第2章 模具零件的常规切削加工

将刀具的刃口磨得与零件被加工部分的型面曲线相同，但凸凹的方向相反，使车 削出来的型面符合图纸要求。型面的精度主要靠刀具刃磨的准确程度来保证。样板刀 适用于零件上的大圆角、圆弧槽以及变化范围较小但又比较复杂的型面。样板刀的选 择见表2－1所示。
(2)样板刀
(3)靠模（仿形）法
表2－1 样板刀的选择
示 意 图 结构特点 刀具材料 刀具角度
a ) 图4－37
b ) 正弦砂轮角度修整器
•原理：砂轮按一定的转速旋转，角度修整器上的金刚石刀相对于砂轮轴线 倾斜一 定的角度，并往复移动对砂轮进行修整，直到修出满足要求的锥面 （按正弦原理设计）。 • 具体操作：图4－37 a是砂轮角度修整器示意图）操作手轮可以使正弦尺座 带着金刚刀和正弦圆柱绕着主轴转动，改变块规高度H的大小，即可改变砂轮 的修整角度α 。图4－37 b所示是当砂轮的修整角度α ＜450时修整器的位置示 意图。块规高度H是由若干量块叠放成的，其大小是通过砂轮角度α 计算得出 的。 当砂轮的修整角度00≤α ≤450时：
1．局部圆弧面的加工 如图2－2所示带局部圆弧面的零件，在凸模加工中时有出现。为了 保证模具准确对合，必须保证对合面圆弧半径的尺寸精度。加工时可在 花盘上找正工件和用百分表控制精度，见图2－3所示。有时也采用先加 工一个完整圆盘，再用电火花线切割等方法取出一个或几个模块。
a） b） 图2－2 带局部圆弧的工件 a）外圆弧 b）内圆弧
本章主要介绍模具工作零件的加工方法
模 具 工 作 零 件 的 机 械 加 工
普 通 机 床 加 工
车削 铣削 加工的形状较为简单，效率不高，对回 刨削 特点 转面和平面的加工很实用，尤其在圆轴 磨削 类、圆盘类、板类以及直槽类型面的加 钻削 工中得到广泛使用。 插削
2.1 车削加工
车削加工设备：车床 卧式车床 通用性最好，应用广泛
• 用途：平面、斜面 • 倾斜角度控制：垫入的块规高度 • 垫入的块规高度计算：
H L sin
式中 H——需要垫入的块规高度； L——两正弦圆柱间的中心距；
2．正弦磁力台 正弦磁力台如图2－22所示，工作原理与正弦精密平口钳相似，其区别仅仅在 于用电磁吸盘代替平口钳装夹工件。这种夹具用于磨削工件的斜面，尤其适合于 装夹不好夹持的扁平工件。最大倾斜角度也是450。 上述两种磨削斜面的夹具，如果配合成型砂轮使用，还可磨削由直线与圆 弧组成的复杂成形表面。如下图。
H=P－R
（4－3）
a） b） 图4－40 调节修整砂轮圆弧半径的块规值的计算方法
2．砂轮修整的其它方法简介
（1）靠模修整法 这是一种修整非圆弧曲线轮廓砂轮的方法， 修整前需事先按照工件的形状设计并制作出靠模（又称曲线样 板）。修整时，控制金刚刀始终紧贴靠模的样板曲线移动，并 保证金刚刀的刀尖（垂直）通过砂轮的中心，刀尖就能修整出 需要的砂轮轮廓。 （2）成形刀挤压法 通过车刀对慢速转动的砂轮进行挤压也 可以修整砂轮，此方法的关键是事先加工出成型车刀，然后用 此车刀对砂轮进行挤压，即可加工出与成型车刀的刃形相同的 砂轮轮廓。 （3）数控机床修整法 这是一种用金刚刀对砂轮进行数控加 工的方法，利用数控指令可以修整出各种形状的砂轮轮廓。 （4）电镀法 这种方法是先按照所要磨削的工件型面设计并 加工出钢制的砂轮轮坯，再用电镀的方法在轮坯表面镀一层金 刚砂。即可得到各种不同的砂轮轮廓。
