模具制造技术课件情境2、冲模导套加工工艺过程卡编制h
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导套类零件主要加工面为在同一回转轴线上的内孔和 外圆。要求在一次装夹中完成所有面的切削加工，以 保证导套类零件的形位精度要求。
情境二、冲模导柱加工
五．减少导套类零件加工变形措施 1、减少装夹时夹紧力对变形的影响。 ① 使夹紧力分布均匀。为防止工件因局部受力引起变形， 应使夹紧力均匀分布。如图3-18所示用三爪自定心卡盘 夹紧圆形截面的薄壁套时的夹紧情况： 图a：夹紧力分布不均，夹紧后套筒呈三棱形； 图b:夹紧力分布均匀，加工出符合要求的圆孔 图c:松开卡爪，工件外圆因弹性变形恢复成圆形，而已 加工出的圆孔却变成了三棱形。 图d:为避免出现这种现象，应采用开口过渡环或专用卡 爪(图e)。
七、导套类零件加工设备
（1）内孔粗加工用设备：车床，见项目一 （2）内孔精加工用设备：可用万能磨床，见项目一；也可用内圆磨 床精加工内孔。
情境二、冲模导柱加工
4、磨削套类零件内孔的装夹 （1）卡爪装夹
（2）锥度心轴+顶尖、卡箍、拨盘装夹
情境二、冲模导柱加工
6、研磨套类零件内孔的装夹
研磨棒外径=工件外径-（0.02～0.04）㎜， 研磨棒长度=（1.25-1.5）工件研磨表面长度
2、孔的加工路线图
情境二、冲模导柱加工
四、导套类零件的加工工艺特点
由于导套类零件壁薄、长径比大、受力后极易变形等缘由， 其加工工艺有以下三个特点：
1、导套类零件主要加工过程 首先在卧式或立式车床上粗、半精车（镗）内外圆，
接着进行淬火处理，以消除热处理产生的变形，提高 表面尺寸精度，减小表面粗糙度；最后磨削加工内、 外圆淬火表面。对与导柱配合精度高的导套内表面， 还需增加研磨工序，以降低表面粗糙度值。
情境二、冲模导柱加工
图2-1-7 M1432A型万能外圆磨床外形图
情境二、冲模导柱加工
图2-1-8 无心外圆磨床外观图
情境二、冲模导柱加工 九．设计基准与工艺基准不重合时，工序尺寸及其公 差的计算
当零件加工过程中多次转换工艺基准，引起测量基准、定位 基准或工序基准与设计基准不重合时，需利用工艺尺寸链原 理进行工序尺寸及其公差的计算。
情境二、冲模导柱加工 【相关知识】
一 导套类零件的功用、结构特点及其技术要求
导套类零件为空心薄壁回转体零件。导套在模具中对模具 运动方向置起导向的作用，常见形式有：直导套和带头导 套。导套类零件形状比较简单，内、外径尺寸相差小，壁 薄易变形，内、外圆同轴度要求高，结构简单。
（a）直头导套
(b)带头导套
(c)带肩导套
图 2-1-3 模具中常见的筒体形件
2、冷冲模中的导向 在冷冲模中的导向套
情境二、冲模导柱加工
图 2-5 模具中常见的筒体形件
二 导套类零件技术要求 导套类零件的外圆柱面与模具模板有过盈或过渡配合，其内孔
与导柱有间隙配合；导套端面有承受载荷的作用。具体技术 要求有： （1）尺寸精度及表面粗糙度 外圆柱面尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度Ra=0.8～0.4μm； 内孔尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度为Ra=0.8～0.1μm； （2）形状精度 一般要求控制在尺寸公差内 （3）位置精度 与导套在装配图中功用和要求有关，通常内、外圆同轴度为 φ0.01～φ0.06。
