸模的加工方法,選擇基準和制定磨削程序時應(yīng)考慮如下幾點： 2）選擇大平面作為基準面，先磨基準面及有關(guān)平 面，以增加加工的穩(wěn)定性并易于測量。如無大 平面時，可添加工藝平面。,1 凸模的加工方法,選擇基準和制定磨削程序時應(yīng)考慮如下幾點： 3）先磨削精度要求高的部分，后磨削精度要求低 的部位，以減少加工中的積累誤差。,1 凸模的加工方法,選擇基準和制定磨削程序時應(yīng)考慮如下幾點： 4）先磨平面后磨斜面及凸圓弧，先磨凹圓弧后磨 平面及凸圓弧，先磨大圓弧后磨小圓弧。用這 樣的程序便于加工成形及達到精度要求。,1 凸模的加工方法,選擇基準和制定磨削程序時應(yīng)考慮如下幾點： 5

10、）最后磨去添加的工藝基準及裝夾部分,6.1.4 擠壓模凸模加工工藝,在所有的擠壓成形工藝中，對冷擠壓模具的要求最高，因為冷擠壓是在常溫下對擠壓模腔內(nèi)的金屬施加強大的壓力，在強烈的三向應(yīng)力狀態(tài)下使金屬流動成形的一種成形方法。冷擠壓凸模在工作時，凸模要承受很大的壓力，凹模則承受很大的張力，其單位壓力可達制件毛坯材料強度極限的46倍。,6.1.4 擠壓模凸模加工工藝,對冷擠壓模具的工作零件一般有如下要求： 1）具有高的抗壓強度和韌性。 2）具有高的耐磨性和硬度。 3）具有足夠的抗回火穩(wěn)定性。 4）具有良好的切削加工性。,6.1.4 擠壓模凸模加工工藝,1 冷擠壓凸模零件的結(jié)構(gòu),6.1.4 擠壓模凸模

11、加工工藝,1 冷擠壓凸模零件的結(jié)構(gòu),6.1.4 擠壓模凸模加工工藝,2 冷擠壓凸模的材料及熱處理 冷擠壓凸模零件毛坯形式為鍛件，材料主要是含碳量較高的共析鋼和過共析鋼，所以鍛后常采取等溫球化退火，其目的是降低硬度、改善加工性能細化組織，減少工件變形和開裂，并為最終熱處理打下基礎(chǔ)。,6.1.4 擠壓模凸模加工工藝,3 冷擠壓凸模零件的加工工藝分析 冷擠壓凸模工作部分的形狀、尺寸參數(shù)及表面粗糙度對金屬的變形、擠壓力的大小、擠壓件的精度都有很大的影響，制造時必須嚴格保證圖樣上規(guī)定的尺寸和形狀精度以及表面粗糙度。,6.1.4 擠壓模凸模加工工藝,4 冷擠壓模零件加工工藝實例,6.1.4 擠壓模凸模加工

12、工藝,4 冷擠壓模零件加工工藝實例,下料,鍛造,熱處理,車,平磨,鉗,工具銑,鉗,熱處理,外磨,外磨,工具磨,鉗,工具磨,線切割,平磨,鉗,6 .2 型孔、型腔類零件加工工藝,6.2.1 概述 沖壓模具的凹模以及塑料模具中動模、定模的成形孔和成形腔類零件均為模具的工作零件，它們的形狀、尺寸、精度和相對應(yīng)的凸模、型芯、鑲塊等零件要求互相協(xié)調(diào)或配合一致。此外，與凹模、型孔板和型腔板相關(guān)的固定板、卸料板、推板等零件也屬于型孔、型腔板類零件，它們也有較高的技術(shù)要求。,6.2.1 概述,1 型孔、型腔板類零件的結(jié)構(gòu)形式 從型孔、型腔的數(shù)目上看，型孔、型腔板類零件可分為單型孔板和多型孔板。 人們把只有一個

