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1、 第八章第八章 模具数控加工工艺模具数控加工工艺8.1 模具基本表面的机械加工方法模具基本表面的机械加工方法 8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述 8.3 典型模具零件的数控加工工艺典型模具零件的数控加工工艺 习题八习题八 8.1 模具基本表面的机械加工方模具基本表面的机械加工方法法模具是由许多零件组成的。通过对零件的外形表面、成型表模具是由许多零件组成的。通过对零件的外形表面、成型表面和其他工作表面的加工得到模具的各种零件，然后通过装面和其他工作表面的加工得到模具的各种零件，然后通过装配和调试获得所需要的模具。配和调试获得所需要的模具。 8.1.1 模具零件的常用加工方法模具零件的常

2、用加工方法 模具零件的外形表面通常采用切削效率较高的铣床、车床、模具零件的外形表面通常采用切削效率较高的铣床、车床、刨床、磨床及较先进的加工中心等进行加工。模具成型表面刨床、磨床及较先进的加工中心等进行加工。模具成型表面的加工主要包括各类金属切削机床的切削加工和利用电、超的加工主要包括各类金属切削机床的切削加工和利用电、超声、化学能等技术的特种加工方法。近二十多年来，特种加声、化学能等技术的特种加工方法。近二十多年来，特种加工在模具型面的加工中所占的比重明显增大，但用金属切削工在模具型面的加工中所占的比重明显增大，但用金属切削机床加工型面仍是主要的加工方法。机床加工型面仍是主要的加工方法。 (

3、1)车削加工车削加工 车削用于加工内、外回转表面，螺旋面，车削用于加工内、外回转表面，螺旋面，端面，钻孔，镗孔，铰孔及滚花等。工件的加工通常经过粗端面，钻孔，镗孔，铰孔及滚花等。工件的加工通常经过粗车、半精车和精车等工序来达到设计要求。根据模具零件的车、半精车和精车等工序来达到设计要求。根据模具零件的精精 下一页下一页 返回返回8.1 模具基本表面的机械加工方模具基本表面的机械加工方法法度要求，车削一般是外旋转表面加工的中间工序，或作为最度要求，车削一般是外旋转表面加工的中间工序，或作为最终工序。精车的尺寸精度可达终工序。精车的尺寸精度可达IT6IT8，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra=1.60

4、.8m。 （2)铣削加工铣削加工 在模具零件的铣削加工中，应用最广的是在模具零件的铣削加工中，应用最广的是立式铣床和万能工具铣床的立铣加工，其主要加工对象是各立式铣床和万能工具铣床的立铣加工，其主要加工对象是各种模具的型腔和型面，加工精度可达种模具的型腔和型面，加工精度可达IT10，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra=1.6m。若选用高速、小切削用量的铣削方法，则工。若选用高速、小切削用量的铣削方法，则工件精度可达件精度可达IT8，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra=0.8m。对模具成型零。对模具成型零件，采用铣削时应留件，采用铣削时应留0.05mm的修光余量，用于钳工的修光的修光余量，用于钳工的修光

5、加工。当型面的精度要求较高时，铣削仅作为中间工序，铣加工。当型面的精度要求较高时，铣削仅作为中间工序，铣削后需用成型磨削或电火花加工等方法进行精加工。削后需用成型磨削或电火花加工等方法进行精加工。 (3)刨削加工刨削加工 刨削主要用于模具零件外形的加工。中小刨削主要用于模具零件外形的加工。中小型型上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.1 模具基本表面的机械加工方模具基本表面的机械加工方法法零件广泛采用牛头刨床加工，而大型零件则需用龙门刨床加零件广泛采用牛头刨床加工，而大型零件则需用龙门刨床加工。一般刨削加工的精度可达工。一般刨削加工的精度可达IT10，表面粗糙度为，表面粗糙度为Ra=1.6m

6、。 (4)钻削加工钻削加工 钻削是模具零件中圆孔的主要加工方法，钻削是模具零件中圆孔的主要加工方法，所用的设备主要是钻床，所用的刀具是麻花钻、扩孔钻、铰所用的设备主要是钻床，所用的刀具是麻花钻、扩孔钻、铰刀等，分别用于钻孔、扩孔、铰孔等钻削工作。在模具制造刀等，分别用于钻孔、扩孔、铰孔等钻削工作。在模具制造中常采用钻孔对孔进行粗加工，去除大部分余量，然后经扩中常采用钻孔对孔进行粗加工，去除大部分余量，然后经扩孔、铰孔，对未淬硬孔进行半精加工和精加工，以达到设计孔、铰孔，对未淬硬孔进行半精加工和精加工，以达到设计要求。要求。 (5)磨削加工磨削加工 为了达到模具的尺寸精度和表面粗糙度等为了达到模

