模具典型零件的加工

模具典型零件的加工
7.1 杆类零件的加工
导柱的加工
在模具中，大多数导柱都是轴类圆柱形表面，一般根据其尺寸和材料的要求，可直接采用热轧圆钢作为毛坯料。

各种导柱按照使用要求的不同，考虑制造成本的因素，采用的材料也不同，常用的材料一般为20钢或T8,T9工具钢。

导柱的工作性质对材料的要求是：较好的耐磨性、一定的抗冲击韧性。

热处理HRC50-55.
1、导柱的加工方案
备料－粗加工－半精加工－热处理－精加工－光整加工。

（如图6-1注塑模标准导柱）
2、导柱的制造工艺规程（表6－1）
导柱的加工工序不是固定不变的，根据不同的生产类型、结构形式和尺寸精度、工厂设备情况，其工序的划分和工艺方法也就不同。

3、导柱加工过程中的定位
一般采用设计基准和工艺基准重合的原则，在两端加工中心孔，以两中心孔轴线为各工序的定位基准，中心孔的形状和精度对导柱的加工质量有着直接的关系。

为了确保精加工时的精确定位作用，中心孔在热处理后必须进行对研和修整。

对研中心孔一般采用锥形砂轮或梅花顶尖：
4、导柱的研磨
一般对于配合精度要求较高的导柱，都要安排研磨工序，以提高表面质量和降低粗糙度。

二、模柄与顶杆的加工
模柄的设计已标准化，常用的模柄有：压入式、旋入式、凸缘式、槽形式和浮动式等，和顶杆一样都属于台阶轴类零件，材料选用45钢，热处理HRC40-45,这类零件一般也是采用中心孔作为精加工的定位基准，终加工采用精磨工艺并靠
磨端面，保证端面跳动要求。

7.2 套类零件的加工
模具中的套类零件主要有：导套、护套和套类凸模等。

导套的材料和导柱一样，一般采用圆钢下料，热处理要求为HRC58-62,制造工艺也不是固定的。

导套的加工方案：备料－粗加工－半精加工－热处理－精加工－光整加工。

7.3 板类零件的加工
一、板类零件加工质量的要求
模具中各种板类零件较多，如：模座、垫板、固定板、卸料板、推件板等等。

虽然形状、材料、尺寸精度和使用性能要求各不相同，但都是有平面和孔系组成，这类零件的加工质量要求主要有以下几点：
①平行度和垂直度要求，一般均按GB1184-80的规定，具体公差执行冷冲模和塑料模的有关国家标准。

②表面粗糙度和尺寸精度的要求，一般模板平面的加工质量为IT7-8,R a＝0.8-3.2μm，对于平面为分型面的模板加工质量为IT6-7,R a＝0.4-1.6μm
③模板各孔的精度、垂直度和孔间距的要求，要求配合孔的精度一般为IT6-7,R a＝
0.4-1.6μm,安装导柱的板，孔轴线与板平面的垂直度按4级精度，孔距精度误差一般为±
0.02-0.01mm以下。

二、冷冲模模座的加工
1、模座加工的基本要求
保证工作时上下移动平稳，无阻滞现象，上下模平面保持平行，导柱导套孔的孔距上下模要一致，孔的轴线对上下模座要垂直。

（滑动导柱的垂直精度为4级精度）
2、模座的加工原则
主要是平面加工和孔系加工，一般应按照“先面后孔”的原则，其加工路线为：刨或铣平面－磨削上下平面，保证平面度和平行度要求－镗或铣或钻各孔（导柱导套孔不加工，定位销孔不加工）－上下模座重叠，一次装夹同钻后同镗导柱导套孔－装配时配合加工定位销孔。

3、上下模座的工艺规程
如表6-3为后侧导柱模座的加工工艺规程：
三、模板孔系的坐标镗削加工
在模具零件中，模板的孔系精度愈来愈高，象高精度长寿命的多工位级进模等，孔系的精度要求已到达0.01mm－0.02mm，甚至更高。

