模具的机械加工.pdf

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1、 158 第第 7 章章 模具的机械加工模具的机械加工 模具的种类很多，有冲模、锻模、压铸模、挤压模、注射模等，在冲模中还分冲裁模、连续模、复合模、大型覆盖件模具等。但是，通常由如下几个部分组成：1.工作部分 包括凸模、凹模和凸凹模，它们是直接参加成型工作的主要部分。2.材料定位部分 包括挡料销、导料销、导料板、承料板、侧刃、侧刃挡块和导正钉等零件，它们是成形时使材料定位的零件。3.卸料部分 用于成型后使零件及废料退出，卸料部分包括顶件器和卸料器，前者将材料从凹模内顶出，后者将材料从凸模上卸下。上述三个部分所包括的零件，是直接与成形有关的，统称为工艺零件。4.模架 模架的作用是把工艺零件连接起

2、来使之成为完整的模具。模架包括如下零件(1)导向件 包括导柱、导套和导板等它们用来保证凸模和凹模在工作时具有正确的位置。(2)安装固定用零件 包括上模座、下摸座、凸模固定板、凹模固定板、模柄、垫板、螺钉和销钉等。7.1 模具工作零件的加工模具工作零件的加工 各种模具的凸凹模、型芯零件，由于工作条件、使用要求不同，因此它们的形状、尺寸、精度、材料和热处理要求也不尽相同。但是，它们都是模具的工作零件，和模具的技术经济指标密切相关，都要采用优质工具钢材料，都有较复杂的形状和较高的精度。7.1.1 冲压凸模加工冲压凸模加工 1 冲压凸模的结构 冲压凸模的结构形式如图 7-1 所示。图 7-1a 和 b

3、 分别为圆形长凸模和圆形短凸模，主要用于圆形冲裁模具。该零件的台阶尾部没有采用退刀槽结构，而 R 要用小圆弧转接，是基于加工和装配时强度和刚度的考虑，其余部分台阶也是圆弧转接，固定部分为 H7/m 6配合。c 为圆形快换凸模的一种，不同直径之间以 60的圆锥形转接，固定部分为 H7/h6配合。d 和 e 凸模的固定部分均为圆锥面配合，d 多用于冷挤压模具，e 用于冲裁模，凸模更换方便。F 凸模截面形状多为近似简单几何形状，淬火之后磨削容易、固定部分的加粗，有利于凸模的强度和刚度，g 为直通式凸模，它便于电火花线切割和成形磨削加工。是复杂形状冲裁凸模的主要结构形式。h、i、j、k、l 均采用紧固

4、件方式与固定板相联，h 为凸缘凸模在冲裁模、弯曲模，拉深模中普遍采用；i 主要用于弯曲模，j 用干大截面凸模、在凸模大端面直接作螺丝孔、销钉孔或销钉衬套孔，k 用于复杂截面的拼块式凸模，各拼块之间以结构要素定位，螺钉固紧拼块磨削要求高，l 凸模为铸造结构,用于大型复杂拉探模：m 为软凸模，材料是聚氨酯橡胶。159 2材料及热处理 冲压凸模的基本材料有碳素工具钢如 T8A、T10A；合金工具钢分别如 9Mn2v、Cr6WV、Cr12，Cr12MoV 等代表材料。其中 Cr6WV 是高强度微变形高碳中铬钢，主要用于大批量生产冲模，模具寿命接近 Cr12MoV，在小型精压模、重载冷檄凸模、中等负荷冷

5、挤压凸模上，图 7-1 冲压凸模结构的基本形式 160 都有良好的效果。但用于高砖钢片冲裁模，寿命骗低。除此以外，常用的冲压凸模材料还有 65Cr4W3Mo2VNb（简称 65Nb）、轴承钢 GCrl5、高速钢等材料，凸模零件要求进行淬火和回火处理，热处理后工作部分的硬度大于 HRC55，凸模零件毛坯形式原则上为锻件，特别是高碳高铬工具钢和高速钢，必须进行充分的“改锻”，才能发挥材料的性能。对于大型覆盖件拉深模，毛坏形式为铸件。常用的材料有合金铸铁，如 Ni-Cr 铸铁、Mo-Cr 铸铁和 Mo-V 铸铁，凸模工作表面进行火焰淬火，空气冷却，淬火后的硬度 Ni-Cr铸铁为 40-45HRC，M

6、o-Cr 铸铁为 55-60HRC，Mo-V 铸铁为 47-52HRC。3位置精度 凸模零件的位置精度有工作部分和固定部分的位置精度要求，在凸模结构的 a 中，图样标明要求工作部分相对固定部分的同轴度误差0.02mm，这条要求同样适用于 b、c、d 和 e 凸模。一般在加工时，通过一次装夹磨削或者采用同一安装定位基准加工的工 艺措施来保证。对于 f 式凸模，一则是在加工时，严格控制工作部分和固定部分的位置精度，再则就是将固定部分由 H7m6 配合，改为粘接式或者冷涨式固定。对于 h、i、j 和l 模，不存在位置精度问题。4冲裁凸模工作段的锥度问题 冲裁凸模工作段的长度方向，不希望存在锥度。由于