7、具的尺寸精度和表面粗糙度等要求，有许多模具零件必须经过磨削加工。例如，模具的型要求，有许多模具零件必须经过磨削加工。例如，模具的型腔、型面，导柱的外圆表面，导套的内、外圆表面以及模具腔、型面，导柱的外圆表面，导套的内、外圆表面以及模具零件之间的接触面等都必须经过磨削加工。在模具制造中，零件之间的接触面等都必须经过磨削加工。在模具制造中，形状简单形状简单(如平面、内圆和外圆表面如平面、内圆和外圆表面)的零件可用一般磨削加的零件可用一般磨削加工，而形状复杂的工，而形状复杂的上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.1 模具基本表面的机械加工方模具基本表面的机械加工方法法 (6)仿形加工仿形加工 仿形

8、加工以事先制成的靠模为依据，加工时仿形加工以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定的压力，并沿其表面上移动，通过触头对靠模表面施加一定的压力，并沿其表面上移动，通过仿形机构使刀具作同步仿形动作，从而在模具零件上加工出仿形机构使刀具作同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。仿形加工是对各种模具型腔或型面进行与靠模相同的型面。仿形加工是对各种模具型腔或型面进行机械加工的重要方法之一。常用的仿形加工有仿形车削、仿机械加工的重要方法之一。常用的仿形加工有仿形车削、仿形刨削、仿形铣削和仿形磨削等。形刨削、仿形铣削和仿形磨削等。 (7)坐标镗床加工坐标镗床加工 坐标镗床是一种高精

9、度孔加工的精密坐标镗床是一种高精度孔加工的精密机床，主要用于加工零件各面上有精确位置精度要求的孔。机床，主要用于加工零件各面上有精确位置精度要求的孔。所加工的孔不仅具有很高的尺寸精度和几何精度，而且具有所加工的孔不仅具有很高的尺寸精度和几何精度，而且具有极高的孔距精度。孔的尺寸精度可达极高的孔距精度。孔的尺寸精度可达IT6IT7，表面粗糙，表面粗糙度则取决于加工方法，一般可达到度则取决于加工方法，一般可达到Ra=0.8m，孔距精度，孔距精度可达可达0.0050.01 mm。 (8)坐标磨床加工坐标磨床加工 坐标磨床与坐标镗床相似，也是利用坐标磨床与坐标镗床相似，也是利用准确准确上一页上一页 下

10、一页下一页 返回返回8.1 模具基本表面的机械加工方模具基本表面的机械加工方法法的坐标定位实现孔的精密加工，但它不是用钻头或镗刀，而的坐标定位实现孔的精密加工，但它不是用钻头或镗刀，而是用高速旋转的砂轮对已淬火工件的内孔进行磨削加工。因是用高速旋转的砂轮对已淬火工件的内孔进行磨削加工。因此其加工精度极高，可达此其加工精度极高，可达5m左右，表面粗糙度在左右，表面粗糙度在Ra=0.2m以上，可磨削的孔径为以上，可磨削的孔径为08200mm。对于。对于精密模具，常把坐标镗床的加工作为孔加工的预备工序，最精密模具，常把坐标镗床的加工作为孔加工的预备工序，最后用坐标磨床进行精加工。后用坐标磨床进行精加

11、工。 (9)成形磨削成形磨削 成形磨削是成形表面精加工的一种方法，成形磨削是成形表面精加工的一种方法，具有高精度、高效率的优点。在模具制造中，成型磨削主要具有高精度、高效率的优点。在模具制造中，成型磨削主要用于精加工凸模、拼块凹模及电火花加工用的电极等零件。用于精加工凸模、拼块凹模及电火花加工用的电极等零件。成型磨削通常在成形磨床上进行。成型磨削通常在成形磨床上进行。8.1.2 选择模具表面加工方法的原则选择模具表面加工方法的原则 选择合适的表面加工方法，是模具制造工艺中首先要解决选择合适的表面加工方法，是模具制造工艺中首先要解决的问题。在实际生产中，需综的问题。在实际生产中，需综 上一页上一