普通加工难以达到。

生产中广泛应用的是坐
标镗或坐标磨。

1、坐标镗削加工前的准备工作
①对上道工序的要求：应在精加工之后镗削，最好在恒温室加工，进行坐标
换算（如图）
②工件的定位装夹：
装夹工件确定基准并找正。

一般模板的定位基准主要有:
工件表面上的线；已加工的外园或孔；垂直平面的面和孔；已加工好的相互垂直的面。

找正方法如表6－4：
2、镗削加工
①孔中心定位：用弹簧中心冲打出中心点。

②钻中心孔：用中心钻钻出中心孔。

③钻孔：按钻孔要求依次钻出各孔，留出镗孔余量单边0.5左右。

④镗孔：当D＜20mm,精度IT7以下粗糙度小于1.25时，可以以铰代镗。

⑤切削用量的选择切削用量直接影响加工精度，与工件材料和刀具材料都有关系。

（合理的切削用量如表6-5）
⑥辅助工具的选择
坐标镗床一般应备有回转工作台、倾斜工作台、块规、镗刀头、百分表或千分表，以满足装夹找正和测量的要求。

四、模板零件的坐标磨削加工
和坐标镗削的工艺系统，也是按正确的坐标尺寸来保证加工尺寸精度的。

主要用于淬火钢或高硬度材料的加工，坐标磨削的加工范围：φ1－200mm，尺寸精度可达 0.005mm，
R a=0.32-0.08μm,一般用于多型孔的凹模加工。

1、工件的找正与定位与坐标镗削类似，常用的找正方法如下：
①百分表
②开口型端面规（图6-8）
③中心显微镜
④芯棒＋百分表
2、磨削的方法
坐标磨床的三种运动：①高速自转运动；②行星运动；③主轴方向的直线运动。

磨削的方法：
①内孔磨削磨小孔时砂轮直径取孔径的3/4。

砂轮转速（主运动）为线速度≯35m/s，行星运动（圆周进给）≈线速度×0.15,进给慢，切削少，粗糙度好，轴向进给与磨削精度有关，粗磨时，行星一周轴向往复行程为砂轮高度的两倍，精磨时更小。

②外园磨削（和内孔一样）
③锥孔磨削它是使用机床的专门机构，使轴向进给和行星运动半径联动一般最大锥顶角12°，磨削时，砂轮应修出相应的锥角。

④综合磨削它是各段圆弧或直线按中心坐标尺寸逐个磨出。

7.4 滑块的加工
滑块与斜滑块是塑料模中广泛采用的侧向抽芯及分型导向零件，模具结构的不同，滑块的结构形状和大小也不同，滑块有整体式和组合式两种。

滑块多为平面和圆柱面的组合，形位公差和配合要求一般都较高。

毛坯可以是棒料或锻件。

常用材料为工具钢或合金钢,热处理要求HRC54-58。

一、滑块加工方案的选择
如图组合式滑块导柱孔的精度、位置和粗糙度要求不高，主要是平面和导向精度要求较高，耐磨性要好，必须保证硬度要求。

形位公差的保证主要是选择合理的定位基准，图中定位基准是设计基准A面和与其垂直的侧面。

斜导柱孔应与模板上的导柱固定孔采用同钻同镗的加工方法配合加工，保证同轴度要求。

销孔和型芯组合件也应配合加工，保证孔距的一致性。

二、加工工艺规程如表6-6：
三、导滑槽的加工
导滑槽的要求：运动平稳，上下无窜动，无卡死现象。

导滑槽有整体式和组合式两种。

主要是平面组成。

加工工艺和板类零件相似，主要采用刨、铣、磨的加工方法，材料为45钢和工具钢，HRC52-56.
7.5 凸模和凹模的加工
一、凸模、凹模的结构特点和技术要求
1．结构特点：①凸模和凹模都有与制件轮廓一样形状的锋利刃口；②凸模和凹模之间存在一周很小的间隙；③凸模和凹模都与制件或废料发生模擦、磨损；④模具刃口越锋利，冲裁件断面质量越好；⑤合理的凸、凹模刃口间隙能保证制件有较好的断面质量和较高的尺
寸精度，并且还能降低冲裁力和延长模具使用寿命。