7、制造误差出现锥度，如图 7-2所示，a 锥度在直径尺寸公差范围内是允许的，但是 b 在任何状态都是不允许的。5凸模的磨削举例 以电机转子冲槽模的凸模为例，见图 7-3 所示，其磨削步骤如下：（1）将工件放在磁力工作台上，先粗磨一面。用跟踪器使修整的砂轮能保留有 0.05mm的精磨余量，如图 7-4（a）所示。（2）磨平校圆弧端面，并用对面及粗磨面定位，如图 7-4（b）所示。（3）将工件反转后磨对面，用校圆弧面及粗磨面定位，如图 7-4（c）所示。（4）工件装夹在正弦磁力工作台上（角度为工件的一半）。粗磨另一面，并留 0.05mm的精加工余量，如图 7-4（d）所示。（5）用正常尺寸的跟踪器，

8、再将砂轮修成需要的尺寸，并且精磨各面使其达到图纸要求的尺寸。（6）以小圆弧定位，磨狭槽尺寸后如图 7-4(e)，凸模即可成形。(a)允许 (b)不允许 图 7-2 冲裁模工作段的锥度 161 7.1.2 塑料模凸模和型芯塑料模凸模和型芯 1结构形式 塑料模凸模和型芯的基本结构形式如图 7-5 所示。(a)为整体式凸模，结构简单，但是加工不方便，在加工时要保证台阶平面在同一平面内、它主要适用于形状比较简单，凸模长度不长，加工比较方便的情况；(b)凸模尾部为台阶式，装入模板内。台阶面承受开模力，结构可靠，在中型和小型塑料模中应用普遍；(c)凸模端面与模板间用圆柱销定位、螺钉连接，它适用于较大截面和

9、形状比较复杂的凸模，型面的加工便于采用磨削和电火花线切割加工；(d)凸模为拼块式凸模，它为多块凸模相拼合，主要用于形状比较复杂，难以加工，通过分解使加工精度易保证，但是在拼合后要保证尺寸精度，避免积累误差；(e)为组合式凸模，主要从加工工艺角度考虑，在不影响凸模使用和强度的情况下，便于制造加工；(f)为小直径型芯的基本结构形式。2.材料及热处理 塑料模凸模和型芯的材料与冲压凸模相同，简单形状便于热处理后精加工的凸模材料为 T8A、T10A，复杂形状的凸模材料为 9Mn2V、Cr6WV、CrWMn 和 5CrMnMo、5CrNiMo。对于 图 7-5 塑料模凸模和型芯结构的基本形式 (a)毛坯

10、(b)零件外形图 图 7-3 转子凸模 图 7-4 凸模成形磨削 162 简单形状凸模和型芯热处理硬度为 4560HRC。对于复杂形状凸模热处理硬度为 4050HRC。3 表面粗糙度要求 对于凸模和型芯的表面粗糙度要求，成型表面的粗糙度为 Ra0.2-0.1m，对于塑料流动性差，塑件表面粗糙度值要求低于 Ra0.1-0.025m凸模与加料室接触部分的表面粗糙度为 Ra1.6-0.2m，因此以上表面都要进行研磨和抛光加工，上述表面还应进行镀铬处理，镀镑层厚度为 0.015-0.02mm,在镀铬前后表面都应进行抛光。4.位置精度要求 凸模和型芯上的工作部分和固定部分要考虑同轴度要求，在零件加工工艺

11、上要保证上述要求。5.脱模斜度表示法 塑料模的凸模、型芯和型腔、型孔的成形部分都要有脱模斜度，在图样上脱模斜度的部位及长度、脱模斜度的大小，都应该有显明和明确的表示。目前，脱模斜度的表示有以下几种形式：第一种表示方法如图 7-5 的 f，在 l 长度内应有 15的脱模斜度；第二种表示方法如图 7-6 所示。a 和 b 表示型腔，B 尺寸为型腔或型孔的最大极限尺寸，在 L 长度内，向左缩小 1：30 或 2的脱模斜度；c 和 d 表示凸模或型芯。B尺寸为凸模或型芯的最小极限尺寸，在 L 长度内，向左扩大有 1：30 或 2的脱模斜度。图 7-6 脱模斜度的表示方法 163 7.1.3 型芯零件加

12、工工艺分析型芯零件加工工艺分析 该零件是塑料模的型芯，从零件形状上分析该零件的长度与直径的比例超过 5：1，属细长杯零件，但实际长度并不长，表面主要是圆形在车削和磨削时应解决加工装夹问题 在粗加工车削时，毛坏应为锻件毛坯，既方便装夹，又节省材料。在精加工磨削外圆时，对于该类零件装卡方式有三种形式，如图 7-8 所示。图 7-8 中的 a 是反顶尖结构，适用于外圆直径较小，长度较大的细长杆凸模、型芯类零件。d5mm 时，工作端的顶尖孔，根据零件使用情况决定是否加长，当零件不允许保留顶尖孔时，在加工完毕后，再切除附加长度和顶尖孔。c 是加长段在大端的作法。介于 a 和 b 之间，细长比不太大的情况

13、。该零件是细长轴。从零件形状和尺寸精度看，以及零件要求进行淬火处理，加工方式主要是车削和外圆磨削，加工精度要求在外圆磨削的经济加工范围之内。零件要求有脱模 图 7-7 塑料模型芯 图 7-8 细长轴装卡基准形式 164 斜度也在外圆磨削时一并加工成形。另外，外圆几处磨扁处，在工具磨床上完成。该零件材料是 MnCrWV，热处理硬度 45-50HRC，工作时在型腔内要承受熔融状塑料的冲击，要求有一定的韧性，长期工作中不发生脆性断裂和早期塑性变形。因此要求进行淬火处理。MnCrWV 材料属于锰铬钨系低变形合金工具钢，有较好的淬硬性(HRC60)和淬透性；淬硬层为 1.5-3mm，该材料有较好的韧性；

