典型机械零件的加工工艺课题七：凹模的加工工艺
凹模零件机械加工工艺设计
《机械制造技术基础》课程设计题目：凹模零件的机械加工工艺设计班级： ___________姓名： ______学号： ________________指导教师： ____________2021年7月目录....................................................................................................................................... 3..1.1 零件工艺分析 (3)2机械加工工艺规程的拟定 (3)2.1 确信生产类型 (3) (4) (4) (4)3选择加工方式 (4) (4) (4) (4)4 制定加工工艺线路 (4)5确信加工余量及毛坯尺寸 (5) (5) (5) (5)6工序设计 (6) (6)7加工工艺卡 (6)8参考文献1.1 零件工艺分析依照零件图分析，外圆柱面、内孔、键槽等有表面粗糙度的要求，而孔的表面粗糙度要求是66山山，公差品级为六、7级，表面粗糙度是Ra0.4um。
该孔是凹模零件的设计基准。
2机械加工工艺规程的拟定2.1 确信生产类型毛坯为棒料，生产批量10件。
故生产类型为小批量生产。
小批量生产的工艺特点是采纳调整与修配；木模手工砂型铸造，加工余量大；通用机场加工，但对工人的要求较高。
由于该零件的功用明白，凹模经受冲击载荷，要求凹模具有高的强度和抗冲击性，毛坯的制造为铸造，毛坯为棒料。
①6mm的孔的内孔表面粗糙度要求高，640mm的外圆柱表面粗糙度也较高，因应选择棒料的右半分为粗基准，符合余量均匀原那么。
①6mm的孔的内孔表面粗糙度要求高，640mm的外圆柱表面粗糙度也较高，选择640mm 的外圆柱面为精机准；B面对称度要求，螺纹孔轴线有垂直度要求等，6 40mm的外圆柱面为精机准，知足“基准统一”原那么，加工进程中交替选择40mm 的外圆柱面为精机准，知足“互为基准”原那么。
凹模加工方案
凹模加工方案摘要：凹模加工是一种常见的金属加工工艺，用于制作各种稳定的凹模零件。
本文将介绍凹模加工的工艺流程、常见的凹模加工方法以及凹模加工的注意事项。
一、引言凹模加工是金属加工中的重要环节，它通过将金属材料在一定温度和压力下，经过一系列的工艺操作，完成对凹模的加工和形成。
凹模广泛应用于汽车、航空航天、家电、电子等领域，是工业生产中不可或缺的一部分。
二、凹模加工的工艺流程凹模加工主要包括以下几个步骤：1. 设计凹模。
根据需要加工的凹模零件的要求，进行凹模的设计，包括凹模的尺寸、形状、材料等。
2. 准备材料。
根据设计要求，选择适合的金属材料，并进行预处理，如切割、退火等。
3. 制造凹模。
根据设计图纸，采用相应的加工方法，如车削、铣削、磨削等，对材料进行加工，制造凹模。
4. 加热和冷却。
将凹模材料加热到一定温度，以便进行后续的塑性变形操作，然后进行冷却，使凹模固化。
5. 补修和整形。
对凹模进行补修和整形，以确保凹模的准确度和表面平整度。
6. 检验和调试。
对凹模进行检验和调试，确保其满足设计要求，并进行必要的修正。
三、常见的凹模加工方法凹模加工的方法多种多样，根据凹模的形状和要求可以选择不同的加工方法。
常见的凹模加工方法包括：1. 车削法。
通过车削刀具，按照预先设计好的轨迹、深度和角度，以旋转的方式对材料进行加工，使其逐渐形成凹模的形状。
2. 铣削法。
将凹模材料固定在铣床上，通过铣削刀具进行旋转和进给运动，将多个刀具轮番切削，逐渐形成凹模的形状。
3. 磨削法。
利用磨削砂轮对凹模进行磨削，通过磨削砂轮的高速旋转，将磨粒对凹模材料进行切削，逐渐形成凹模的形状。
4. 激光切割法。
利用激光切割设备对凹模进行加工，通过激光的高能量密度，对凹模材料进行切割和加热，逐渐形成凹模的形状。
四、凹模加工的注意事项在进行凹模加工时，需要注意以下几点：1. 选择合适的材料。
凹模所使用的材料需要具有足够的硬度、韧性和耐磨性，以保证凹模的使用寿命和准确度。
非圆形形凸凹模的机械加工.