13、工作型孔或型腔的板叫單型孔板凡有多個工作型孔或型腔的板叫多型孔板,6.2.1 概述,2 型孔、型腔板類零件的功能 從制造工藝上看，型孔、型腔板零件可為基準板和非基準板。 1）基準板?；鶞拾逶诩庸さ倪^程中是其他相關(guān)各 板加工的基準，其他相關(guān)各板與基準板的實際 尺寸一致或協(xié)調(diào)。如級進沖壓模的凹模、導(dǎo)板 模的導(dǎo)板、塑料模的動模和定模等。,6.2.1 概述,2 型孔、型腔板類零件的功能 從制造工藝上看，型孔、型腔板零件可為基準板和非基準板。 2）非基準板。與基準板實際尺寸一致或協(xié)調(diào)的其 他相關(guān)各板均為非基準板，如沖壓模具的固定 板和卸料板，塑料模的固定板和推板等。,6.2.1 概述,3 型孔、型腔板類

14、零件的材料及熱處理 1）基準板的材料及熱外理。在型孔和型腔類零件 的基準板中，軟質(zhì)塑料件注射成形模的型孔和 型腔板一般采用T7A等材料，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理至28 32HRC。除此以外其他模具的基準板都要求 采用性能較好的模具鋼，經(jīng)淬火和回火處理， 硬度在HRC50以上。,6.2.1 概述,3 型孔、型腔板類零件的材料及熱處理 2）非基準板的材料及熱處理。在型孔、型腔板類 零件的非基準板中，根據(jù)零件在加工中是否需 要熱處理，可分為熱處理件和非熱處理件。,6.2.2 塑料模型孔、型腔類零件加工工藝,1 塑料模型孔、型腔類零件的結(jié)構(gòu)與工藝性分折 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、中間

15、型腔板、動模型腔板、壓制瓣合模，哈夫型腔塊以及帶加料室壓模等等。,6.2.2 塑料模型孔、型腔類零件加工工藝,1 塑料模型孔、型腔類零件的結(jié)構(gòu)與工藝性分折 。,壓縮模中的凹模,注射模的中間板,帶有主流道的定模板,動模型腔板,壓縮模的瓣和模,顯像屏玻璃模中的塑料膜,6.2.2 塑料模型孔、型腔類零件加工工藝,2 塑料模型孔、型腔類零件加工實例,6.2.2 塑料模型孔、型腔類零件加工工藝,2 塑料模型孔、型腔類零件加工實例,準備 毛坯,刨,銑,刨,鉗,磨,鉆,鏜,磨,線切割,銑,鉗,熱處理,鉗,檢驗,6 .2.3 沖裁模凹模加工工藝,凹模加工的工藝特點與沖裁模凸模在某些方面有相同之處，主要表現(xiàn)在：

16、 1）在工作中承受沖擊負荷的作用，要求具有足夠 的韌性，毛坯采用鍛造。在機械加工前也要經(jīng) 過下料鍛造退火這樣一個毛坯制造工 藝過程。,6 .2.3 沖裁模凹模加工工藝,凹模加工的工藝特點與沖裁模凸模在某些方面有相同之處，主要表現(xiàn)在： 2）型孔表面要求光潔，刃口要求鋒利，刃口部分 的表面粗糙度要求達0.4um,配合表面的粗糙度 達1.6 0.8um ，其余部分為6.3um 。工作表 面的機械加工分為粗加工和精加工階段。,6 .2.3 沖裁模凹模加工工藝,凹模加工的工藝特點與沖裁模凸模在某些方面有相同之處，主要表現(xiàn)在： 3）在粗加工（或半精加工）之后，精加工之前安 排淬火與回火工序，淬火加回火后的

17、硬度要求 達到6064HRC。,6 .2.3 沖裁模凹模加工工藝,1 圓形型孔的加工,(1）圓形單型孔凹模的加工 當(dāng)凹模只有一個型孔且為圓形時，加工的過程比較簡單。毛坯經(jīng)鍛造和退火后，在車床上粗加工底面、頂面及外形，并用鉆或鏜等加工方法對型孔進行粗加工，然后由鉗工劃線并在鉆床上鉆出所有固定用的孔，攻螺紋、餃定位銷孔，經(jīng)淬火與回火熱處理后，再磨削底面、頂面和型孔即成。,1 圓形型孔的加工,（2）圓孔孔系的加工 在多孔沖裁?；蚣夁M模中，凹模往往帶有一系列型孔，各孔的尺寸及其相對位置都有一定的精度要求，這些孔稱為孔系。當(dāng)凹模上的圓孔形成孔系時，可在立式銑床上加工，也可在坐標健床或坐標磨床上加工。,2