14、淬火时不易碎裂，并且变形倾向小，有较好的耐磨性。该零件为细长轴类，在热处理时，不得有过大的弯曲变形。2.工艺方案 3.工艺过程 工序名称 工序内容 下料 下圆棒料12m55mm,3 件 车 按图纸车削，Ra0.1m 及以下表面留双边余量 0.3-0.4mm,两端在零件的长度之外做反顶尖 热处理 淬火、回火；4045HRC，弯曲变形0.1mm 车 研磨反顶尖 外磨 磨削 Ra1.6m 及以下表面，尺寸磨至中间范围 Ra0.4m 车 抛光 Ra0.1m 外圆，达图纸要求 线切割 切去两端反顶尖 工具磨 磨扁01.07.2mm,01.04mm 至中间尺寸 8mm 钳 抛光两扁处到 Ra0.1m 钳

15、模具装配（试压）电镀 试压后 Ra0.1m 表面镀铬，抛光 Ra0.1m 表面 7.2 模架的加工模架的加工 7.2.1 导柱和导套的加工导柱和导套的加工 1.导柱的加工 为了保证导向精度除了要求保证导柱、导套配合部分的尺寸精度外，还应保证配合表面间的同心度，即导柱两个配合表面间的同心度以及导套内外表面的同心度。导柱用棒料车制，热处理后修复中心孔，在外圆磨床上磨削。磨削时，应在一次装夹中将导柱的表面磨出，以保证两个配合面的同心度。备料 粗车（普通车床）热处理（淬火，回火）检验（硬度，弯曲度）研中心孔或反顶尖（车床，台钻）磨外圆（外圆磨床，工具磨床）检验 切除顶台或顶尖（万能工具磨或电火花线切割

16、机床）研端面 检验 165 导套也是用棒料车制，热处理后进行磨削。磨削时，首先在内圆磨床上以外圆定位磨内孔，然后将导套固定在心轴上，以内孔定位在外圆磨床上磨外圆，这样就保证了内外表面间的同心度，符合互为基准的原则。为了保证导柱、导套耐磨，而中心部分具有良好的韧性，通常采用低碳钢 20 号制造，热处理时，一般进行渗碳淬火，其表面渗碳深度为(0.81.2)mm。导柱零件的材料还有 T8A 及 T10A 等，对于这些材料采用热处理淬火即可达到规定的硬度要求。导柱的外圆柱配合表面的加工路线为；粗车-半精车-热处理-粗磨-精磨(IT6-7 及 Ra0.4-0.8m)对于一般精度要求的导柱，其外圆柱配合表

17、面，可按上述加工路线加工至精磨即可。（1）用两顶尖孔定位装夹 导柱零件的设计基准通常为轴心线，所以用两端顶尖孔装夹符合基准重合原则，同时用作基准面的顶尖孔可在后续的磨削加工中重复使用，又符合基准统一原则。因此用两顶尖孔装夹加工导柱可以有效地消除加工误差。采用双顶尖的装夹方式在导住零件加工中应用非常普遍。双顶尖装夹导柱，不需要找正，安装精度较高，但必须通过鸡心夹头或拨盘带动导柱旋转，见图 7-9(a)。用鸡心夹头装夹时还会增加加工顶尖孔的工序或工步，对于精密模具中经常使用的精密小直径导柱外圆表面的加工，则需用反双顶尖装夹，反双顶尖装夹见图7-9(b)。（2）用外圆柱表面定位装夹 较短的导柱零件可

18、直接用三爪卡盘装夹，见图 7-10。用三爪卡盘直接装夹不需要找正 件，加工出的回转表面与夹持表面的同轴度误差一般在 0.05mm 以内。（3）外圆与顶尖相结合的定位装夹 若导柱直径与长度均较大时，通常采用一端用三爪卡盘，另一端用顶尖装夹(简称一夹一顶)，见图 7-11。一夹一顶装夹可提高导柱在加工过程中的刚性。(a)(b)图 7-9 双顶尖装夹 1-前顶尖 2-三爪卡盘 3-鸡心夹头 4-后顶尖 图 7-10 三爪卡盘装夹 图 7-11 一夹一顶装夹 166（4）影响导柱车削加工质量的因素 车削毛坯的准备工作主要有校直、切断、加工端面和钻顶尖孔等。校直分为冷校直和热校直两种方法，目的在于减少毛

19、坯的弯曲度。热校直是热加工工序，在毛坯车间进行；冷校直可在压力机上进行，细长的棒料用专用的校直机校直。冷校直后，毛坯内部存在内应力，会使零件在加工或使用过程中产生新的变形，因此，对于技术要求非常高的导柱零件一般就不允许采用冷校直，在钻顶尖孔前，要特别注意先加工端面，以免钻头引偏或折断。顶尖孔的几何形状误差过大，会加速顶尖孔的磨损，使工件旋转中心位置不稳定而造成外圆柱表面的跳动和圆柱度误差等；顶尖孔的深度不一致时 会引起导拄的轴向误差。此外，若导柱两端面的顶尖孔轴线不重合，工作时定位锥面只与顶尖的一边相接触，见图 7-12，在切削力与重力的作用下，将很快磨损面失去原有的定位精度，使加工误差加大，