12、页 下一页下一页 返回返回8.1 模具基本表面的机械加工方模具基本表面的机械加工方法法合考虑多种因素来确定最终工艺路线，选择原则主要有以下合考虑多种因素来确定最终工艺路线，选择原则主要有以下几个方面：几个方面：(1)在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，要在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，要结合零件的结构形状、尺寸大小以及材料和热处理等要求进结合零件的结构形状、尺寸大小以及材料和热处理等要求进行全面考虑。例如，对于行全面考虑。例如，对于IT7级精度的孔，采用镗削、铰削、级精度的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到要求，但型腔体上的孔一般不宜选择拉拉削和磨削均可达到要求，但

13、型腔体上的孔一般不宜选择拉削和磨孔，而常选择镗孔或铰孔。孔径大时选择镗孔，孔径削和磨孔，而常选择镗孔或铰孔。孔径大时选择镗孔，孔径小时选择铰孔。小时选择铰孔。(2)工件材料的性质对加工方法的选择也有影响。例如，淬工件材料的性质对加工方法的选择也有影响。例如，淬火钢应采用磨削加工，而对于有色金属零件，为避免磨削时火钢应采用磨削加工，而对于有色金属零件，为避免磨削时堵塞砂轮，一般都采用高速镗或高速精密车削进行精加工。堵塞砂轮，一般都采用高速镗或高速精密车削进行精加工。(3)表面加工方法的选择，除了首先要保证质量要求外，还表面加工方法的选择，除了首先要保证质量要求外，还应考虑生产效率和经济性的要求。

14、应考虑生产效率和经济性的要求。(4)选择正确的加工方法，还要考虑本厂、本车间的现有设选择正确的加工方法，还要考虑本厂、本车间的现有设备及技术条件，应充分利用现有的设备。备及技术条件，应充分利用现有的设备。上一页上一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述 随着模具制造技术的发展和模具材料的不断出现，对于凹模随着模具制造技术的发展和模具材料的不断出现，对于凹模和凸模类零件，有些不能只用机械加工的方法来进行制造，和凸模类零件，有些不能只用机械加工的方法来进行制造，需要采用先进的模具加工方法来加工，主要有成型制模法、需要采用先进的模具加工方法来加工，主要有成型制模法、堆积制模法和切除

15、制模法等加工方法，这些加工方法都有不堆积制模法和切除制模法等加工方法，这些加工方法都有不同的特点和适用范围，在实际应用中，应根据模具材料的力同的特点和适用范围，在实际应用中，应根据模具材料的力学性能、型腔的复杂性和生产条件等多种因素来选择。学性能、型腔的复杂性和生产条件等多种因素来选择。8.2.1 模具的成型制模法模具的成型制模法目前，大多数快速制模的途径主要是采用专门制模材料，用目前，大多数快速制模的途径主要是采用专门制模材料，用铸造或挤压成型法取代传统的机械加工，以简化模具制造工铸造或挤压成型法取代传统的机械加工，以简化模具制造工艺，缩短生产周期和降低生产成本，在许多情况下，采用特艺，缩短

16、生产周期和降低生产成本，在许多情况下，采用特种钢、锌合金和合成树脂等材料，由成型法制造各种形状的种钢、锌合金和合成树脂等材料，由成型法制造各种形状的模具型腔。模具型腔。 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述1.模具的挤压成型制模法模具的挤压成型制模法挤压成型是指将热熔性材料挤压成型是指将热熔性材料(ABS、尼龙或蜡、尼龙或蜡)通过加热器熔通过加热器熔化，挤压喷出并堆积成一个层面，然后将第化，挤压喷出并堆积成一个层面，然后将第2个层面用同样个层面用同样 的方法制造出来，并与前一个层面熔结在一起，如此层层堆的方法制造出来，并与前一个层面熔结在一起，如此层层堆积而获得积

17、而获得1个三维实体，采用熔融挤压成型的典型工艺为熔个三维实体，采用熔融挤压成型的典型工艺为熔融沉积成型融沉积成型(FDM，Fused Deposition Modeling)，如，如图图8-1所示，模具的挤压成型加工方法有热挤压成型法和冷所示，模具的挤压成型加工方法有热挤压成型法和冷挤压成型法。挤压成型法。模具的冷挤压成型模具的冷挤压成型模具的冷挤压成型包括凹模型腔的冷挤压成型和凸模型腔的模具的冷挤压成型包括凹模型腔的冷挤压成型和凸模型腔的冷挤压成型，由于两者的结构特点不同，其成型方法也各不冷挤压成型，由于两者的结构特点不同，其成型方法也各不相同。相同。型腔的冷挤压成型型腔的冷挤压成型上一页上