2．凸、凹模的设计有五点要求：①结构合理；②高度的尺寸精度、形位精度、表面质量和刃口锋利；③足够的钢度和强度；④良好的耐磨性；⑤一定的疲劳强度。

凸模为—长轴类零件，固定部分—形状简单，尺寸精度要求不高，工作部分—尺寸精度
和表面质量要求高。

凹模为—板类零件，凹模型孔的尺寸、形状精度和表面质量要求高。

凹模外形较简单，一般是圆形或矩形，其尺寸精度要求不高。

二、冲裁模凸模的制造工艺过程
凸模加工的工艺要点有两个：①工作表面的加工精度和表面质量要求高。

是加工的关键。

②热处理变形对加工精度有影响。

对于圆形凸模，其加工方法较简单，在车床上车削棒料，并留磨削余量，热处理后，在外圆磨床上精磨，工作部分经抛光、刃磨后即可使用。

凸模的加工精度不受热处理变形的影响。

非圆形凸模的加工比较复杂，生产中常用的加工方法有压印锉修、仿形刨、线切割加工和成形磨削。

1、压印锉修
最适合于无间隙冲裁模的加工，在缺乏先进设备的情况下十分有效。

缺点是对工人的操作水平要求高，生产效率低，模具精度受热处理影响。

2、仿形刨削
仿形刨床的加工对象：刨削刃口轮廓由圆弧和直线组成的形状复杂的带有台肩的凸模和型腔冷挤冲头。

刨削表面的粗糙度Ra可达1.6—0.8，尺寸精度可达0.02mm。

仿形刨削的加工过程：在仿形刨削之前，毛坯各表面先在普通机床上加工，然后在端面
上划出刃口轮廓线，按线铣削加工，留单边刨削余量0.2—0.3mm，在仿形刨床上精加工，并留研磨余量O.01—0.02mm。