• 2.2 铣削加工 • 铣削加工在模具制造业中应用非常广泛。在目前 常见的模具中，如冲模、锻模、塑料模、粉末冶金压 型模、精铸模等，除内腔有尖锐棱角等铣刀无法加工 的部位外，一般情况下均可在普通铣床上进行加工。 因此铣削加工在模具制造中占有很重要的地位。特别 复杂的型腔（或型芯）型面要通过特种加工、数控加 工或者仿形加工。 • 铣削加工的设备是铣床。铣床的种类很多，加工 范围极广。在模具制造中，立式铣床和万能工具铣床 应用最为广泛，主要是对各种模具的型面和型腔进行 加工。对于大型模具则较多地采用仿形铣床加工型腔 和不规则的成形部分。复杂型面则采用数控铣床或者 加工中心加工。
a） b） 图2－12 成形磨削加工示意图 a ) 成型砂轮磨削法 b ) 夹具磨削法
砂 轮 修 整 法
砂轮圆弧的修整
1．砂轮修整器修整 （1）砂轮角度的修整 如图4－36所示 • 用途：磨削工件斜面。 • 结构：图4－37 a 图4－36 角度砂轮
a－正弦砂轮角度修整器示意图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
b－当α＜450时修整器的位置示意图
难点：
• 模具工作零件加工的成型磨削加工方法及应用。
结构件（导柱、导套、模座、滑块、顶杆等）
（按其功用） 联结件（螺栓、螺母、定位销等）。
模具零件
大部分是标准件
工作件（凸模、凹模、型腔、型芯等）
工作件是整套模具中的主要零件也是核心零件，形状最复 杂，要求最高，制造难度最大。在模具的开发、设计和制 造工艺中都把工作件作为主要对象进行研究。
图2－4 较大尺寸的回转面
图2－7 对拼式塑压模型腔
图2－5 大尺寸回转曲面的仿形加工 1—工件 2—板架 3—刀架 4—靠模 5—靠模支架
图2－6 小尺寸回转面的成型刀加工 1—花盘 2—工件 3—刀具
举例 图2－7所示为对拼式塑压模型腔，在外形尺寸不大的情况下，都 在车床上加工φ44.7mm圆球面以及φ21.71mm锥孔。为了保证型腔尺寸能够 准确对合，通常应预先将各镶件间的结合面磨平，两板间用销钉定位，并用 螺钉将其固定成一个整体才最后车削成形。 车削加工的基本过程见表2－2。
1．平面或斜面的铣削 在铣床上选用不同（形状、类型）的铣刀，配以附件（如分度头、回转台、 平口钳等），可以加工各种平面、斜面、沟槽、型腔，在模具工作零件的加工 中应用很广。如图2-8所示。
2．圆弧面的铣削 圆转台是立铣加工中常用的附件，利用它可进行各种圆弧面的加工。 圆转台安装在立式铣床的工作台上，而工件则安装在圆转台上。安装工件时， 必须使被加工圆弧中心与圆转台的回转中心重合，并根据工件形状来确定铣 床主轴中心是否需要与圆转台中心重合。利用圆转台进行立铣加工圆弧面的 方式如表2-3所示。
图4－39 不同形状的圆弧砂轮
•用途：修整凸、凹圆弧砂轮
修整凸、凹圆弧砂轮时，块规值计算方法：
①修整凸圆弧砂轮时，如图4－40 a所示，金刚刀尖高于工具中心， 其块规值为： H= P+R ②修整凹圆弧砂轮时，如图4－40 b所示，金刚刀尖低于工具中心， 其块规值为： H=P－R 式中 H——应垫块规值；P——工具的中心高； R——砂轮圆弧的修整半径。
