模具典型零件加工工艺分析

第七章 模具典型零件加工工艺分析

第一节 模具工作零件加工概述

模具的工作零件（或成型零件）一般比较复杂，而且有较高的加工精度要求，其加工质量直接影响到产品的质量与模具的使用寿命。模具工作零件工作型面的形状多种多样，但归纳起来不外乎两类:一是外工作型面，包括型芯与凸模等工作型面；二是内工作型面，如各种凹模的工作型面，按照工作型面的特征又可分为型孔与型腔两种。 一、模具工作零件的加工方法

工作零件的加工方法根据加工条件和工艺方法可分为三大类，即通用机床加工、数控 机床加工和采用特种工艺加工。

通用机床加工模具零件，主要依靠工人的熟练技术，利用铣床、车床等进行粗加工、 半精加工，然后由钳工修正、研磨、抛光。这种工艺方案，生产效率低、周期长、质量也不易保证。但设备投资较少，机床通用性强，作为精密加工、电加工之前的粗加工和半精加工又不可少，因此仍被广泛采用。

数控机床加工是指采用数控铣、加工中心等机床对模具零件进行粗加工、半精加工、 精加工以及采用高精度的成形磨床、坐标磨床等进行热处理后的精加工，并采用三坐标测量仪进行检测。这种工艺降低了对熟练工人的依赖程度，生产效率高，特别是对一些复杂成型零件，采用通用机床加工很困难，不易加工出合格的产品，采用数控机床加工显然是很理想的。但是一次性投资大。

所谓特种工艺，主要是指电火花加工、电解加工、挤压、精密铸造、电铸等成形方法。 模具常用加工方法能达到的加工精度、表面粗糙度和所需的加工余量见表7-1。

表7-1 模具常用加工方法的加工余量、加工精度、表面粗糙度

制造方法 刨削 半精刨 精刨 划线铣 靠模铣 粗铣 1.5 0.8～ 0.2～0.5 3 1～ 3 ～1 2.5 ～1 ～IT1012 9 IT8～ 1.6mm 0.04mm 11 ～IT10 9 ～IT7 0.1mm 0.24mm 0.1mm 12 ～IT11 1.6 1.6 1.6 1.6 6.3 本道工序经济加工余量（单面）/mm 经济加工精度 表面粗糙度 6.3 3.2 1.6 1.6 3.2 铣削 车削 精铣 仿形雕刻 靠模车 成形车 粗车 0.5 ～3 1 1 ～0.6 1 ～0.6 1 半精车 精车 精细车、金刚车 0.6 0.4 0.15 ～IT810 7 ～IT6 ～IT56 1.6 0.8 0.1 钻 扩 粗扩 — 2 ～1 ～IT1114 IT12 6.3 6.3 细扩． 0.5 ～0.1 10 ～IT9 1.6 Ram12.56.36.36.312.5 3.23.23.23.212.5 6.31.60.812.512.5 6.3 ～ 铰 锪 镗削 磨削 珩磨 粗铰 精铰 细铰 无导向锪 有导向锪 粗镗 半精镗 高速镗 精镗 精细镗、金刚镗 粗磨 半精磨 精磨 细磨、超精磨 仿形磨 成形磨 坐标镗 0.1～0.15 0.1 0.05～ 0.02～0.05 — — 1 0.5 0.05～0.1 0.2 ～0.1 0.05～0.1 0.25～0.5 ～0.2 0.1 ～0.050.1 0.05 0.005～ 0.1～0.3 0.3 0.1～ 0.1～0.3 0.03 0.005～ 钳工划线 钳工研磨 钳工抛光 电火花成形加工 电火花线切割 电解成形加工 粗抛 细抛、镜面抛 — 0.015 ～0.002 0.15 ～0.05 0.005～0.01 — — — 0.25～0.5mm 6 IT5～ — — 0.1mm ～0.05 0.01mm ～0.005 0.2mm ～0.05± 电解抛光 电解磨削 照相腐蚀 超声抛光 0.15 ～0.1 ～0.10.15 0.4 0.1～ 0.1 ～0.02 — 7 ～IT6 — — 0.025 0.025 0.1 0.01 0.025 0.2 0.001 1.25 1.25 0.8 IT9 IT7～8 IT6～7 12 IT11～ IT9～11 ～12 IT11 ～IT810 IT8 IT6～7 IT6 ～IT78 IT7 ～IT67 6 IT5～ 0.01mm 0.01mm 0.01mm IT6 3.2 0.2 3.2 1.6 6.3 1.6 0.4 0.8 0.2 3.2 0.8 0.2 0.025 0.2 0.2 0.2 0.05 磨料流动抛光 0.1 0.02～ — 0.01 冷挤压 — 8 IT7～ 0.08 6.30.80.412.53.212.56.30.81.60.86.31.60.80.10.80.80.80.40.050.80.12.52.53.20.80.80.80.10.10.32 注：经济加工余量是指本道工序的比较合理、经济的加工余量。本道工序加工余量要视加工基本尺寸、工件材料、热处理状况、前道工序的加工结果等具体情况而定。