若精加工前，凹模已加工好，可利用淬硬的凹模对凸模进行压印，然后，按此印痕用仿形刨床精加工凸模。

在仿形刨削之后，凸模要进行热处理，最后研磨和抛光工作表面，使凸模和凹模的间隙达到图样要求。

缺点是对工人的操作水平要求高，生产效率低，加工后的热处理将引起凸模的变形。

3、电火花线切割
凸模的电火花线切割：
l）毛坯准备——将圆形棒料进行锻造，锻成六面体，并进行退火处理。

2）刨或铣六个面——在刨床或铣床上加工锻坯的六个面。

3）钻穿丝孔——在线切割加工起点处钻出直径为2—3mm电极丝穿丝孔。

4）加工螺钉孔——将固定凸模用的两个螺钉孔加工出来（钻孔、攻螺纹）。

5) 热处理——将工件淬火、回火，并检查其表面硬度，硬度要求达到58－62HRC。

6）磨削上、下两平面——磨光上、下两平面，表面粗糙度Ra应低于0. 8um。

7) 去除穿丝孔内杂质，并进行退磁处理。

8）线切割加工凸模——装夹工件时必须使工件的基准面与机床滑板的x和y方向平行，位置要适当，工件的线切割范围应在机床纵、横滑板的许可行程内。

穿入电极丝，并使电极丝的中心与钻孔中心重合。

按图样的编制程序，并在纸带上钻孔编码，将纸带输入计算机，开动机床进行线切割加工。

9) 研磨——线切割后，钳工研磨凸模工作部分，使工件表面粗糙度降低。

4、成形磨削
采用万能夹具磨削凸模的工艺要点是：
1) 为了简化工艺计算，应选择适当的直角坐标系。

一般取工件的设计坐标系为工艺坐标系。

2）将复杂的凸模刃口轮廓分解成数个直线、圆弧段，然后依次磨削。

先磨削直线，后磨削斜线及凸圆弧；先磨削凹圆弧，后磨削直线及凸圆弧；先磨削大凸圆弧后磨削小凸圆弧；先磨削小凹圆弧，后磨削大凹圆弧。

用上述磨削顺序便于加工成形，并且容易达到所要求的精度。

3）选择回转中心，依次调整回转中心与夹具中心重合。

由于成形磨削时的工艺基准不尽一致，需要进行工艺尺寸换算。

凸模的成形磨削加工程序如下：
l）准备毛坯——用圆钢锻成六面体，并退火处理。

2）刨削或铣削六个面——在刨床或铣床上加工锻坯的六个面。

3）磨上、下两平面及基准面。

4）钳工划线，钻孔、攻螺纹。

5) 用铣床加工外形（留磨削余量）。

6）热处理：将凸模淬火、回火处理，并检查表面硬度，硬度要求达到58－62HRC。

7）磨削上、下两平面。

磨光上、下两平面，表面粗糙度Ra应低于0. 8
8）成形磨削，按一定的磨削程序磨削凸模的外形
9）精修。

凸模外形和凹模配间隙。

三、冲裁模凹模的制造工艺过程
凹模加工与凸模加工相比有以下特点：
1) 在多孔冲裁模或级进模中，凹模上有一系列孔（这些孔称为孔系），凹模孔系位置精度通常要求在士（0.O1—0.02)mm以上，这给孔的加工带来困难。

2) 凹模在镗孔时，孔与外形有一定的位置精度要求，加工时，要求确定基准，并准确确定孔的中心位置，这给加工带来很大难度。

3）凹模内孔加工的尺寸往往直接取决于刃具的尺寸，因此刃具的尺寸精度、刚性及磨损将直接影响内孔的加工精度。

4）凹模孔加工时，切削区在工件内部，排屑、散热条件差，加工精度和表面质量不容易控制。

l．单个圆形型孔的加工
凹模型孔为单个圆孔加工时，毛坯外形用车削加工。

当凹模型孔直径小于5mm，先钻孔，然后铰孔，热处理后磨削顶面和底面，用纱布抛光型孔即可；
当型孔直径大于5mm，一般采用钻削和镗削方法对型孔进行粗加工，经淬火、回火热处理后，利用万能磨床或内圆磨床对型孔精加工，磨孔的精度可达IT5一IT6，孔表面粗糙度Ra可达0.8一0.2um。

2、系列圆形型孔
(1)在普通钻床上加工——在缺乏坐标锉床的情况下，可在普通钻床上进行
孔系的加工。

凹模毛坯经刨或铣六面，然后磨平六个面，并要互相垂直，根据图样，在磨好的工件上划线，并将工件夹持在平口钳上，通过在钻床的纵向和横向附加块规和百分表测量装置，控制工件移动的距离，进行孔系的加工。

(2)在铣床上加工——在立式铣床上加工多个凹模型孔，直接利用工作上
的纵、横向位移来确定孔的位置，其加工的孔间距精度较低，一般为0.06—0.08mm。

(3)在精密坐标膛床或坐标磨床上加工——精密坐标锉床具有精密坐标定
位装置，它是专门用于锉削尺寸、形状和位置精度要求高的孔系的精密机床。

孔位精度一般可达0.005 - 0.015 mm。

由于凹模在热处理时易发生变形，导致热处理之前镗好的孔位精度降低。

当凹模孔的精度和孔位精度要求很高时，经过坐标镗床加工的凹模在热处理之后，还应在坐标磨床上精加工，以保证型孔尺寸精度和孔系的位置精度。

3、非圆型孔的加工
（1）锉削加工——在锉削和压印之前，凹模的外形应先加工出来，钳工按照凹模刃口轮廓线划线，然后在立式铣床或带锯机床上将型孔内部的废料去除，留出0. 2 -0.
8mm（单边）的加工余量。