对无凸缘短导套，加工时可用三爪或四爪卡盘正爪夹 紧工件外圆面，见图2-1-6（a）。也可反爪夹工件内孔， 见图2-1-6（b），一次完成所有面的加工，这样，可消 除多次装夹产生的定位误差，保证工件内、外圆、端面 之间的位置精度和表面粗糙度要求。
对有凸缘的短导套：可先车凸缘端，然后，以凸缘端定 位和夹紧，可防止导套刚度降低而产生的变形，多用于 尺寸较小的导套车削。见图2-1-6（c）
六、导套类零件位置精度的保证情方境法二、冲模导柱加工
对精度要求较高的导套类零件，可在粗车或半精车后， 将外圆和内孔互为基准反复磨削，最后以内孔为定位基 准精磨外圆和端面，以确保导套类零件的位置精度。
对有色金属材质的高精度要求的回转面，不宜采用磨削， 则用精细车作终加工来确保其位置精度。
1、短导套零件加工方法
情境二、冲模导柱加工
【项目引入】 塑料模导套材料为T10A，表面渗碳淬火 处理58～62HRC，图号为MS01-2，编制导套加工工艺 过程。
图2-1-1 导套平面图
图2-1-2 导套立体图
1、冷冲模模架种类 （1）中间导柱模架
情境二、冲模导柱加工
（2）对角导柱模架
（3）后侧导柱式模架
（4）四导柱式模架
5、尺寸链的特性
• 封闭性：尺寸链必是一组有关尺寸首尾相接所形成的尺寸封闭 图。其中应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直 接获得的尺寸
• 关联性：尺寸链中间接保证的尺寸(精度)受到直接保证的尺寸 精度支配，且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精 度
情境二、冲模导柱加工
6、尺寸链的计算公式 1）计算封闭环的竖式
情境二、冲模导柱加工
3、在车床上精加工孔（孔径＞ 60）--用镗刀在已钻孔上镗削 淬火钢材料精加工孔（孔径＞60）采用镗刀进行镗削加工， 粗镗：精度IT12～IT13,Ra12.5μm左右 半精镗：精度IT10～IT11,Ra6.3～3.2μm左右 精镗：精度IT7～IT9,Ra1.6～0.8μm左右 精细镗：精度IT6～IT7,Ra0.8～0.4μm左右
情境二、冲模导柱加工
图2-1-3 夹紧套筒时的变形误差及消除 ② 变径向夹紧为轴向夹紧。由于薄壁工件径向刚性比轴向差，为 减少夹紧力引起的变形，当工件结构允许时，可采用轴向夹紧的 夹具，以改变夹紧力的方向，如图3-19所示。 ③ 增加套筒毛坯刚性。在薄壁套筒夹持部分增设几根工艺肋或凸 边，使夹紧力作用在刚性较好的部位以减少变形，待加工终了时 再将肋或凸边切去。
类型 L
尺寸 Es 16 0
Ei -0.05
L2 26 +0.05 -0.05
L1 -36 +0.05 0
L0 +6 +0.1 -0.1
图2-1-11 工艺尺寸链
情境二、冲模导柱加工
【项目训练】 图2-1-12和图2-1-13分别为冲模滑动导套 平面图和三维图，材料为20Cr，图号为MC01-2，要求 表面渗碳淬火52～56HRC，,编制其加工工艺过程。
用于小孔（孔径＜60）精加工采用铰刀进行铰削加工，精 度可达IT6-IT8. Ra可达1.6～0.4μm。
图2-1-5 铰刀的结构和几何参数
情境二、冲模导柱加工 用于单件、小批生产中加 工中、小型工件上的孔
立式钻床
8、在磨床上精加工孔（用于HT类材情料境）—二磨、床冲及模编导号柱加工
图2-1-6 M1432A型万能外圆磨床组成图 1-床身 2-头架 3-内圆磨具 4-砂轮架 5-尾架 6-滑鞍 7-手轮 8工作台