18、一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述型腔的冷挤压是在常温下利用装在压力机上的工艺压头，在型腔的冷挤压是在常温下利用装在压力机上的工艺压头，在一定的压力和速度下挤压毛坯金属，使之产生塑性变形而形一定的压力和速度下挤压毛坯金属，使之产生塑性变形而形成具有一定几何形状和尺寸的模具型腔。成具有一定几何形状和尺寸的模具型腔。 (1)型腔冷挤压的形式。按型腔成型方式不同，分为开式和型腔冷挤压的形式。按型腔成型方式不同，分为开式和闭式两种。闭式两种。 开式挤压：将经过退火和表面精磨过的毛坯放在工艺压头开式挤压：将经过退火和表面精磨过的毛坯放在工艺压头下面挤压，使金属不受限

19、制地向周围流动，从而形成型腔下面挤压，使金属不受限制地向周围流动，从而形成型腔(如如图图8-2所示所示)。该方法简便，成型压力小。该方法简便，成型压力小。 闭式挤压：如闭式挤压：如图图8-3所示。将模坯放入经淬硬的挤压套中，所示。将模坯放入经淬硬的挤压套中，压头在液压机的作用下压入模坯，金属变形受挤压套的限制，压头在液压机的作用下压入模坯，金属变形受挤压套的限制，只能向上流动，保证毛坯型腔与成型压头吻合，型腔轮廓清只能向上流动，保证毛坯型腔与成型压头吻合，型腔轮廓清晰，尺寸精度高。晰，尺寸精度高。上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述(2)凸模的冷挤压

20、成型：凸模的冷挤压成型与型腔的冷挤压凸模的冷挤压成型：凸模的冷挤压成型与型腔的冷挤压成型类似。在常温下以一定压力和速度将经过软化的凸模毛成型类似。在常温下以一定压力和速度将经过软化的凸模毛坯压入淬硬的凹模型腔，使毛坯产生塑性变形而形成与凹模坯压入淬硬的凹模型腔，使毛坯产生塑性变形而形成与凹模型腔形状和尺寸一致的凸模，适用于形状复杂、数量较多的型腔形状和尺寸一致的凸模，适用于形状复杂、数量较多的同类型凸模的制造，如电机定子片冲槽凸模等。同类型凸模的制造，如电机定子片冲槽凸模等。图图8-4所示为凸模的冷挤压加工示意图。其中压套所示为凸模的冷挤压加工示意图。其中压套7由由45号号钢制成，挤压凹模钢制

21、成，挤压凹模4、5则由则由Crl2号钢或硬质合金钢制成，号钢或硬质合金钢制成，其上、下开口处都有较大的圆角或制成扩口形，经淬火后，其上、下开口处都有较大的圆角或制成扩口形，经淬火后，硬度达硬度达6062HRC，压套，压套7与挤压凹模与挤压凹模4、5用销钉用销钉6定位。定位。第第2挤压凹模挤压凹模5的内腔尺寸和形状，与凸模要求的形状及尺寸的内腔尺寸和形状，与凸模要求的形状及尺寸相同，第相同，第1挤压凹模挤压凹模4应比第应比第2挤压凹模挤压凹模5的周边大的周边大0.050.08mm。上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述(3)凸模冷挤压工艺过程如图凸模冷挤

22、压工艺过程如图8-4所示，凸模冷挤压工艺的所示，凸模冷挤压工艺的 步骤如下：步骤如下： 将准备好的模具工装安放在压力机的工作台上，用压板压将准备好的模具工装安放在压力机的工作台上，用压板压牢，不得歪斜和发生相对位移。牢，不得歪斜和发生相对位移。 把凸模毛坯插入导向板内，开动压力机缓慢加压。把凸模毛坯插入导向板内，开动压力机缓慢加压。 压制时，用皂化液冷却。压制时，用皂化液冷却。 当毛坯压入第当毛坯压入第1凹模时，挤压量为凹模时，挤压量为O.05mm，进入第，进入第2凹凹模后，再挤压模后，再挤压O.05mm。 将压好的凸模取下，经钳工修整成型并淬硬即可使用。将压好的凸模取下，经钳工修整成型并淬硬

