模具制造工艺补充

教学单元3 冷冲模的机械加工

3.1 任务引入

如图3-1所示是一副冷冲模的凸模和凹模，模具材料为Crl2，淬火硬度为60～62HRC。凹模的刃口尺寸有公差，凸模的刃口尺寸必须按凹模刃口尺寸配作。加工这副模具的方法有哪些？应如何编制其机械加工工艺过程？

a） b）

图3-1 冷冲模工作零件

a）凸模 b）凹模

3.2.2 凸、凹模的机械加工

凸、凹模是冷冲模的工作零件，它们是直接与制品材料接触，完成材料成型的零件。凸、凹模形状复杂多样，按其工作表面结构的工艺特点，凸、凹模可分为圆形和非圆形两大类。按其设计和工艺要求，凸、凹模刃口的加工方法分为分别加工法和配作法两种。一般情况下圆形凸、凹模用分别加工法，非圆形凸、凹模用配做法。当然圆形凸、凹模也可以用配做法。凸模和凹模镶块是外工作型面，凹模是内工作型面，不同的工作型面其加工方法也不相同。

如果用分别加工法，加工时只要按刃口的标注尺寸和公差加工就可以了；如果用配作法，一副模具相配的凸、凹模刃口尺寸只需要其中一个标注尺寸和公差，另一个只需要标注基本尺寸，在技术要求里注明按多少冲裁间隙配作就行了。下面我们分别讨论不同情况下凸、凹模的机械加工工艺过程。

一、圆形凸、凹模机械加工工艺过程

1．圆形凸模和单圆形孔凹模机械加工工艺过程

有一副圆形刃口冷冲模的凸、凹模分别如图3-16、3-17所示，生产批量为两副。编制它们的机械加工工艺过程。

凸、凹模刃口尺寸都标有公差，所以用分别加工法进行加工。凸、凹模都是由回转面组成，又属于单件小批生产，适合在普通车床上粗加工和半精加工，在万能外圆磨床上精加工。

材料：Cr12

热处理:淬火 58～62HRC

图3-16 圆形凸模

材料：Cr12

热处理:淬火 58～62HRC

图3-17 单圆形孔凹模

（1）零件工艺分析 凸模加工的关键是保证凸模刃口尺寸￠0013

.026-mm 的精度以及与装配基准￠0021

.030-mm 的同轴度，表面粗糙度；凹模加工的关键是上、下表面的平行度，凹模刃口尺寸￠016

.002.26+mm 精度以及表面粗糙度。

（2）基准的选择 根据基准重合，基准统一原则，凸模的主要精基准是中心孔，凹模的主要精基准是上、下平面。

（3）毛坯的选择 由于冲裁模刃口受力条件差，Cr12通过锻造，使零件材料内部组织细密、碳化物分布和流线分布合理，从而提高模具的质量和使用寿命，所以应选锻件。 （4）圆形凸模、凹模机械加工工艺过程的编制 由于凸模和凹模刃口尺寸都标有公差，所以用分别加工法。

参考表1-10得知按其经济精度确定凸模的外圆表面采用的加工方案（单件小批生产）：粗车→半精车→热处理→磨外圆；参考表1-11、表1-12得知按其经济精度确定凹模的内孔

表面采用的加工方案（单件小批生产）：车→热处理→磨削。端面的加工方案：车→粗磨→热处理→精磨。

根据基准先行原则，凸模粗车时应打中心孔并保证总长，淬火热处理应安排在半精车之后，磨削之前。淬火热处理后应修研中心孔，以保证精加工定位精度。凹模在车床上完成外圆、平面、中心大孔的粗加工和半精加工，然后磨平上、下平面，再由钳工划线、钻所有固定用孔，攻螺孔、铰销孔，然后进行淬火、回火，热处理后在平面磨床上磨削上、下平面、在万能外圆磨床上磨型孔。

这里要特别说明几点，第一，整体式凹模淬火硬度为58～62HRC ，销孔无法装配时配作，应在淬火前加工好。但这样淬火过程中变形会影响销孔的精度，为解决以上问题，我们应该用标准硬质合金铰刀（或者用线切割、电火花加工），在装配时以凹模上已经铰好的销孔导向配铰下模座上的相应销孔，如图3-18所示。第二，为了保证各孔加工时与定位面的垂直度和位置精度，凹模孔加工前要对工件的定位基准进行磨削。第三，凸模的两端面在装入固定板后配磨。