9 10
加 11
检验 热处理
磨 坐标磨
工 12
钳工
13
检验
工序内容
按毛坯尺寸锻造 退火
铣各面，留0.5mm磨削余量 磨上、下平面和两相邻侧面，
保证各面相互垂直 划中心线和各孔位置线 加工孔，型孔钻去多于金属 铣漏料孔达要求，刃口留
0.4mm余量
淬火58～62HRC 磨上、下平面及基准达要求
磨刃口达要求 修研
划刃口轮廓线和螺孔线 钻螺孔
按线刨刃口轮廓,留0.4余量
淬火58～62HRC 磨上、下平面及基准达要求
成型磨刃口尺寸达要求
定位基准
对应平面 对应平面 相邻侧面 端面和按线 端面和按线
对应平面 端面
12
非圆形凸、凹模的加工
夹
夹具磨削法是指将工件置于成形夹
具 具上，利用夹具－－调整工件的位置，
使工件在磨削过程中作定量移动或转
磨 动，由此获得所需形状的加工方法。
常用夹具有正弦精密平口钳、正弦磁
削 力台、正弦分中夹具和万能夹具等。
法
13
非圆形凸、凹模的加工
正弦精密平口钳
夹
工件3装夹在精密平口钳2上。平口钳上
的正弦圆柱4与底座1之间垫入块规5，从而
具 使工件－精确倾斜一定的角度，依靠工作
台的平移完成斜面磨削。
磨
正弦磁力台
削
正弦磁力台的结构原理和应用，与正 弦精密平口钳基本相－同 。适合于扁平
模具零件的磨削。示例 1 2 3 4
法
14
非圆形凸、凹模的加工
正弦分中夹具
夹
1）用途 有同一轴线的不同圆弧面、平面及等分槽等。
2）组成 正弦分度头、后顶尖支架2与底座1。
凹模的加工工艺过程
凹模的加工工艺过程首先，设计凹模是整个凹模加工工艺的第一步。
凹模设计需要根据具体的产品需求，包括产品尺寸、形状、表面质量要求等因素来确定凹模的结构，以及材料的选择等。
设计凹模需要考虑到产品的装配连接、注塑成型、冷却等因素，确保凹模能够满足产品的质量要求。
选择材料是凹模加工工艺中的关键环节。
凹模材料一般选择具有高强度、高硬度、高耐磨性和耐热性能的合金工具钢。
具体的材料选择需要根据凹模的使用条件和要求来确定，以确保凹模具有足够的寿命和稳定的加工性能。
数控加工是凹模加工中的主要工艺环节。
数控加工采用计算机控制的机床进行加工，具有高精度、高效率和自动化程度高的特点。
数控加工包括车、铣、钻、磨等多个工序，可以实现对凹模各个部位的加工和成型。
数控加工需要根据凹模的几何形状和尺寸要求，编制相应的加工程序，然后通过机床进行加工。
热处理是凹模加工中的重要步骤之一、热处理可以提高凹模的硬度和强度，改善凹模的耐磨性和耐腐蚀性能。
常见的热处理方法包括淬火、回火和表面渗碳等。
淬火是将凹模加热到高温后迅速冷却，使材料硬化；回火是将高温淬火后的凹模再加热到适当温度保温一段时间后冷却，以减轻内部应力并提高韧性；表面渗碳是将凹模浸入含有碳的淬火介质，使凹模表面增加碳含量，提高凹模的硬度和耐磨性。
热处理后的凹模需要进行调质退火处理，以消除热处理过程中产生的应力。
精加工是凹模加工中的重要环节。
精加工包括修磨、抛光等工序，旨在提高凹模的表面质量和精度。
修磨是将加工过程中产生的毛刺、凹痕等缺陷修复，使凹模表面平整；抛光是利用研磨材料对凹模表面进行抛光，以提高光洁度和亮度。
精加工需要使用专业的磨床、抛光机等设备，根据凹模的要求进行精细加工。
最后，组装是凹模加工的最后一步。
组装包括安装凹模的各个部件，如模板、活动板、导柱、导套等，以形成完整的凹模结构。
组装过程需要确保凹模的各个零部件能够正确地连接在一起，同时进行必要的调试和测试，以确保凹模的正常使用和性能。
圆形凸凹模机械加工
冷冲模的机械加工
坐标镗床的主要附件
坐 标 镗
床
镗孔夹头 1、2、9-1-锥柄 2-螺钉 3-刀 夹 4-带有刻度的螺钉
镗孔夹头的作用是按被 镗孔径的大小精确地调 节镗刀刀尖与主轴轴线 间的距离，镗头以其锥 柄插入主轴的锥孔内， 镗刀装在刀夹内。旋转 带有刻度的螺钉4，可 调整镗刀的径向位置， 以镗削各种不同直径的 孔。调整后用螺钉2将 刀夹锁紧。
坐标镗床的主要附件
万能转台安装在坐标
坐
镗床的工作台上，利用 圆盘的T形槽可将工件
夹紧在圆盘上，旋转手
标
轮可使圆盘和工件绕垂 直轴回转任意角度
(0º～360º)，用于加工
在圆周上分布的孔。另
镗
外，旋转手轮可使圆盘
和工件绕水平轴作0º～
360 º的旋转，用于加
床
工和工件轴线成一定角 度的斜孔。
万能转台 1、2、9-手柄 3、5-手轮 4、8-游标盘 6-转台 7-刻度盘 10-偏心套
标 其距离精度一般可达0.02mm。 镗
床
12
冷冲模的机械加工
1） 应用 主要用于淬火后的工件和高硬
坐
度工件的高精度孔和有精确坐标精度的孔和孔系
以及成型表面的磨削。
标
2）坐标磨床 （2.43 单柱坐标磨床）坐标 磨床有立式和卧式两种形式，模具加工中多使用
立式。
磨
3）坐标磨床三个运动：图2.44
４）坐标磨削方法见表２.１４ 内孔磨削
4
冷冲模的机械加工
2-
φ8+
0. 0
0
1
5
Ra0.8
Ra0.8
φ
4
+0 0
.