23、即可使用。 2）模具的热挤压成型法）模具的热挤压成型法模具的热挤压成型法是将毛坯加热到锻造温度，用预先准备模具的热挤压成型法是将毛坯加热到锻造温度，用预先准备好的好的上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述模芯压入毛坯而挤压出型槽的制模方法。热挤压成型制模法模芯压入毛坯而挤压出型槽的制模方法。热挤压成型制模法的方法简单，周期短，成本低，所挤成的模具内部纤维连续，的方法简单，周期短，成本低，所挤成的模具内部纤维连续，组织致密。因此，它的强度高，耐磨性好，寿命长。但由于组织致密。因此，它的强度高，耐磨性好，寿命长。但由于毛坯的温度高，模具的尺寸难掌握，容易出

24、现氧化等缺陷，毛坯的温度高，模具的尺寸难掌握，容易出现氧化等缺陷，故常用于尺寸精度要求不高的小批量锻模制造中，其制模工故常用于尺寸精度要求不高的小批量锻模制造中，其制模工艺如艺如图图8-5所示。所示。 1模芯准备模芯准备 热挤压成型工艺采用的模芯可分为两种，一是采用锻件做热挤压成型工艺采用的模芯可分为两种，一是采用锻件做模芯，因未考虑冷缩量，做出的锻模只能加工形状、尺寸精模芯，因未考虑冷缩量，做出的锻模只能加工形状、尺寸精度要求较低的锻件，如起重吊钩、吊环螺钉等；二是需专门度要求较低的锻件，如起重吊钩、吊环螺钉等；二是需专门制作模芯，模芯材料可用制作模芯，模芯材料可用T7、T8或或5CrMnM

25、o等，所有的等，所有的尺寸应按锻件尺寸放出锻件本身及型槽的收缩量，一般取尺寸应按锻件尺寸放出锻件本身及型槽的收缩量，一般取1.52.0，并做出拔模斜度，在高度方向应加放，并做出拔模斜度，在高度方向应加放515mm的加工余量，以便加工分模面。的加工余量，以便加工分模面。上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述 2热挤压成型工艺热挤压成型工艺 图图8-6为制造吊钩锻模的示意图，以锻件成品做模芯，先用为制造吊钩锻模的示意图，以锻件成品做模芯，先用砂轮打磨表面并涂以润涓剂，按要求加工出上、下毛坯，经砂轮打磨表面并涂以润涓剂，按要求加工出上、下毛坯，经充分加热保温

26、后，去掉氧化层，放在锤砧上，将模芯置于上、充分加热保温后，去掉氧化层，放在锤砧上，将模芯置于上、下模之间，施加压力锻出型槽。下模之间，施加压力锻出型槽。 3后续加工后续加工热挤压成型的模坯经退火、机械加工热挤压成型的模坯经退火、机械加工(刨分模面、铣飞边槽刨分模面、铣飞边槽等等)、淬火和磨光等工序制成模具。、淬火和磨光等工序制成模具。2模具的铸造成型制模法模具的铸造成型制模法铸造是一种将液体金属或其他液体材料浇注到型腔中，等其铸造是一种将液体金属或其他液体材料浇注到型腔中，等其冷却凝固后，即可获得相应的铸件。新型材料的铸造成型主冷却凝固后，即可获得相应的铸件。新型材料的铸造成型主要有锌合金的铸

27、造成型、钛合金的铸造成型、金属基复合材要有锌合金的铸造成型、钛合金的铸造成型、金属基复合材 上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述料的铸造成型和颗粒增强型金属基复合材料的铸造成型。这料的铸造成型和颗粒增强型金属基复合材料的铸造成型。这里主要介绍锌合金模具的铸造成型和塑料模具的铸造成型。里主要介绍锌合金模具的铸造成型和塑料模具的铸造成型。1）锌合金模具的铸造成型）锌合金模具的铸造成型锌合金模具的铸造成型，是以锌合金为材料用铸造方法制造锌合金模具的铸造成型，是以锌合金为材料用铸造方法制造凸模或凹模的一种简易制模方法。锌合金铸造成型的制模周凸模或凹模的一种简

28、易制模方法。锌合金铸造成型的制模周期短，工艺简单，模具成本低。用锌合金铸造成型制成的冲期短，工艺简单，模具成本低。用锌合金铸造成型制成的冲裁模，具有独特的补偿磨损性能，大大简化了冲裁模的制造裁模，具有独特的补偿磨损性能，大大简化了冲裁模的制造工艺，提高了冲裁模寿命。工艺，提高了冲裁模寿命。 1锌合金冲裁模的铸造工艺锌合金冲裁模的铸造工艺 利用硬材料凸模利用硬材料凸模(凹模凹模)浇注锌合金凹模浇注锌合金凹模(凸模凸模)的方法，称的方法，称为铸造制模工艺。该方法适于加工中型且形状简单的各种厚为铸造制模工艺。该方法适于加工中型且形状简单的各种厚料冲裁模零件。按浇注合金用量的多少，可采用两种不同的料冲