20、重复使用时还会因定位轴线的变动增加新的误差。因此，顶尖孔的加工必须保证同轴度。2导套加工 导柱的加工路线为；钻孔-粗车（镗孔）-半精车（镗孔）-热处理-粗磨-精磨(IT6-7 及 Ra0.4-0.8m)导套的磨削是先磨内孔，再穿芯棒磨削外圆以保证内外圆同轴度要求。技术要求 25 孔内表面渗碳淬火：HRC5862，深度 0.61.0mm。图 7-12 两顶尖孔不同轴示意图 图 7-13 冲压摸具的滑动式导套(材料：20，小批生产)167 表表 7-1 导套的加工工艺过程导套的加工工艺过程 2.2.2 上、下模座的加工 上、下模座如下图用来压入导套、导柱以及安装凸模和凹模固定板。对它们的技术 要求

21、如下：(1)上、下两平面应保持平行，在 300 毫米的长度上，偏差不得超过 0.05 毫米。(2)安装导拄、导套的孔，位置应该一致，面且要求孔与底面垂直。上、下模座通常是用铸铁或铸钢作为毛坯经过铣(或刨)削加工后，在平面磨床上磨削上、下两平面，以保持其平行度。为了保证安装导柱、导套的孔垂直于底面，应在磨好上、下两平面后才加工孔。孔的加工可在坐标镗床、铣床或摇臂钻床，或在专门的双轴镗孔机上进行，也可在数控铣或加工中心上进行。A*尺寸由上下摸座配对加工保证，见表 7-1 中第 7 道工序。168 3模板上孔的加工 模板上的孔如销钉孔、导柱与导套的固定孔等，因受模板外形的限制，一般粗加工及半精加工采

22、用在钻床上进行钻削加工，而精加工则可采用铰孔或研磨等方法。孔的加工路线为：钻孔-扩孔-粗铰(IT8-9，Ra=1.66.3)-精铰(IT7，Ra=0.8-3.2)-手铰(IT6-7，Ra=0.4-1.6)。模板需淬硬时，则根据模板零件的材料，属于微变形钢时仍可采用上述加工路线，对于热处理后变形较大的材料，如碳素工具钢等，则其加工工艺路线应改为钻孔-扩孔-粗铰-精铰-热处理-研磨(IT6-7，Ra=0.012-0.2)。应根据不同的加工精度，选择合适的终加工。如对于一些让其他杆类零件通过的过孔，由于加工精度要求极低，按上述加工路线，仅需加工至粗铰阶段或锪孔阶段即可，即它们的终加工是粗铰或扩孔。(

23、1）钻孔 钻孔的孔径通常为 d(0.2-50)mm，能满足大多数模板上孔的加工需要。钻孔常用设备有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床等。钻床上钻孔时，工件不转而钻头旋转并沿本身的轴心线向工件方向运动，见图 7-15。钻孔的常用辅具有平行垫块及平行夹头等，见图 7-16 和图 7-17所示。图 7-14 上下模板 图 7-15 钻孔 图 7-16 平行垫快 图 7-17 平行夹头 169 由于钻头的切削刃不对称、刚度不足等原因，容易造成钻头引偏，因此需减少和防止钻头的引偏，其具体工艺措施有：钻孔之前先加工端面，这样可避免开始钻孔时，因端面不平而使钻头引偏。在钻小而深的孔时，采用较小的进给量，以减少轴向

24、力，从而减少钻头的弯曲。采用钻套来引导钻头，除了能保证孔的坐标位置外，也增加了钻头开始工作时的刚度，可减少钻头弯曲。采用短而粗的尖钻预钻“眼孔”。(2）扩孔 是用扩孔钻对已经钻出的孔做扩大加工，由于扩孔的切削深度小，排屑容易，扩孔钻刚性好、刀齿较多，所以扩孔的精度较高，粗糙度值小；扩孔还能纠止预孔的轴线偏歪误差，扩孔常作为精加工(如铰孔)前的预备工序，也可作为要求不高的孔的终加工。扩孔余量般为孔径的 l8 左右。扩孔的进给量一般较大(0.42mm/r)，故生产率高。孔径小于 10mm 的孔，一般不扩孔；孔径大于 100mm 的孔，扩孔应用得较少，而多采用镗孔。(3）铰孔 铰孔是对未淬硬工件上的

25、孔进行精加工的一种加工方法，模板上的销钉孔、安装圆形凸模、型芯或顶杆的孔均需进行铰孔加工。由于铰刀结构比较完善、刚性好、制造精度高，加之铰孔的加工余量小，切削速度较低，排屑冷却润滑条件好等，故铰孔后孔的本身质量较高。但铰孔时通常以孔本身为基准，所以对纠正孔的位置误差的能力很差，孔的有关位置精度应由铰孔前的预加工工序保证。铰孔主要用于中小尺寸的孔。短孔、深孔和断续孔不宜于铰孔。铰孔常见的质量问题有：孔径大于铰孔直径并超过孔径的上限尺寸，同时出现表而粗糙度增大。其原因是铰刀中心线与待加工孔的中心线不一致；进给方向与铰刀或工件的旋转中心不一致，各刀齿的切削深度不均匀引起切削力变化，铰刀由此而产生颤动