0
凹模的加工工艺方案
2.压印锉修前的准备
压印锉修前应对凸模和凹模型孔进行以下准备工作： （1）附备凸模。对凸模进行粗加工、半精加工后进行热处理， 使其达到所要求的硬度，然后进行精加工，使其达到要求的 尺寸精度和表面粗糙度。将压印刃口用油石磨出0.1mm左右 的圆角，以增强压印过程的挤压作用并降低压印表面的微观 不平度。 （2）准备工具。准备用找正垂直度和相对位置的工具，如角 尺、精密方箱等。 （3）选择压印设备。根据压印型孔面积的大小选择合适的压 印设备。较小的型孔压印直接可用手动螺旋式压机，较大的 型孔则应用液压机。 （4）准备型孔板材。将型孔板材加工至要求的尺寸、形状精 度，确定基准面并在型孔位置划出型孔轮廓线。 （5）型孔轮廓加工。主要对型孔内部的材料进行去除。
压印锉修加工型孔是模具加工经常采用的一种方法， 主要应用在缺少机械加工设备的厂家，以及试制性模 具、模具凸模和型孔要求间隙很小甚至无间隙的冲裁 模具的制造中。这种方法能加工出和凸模形状一致的 凹模型孔，但模具型孔精度受热处理变形的影响大。
概述
冲模的凹模型孔一般都是不规则的形状，用来成型制件的内，外表 面轮廓。其加工质量的好坏，直接影响模具的使用寿命和成形制品的 质量。
1.压印锉修的基本方法
如图所示为凹模型孔的压印示意图。它将已加工成 型并淬硬的凸模放在凹模型孔处，在凸模上施加一 定的压力，通过压印凸模的挤压与切削作用，在被 压印的型孔上产生印痕，由钳工挫去凹模型孔的印 痕部分，然后再压印，再锉修，如此反复进行，直 到锉修出与凸模形状相同的型孔。用作压印的凸模 称压印基准件。当凹模型孔的热处理变形比凸模大 时，也可以凹模型孔为压印基准件来压印凸模。
型孔类模具零件在各种模具中都有大量的应用，如冲裁模具中凹 模的冲孔、落料型孔，塑料成型模具中的型腔拼块或型腔等。由于成 型制件的形状繁多，所以型孔的轮廓也多种多样，按其形状可分为圆 形型孔和异形型孔两类。
凹模零件的加工工艺
凹模零件的加工工艺凹模零件的加工工艺是一项重要的制造工艺，它在各个领域都有广泛的应用。
凹模零件是一种具有凹陷结构的零件，通常用于制作模具、机械零件等。
下面将介绍凹模零件的加工工艺。
一、凹模零件的设计在进行凹模零件的加工之前，首先需要进行详细的设计工作。
设计时需要考虑凹模零件的形状、尺寸、材料等因素。
同时，还需要根据具体的应用场景和要求来确定凹模零件的加工精度和表面光洁度等要求。
二、凹模零件的材料选择凹模零件的材料选择十分重要，直接影响着凹模零件的加工难度和性能。
常见的材料有金属材料和非金属材料两种。
金属材料通常具有较高的强度和韧性，适用于承受较大载荷的场合。
非金属材料则具有较低的密度和良好的耐腐蚀性能，适用于一些特殊环境下的使用。
三、凹模零件的加工工艺凹模零件的加工工艺一般包括以下几个步骤：铣削、车削、钻孔、镗孔、磨削等。
在加工过程中，需要根据凹模零件的形状和尺寸来选择合适的加工方法和工艺参数。
同时，还需要注意加工过程中的刀具选择、切削速度、进给速度等因素，以保证加工质量和效率。
四、凹模零件的检验与调整凹模零件加工完成后，需要进行检验和调整。
检验时需要使用各种测量工具和设备来检测凹模零件的尺寸、形状和表面质量等指标。
如果发现存在偏差或不合格的情况，需要及时进行调整和修复，以确保凹模零件的质量和性能满足要求。
总结起来，凹模零件的加工工艺是一项复杂而重要的制造工艺。
在进行凹模零件加工时，需要进行详细的设计、合理的材料选择、科学的加工工艺和严格的检验与调整。
只有这样，才能制造出优质的凹模零件，满足各个行业的需求。
模具制造工艺圆形凸凹模的机械加工
φ1 8. 2 +00 . 0 13
4-M8-7H
A
φ2
6.2+
0. 0
01
6
2 3 .1 + 00. 1
R a 0 .8
131
155
85
技术要求 1. 热处理：淬火硬度60～63HRC。 2. 刃口表面粗糙度Ra0.4μm。
