第5章 模具典型零件加工

工艺分析
该凸模截面呈圆形，故加工时可选用车削加工，淬火 后经磨削加工达到图样要求。由于其安装部分与工作部分 有同轴度要求，加工时应安排外圆一次车出成形，磨削时 也应一次磨出，并同时磨出轴肩，以保证垂直度要求。为 此，加工时，可选用顶尖孔作为定位基准，另外，为方便 工件在外圆磨床上装夹，在工件左侧表面合适位置钻攻一 M5螺纹孔，并拧入一拨杆以供拨盘带动工件旋转，如图 5.3所示。
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5.2.2
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3、电火花线切割 （1）毛坯准备：锻造+退火处理 （2）刨六个面 （3）钻穿丝孔2-3mm
（4）加工螺孔
（5）热处理：淬火+回火，检查 硬度 （6）磨上下表面 （7）电火花切割 （8）研光
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二、非圆形凸模的加工
加工方法 （一）压印锉修 以加工好凹模配作凸模
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（1）压印锉修 压印前，先在车床或刨床上预加工凸模各表面，钳工划线凸 模形状轮廓，铣床上加工凸模工作表面，留压印后的锉修余量 0.15~0.25mm。 压印时，将凸模坯垂直压入已淬硬的凹模型孔内，通过型孔 的挤压和切削作用，凸模坯上多余的金属被挤出，并留有印痕， 钳工锉修，如此反复，直至达到图样要求为止。
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（四）成形磨削 用于精加工 1、成形砂轮法 （1）角度修整 （2）圆弧修整 注：角度、圆弧修整均用金刚石笔 （3）用挤压轮修整
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成形磨削
成形磨削具有高精度、高效率等优点。为了便于成
形磨削，凸模一般设计成直通式；半封闭式的凸模则应 设计成镶拼结构，即将凸模分解成几件，分别进行磨 削，最后装配成一件完整的凸模。
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5.2
5.2.1
凹模类零件加工
凹模类零件加工特点
总体要求：
凹模（塑料模中常称为型腔）是模具的主要零件之 一。其内腔的形状、尺寸由成形件的形状、精度决定，凹 模加工时，一般要求其内腔与底平面保持垂直，上、下面 保持平行。
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主要特点：
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（五）工序余量及尺寸
外圆单边余量2~4mm 下料 长度余量3~5mm
单边余量0.25mm 车削
单边余量0.01mm
磨削
研磨
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工序号 工序名称 1 下料
工序内容
设备 锯床 卧式车床
（六）工艺过程
2
按尺寸￠35mm×215mm切 车端面钻中心孔 断 车端面保证长度212.5mm 钻中心孔 调头车端面保证210mm 钻中心孔
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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 0.4mm 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
图5.4
凸模
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1）备料 毛坯下料并锻造成93×55×60及退火处理。 2）刨 刨六个面，将毛坯刨成六面体83×45×50.5。 3）磨 磨出上、下两平面及一角尺面。 4）钳 钻穿丝孔，在程序加工起点（合适位置）处钻 出直径为3 ~ 5mm的穿丝孔。 5）热处理 淬火及低温回火，检查硬度58 ~ 62HRC。(变形) 6）磨 磨上、下两平面到工件高度尺寸。 7）电加工 按图样尺寸及形状编制线切割程序并进行线切 割加工（具体加工方法见第3章）。 8）钳 研磨凸模工作部分。
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图5.3
拨杆装配示意图
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具体工艺过程如下：