26、等都会导致模板上钻孔孔径的扩大并增大表面粗糙度。用硬质合金铰刀以较大的切削用量铰孔时，会出现孔径小于直径，并小于孔的下限尺寸。其主要原因是径向切削力过大，模板金属的弹性变形的恢复显著，而导致孔径缩小，另外铰孔时工件升温较快，加工完毕后工件冷却也会发生孔径缩小。(4）攻丝 模板上有较多的螺孔须加工，可采用钳工攻丝(即攻螺纹)的方法。丝锥 有些模板零件的材料较硬，螺孔深度较深。因此采取机械攻螺纹时，必须使头攻的切削量减少，以防止丝锥断裂。由于圆柱形分配的丝锥负荷较合理，因此较为常用。如采用锥形分配的丝锥作机攻，应采取两种方法修磨丝锥：a.将头攻的切削部分加长 3-5 螺距；b.将头攻的整个外径磨小

27、，外径磨小的数值见表 7-2。表表 7-2 锥形分配丝锥机攻时头攻的外径修磨量锥形分配丝锥机攻时头攻的外径修磨量 170 攻螺纹底孔 攻螺纹时，丝锥主要是切削金属，但也有挤压金属的作用，挤压出来的金属材料补到牙尖部分。因此攻螺纹前钻孔直径一定要大于螺纹内径，钻孔直径由下式决定。加工钢及塑性金属时 加工铸铁及脆性金属时 式中，D-钻孔直径(mm)；d-螺孔公称直径(mm)t-螺纹节距(mm)。现将模板制造中常用公制基本螺纹的钻孔直径列于表 7-3 表表 7-3 常用公制螺纹的钻孔直径常用公制螺纹的钻孔直径 mm 4.模板孔系的找正加工 模板零件上的孔系加工，除了要保证孔本身的精度外，还要保证孔与

28、基准平面、孔与孔的间距尺寸精度。有的还要求保证各平行孔之间的轴线平行度、各同轴孔之间的同轴度、孔的轴线与基准平面之间的平行度和垂直度等。孔系加工时，一般是先加工好基准平面，然后再加工所有的孔。按找正法确保模板孔系加工精度的主要途径有：按精密划线加工、用定位套法加工及块规调整法加工等。（1）按精密划线加工 图 7-18 所示的模板有 4 个导柱孔需要加工。按精密划线法加工的步骤为：以两个侧面 A 和 B 为基准，在划线平扳上使用块规和划线板精确地划出各孔的中心线。然后用图 7-19 所示的三爪中心冲对正各孔的中心冲出眼孔。三爪中心冲的三个 171 爪均成刃口形，其中两个爪的刃口在同一直线上，第三

29、个爪的刃口与前两个爪的刃口相垂直。用比孔的直径小(1.53)mm 的钻头钻预孔；钻后检验孔的中心位置，若有偏差，用直径圆锉来修正，然后再将孔径适当扩大，再检验、修整，直到孔的位置达到要求为止，最后进行孔的粗铰和精铰。用这种方法加工，孔的中心位置精度可以达到 0.05mm。(2)用定位套法加工 少件生产中缺乏精密坐标镗床时，常用定位套法来加工孔系。其加工步骤为：首先在模板的表面划出孔系中各孔的中心线，按划线把各孔加工成比孔的直径小(35)mm 的螺纹孔，并在每个孔的位置上安装一个经淬硬并精确研磨过的定位套，用螺钉轻轻固定后再用千分尺、块规等精确地调整各定位套的中心对正孔系中各孔的中心位置，见图

30、7-20（a）。然后拧紧螺钉。将装有定位套的模板装到车床的四爪卡盘或铣床的工作台上，用百分表靠定位套 图 7-18 按精密划线加工孔系 图 7-19 三爪中心冲 172 的外圆，操作者用手缓慢转动卡盘，根据百分表上的读数变化情况，不断调整四爪卡盘的装夹位置，至百分表上的读数不再变化或仅在一个极小的允许范围变化为止。此时被加工孔的中心位置即被找正见图 7-20(b)，这样拆去该定位套使可进行镗孔了。然后逐个找正其余的孔并逐个镗孔。用这种方法镗孔，能保证孔的位置精度达 0.015mm。(3）块规调整法加工 块规调整法是在普通镗床、铣床等通用机床上，借助块规组合及芯轴来精确调整每个被加工孔的加工位置

31、。用精密芯轴和块规调整孔的加工位置的方法见图 7-21。其调整步骤为：图 7-21(a)所示是将芯轴插在机床主轴孔内，然后用一定尺寸的块规组合来校正主轴位置。图 7-21(b)所示是加工好一个孔后，将芯轴分别插在主轴孔和已加工的孔内，用块规组合调整主轴，以便加工下一个孔。调整校正时，要用厚薄规测量块规与芯轴之间的间隙，以免芯轴与块规直接接触而产生变形，影响加工精度。块规调整法加工的特点是设备简单、生产率低，加工精度受操作者技术水平和找正方法的影响较大。用这种方法加工可使孔中心距精度达到 0.015mm。在机床精度良好、芯轴精确的条件下，还可使精度提高到 0.005mm。5.用坐标镗床加工孔系