Ra6.3
( √)
图整体结构的多型孔凹模
6
冷冲模的机械加工
坐
坐标镗床主要用以镗削高精度孔 和有精确坐标精度的孔。可进行高精度
单圆形孔凹模
4
冷冲模的机械加工
多孔圆形凹模机械加工工艺过程
镶块结构的凹模 1-固定板 2-凹模镶件
固定板1材料45钢，不进行淬火处理。 凹模镶件材料Cr12，经淬火、回火和磨削后分别压入固定板的相应孔内。 各工序的精基准都是下表面和相邻垂直侧面。 单件小批生产凹模固定板的机械加工工艺路线：下料→铣六面→磨平 上、下平面和相邻垂直侧面→钳工划线→半精加工凹模固定孔、钻、 攻螺孔→坐标镗型孔→钳工→检验。
的铣削加工。
标
坐标镗床的孔加工坐标定位精度可
达0.004～0.01mm，加工面的表面粗糙
镗 度值小于Ra0.8μm。
坐标镗床的分类主要有：单轴坐标镗、
床 双轴坐标镗、数控坐标镗等
7
冷冲模的机械加工
坐标镗床的主要附件
光学中心测定器：光源的
光线通过物镜照明工件的定
坐
位部分，在目镜中可看到工
件上刻线的投影，同时，还
10
冷冲模的机械加工
影响坐标镗床镗孔精度的因素
坐
影响坐标镗床加工精度的因素有：机床的定位精度，
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不好
正确
不好
14
相关知识 5、加工参数的选择 6、偏移量（间隙补偿量）的计算
偏移量（间隙补偿量）＝实际电极 丝半径＋单边放电间隙 7、 穿丝孔的确定
15
任务实施
1、内腔加工机床选择 该零件是冲裁模中的凹模，其产品
硬度高，达60～64HRC；结构微细、形 状复杂，各结构要素间有较高的尺寸、位 置要求； 选用快走丝线切割机床。 2、工件的装夹方式选择
本工件是矩形状的工件，以外形为校正 和加工基准。即需要有两个相互垂直的基准 面，并垂直于工件的上、下平面。
22
任务实施
3、加工顺序安排 （1）先基准后其他
加工上、下平面，加工两个相互垂直 的侧面（垂直于工件的上、下平面）作为 基准。 （2）先粗后精、先面后孔
大平面、侧面基准面都应分粗、精加 工。
先加工大平面加工至尺寸，然后完成 次要孔的加工，最后线切割凹模内腔。
技能点： 能对具体的工件线切割工序优化
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相关知识 一、切割线路的优化
夹压端
A
B
KL I
J
CD FE
H
G
(a) 错误
夹压端
A
L
CB
KJ
DE F
H I
G
(b) 较好
夹压端
(c) 最好
26
相关知识 二、两次(或多次)切割法
对于切割孔类工件，为减少变形，可采用 两次切割法 。
第一次粗加工型孔，周边留余量0.1～0.5 mm，以补偿材料应变之后的变形。第二次切 割为精加工，这样可达到较满意的效果。
29
任务实施
2、切割前工件的准备 线切割前，模具经热处理后，穿
丝孔内氧化皮与杂质应去除，防止导 电性能降低而引起断丝故障。
30
课题分析
该零件属于冲裁模中的关键零件，一般 来讲，冲裁件对外形提出尺寸和形状精 度要求，断面也要求垂直、光洁、毛刺 少。这些和凹模、凸模的质量直接有关。
另外凹模的硬度也有要求，硬度60～ 64HRC。如何在达到凹模硬度的前提下， 保证零件的尺寸、形状精度和刃口的锋 利程度都是本课题需要解决的。
5
相关知识
4、数控线切割加工的特点 （1）电火花加工与切削加工的区别 （2）电火花加工优点 （3）电火花加工局限性 5、应用范围 （1）试制新产品 （2）加工模具 （3）加工特殊材料
6
相关知识 二、线切割加工的基本工艺知识 1、工件的装夹
工件的装夹形式对加工精度有直接 影响。线切割机床的夹具比较简单。一 般是在通用夹具上采用压板螺钉固定工 件。当然有时也会用到磁力夹具、旋转 夹具或专用夹具。
23
任务实施 （3）热处理的安排