二、模具工作零件的制

造过程

模具工作零件的制造过程与一般机械零件的加工过程相类似，可分为毛坯准备、毛坯加工、零件加工、装配与修整等几个过程。

1． 毛坯准备 主要内容为工作零件毛坯的锻造、铸造、切割、退火或正火等。 2． 毛坯加工 主要内容为进行毛坯粗加工，切除加工表面上的大部分余量。工种有 锯、刨、铣、粗磨等。

3．零件加工 主要内容为进行模具零件的半精加工和精加工，使零件各主要表面达到图样要求的尺寸精度和表面粗糙度。工种有划线、钻、车、铣、镗、仿刨、插、热处理、磨、 电火花加工等。．

4．光整加工 主要对精度和表面粗糙度要求很高的表面进行光整加工，工种有研磨、抛光等。 5．装配与修正 主要包括工作零件的钳工修配及镶拼零件的装配加工等。

在零件加工过程中，需要涉及到机加工的顺序安排和热处理工序安排。安排机加工的顺序应考虑到:先粗后精、先主后次、基面先行、先面后孔的原则。零件的热处理加工，包括预先热处理和最终热处理，预先热处理的目的是改善切削加工性能，其工序位置多在粗加工前后，最终热处理的目的是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。

在零件的加工中，工序的划分及采用的工艺方法和设备是要根据零件的形状、尺寸大

小、结构工艺及工厂设备技术状况等条件决定的。不同的生产条件采用的设备及工序划分也不同。所以零件具体的加工方法与工序应根据零件要求和所在单位的技术与设备来综合考虑制定。

第二节 凸模和型芯零件加工

凸模、型芯类模具零件是用来成型制件内表面的。由于成型制件的形状各异、尺寸差 别较大，所以凸模和型芯类模具零件的品种也是多种多样的。按凸模和型芯断面形状，大致可以分为圆形和异形两类。

圆形凸模、型芯加工比较容易，一般可采用车削、铣削、磨削等进行粗加工和半精加工。经热处理后在外圆磨床上精加工，再经研磨、抛光即可达到设计要求。异型凸模和型芯在制造上较圆形凸模和型芯要复杂得多。本节主要讨论异型凸模和型芯模具零件的加工。 一、非圆形凸模加工工艺分析 例1 某冲孔的凸模如图7-1所示。 （一） 工艺性分析

该零件是冲孔模的凸模，工作零件的制造方法采用“实配法”。冲孔加工时，凸模是 “基准件”，凸模的刃口尺寸决定制件尺寸，凹模型孔加工是以凸模制造时刃口的实际尺寸为基准来配制冲裁间隙的，凹模是“基准件”。因此凸模在冲孔模中是保证产品制件型孔的关键零件。冲孔凸模零件“外形表面”是矩形，尺寸为22ｍｍ×32ｍｍ×45ｍｍ，在零件00R6.92ｍｍ×零件的“成形表面”是由29.84开始加工时，首先保证“外形表面”尺寸。?020.04?0.00ｍｍ×13.84ｍｍ×R5×7.82ｍｍ组成的曲面，零件的固定部分是矩形，它和成型03.?.0200?表面呈台阶状，该零件属于小型工作零件，成型表面在淬火前的加工方法采用仿形刨削或压印法；淬火后的精密加工可以采用坐标磨削和钳工修研的方法。

零件的材料是MｎCｒWV，热处理硬度58~62HRC，是低合金工具钢，也是低变形冷作模具钢，

具有良好的综合性能，是锰铬钨系钢的代表钢种。由于材料含有微量的钒，能抑制碳化物网，增加淬透性和降低热敏感性，使晶粒细化。零件为实心零件，各部位尺寸差异不大，热处理较易控制变形，达到图样要求。 （二）工艺方案

对复杂型面凸模的制造工艺应根据凸模形状、尺寸、技术要求并结合本单位设备情况等具体条件来制订，此类复杂凸模的工艺方案为： （1）备料：弓形锯床

（2）锻造：锻成一个长×宽×高、每边均含有加工余量的长方体； （3）热处理：退火（按模具材料选取退火方法及退火工艺参数）； （4）刨（或铣）六面，单面留余量0.2~0.25ｍｍ；

（5）平磨（或万能工具磨）六面至尺寸上限，基准面对角尺，保证相互平行垂直； （6）钳工划线（或采用刻线机划线、或仿形刨划线）；

（7）粗铣外形（立式铣床或万能工具铣床）留单面余量0.3~0.4ｍｍ； （8）仿形刨或精铣成型表面，单面留0.02~0.03ｍｍ研磨量；

（9）检查：用放大图在投影仪上将工件放大检查其型面（适用于中小工件）； ｍｍ研磨量（或按加工余量表选择）；0.01~0.015）钳工粗研：单面10（ （11）热处理：工作部分局部淬火及回火； （12）钳工精研及抛光。

此类结构凸模的工艺方案不足之处就是淬火之前机械加工成形，这样势必带来热处理的变形、氧化、脱碳、烧蚀等问题，影响凸模的精度和质量。在选材时应采用热变形小的合金工具钢如CｒWMｎ，Cｒ12MｏV等；采用高温盐浴炉加热、淬火后采用真空回火稳定处理，防止过烧和氧化等现象产生。

冲孔模凸模7－1 图 二、冲裁凸凹模零件加工工艺分析 所示。－2 冲裁凸凹模零件如图72