32、坐标镗床是高精度的机床，特别适合于模板精密孔系的精加工。图 7-21 用块规调整孔的位置 图 7-20 定位套的安装与调整 173(1）孔系加工用具 镗孔夹头 镗孔夹头是坐标镗床的最重要的用具之一，见图 7-22。镗孔夹头的作用是按被镗孔的孔径精确地调节镗刀刀尖与主轴轴线间的距离。镗头的锥尾 l 插入主轴的锥孔内，镗刀装在刀夹 3 内。旋转带有刻度的螺钉 4，可调整镗刀的径向位置，从而适应镗削各种不同直径孔的需要。调整结束后须用螺钉 2 将刀夹锁紧。镗刀 小孔镗刀一般装在可调镗刀杆上。刀具材料为高速钢，这种镗刀适合于镗(3-20)mm的孔。其柄部大小根据所用的可调镗刀杆的孔径而定。此外，在坐标

33、镗床上加工小直径孔还可用中心钻、普通麻花钻、精孔钻、铰刀等。较大孔径的加工，则应在其他机床上预加工或在钻床上钻孔、扩孔后再用镗杆进行镗孔，各种常用镗杆如图 7-24 光学中心测定器 图 7-24 所示是坐标镗床上使用的光学中心测定器。它可利用锥尾安装在机床主轴的锥孔内。光源的光线通过物镜观察模板的定位基准，模板上的基准一般采用互相垂直的 图 7-22 镗孔夹头 1-锥尾；2-螺钉；3-刀夹；4-带有刻度的螺钉 图 7-23 各种常用镗排 174 两基准面，也可用模板上的刻线作为基准。在目镜中可看到模扳上基准或刻线的投影，同时，还可看到测定器本体内的玻璃上的 2 条或 4 条十字测量刻线，见图

34、7-24(b)。使用时，只要将测定器对准工件的基准或基准线，使它们的影像与两条十字线重合或处于互相垂直的双刻线的中间即可。此时，机床主轴已对准两基准边或基准线的交点。弹簧中心冲 弹簧中心冲用于划线和打中心眼，其结构见图 7-25。使用时，将锥尾装入机床主轴锥孔内，利用硬质合金顶尖 4 可在工件上划线或打中心眼。打中心眼时，只要转动手轮3，使手轮上的斜面将柱销 2 向上推，顶尖 4 提升并压缩弹簧 l。当柱销到达斜面的最后位置时仍继续转动手轮，弹簧 l 就会将顶尖 4 下弹，打出中心眼。(2）模板在镗床上的找正 坐标镗床是依据坐标法的加工原理来保证孔系的加工精度。所谓坐标法是指将被加工孔系的孔间

35、距尺寸换算成两个互相垂直的坐标尺寸，然后按此坐标尺寸 通过镗床工作台或主轴的纵横向移动，使主轴的轴心精确地对正各待加工孔的中心，从而保证孔系中孔间距的尺寸精度。因此模板在镗床上的找正操作就成了关键。模板在工作台上的定位找正 将模板安装在平行垫铁上，使其大致与工作台 T 型槽平行后用压板轻轻夹住。然后以模板的一个侧面(如用平行于 y 移动方向的一个侧面)为基准，用千分表接触此侧面的同时使工作台向 y 方向移动，见图 7-26。这时读取千分表指针摆动的数值。根据工作台的移动量和干分表指针的摆动值推算出调节量，并进行微调，使千分表摆动为零，然后夹紧工件。最后将工作台再移动一次，进行检验后加以确认。当

36、模扳外形不规则时，可按表面划线或已加工的表面找正工件。模板侧基准面坐标值的找正 所谓模板侧基准面坐标值的找正是指将镗床的主轴轴心精确地对正模扳的侧定位基准面或将主轴精确地调整至离模板侧定位基准面一个确定的距离，这样就可确定模扳的侧基准面相对于坐标镗床主轴轴心的具体坐标值，据此就可以推算出主轴轴心距离模板上孔系中各孔中心与主轴的相对坐标值，为下一步使主轴精确地移动到与待加工孔的 图 7-24 光学中心测定器 图 7-25 弹簧中心冲 1-弹簧；2-柱销；3-手轮；4-顶尖 175 中心重合奠定基础。冲压模座基准坐标值的找正 冲压标准模座是铸铁件，因无法加工侧基准，所以不能利用侧基准找正待加工孔的

37、坐标值。可按划线法先加工好一个孔，然后用该孔的中心作为其余各待加工孔的基准，使主轴找正该已加工孔中心的方法见图 7-27。将千分表架装在主轴孔内，转动主轴，观察在千分表沿内孔各处转动时表上读数的变化情况，并逐渐调整机床主轴线使干分表在内孔各处转动过程中的读数趋于一致，此时的主铀轴心就与冲压模座上巳加工的内孔轴线重合了。6.模板的平面加工 平面是模板零件的主要加工表面。根据模板零件尺寸的大小、材料性质及毛坯种类，结合具体的加工条件，可选择刨、铣和磨等方法加工。要求更高的模板平面则采用研磨和刮研等进行光整加工。对于不淬硬的模板平面，其加工工艺路线为：粗刨-半精刨-精刨（IT6-7,Ra0.8-3.