圆形凸模、凹模的机械加工工艺过程分别如表3-10、表3-11。

图3-18 通过淬硬件的孔铰孔

1-凹模（淬硬） 2-模座

表3-10 圆形凸模的机械加工工艺过程

工序号

工序名称

工序内容

定位基准 1 备料 按尺寸￠43×80mm 锻造毛坯 2 热处理 退火

3 车 车端面打Ｂ3中心孔，粗车外圆

外圆 4

车

车外圆，￠0013.026-mm 、￠0021.030-mm 留0.5mm 磨削余量。 外圆、中心孔

5 热处理 淬火58～62HRC

6 修中心孔 修研中心孔 中心孔

7 磨 磨外圆到图纸尺寸 中心孔

8 钳工 修研 9

检验

按图检验

表3-11 单圆形孔凹模的机械加工工艺过程

工序号 工序名称 工 序 内 容

定位基准

1 备料 按尺寸￠140×35mm 锻造毛坯

2 热处理 退火

3

车

粗车、半精车两端面、外圆，中心钻孔、镗孔，厚度车到25.4mm ，刃口尺寸留0.5mm 磨削余量。

外圆、端面

5 磨磨上、下平面对应平面

6 钳工划螺孔、销孔位置线

7 钻加工螺孔、销孔端面、按线

9 热处理淬火58～62HRC

10 磨磨上、下平面对应平面

11 磨在万能外圆磨床上磨刃口达要求端面、外圆

12 钳工修研

13 检验

2．多圆形孔凹模的机械加工工艺过程

如图3-19所示是镶块结构的多圆形孔凹模，图3-20所示是整体结构的多圆形孔冷冲模的凹模，它们与单圆形孔凹模不同之处是除了要保证各孔的尺寸精度外，还必须要保证各型孔之间的距离尺寸精度，常用坐标镗床、坐标磨床、线切割、电火花等精密机床精加工。线切割、电火花加工在下一学习单元中讲。

对于镶块结构的多圆形孔凹模，固定板1材料45钢，不进行淬火处理。凹模镶件材料Cr12，经淬火、回火和磨削后分别压入固定板的相应孔内。在普通铣床上完成固定板1六面的粗加工和半精加工，然后磨平上、下平面和相邻垂直侧面，再由钳工划线、加工凹模固定孔（留镗削余量）、钻、攻螺孔，最后在坐标镗床或线切割机床（在下一单元讲）上精加工凹模固定孔，保证孔的尺寸和位置精度。各工序的精基准都是下表面和相邻垂直侧面。单件小批生产凹模固定板的机械加工工艺路线：下料→铣六面→磨平上、下平面和相邻垂直侧面→钳工划线→半精加工凹模固定孔、钻、攻螺孔→坐标镗型孔→钳工→检验。

图3-19 镶块结构的凹模

1-固定板 2-凹模镶件

整体结构多圆形孔凹模，材料Cr12，热处理硬度58～62HRC。制造时，毛坯必须经锻造退火后，在镗床（或铣床、钻床）上对各平面进行粗加工和半精加工，钻、镗型孔。在上、下平面及型孔处留适当的磨削余量，然后进行淬火、回火。热处理后，磨削上、下平面和两相邻基准侧面并保证相互垂直，以下表面和相邻基准侧面定位在坐标磨床或线切割机床上对型孔进行精加工。

在对型孔进行镗削加工时，必须使孔系的位置尺寸达到一定的精度要求，否则会给坐标磨床加工造成困难。整体结构多圆形孔凹模的机械加工工艺：锻造毛坯→退火→铣六面→磨平上、下平面和相邻垂直侧面→钳工划线→半精加工凹模型孔、销孔，完成漏料孔、螺孔的加工→热处理淬火→磨上、下平面和四侧面，保证相邻基准侧面相互垂直→坐标磨型孔、销孔→钳工修研→检验。