18、 非圓形型孔的加工,（1）樣板銼削加工法 銼削前，先根據(jù)凹模圖樣制作一塊凹模的型孔樣板，并按照樣板在凹模表面劃線，然后用各種形狀的銼刀加工型孔，并隨時用凹模型孔樣板檢驗，反復(fù)修銼至樣板剛好能放入型孔內(nèi)為止。然后用透光法觀察樣板周圍的間隙，判斷間隙是否均勻一致，銼削完畢后用各種形狀的油石研磨型孔，使之達到圖樣要求。,2 非圓形型孔的加工,（2）壓印銼削加工法 如果凸模已加工為成品并己淬硬，可用壓印修銼法加工凹模。此方法是利用已加工好的凸模對凹模進行壓印的，其壓印方法與凸模的壓印加工基本相同。,2非圓形型孔的加工,（3）電火花線切割加工型孔 凹模型孔的線切割在熱處理后進行。電火花線切割加工同樣安排

19、在工藝路線中的最后一道工序，熱處理安排在線切割之前。其工藝路線一般為：下料鍛造退火粗加工淬火與回火線切割鉗修。,2 非圓形型孔的加工,（4）電火花加工型孔 如果刃口形狀復(fù)雜的非圓凹模采用的是整體結(jié)構(gòu)，用普通切削加工方法又難以加工時，還可采用電火花加工。電火花加工型孔也是在凹模熱處理后進行的。所加工出的型孔表面成顆粒狀麻點，有利于潤滑，能提高沖件質(zhì)量和延長模具壽命。,3 冷沖模凹模加工實例,3 冷沖模凹模加工實例,工藝路線,準備 毛坯,粗刨,精刨,劃線 加工孔,銑,鉆線 穿絲孔,熱處理,檢驗,磨平面,電火花 線切割,回火,配研,磨內(nèi)孔,磨平面,精研凹 模刃口,6.2.4 冷擠壓凹模加工工藝,1

20、工藝要點分析,1 工藝要點分析,（1）鍛造工藝要點 為改善模具原材料碳化物分布的不均勻性，鍛造中應(yīng)采用多次墩粗拔長方法，加熱過程要緩慢進行，要勤翻動坯料，使加熱均勻，對大于70mm以上的坯料應(yīng)先在 800 900 溫度預(yù)熱, 以后轉(zhuǎn)入高溫爐加熱, ;鍛造中應(yīng)根據(jù)材料選擇合適的始鍛和終鍛溫度,鍛后還應(yīng)在400 650 保溫爐中進行保溫，使之緩慢冷卻。,1 工藝要點分析,（2）熱處理及表面強化處理要點 冷擠壓凹模在熱處理時要采用脫氧良好的鹽浴爐加熱，或進行真空熱處理，防止燒蝕和脫碳等現(xiàn)象，保證硬度的均勻性。對于一些既要有高強度又要有高韌性的凹模，應(yīng)采用強韌化處理新工藝，以有效防止臆斷、脹裂、崩刃等

21、早期失效問題。,1 工藝要點分析,（3）要經(jīng)常消除使用中的工作應(yīng)力 冷擠壓模在使用過程中將產(chǎn)生工作應(yīng)力，當(dāng)工作應(yīng)力積累到一定程度時，就會加速模具的磨損，繼而產(chǎn)生龜裂或疲勞裂紋。因此當(dāng)模具工作到一定時間后應(yīng)及時卸下對其凸凹模進行消除應(yīng)力處理，如低溫回火、時效處理等。,1 工藝要點分析,（4）減少電加工所產(chǎn)生的表面脆硬層對模具壽命的影響 模具電加工后在表面可形成脆性大、顯微裂紋多的脆硬層，對模具壽命影響極大。例如在用 1050us的脈寬進行電加工時，其表面的疲勞強度要比通常的機械加工方法低60左右，彎曲強度要降低40% ，脆硬層的最大殘留拉應(yīng)力可達900MPa。,2 冷擠壓凹模加工實例,拼合式凹模