闭环也增大。 • 减环——当其余各组成环不变，当该环增大，封
闭环减小。
情境二、冲模导柱加工
图2-1-10 工艺尺寸链示意图
情境二、冲模导柱加工
4、尺寸链的形式
• 按环的几何特征分：长度、角度、组合尺寸链 • 按应用场合分：装配尺寸链、工艺尺寸链、机械加工尺寸链 • 按各环所处空间位置分：直线、平面、空间尺寸链
七、套筒类零件轴向孔加工方法 情境二、冲模导柱加工
1、车床上粗加工孔---用麻花钻钻在实体材料上钻孔 用于实体上孔的粗加工，采用麻花钻进行钻削加工，加工精度可达 IT13～IT10. Ra可达12.5。
图2-1-4 标准高速钢麻花钻
情境二、冲模导柱加工 2、车床上精加工孔（孔径＜60）--铰刀在已钻孔中铰削
口诀：增环上、下偏差照抄； 减环上、下偏差对调、反号
• 尺寸链箭头方向： 与封闭环同向者为减环 与封闭环异向者为增环
7、尺寸链计算举例
情境二、冲模导柱加工
1）测量基准与设计基准不重合工艺尺寸计算
[例1] 如图2-1-11所示，加工时要保证尺寸60.1，该尺寸在加
工时不便测量（间接保证），需直接测量尺寸L来间接保证 60.1 。试求工序尺寸L及其上、下偏差。
情境二、冲模导柱加工
三、孔加工方法及加工路线 1、孔常用加工方法及加工路线
（1）加工路线为：钻孔→扩孔→铰→精铰。用于未淬 火钢或铸铁类材质d＜50mm精密孔加工。 （2）加工路线为： 钻或扩（粗镗）→粗拉→精拉。用 于中等尺寸圆柱孔、花键孔或键槽孔加工。 （3）加工路线为：钻或粗镗→半精镗→精镗→浮动镗 →金刚镗。用于直径＞60的未淬火钢、铸铁及有色金属 类材质孔系加工或精密孔加工。 （4）加工路线为：钻或粗镗→半精镗→粗磨→精磨→ 珩磨或研磨。用于淬硬钢质零件孔加工或技术要求高的 孔加工。
情境二、冲模导柱加工
（a）
(b)
(c)
图2-1-6 短导套件的安装
2、长导套类零件加工方法
为保证内外表面的同轴度，加工外圆时，用两顶尖或用三爪夹 一端顶尖顶一端的装夹；加工孔时，用夹一端，用中心架托住 另一端来装夹工件外圆。加工路线为：钻孔→粗、半精镗→精 镗孔（浮动镗孔），表面粗糙度值可达Ra0.2m。
图2-1-12 冲模滑动导套平面图
图2-1-13 冲模滑动导套三维图
➢ 1、工艺尺寸链的基本概念
尺寸链的定义
• 尺寸链—相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸 封闭图形。
• 工艺尺寸链—单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺 寸链。如：装配尺寸链
• 环—组成尺寸链的各个尺寸
情境二、冲模导柱加工
2、尺寸链的组成 • 封闭坏——最终被间接保证精度的那个尺寸。 • 组成环——除封闭环之外的所有其他环。分为： • 增环——当其余各组成环不变，当该环增大，封
Βιβλιοθήκη Baidu
情境二、冲模导柱加工
2、减小切削力对变形的影响。 ① 减小背向力。增大刀具主偏角Kr，可有效减小切削的背向力 Fp，使作用在套筒件刚度较差部位的径向力明显降低，从而减 小径向变形量。 ② 使切削力平衡。内外圆同时加工，可使切削时的背向力相互 平衡（内、外圆车刀刀尖相对），从而大大减少甚至消除套筒 件的径向变形。 3、减小切削热对变形的影响。切削热引起的温度升降和分布不 均匀会使工件发生热变形。合理选择刀具几何角度和切削用量， 可减少切削热的产生；使用切削液可加快切削热的传散；精加 工时使工件在轴向或径向有自由延伸的可能，这些措施都可以 减少切削热引起的工件变形。 4、粗、精加工应分开进行。将套筒类零件的粗、精加工分开， 可使粗加工时因夹紧力、切削力、切削热产生的变形以及在热 处理中产生的变形在精加工中得到纠正。