38、2）-刮研（IT6-7,Ra0.1-0.8）为提高光整加工的效率，许多企业尝试采用宽刃精细刨替代刮研，作为不淬硬模板平面的终加工。所谓精细刨是指模板在精刨以后进行时效处理，然后利用具有宽的平直图 7-26 模板在工作台上的定位找正 图 7-27 找正内圆中心的方法 176 刃口的刨刀以较低的切削速度在模板的表面切去一层极薄的金属层。由于切削力很小，模板的变形和发热也就小，所以在正常的情况下，宽刃精细刨加上后的平面，其表面粗粮度可稳定地达到Ra=0.8-3.2(钢件)和Ra0.8(铸件)，平面度误差不大于1000:0.02，加工效果良好。对于需淬硬的模板平面，其加工工艺路线为：粗 铣(或 刨)-

39、精 铣(或 刨)-热 处 理-粗 磨-精 磨(IT6-7,Ra0.4-0.8)-研 磨(IT6-7,Ra0.012-0.2)。7.模板加工实例(图 7-28)表表 7-3 加工上摸座的工艺过程加工上摸座的工艺过程 7.3 型腔抛光型腔抛光 7.3.1 抛光方法抛光方法 1机械抛光 机械抛光是靠切削、材料表面塑性变形去掉被抛光后的凸部而得到平滑面的抛光方法，一般使用油石条、羊毛轮、砂纸等，以手工操作为主，特殊零件如回 图 7-28 后侧导柱模架的上模座(材料：HT250，批量生产)177 转体表面，可使用转台等辅助工具，表面质量 要求高的可采用超精研抛的方法。超精研抛是采用特制的磨具，在含有磨料

40、的研抛液中，紧压在工件被加工表面上，作高速旋转运动。利用该技术可以达到 Ra0.008m 的表面粗糙度，是各种抛光方法中最高的。2化学抛光 化学抛光是让材料在化学介质中表面微观凸出的部分较凹部分优先溶解，从而得到平滑面。这种方法的主要优点是不需复杂设备，可以抛光形状复杂的工件，可以同时抛光很多工件，效率高。化学抛光的核心问题是抛光液的配制。化学抛光得到的表面粗糙度一般为数 10m。3电解抛光 电解抛光基本原理与化学抛光相同，即靠选择性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。与化学抛光相比，可以消除阴极反应的影响，效果较好。4超声波抛光 将工件放入磨料悬浮液中并一起置于超声波场中，依靠超声波的振

41、荡作用，使磨料在工件表面磨削抛光。超声波加工宏观力小，不会引起工件变形，但工装制作和安装较困难。超声波加工可以与化学或电化学方法结合。在溶液腐蚀、电解的基础上，再施加超声波振动搅拌溶液，使工件表面溶解产物脱离，表面附近的腐蚀或电解质均匀；超声波在液体中的空化作用还能够抑制腐蚀过程，利于表面光亮化。5流体抛光 流体抛光是依靠高速流动的流体及其携带的磨粒冲刷工件表面达到抛光的目的。常用方法有：磨料气体喷射加工、液体喷射加工、流体动力研磨(挤压研磨)等。流体动力研磨是由液压驱动，使携带磨粒的液体介质高速往复流过工件表面。介质主要采用在较低压力下流动性好的特殊化合物（聚合物状物质）并掺上磨料制成，磨料

42、可采用碳化硅粉末。6磁研磨抛光 磁研磨抛光是利用磁性磨料在磁场作用下形成磨料刷，对工件磨削加工。这种方法加工效率高，质量好，加工条件容易控制，工作条件好。采用合适的磨料，表面粗糙度可以达到 Ra0.1m。178 7.3.2 机械抛光技巧机械抛光技巧 在塑料模具加工中所说的抛光与其他行业中所要求的表面抛光有很大的不同，严格来说，模具的抛光应该称为镜面加工。它不仅对抛光本身有很高的要求并且对表面平整度、光滑度以及几何精确度也有很高的标准。表面抛光一般只要求获得光亮的表面即可。镜面加工的标准分为四级：A0=Ra0.008m，A1=Ra0.016m，A3=Ra0.032m，A4=Ra0.063m，由于

43、电解抛光、流体抛光等方法很难精确控制零件的几何精确度，而化学抛光、超声波抛光、磁研磨抛光等方法的表面质量又达不到要求，所以精密模具的镜面加工还是以机械抛光为主。要想获得高质量的抛光效果，最重要的是要具备有高质量的油石、砂纸和金刚石研磨膏等抛光工具和辅助品。而抛光程序的选择取决于前期加工后的表面状况，如机械加工、电火花加工，磨加工等等。1粗抛 经铣、电火花、磨等工艺后的表面，可以选择转速在 3500040000rpm 的旋转表面抛光机或超声波研磨机进行抛光。2半精抛 半精抛主要使用砂纸和煤油。3精抛 精抛主要使用金刚石研磨膏。若用抛光布轮混合金刚石研磨粉或研磨膏进行研磨的话，则通常的研磨顺序是：

44、9m（W9）6m（W6）3m（W3）。精度要求在 1m 以上（包括 1m）的抛光工艺在模具加工车间中一个清洁的抛光室内即可进行。若进行更加精密的抛光则必需一个绝对洁净的空间。灰尘、烟雾，头皮屑和口水沫都有可能报废数个小时工作后得到的高精密抛光表面。7.3.3 抛光注意事项抛光注意事项 用砂纸抛光应注意以下几点：1用砂纸抛光需要利用软的木棒或竹棒。在抛光圆面或球面时，使用软木棒可更好的配合圆面和球面的弧度。而较硬的木条像樱桃木，则更适用于平整表面的抛光。修整木条的末端使其能与钢件表面形状保持吻合，这样可以避免木条 179（或竹条）的锐角接触钢件表面而造成较深的划痕。2当换用不同型号的砂纸时，抛光