型孔的内部废料去处后，可用锉削方法进行精加工型孔。

钳工先用粗锉锉出形状，最后用细锉精错成形，并随时用加工好的凸模检验。

凹模刃口锉好后在锉出凹模孔的后角的大小。

（2）压印锉修——用淬硬的加工好的凸模对未淬硬的并留有一定压印余量的凹模毛坯进行压印，压印方法与凸模的压印方法相同。

凹模在压印锉修后，可用油石精细加工，并加工出后角。

（3）电火花线切割
1）准备毛坯：用圆钢锻成方形坯料，并退火。

2）刨六个面，将毛坯刨成六面体。

3) 平磨上、下两平面及角尺面。

4) 钳工划线，并加工销孔（钻孔、铰孔）和螺钉孔（钻孔、攻螺纹）。

5）去除型孔内部废料。

沿型孔轮廓划出一系列孔，然后在钻床上顺序钻孔，钻完后凿通整个轮廓，敲出中间废料。

6) 热处理：淬火与何火，检测表面硬度，要求达到58一62HRC。

7）平磨上、下两平面及角尺面。

8）电火花线切割型孔。

线切割加工的步骤与凸模加工相似。

9) 将切割好的凹模进行稳定回火。

10）钳工研磨销孔及凹模刃口，使型孔达规定的技术要求。

（4）电火花加工
凹模型孔电火花加工的方法: 直接法，间接法，混合法，二次电极法。

1）直接加工法
是指将凸模直接作为电极加工凹模型孔的工艺方法。

这种方法是将凸模适当加长，其非刃口端作为电极。

凹模加工后，再将加长的电极部分去掉。

通过在加工过程中控制脉冲放电间隙能保证凸、凹模的配合间隙，即放电间隙等于凸、凹模的配合间隙，用这种方法可以使配合间隙均匀。

此方法不需要另做电极，工艺简单，但是，钢电极的电加工性能很差，电火花机床的脉冲电源应能适应钢电极的加工要求。

此方法适用于形状复杂的凹模或多型孔的加工，如电机定子、转子硅钢片冲模等。

2）间接加工法
方法——是指凸模与加工凹模的电极分开制造。

首先根据凹模尺寸设计和制造电极，然后用电极加工凹模，最后按冲裁模间隙配做凸模。

优点——是电极材料不受凸模料的限制，可以选择电加工性能好的电极材料，而且配合间隙不受放电间隙的限制。

缺点——是增加了制造电极和钳工修配的劳动量，而且配合间隙不易做得均匀，对形状复杂的尤甚。

故此种方法适合于配合间隙要求既较大或比较小的冲模的加工。

3）混合加工法
方法——是指电极与凸模的材料不同，但可通过焊接或采用其他粘结剂将其与凸模连接在一起，并同时加工成形，再对凹模加工，待凹模电火花加工后，再将电极与凸模分开。

特点——此方法电极材料可选择电加工性能好的材料，效率较高；凸模与电极一起加工，电极的形状、尺寸与凸模一致，电火花加工后，凸、凹模的配合间隙均匀。

4）二次电极法
方法——利用凸形的电极（称为一次电极）加工出模，再用该电极加工凹形的电极（二次电极），然后用二次凹形电极加工凸模，这种方法常用于凹模制造有困难的电加工。

加工实例
图8-19所示为电火花加工的凹模，凹模的材料为T10A，与凸模的配合间隙为单边
0.05-0.10mm，加工余量为单边3—4mm，刃口粗糙度为0.8 um。

其加工过程如下：
1）准备毛坯：用圆钢锻成方形毛坯，并退火。

2) 刨削六个面。

3) 平磨：磨上、下两平面和角尺面。

4）钳工划线。

划出型孔轮廓线及螺孔、销孔位置。

5）切除中心废料。

先在型孔适当位置钻孔，然后用带锯机去除中心废料。

6）螺孔和销孔加工。

加工螺孔（钻孔、攻螺纹），加工销孔（钻孔、铰孔）。

7）热处理：淬火与回火，检查硬度，表面硬度要求达到58一62HRC 。

8）平磨。

磨上下两平面。

9）退磁处理。

10）电火花加工型孔。

利用凸模加长一段铸铁后做为电极，电加工完成后去掉铸铁部分
后做凸模用。

由于凸、凹模配合间隙较大，故先用粗规准加工，然后调整平动头的偏心量，再用精规准加工，达到凸、凹模的配合间隙要求．
四、冷冲模结构的工艺性
概念——是指模具零件在满足冲压工艺的前提下，其结构是否便于制造、
装配和维修等。

设计冷冲模时，为了改善模具零件结构工艺性，必须考虑以下原则：
1）模具结构尽量简单。

在保证使用要求的前提下，尽可能减少不必要的零件，使模具结构尽量简单。

2）模具使用过程中的易损件能方便地更换和调整。

3）尽可能采用标准化零部件。

4）模具零件，尤其是凸、凹模零件应具有良好的工艺性。

5）模具应便于装配
镶拼结构在加工工艺方面具有以下优点：
1）简化制模难度——对于大型冲裁模的凹模，由于其尺寸大，难以锻造大钢料，并且热处理引起变形，可采用镶拼结构。