情境二、冲模导柱加工
五．减少导套类零件加工变形措施 1、减少装夹时夹紧力对变形的影响。 ① 使夹紧力分布均匀。为防止工件因局部受力引起变形， 应使夹紧力均匀分布。如图3-18所示用三爪自定心卡盘 夹紧圆形截面的薄壁套时的夹紧情况： 图a：夹紧力分布不均，夹紧后套筒呈三棱形； 图b:夹紧力分布均匀，加工出符合要求的圆孔 图c:松开卡爪，工件外圆因弹性变形恢复成圆形，而已 加工出的圆孔却变成了三棱形。 图d:为避免出现这种现象，应采用开口过渡环或专用卡 爪(图e)。
七、导套类零件加工设备
（1）内孔粗加工用设备：车床，见项目一 （2）内孔精加工用设备：可用万能磨床，见项目一；也可用内圆磨 床精加工内孔。
情境二、冲模导柱加工
4、磨削套类零件内孔的装夹 （1）卡爪装夹
（2）锥度心轴+顶尖、卡箍、拨盘装夹
情境二、冲模导柱加工
6、研磨套类零件内孔的装夹
研磨棒外径=工件外径-（0.02～0.04）㎜， 研磨棒长度=（1.25-1.5）工件研磨表面长度
2、孔的加工路线图
情境二、冲模导柱加工
四、导套类零件的加工工艺特点
由于导套类零件壁薄、长径比大、受力后极易变形等缘由， 其加工工艺有以下三个特点：
1、导套类零件主要加工过程 首先在卧式或立式车床上粗、半精车（镗）内外圆，
接着进行淬火处理，以消除热处理产生的变形，提高 表面尺寸精度，减小表面粗糙度；最后磨削加工内、 外圆淬火表面。对与导柱配合精度高的导套内表面， 还需增加研磨工序，以降低表面粗糙度值。
情境二、冲模导柱加工
图2-1-7 M1432A型万能外圆磨床外形图
情境二、冲模导柱加工
图2-1-8 无心外圆磨床外观图
情境二、冲模导柱加工 九．设计基准与工艺基准不重合时，工序尺寸及其公 差的计算
当零件加工过程中多次转换工艺基准，引起测量基准、定位 基准或工序基准与设计基准不重合时，需利用工艺尺寸链原 理进行工序尺寸及其公差的计算。
情境二、冲模导柱加工 【相关知识】
一 导套类零件的功用、结构特点及其技术要求
导套类零件为空心薄壁回转体零件。导套在模具中对模具 运动方向置起导向的作用，常见形式有：直导套和带头导 套。导套类零件形状比较简单，内、外径尺寸相差小，壁 薄易变形，内、外圆同轴度要求高，结构简单。
（a）直头导套
(b)带头导套
(c)带肩导套
图 2-1-3 模具中常见的筒体形件
2、冷冲模中的导向 在冷冲模中的导向套
情境二、冲模导柱加工
图 2-5 模具中常见的筒体形件
二 导套类零件技术要求 导套类零件的外圆柱面与模具模板有过盈或过渡配合，其内孔
与导柱有间隙配合；导套端面有承受载荷的作用。具体技术 要求有： （1）尺寸精度及表面粗糙度 外圆柱面尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度Ra=0.8～0.4μm； 内孔尺寸精度为IT7～IT6，表面粗糙度为Ra=0.8～0.1μm； （2）形状精度 一般要求控制在尺寸公差内 （3）位置精度 与导套在装配图中功用和要求有关，通常内、外圆同轴度为 φ0.01～φ0.06。