1）备料 பைடு நூலகம்坯下料并锻造及退火处理。
2）车 车外圆、钻顶尖孔（由于凸模中心有一φ3 mm 圆孔，顶尖孔可适当钻大）.要求φ32 mm与φ30 mm一起车出，并各留0.5 mm磨量，车出右端面及 圆角R4 mm ，调头车出φ36 mm，车出左端面，并 保证50mm，钻出顶尖孔及φ3 mm小孔。
（1）凹模加工一般是内形加工，加工难度大。凹模的外 形一般呈圆形或方形，内形根据需要有时还有许多 工艺结构，例如圆角、起模斜度等。 （2）凹模淬火前，其上所有的螺钉孔、销钉孔以及其他 非内腔加工部分均应先加工好，否则会增加加工成 本，甚至无法加工。 （3）为了降低加工难度、减少热处理的变形、防止淬火 开裂，凹模类零件经常采用镶拼结构。
加工注意事项： （1）顶尖孔的类型和尺寸在国家标准中已有规定，可从有 关手册中查到。由于工件中心已有一φ3圆孔，故顶 尖孔尺寸应适当加大，以免钻孔后破坏顶尖孔。另外， 顶尖孔在热处理后可能会产生变形或存有氧化皮，故 在精加工之前应对顶尖孔进行研磨，研磨的办法一般 是在车床上用金刚石或硬质合金顶针加压进行。
3
车外圆
车外圆至￠32.4mm 切10mm×0.5mm槽到尺寸 车端部 调头车外圆至￠32.4mm 车端部
卧式车床
4 5
检验 热处理 按热处理工艺进行，保证渗碳 层深度0.8~1.2mm，表面硬度 58~62HRC 研中心孔 调头研另一端中心孔 卧式车床
6 7 8
研中心孔 磨外圆 研磨
磨￠32h6外圆留研磨0.01mm 外圆磨 调头磨￠32r4外圆到尺寸 研磨外圆￠32h6达要求 抛光圆角 卧式车床
（2）要留有合适的精加工余量。余量太多，磨削困难，浪 费工时；余量太少，热处理变形后可能加工不出来。 一般来讲，应根据工件的的材料和几何尺寸选择，具 体选择时可参考有关资料。
（3）外圆磨削加工一般采用拨盘、卡箍装夹。
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5.1.3
异形凸模类的加工工艺
一、电火花线切割加工
第 5章
模具典型零件加工
本章教学目的及要求
（1）掌握模具加工工艺编制的一般规律，熟悉模具加 工工艺内容的表达方法。 （2）了解凸模类模具加工的特点，掌握凸模类零件加 工的一般过程、异形凸模采用线切割加工的工艺 过程。 （3）了解凹模类模具加工的特点，掌握凹模类零件加 工的一般过程、凹模采用电加工及铣削加工的工 艺过程。 （4）了解冷冲模模架制造的基本要求及导柱、导套及 模座的加工过程。
图5.1 凸模结构 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
5.1.2
圆柱凸模类的加工工艺
图5.2所示为一圆柱形拉深凸模，材料为Cr12，经淬火
后硬度为58 ~ 62HRC，凸模端部的圆角为R4，中心有一 φ3的透气孔，其余技术要求如图5.2所示。
图5.2
圆柱形拉深凸模
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3）铣 铣圆弧R20成R19.7mm，留磨量0.3mm。
4）热处理 淬火及低温回火，检查硬度58 ~ 62HRC。 5）磨 磨外形到尺寸。 6）成形磨削 磨圆弧R20mm。
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例 工艺分析：如图 凸凹模 间隙Z=0.06mm 外形刃口加工 Ra0.4/ Ra0.8 内形（孔)Ra0.4 漏料孔、螺纹孔加工 热处理 58~64HRC
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压印要点： ①分多次压印，首次压印深度为 0.2~0.5mm ，以后各次深 度可大些； ②为改善表面粗糙度，可将凹模刃口磨出小圆角，在凸模 表面涂上润滑剂，以减少摩擦。 ③压印后锉修时，不允许碰到已压光的表面。
适用：无间隙模或设备较差的工厂。
缺点： 生产效率低，工人操作水平要求高；模 具精度受热处理影响
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（4）凹模内腔若最终不是由机械加工方法获得（例如通 过电火花、线切割等），在淬火前也应由机械加工 方法加工出内腔的大致形状，以保证热处理零件的 淬透性、减少精加工工作量。 （5）加工塑料模一类的模具时，由于模架已预先加工 好，即模板上已加工好导柱、导套孔，在加工型腔 时，必须保证型腔相对于导套孔的位置与型芯相对 于导柱孔的位置一致，否则模具无法合模。
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（三）刨削加工
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仿形刨削加工