22、組件,2 冷擠壓凹模加工實例,冷擠壓齒形凹模,2 冷擠壓凹模加工實例,工藝路線,準備 下料,鍛造,熱處理,車,鉗,工具銑,鉗,熱處理,平磨,內(nèi)磨,外磨,鉗,電火花,鉗,外磨,鉗,精磨,6.3 模架零件加工工藝,6.3.1 模架的結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)工藝性分析 1 冷沖模模架,6.3.1 模架的結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)工藝性分析,1 冷沖模模架 （1）導(dǎo)柱和導(dǎo)套的結(jié)構(gòu)特點與工藝性分析,6.3.1 模架的結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)工藝性分析,1 冷沖模模架 （2）上、下模座結(jié)構(gòu)特點及工藝性分析 冷沖模的上、下模座，用來安裝導(dǎo)柱、導(dǎo)套和凸、凹模等零件。其結(jié)構(gòu)、尺寸已標準化。上、下模座的材料可采用灰鑄鐵，也可采用 45 鋼或Q2

23、35 -A 鋼制造。分別稱為鑄鐵模架和鋼板模架。,6.3.1 模架的結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)工藝性分析,2 注射模模架 （1）注射模模 架的結(jié)構(gòu)組成,6.3.1 模架的結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)工藝性分析,2 注射模模架 （2）模架的技術(shù)要求 模架是用來安裝或支承成形零件和其他結(jié)構(gòu)零件的基礎(chǔ)，同時還要保證動、定模上有關(guān)零件的準確對合，避免模具零件間的干涉，因此模架組合后其安裝基準面應(yīng)保持平行，導(dǎo)柱、導(dǎo)套和復(fù)位桿等零件裝配后要運動靈活、無阻滯現(xiàn)象。,6.3.1 模架的結(jié)構(gòu)特點及結(jié)構(gòu)工藝性分析,2 注射模模架 （3）模架零件的加工,6 .3 .2 導(dǎo)柱、導(dǎo)套的加工工藝,1導(dǎo)柱的加工 其外圓的加工有3種裝夾方式： 1）用

24、兩端的項尖孔定位裝夾。 2）用外圓柱面定位裝夾。 3）用外圓柱面和一端項尖孔結(jié)合定位裝夾。,2 導(dǎo)套的加工,（1）滑動式導(dǎo)套的工藝路線 滑動式導(dǎo)套在工作中，其內(nèi)孔與導(dǎo)柱直接接觸并互相摩擦，為減少磨損，要求有較高的硬度和較小的表面粗糙度。所有精加工應(yīng)在淬硬后進行，其內(nèi)表面的加工路線一般為：鉆粗銼半精銼熱處理粗磨精磨研磨。,2 導(dǎo)套的加工,（2）滾珠式導(dǎo)套的加工 其加工路線為： 粗車外圓鉆內(nèi)孔粗鏜內(nèi)孔半精車外圓半精鏜內(nèi)孔精車外圓精鏜內(nèi)孔細車外圓精細鏜內(nèi)孔研磨拋光。,6.3.3 模座的加工工藝,模座的作用是安裝模架中的導(dǎo)柱、導(dǎo)套以及凸、凹模固定板等零件。模座的技術(shù)要求主要有兩條：一是上、下兩平面應(yīng)保

25、持平行，平行度偏差應(yīng)在允許的規(guī)定范圍之內(nèi)；另一條是上、下模座的導(dǎo)柱、導(dǎo)套安裝孔的孔間距離尺寸應(yīng)保證一致，而且要求孔的油心線與模座安裝基準平面垂直。,6.3.3 模座的加工工藝,冷沖模 模座,6.3.3 模座的加工工藝,加工上模座的工藝路線 備料時效刨平面 磨平面 劃線銑 前部 鉆孔 鏜孔銑槽檢驗,6.3.3 模座的加工工藝,加工下模座的工藝路線 備料時效刨平面 磨平面 劃線銑 床加工 鉆床加工 鏜孔檢驗,習(xí)題,1 塑料模凸模和型芯的常用材料有哪些？形狀簡單且便于熱處理后精加工的凸模材料與形狀復(fù)雜的凸模在材料的選擇及熱處理方面有什么不同？ 2 對塑料模凸模和型芯零件的成形表面，表面粗糙度一般如何要求？ 3 沖壓凸模的常用材料有哪些？其毛坯一般采用何種形式？ 4 塑料模型芯類零件的成形表面