凸 模 或 型 芯 表 面 的 组 成
平面 斜面
图2－10 凸模和型芯的常见轮廓 直线 圆弧
圆弧面
成形磨削原理：把零件的轮廓分成若干直线和圆弧，然后按照一定 工艺顺序逐段磨削，使之达到产品的设计要求。
磨 削 机 床 特点：
平面磨床
成形磨削
成形磨床
凸 成型砂轮磨削法（成型砂轮） 模 和 型 夹具磨削法（夹具） 芯
二、夹具磨削法 夹具磨削法：是将工件装夹在专用夹具上，利用专用夹具使工件处于正确的空间 位置，或者使工件在磨削过程中获得所需的进给运动，以满足磨削加工条件，从而磨 削出模具工作件的成型表面。
成 形 磨 削 的 夹 具
正弦精密平口钳 正弦磁力台
加工
加工
平面、斜面
正弦分度夹具 万能夹具
加工
平面、斜面、园弧面
平面、斜面、不同心园弧面
1．正弦精密平口钳 • 结构原理：正弦精密平口钳按正弦原理构成，主要由带有精密平口钳的正弦尺和底 座组成，如图2－21所示。工件3装夹在平口钳2上在正弦圆柱4和底座1的定位面之间 垫入一定尺寸的块规组，使工件倾斜所需的角度，即可磨出工件上的斜面。这种夹具 最大的倾斜角度为450。
型面变化小且 比较简单
YT15 YT14
工件材料为合金结 构钢 前角：15°～18° 后角：5°～8°
型面变化范围 较大
W18Cr4V
工件材料为合金结 构钢。 刀具前面沿型面曲 线磨出R3～R5的圆 弧，深0.5～1.5。 后角：7°～9°
3．回转曲面的加工 加工如图2－4、图2－7所示工件的回转曲面。若图2－4所示工件的碗 状回转曲面尺寸较大时，可采用如图2－5所示的仿形（靠模）法进行加工； 当其尺寸较小时，则采用图2－6所示的成型刀加工。
3．复杂型腔或型面的铣削 对于不规则的型腔或型面，可采用坐标法加工，即根据被加工点的位置， 控制工作台的纵横(X、Y)向移动以及主轴头的升降(Z)进行立铣加工。例如， 图2-9所示的不规则型面，其轮廓一般是按极坐标方法设计的，所以在加工 前可按工件的极坐标半径、夹角和加工用铣刀直径计算出铣刀中心在各位置 的纵横向坐标尺寸，然后逐点铣削。当立铣加工的对象为复杂的空间曲面时， 亦可采用坐标法，但需控制X、Y、Z三个坐标方向的移动。
车床的种类
其他车床
轴类、圆盘类零件指模具工作件中外 形较为规则的凸模、凹模、型芯和型腔等， 通常这些零件的回转表面采用车削完成粗、 精加工，精度可达IT6～IT8，表面粗糙度 Ra为1.6～0.8μm，经济实用，如图2－1 所示。对要求较高的工作面与配合面需要 磨削加工。
图2－1 轴类、圆盘类零件加工
第2章 模具零件的常规切削加工
本章的学习目的与要求：
• • •
掌握模具工作零件的机械加工方法(车削、铣削
等 )；
了解模具工作零件加工的成型磨削加工方法及应用； 了解坐标镗床和坐标磨床的加工。
重点：
• • • 模具工作零件的机械加工方法(车削、铣削)； 模具工作零件的成型磨削加工方法。 模具工作零件的坐标镗床和坐标磨床的加工
4．坐标孔的铣削 利用立铣工作台纵向和横向移动，可加工工件上的坐标孔。但因驱动工 作台移动的丝杆和螺母之间存在间隙，故孔距的加工精度不高。当孔距精度 要求较高时，可用坐标铣床。这种铣床是以孔加工和立铣加工为主要对象的， 在机床上装有光电式或数字式读数装置，其加工精度比立式铣床高。