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1、仿形刨床用于加工由直线和圆弧组成的表面。 车床预加工 →磨床磨端面或辅助面 →端面划线轮廓 →铣床加工 凸模轮廓→仿形刨床精加工→热处理→研磨 加工圆弧时，必须使凸模上的圆弧中心与卡盘中心重合； 加工平面时，必须旋转卡盘将刨削平面调整到与工作台进 给运动相平行的方向。 缺点：生产率低，精度低，受热处理影响。
5.1
凸模类零件加工
5.2
5.3
凹模类零件加工
模架加工
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模具零件工艺过程制定的步骤：
工艺分析
毛坯选择
表面加工 方案确定
工艺路线 制定
确定工序 余量、尺寸
制定零件 工艺过程
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导柱的加工
种类 （一）艺性分析 1、导向作用，与导套无阻滞， 耐磨； 2、圆度 3、同轴度
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图5.5所示为一级进模的凸模，精度要求较高，凸模高
60mm，材料为Cr6WV、热处理淬火后硬度为58 ~ 62HRC。
图5.5
凸模的成形磨削 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
加工过程如下： 1）备料 毛坯下料并锻造30×45×70，及退火处理。 2）刨 刨六面，要求六面互相垂直，留磨量0.5mm。
材料： CrWMn 热处理 58~64HRC 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
毛坯选择： 锻件 主要表面加工方案： 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 割加工，再研磨
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工艺路线（方案）： 方案一： 下 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： 下 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：经比较优先选择方案二
A B
C
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（二）、毛坯的选择 材料：热轧圆钢 （三）、主要表面加工方案 ￠32r6 Ra0.4 µm 粗车—半精车—粗磨—精磨 ￠32h6 Ra0.1 µm 粗车—半精车—磨削—精磨— 研磨
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（四）零件工艺路线 方案一 双顶尖法 下料—车端面、打中心孔 —车外圆—热处理—研中 心孔—磨削—研磨 方案二 工艺夹头法 下料—车端面—车外圆 —热处理—研中心孔— 磨削—研磨—线切割 两方案择优选一
9 检验 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
5.1
凸模类零件加工
5.1.1 凸模类零件加工特点
（1）一般模具中，凸模都有两部分组成，即工作部分和配 合部分。如图5.1所示。 （2）凸模加工一般是外形加工。 （3）当有强度要求的凸模加工时，凸模表面不允许出现有 影响强度的沟槽，各连接部分应用圆弧过渡。 （4）塑料模具中，为了使塑件容易从凸模上脱下，凸模往 往带有—定的脱模斜度，一般为 0.25°～1°。
采用电火花线切割加工不仅提高了自动化程度，简化 了加工过程，缩短了生产周期，而且可以在模具零件淬火
后进行，模具的加工精度高、质量好。为了便于进行线切
割加工，一般应将凸模设计成直通式。
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电火花线切割加工模具的过程
以图5.4为例（材料为Cr12MoV、热处理淬火后硬度为 58~62HRC，凸模高度50mm）
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3）钳 5）钳 6）磨 7）钳 9）钳
划线并钻攻M5工艺螺孔。 淬火并回火，检查硬度58 ~ 62HRC。 研磨两端顶尖孔。 磨出外圆φ30及φ32并保证同轴度要求。 将凸模装入固定板。 修光圆角R4mm。
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4）热处理
8）磨 与固定板同磨左端面，翻身磨出右端面