2）节约贵重模具钢材料，避免整体模热处理变形。

3）便于更换和维修。

冷冲模的凹模，当采用电火花加工时，凹模结构的特点如下：
1）采用整体结构。

采用电火花加工凹模时，镶拼结构可以改为整体结构。

这是由于凹模上的小孔、尖角和窄槽等对机械加工来说是十分困难的，甚至难以加工，而对于电火花加工来说并不困难。

采用整体结构，模具的体积可以减小，刚度和强度增加，设计和制造模具的工作量减少。

2）可减薄模板厚度石当采用电火花加工模具时，模具板厚可减薄，理由如下：
（a）由于电火花加工在热处理之后进行，避免了热处理的影响，原来考虑
为了减小变形而增加的厚度已无必要。

(b) 电火花加工后的凹模型孔，刃口平直，间隙均匀，耐磨性能好，使用寿命长，减少了刃磨次数。

（c) 从电火花加工工艺来说，减薄凹模厚度可以减少每副模具的加工工时，缩短制模周期。

（d) 可以节省贵重的模具材料。

必须注意：挖台阶时要沿着凹模型孔周边挖，以便台阶孔与型孔相似，其周边扩大量约为1-2mm，不可过大，否则凹模强度和刚度会大大降低，影响凹模寿命，采用挖台阶的方法，可大大缩短电火花加工工时，但多了一道铣削工序（挖台阶），并且带来了电火花加工时定位不方便等问题。

3)凹模型孔的尖角改为小圆角。

采用电火花加工凹模时，凹型孔的尖角在无
特殊要求的情况下最好改为小圆角。

这是因，当电火花加工凹模型孔时，电极尖角部分总是腐蚀较快。

即使将电极的尖角部分做得很尖，在放电加时，加工出的凹模也会有小圆角，其半径约为0.15-0.25mm。

除此之外，，小圈角还有利于减少应力集中，提高模具强度。

4)刃口及落料斜度小。

利用电火花加工的模具，其型孔刃口形式如图8-25
所示。

电火花加工的落料模型孔的刃口斜度小于10‘，复合模的刃口斜度为5‘左右，落料斜度一般为30’ -50 ‘左右。

对于落料模而言，刃口和落料斜度均比钳工做的小。

因电火花加工的斜度在各个方向都比较均匀，故冲压时落料仍很顺利。

5)标出凸模的基本尺寸和公差。

为了便于凸模和电极配套成形磨削，在图样
上，应标注出凸模的名义尺寸和公差。

6）刃口表面变质层的处理。

电火花加工后的凹模刃口表面存在一层变质层。

变质层硬度高，并且其表面有无数小坑，特别有利于保存润滑油，因而耐磨性能好。

对于要求耐磨性为主的凹模，应保留变质层；对于承受很大冲击力的凹模，电火花加工后，必须进一步进行磨削和研磨加工，以便去掉变质层，降低表面粗糙度，延长其疲劳寿命。

采用线切割加工冷冲模时，在模具材料的选用和模具结构的设计方面，都应考虑线切割加工工艺的特点，以保证模具的加工精度，提高模具的使用寿命。

1)选择淬透性好、热处理变形小的材料。

用于冷冲模的材料有——碳素工具钢和合金工具钢，若采用碳素工具钢（T8A、T10A）制造模具，由于其淬透性差从线切割加工所得的凸模或凹模刃口的淬硬层较浅，经过数次修磨后；硬度显著下降，模具的使用寿命缩短。

另一方面，在线切割加工过程中，放电产生的高温使加工区域的温度很高，又有工作液的不断冷却，加工区相当于局部淬火，引起凸模或凹模的柱面变形，直接影响凸模或凹模的线切割加工精度。

若采用合金工具钢制造模具，合金工具钢的淬透性好，线切割时不会使凸模或凹模的柱面再产生变形，而且凸模或凹模的刃口表面基本上全部淬硬，经多次修磨修后，刃口的硬度不会降低，故采用合金工具钢做模具材料能提高线切割模具的加工精度和使用寿命。

常用的合金工具钢有Cr12、CrWMn、Cr12MoV、GCr15等合金钢。