毛坯锻造后可安排退火工序，淬火工 序应安排在次要面加工后，内腔线切割前。
4、凹模加工工艺过程卡（单件生产） P194 表7－6
24
任务三 凹模线切割加工工序的优化
知识点： 切割线路的优化； 两次(或多次)切割法； 起始切割点（引入线终点）的优化； 切割前工件的准备。
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相关知识
三、起始切割点（引入线终点）的优化
四、切割前工件的准备
28
任务实施
1、起始切割点（引入线终点）的确定 凹模穿丝点取在凹模的对称中心，落
料凹模型腔起始切割点（引入线的终点） 的选取因素较多，需考虑避免造成加工痕 迹，使工件精度受到影响；避免将起始切 割点选择在应力集中的夹角处；考虑选取 钳工容易修复的位置。无法全面兼顾，综 合考虑为避免应力集中出现导致报废选择 最短路径切入。
7
相关知识 2）两端支撑方式
(a)
8
相关知识 3）桥式支撑方式
(b)
9
相关知识 （4）板式支撑方式
(a)
10
相关知识 5）复式支撑方式
(b)
11
相关知识 （3）工件的调整 1）用百分表找正
12
相关知识 2）划线法找正
13
相关知识
2、电极丝的选择 3、工作液的选择与配制 4、切割路线的确定
1
任务一：数控线切割认知
知识点： 数控线切割加工原理 数控快走丝线切割机床的结构 数控线切割加工的特点 线切割加工的基本工艺知识
技能点： 掌握线切割的应用范围，能合理选
择应用线切割加工的工序。
2
相关知识 一、数控线切割机床简介
1、数控线切割加工原理
3
相关知识
2．数控线切割机床的分类
根据电极丝运动的方式可将数控线切 割机床分为两大类：
（1）快走丝线切割机床
（2）慢走丝线切割机床
快走丝机床与慢走丝机床，虽
同属于电火花线切割机床，但由于
走丝方式的不同，以及历史原因造
成的主攻方向的不一样，使得二者
有很大的区别、适应于不同的加工
领域。
4
相关知识 3、数控快走丝线切割机床的基本组成
数控丝线切割机床由机械装置(包括 床身、移动工作台、运丝系统等)、脉冲 电源、数控装置、工作液供给装置等组成。
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相关知识 二、工件加工基准的选择 1）以外形为校正和加工基准。外形是矩形
状的工件，一般需要有两个相互垂直的 基准面，并垂直于工件的上、下平面
20
相关知识
2）以外形为校正基准，内孔为加工基 准。
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任务实施
1、毛坯选择 选择锻造性能好，淬透性好、内部组织
均匀，热处理变形小的Cr12锻件。 2、定位精基准的选择
Байду номын сангаас17
任务二 凹模加工工艺规程的制定
知识点： 线切割加工工件材料 线切割加工基准的选择
技能点： 能根据具体零件选择材料、基准并选
择合理的加工顺序。
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相关知识 一、加工工件材料
应选择锻造性能好，淬透性好、内部 组织均匀，热处理变形小的材料，并采 用合适的热处理方法，达到加工后变形 小 ， 精 度 高 的 目 的 。 尽 量 选 用 Cr12 、 CrWMn、Cr12MoV、GCr15等。
该零件外形125×80，为小型零件， 根据特点宜选用桥式支撑方式。
16
任务实施
3、电极丝和工作液的选择 选用0.18mm或0.16mm钼丝，选择常用的
乳化型工作液。 4、穿丝孔的确定
该零件是冲裁模中的凹模，故必须预先加 工出穿丝孔。该零件有三处内腔需要线切割完 成，即落料凹模处、冲孔凹模处、φ6挡料销处。 落料凹模处、冲孔凹模处穿丝孔钻φ8，挡料销 处穿丝孔可钻φ4。