对无凸缘短导套，加工时可用三爪或四爪卡盘正爪夹 紧工件外圆面，见图2-1-6（a）。也可反爪夹工件内孔， 见图2-1-6（b），一次完成所有面的加工，这样，可消 除多次装夹产生的定位误差，保证工件内、外圆、端面 之间的位置精度和表面粗糙度要求。
对有凸缘的短导套：可先车凸缘端，然后，以凸缘端定 位和夹紧，可防止导套刚度降低而产生的变形，多用于 尺寸较小的导套车削。见图2-1-6（c）
六、导套类零件位置精度的保证情方境法二、冲模导柱加工
对精度要求较高的导套类零件，可在粗车或半精车后， 将外圆和内孔互为基准反复磨削，最后以内孔为定位基 准精磨外圆和端面，以确保导套类零件的位置精度。
对有色金属材质的高精度要求的回转面，不宜采用磨削， 则用精细车作终加工来确保其位置精度。
1、短导套零件加工方法
情境二、冲模导柱加工
【项目引入】 塑料模导套材料为T10A，表面渗碳淬火 处理58～62HRC，图号为MS01-2，编制导套加工工艺 过程。
图2-1-1 导套平面图
图2-1-2 导套立体图
1、冷冲模模架种类 （1）中间导柱模架
情境二、冲模导柱加工
（2）对角导柱模架
（3）后侧导柱式模架
（4）四导柱式模架
5、尺寸链的特性
• 封闭性：尺寸链必是一组有关尺寸首尾相接所形成的尺寸封闭 图。其中应包含一个间接保证的尺寸和若干个对此有影响的直 接获得的尺寸
• 关联性：尺寸链中间接保证的尺寸(精度)受到直接保证的尺寸 精度支配，且间接保证的尺寸精度必然低于直接获得的尺寸精 度
情境二、冲模导柱加工
6、尺寸链的计算公式 1）计算封闭环的竖式
情境二、冲模导柱加工
3、在车床上精加工孔（孔径＞ 60）--用镗刀在已钻孔上镗削 淬火钢材料精加工孔（孔径＞60）采用镗刀进行镗削加工， 粗镗：精度IT12～IT13,Ra12.5μm左右 半精镗：精度IT10～IT11,Ra6.3～3.2μm左右 精镗：精度IT7～IT9,Ra1.6～0.8μm左右 精细镗：精度IT6～IT7,Ra0.8～0.4μm左右
情境二、冲模导柱加工
图2-1-3 夹紧套筒时的变形误差及消除 ② 变径向夹紧为轴向夹紧。由于薄壁工件径向刚性比轴向差，为 减少夹紧力引起的变形，当工件结构允许时，可采用轴向夹紧的 夹具，以改变夹紧力的方向，如图3-19所示。 ③ 增加套筒毛坯刚性。在薄壁套筒夹持部分增设几根工艺肋或凸 边，使夹紧力作用在刚性较好的部位以减少变形，待加工终了时 再将肋或凸边切去。
类型 L
尺寸 Es 16 0
Ei -0.05
L2 26 +0.05 -0.05
L1 -36 +0.05 0
L0 +6 +0.1 -0.1
图2-1-11 工艺尺寸链
情境二、冲模导柱加工
【项目训练】 图2-1-12和图2-1-13分别为冲模滑动导套 平面图和三维图，材料为20Cr，图号为MC01-2，要求 表面渗碳淬火52～56HRC，,编制其加工工艺过程。
用于小孔（孔径＜60）精加工采用铰刀进行铰削加工，精 度可达IT6-IT8. Ra可达1.6～0.4μm。
图2-1-5 铰刀的结构和几何参数
情境二、冲模导柱加工 用于单件、小批生产中加 工中、小型工件上的孔
立式钻床
8、在磨床上精加工孔（用于HT类材情料境）—二磨、床冲及模编导号柱加工
图2-1-6 M1432A型万能外圆磨床组成图 1-床身 2-头架 3-内圆磨具 4-砂轮架 5-尾架 6-滑鞍 7-手轮 8工作台
闭环也增大。 • 减环——当其余各组成环不变，当该环增大，封
闭环减小。
情境二、冲模导柱加工
图2-1-10 工艺尺寸链示意图
情境二、冲模导柱加工
4、尺寸链的形式