45、方向应变换 45 90，这样前一种型号砂纸抛光后留下的条纹阴影即可分辨出来。在换不同型号砂纸之前，必须用 100纯棉花沾取酒精(或煤油)之类的清洁液对抛光表面进行仔细的擦拭，因为一颗很小的砂砾留在表面都会毁坏接下去的整个抛光工作。从砂纸抛光换成金刚石研磨膏抛光时，这个清洁过程同样重要。在抛光继续进行之前，所有颗粒和煤油都必须被完全清洁干净。3为了避免擦伤和烧伤工件表面，在用 W5 和 W10 砂纸进行抛光时必须特别小心。因而有必要加载一个轻载荷以及采用两步抛光法对表面进行抛光。用每一种型号的砂纸进行抛光时都应沿两个不同方向进行两次抛光，两个方向之间每次转动 45 90。4金刚石研磨抛光必须尽量

46、在较轻的压力下进行，特别是抛光预硬钢件和用细研磨膏抛光时。在用 W3 研磨膏抛光时，常用载荷为 100200g/cm2，但要保持此载荷的精准度很难做到。为了更容易做到这一点，可以在木条上做一个薄且窄的手柄，比如加一铜片；或者在竹条上切去一部分而使其更加柔软。这样可以帮助控制抛光压力，以确保模具表面压力不会过高。5当使用金刚石研磨抛光时，不仅是工作表面要求洁净，工作者的双手也必须仔细清洁。6每次抛光时间不应过长，时间越短，效果越好。如果抛光过程进行得过长将会造成“橘皮”和“点蚀”。7为获得高质量的抛光效果，容易发热的抛光方法和工具都应避免。比如：抛光轮抛光，抛光轮产生的热量会很容易造成“橘皮”。

47、8当抛光过程停止时，保证工件表面洁净和仔细去除所有研磨剂和润滑剂非常重要，随后应在表面喷淋一层模具防锈涂层。9 硬度增高使研磨的困难增大，但抛光后的粗糙度减小。由于硬度的增高，要达到较低的粗糙度所需的抛光时间相应增长。同时硬度增高，抛光过度的可能性相应减少。10 钢材在切削机械加工的破碎过程中，表层会因热量、内应力或其他因素而损坏，切削参数不当会影响抛光效果。电火花加工后的表面比普通机械加工或 180 热处理后的表面更难研磨，因此电火花加工结束前应采用精规准电火花修整，否则表面会形成硬化薄层。如果电火花精修规准选择不当，热影响层的深度最大可达 0.4mm。硬化薄层的硬度比基体硬度高，必须去除。

48、因此最好增加一道粗磨加工，彻底清除损坏表面层，构成一片平均粗糙的金属面，为抛光加工提供一个良好基础。7.4 数控电火花加工数控电火花加工 7.4.1 电火花加工的基本原理电火花加工的基本原理 电器开关闭合或断开时，往往出现电火花而把接触部分烧损。这种因放电而引起电极损伤的现象叫做电腐蚀。电火花加工是利用两电极间脉冲放电时产生的电腐蚀，对工件进行加工的。在工具电极与工件相互接近时，极间电压在最靠近点使介质电离击穿而形成火花放电，并在火花通道中瞬时产生大量热能，足以使金属局部熔化甚至汽化、蒸发而蚀除下来。电火花加工过程可分为介质击穿和通道形成、能量转换、电蚀物抛出以及间隙消电离等阶段。1.介质击穿

49、和通道形成介质击穿和通道形成 在电场的作用下，电极间液体介质中的杂质被吸向电场强度最大区域并沿电力线形成特殊的接触桥，缩短了实际的极间距离，降低了间隙击穿电压。两电极微观的不平，使极间电场强度分布很不均匀。在场强最大处产生场致电子发射。在电场作用下，电子高速向阳极运动，撞击介质中的分子和原子，产生碰撞电离，带电的粒子雪崩式增多，介质击穿，产生火花放电，形成导电通道。液体介质中的各种杂质在电场作用下，也可能部分电离成带电粒子。其材料去除机理示意图见图 729(a)。介质击穿过程非常迅速，一般为 10-7105S，电阻从绝缘状态骤降至不到 1，电流密度可达 105-106Acm2。带电粒子在高速运

50、动时发生剧烈碰撞，产生大量的热。通道中心温度高达 10000以上。181 2.能量转换能量转换 两电级间的介质一旦被击穿，电源就通过放电通道瞬时释放能量，电能大部分转换为热能，产生高温，使两极放电点局部熔化或汽化。电能还转化为动能、磁能、光能、声能及电磁波辐射能等。传递给电极上的能量是产生材料腐蚀的原因，主要是带电粒子对电极表面的轰击。在某些情况下，电极材料的蒸气传递的能量也不可忽视。电极蒸气从电极表面喷出，当它被对面电极表面遏止时就实现了能量传递。在放电能量密度很大、送能速度很高的情况下，电极材料蒸气的传热效应较明显。3.电蚀产物的抛出电蚀产物的抛出 放电时电极存在两种热源，即体积热源和表面