• 按环的几何特征分：长度、角度、组合尺寸链 • 按应用场合分：装配尺寸链、工艺尺寸链、机械加工尺寸链 • 按各环所处空间位置分：直线、平面、空间尺寸链
七、套筒类零件轴向孔加工方法 情境二、冲模导柱加工
1、车床上粗加工孔---用麻花钻钻在实体材料上钻孔 用于实体上孔的粗加工，采用麻花钻进行钻削加工，加工精度可达 IT13～IT10. Ra可达12.5。
图2-1-4 标准高速钢麻花钻
情境二、冲模导柱加工 2、车床上精加工孔（孔径＜60）--铰刀在已钻孔中铰削
口诀：增环上、下偏差照抄； 减环上、下偏差对调、反号
• 尺寸链箭头方向： 与封闭环同向者为减环 与封闭环异向者为增环
7、尺寸链计算举例
情境二、冲模导柱加工
1）测量基准与设计基准不重合工艺尺寸计算
[例1] 如图2-1-11所示，加工时要保证尺寸60.1，该尺寸在加
工时不便测量（间接保证），需直接测量尺寸L来间接保证 60.1 。试求工序尺寸L及其上、下偏差。
情境二、冲模导柱加工
三、孔加工方法及加工路线 1、孔常用加工方法及加工路线
（1）加工路线为：钻孔→扩孔→铰→精铰。用于未淬 火钢或铸铁类材质d＜50mm精密孔加工。 （2）加工路线为： 钻或扩（粗镗）→粗拉→精拉。用 于中等尺寸圆柱孔、花键孔或键槽孔加工。 （3）加工路线为：钻或粗镗→半精镗→精镗→浮动镗 →金刚镗。用于直径＞60的未淬火钢、铸铁及有色金属 类材质孔系加工或精密孔加工。 （4）加工路线为：钻或粗镗→半精镗→粗磨→精磨→ 珩磨或研磨。用于淬硬钢质零件孔加工或技术要求高的 孔加工。
情境二、冲模导柱加工
（a）
(b)
(c)
图2-1-6 短导套件的安装
2、长导套类零件加工方法
为保证内外表面的同轴度，加工外圆时，用两顶尖或用三爪夹 一端顶尖顶一端的装夹；加工孔时，用夹一端，用中心架托住 另一端来装夹工件外圆。加工路线为：钻孔→粗、半精镗→精 镗孔（浮动镗孔），表面粗糙度值可达Ra0.2m。
图2-1-12 冲模滑动导套平面图
图2-1-13 冲模滑动导套三维图
➢ 1、工艺尺寸链的基本概念
尺寸链的定义
• 尺寸链—相互联系的尺寸按一定顺序首尾相接排列成的尺寸 封闭图形。
• 工艺尺寸链—单个零件在工艺过程中的有关尺寸所形成的尺 寸链。如：装配尺寸链
• 环—组成尺寸链的各个尺寸
情境二、冲模导柱加工
2、尺寸链的组成 • 封闭坏——最终被间接保证精度的那个尺寸。 • 组成环——除封闭环之外的所有其他环。分为： • 增环——当其余各组成环不变，当该环增大，封
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情境二、冲模导柱加工
2、减小切削力对变形的影响。 ① 减小背向力。增大刀具主偏角Kr，可有效减小切削的背向力 Fp，使作用在套筒件刚度较差部位的径向力明显降低，从而减 小径向变形量。 ② 使切削力平衡。内外圆同时加工，可使切削时的背向力相互 平衡（内、外圆车刀刀尖相对），从而大大减少甚至消除套筒 件的径向变形。 3、减小切削热对变形的影响。切削热引起的温度升降和分布不 均匀会使工件发生热变形。合理选择刀具几何角度和切削用量， 可减少切削热的产生；使用切削液可加快切削热的传散；精加 工时使工件在轴向或径向有自由延伸的可能，这些措施都可以 减少切削热引起的工件变形。 4、粗、精加工应分开进行。将套筒类零件的粗、精加工分开， 可使粗加工时因夹紧力、切削力、切削热产生的变形以及在热 处理中产生的变形在精加工中得到纠正。