29、裁模零件。按浇注合金用量的多少，可采用两种不同的浇浇上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述注方法。合金用量在注方法。合金用量在20kg以下的模具，可在模架内直接浇以下的模具，可在模架内直接浇注，称为模内浇注法；合金用量在注，称为模内浇注法；合金用量在2030kg以上的模具，以上的模具，应在模架外的平板上单独浇注，经加工后安装到模上，称为应在模架外的平板上单独浇注，经加工后安装到模上，称为模外浇注法。模外浇注法。 2模内浇注法铸造冲裁凹模的工艺过程模内浇注法铸造冲裁凹模的工艺过程如如图图8-7所示，硬材料凸模可根据图样要求加工，刃口保持所示，硬材料凸模可

30、根据图样要求加工，刃口保持锋利，硬度在锋利，硬度在40HRC以上。凸模固定在上模座上，在下模以上。凸模固定在上模座上，在下模座上安放模框，调整模框位置，使凸模位于模框中部；凸模座上安放模框，调整模框位置，使凸模位于模框中部；凸模正下方苎对正安放漏料孔芯。模框外侧四周填上湿沙并压实，正下方苎对正安放漏料孔芯。模框外侧四周填上湿沙并压实，以防止合金液体泄漏。将模框内杂物清理干净，开始预热凸以防止合金液体泄漏。将模框内杂物清理干净，开始预热凸模。当凸模达到模。当凸模达到150200时，将已熔化的锌合金浇时，将已熔化的锌合金浇注到模框内，直至达到预定高度。合金浇注温度应控制在注到模框内，直至达到预定高

31、度。合金浇注温度应控制在420450。过低时，将出现较大的。过低时，将出现较大的 上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述铸造圆角、浇不满和叠层等缺陷。合金凹模采用空冷、水冷铸造圆角、浇不满和叠层等缺陷。合金凹模采用空冷、水冷或盐水急冷。待冷却到或盐水急冷。待冷却到200以下即可分模。分模时切忌用以下即可分模。分模时切忌用重锤敲打，以免使凹模倾斜，破坏起始间隙。分模后，加工重锤敲打，以免使凹模倾斜，破坏起始间隙。分模后，加工合金凹模的上平面，直到出现完整的凹模刃口。再加工紧固合金凹模的上平面，直到出现完整的凹模刃口。再加工紧固螺钉孔、销孔。锌合金凹模制作

32、完成后，将其安装在模架上，螺钉孔、销孔。锌合金凹模制作完成后，将其安装在模架上，装上卸料装置，经调整后即可使用。装上卸料装置，经调整后即可使用。 当合金用量较多时，应采用模外浇注法，如当合金用量较多时，应采用模外浇注法，如图图8-8所示。该所示。该法可以消除浇注温度和凸模预热对模具变形的影响。为了保法可以消除浇注温度和凸模预热对模具变形的影响。为了保证模具安装后凸模与凹模间的位置精度、凹模刃口竖壁与底证模具安装后凸模与凹模间的位置精度、凹模刃口竖壁与底面的垂直度及凹模上下平面间的平行度，模具的底面通常要面的垂直度及凹模上下平面间的平行度，模具的底面通常要进行机械加工，并应单独加工紧固螺钉孔和销

33、钉孔。这种方进行机械加工，并应单独加工紧固螺钉孔和销钉孔。这种方法的浇注工艺因操作简单，所以应用较广。法的浇注工艺因操作简单，所以应用较广。上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述2）塑料模具的铸造成型）塑料模具的铸造成型 用塑料制作的模具，与钢模具比较，其强度和耐用性较差，用塑料制作的模具，与钢模具比较，其强度和耐用性较差，使用温度也较低，但具有质量轻、制作周期短、复制和修理使用温度也较低，但具有质量轻、制作周期短、复制和修理容易、使用方便等优点，故对需要减轻质量的大型模具、新容易、使用方便等优点，故对需要减轻质量的大型模具、新产品试制或小批量生产用的

34、模具，都可用塑料制作。近年来产品试制或小批量生产用的模具，都可用塑料制作。近年来在飞机、汽车的覆盖件成型模具制造中得到了广泛的应用。在飞机、汽车的覆盖件成型模具制造中得到了广泛的应用。 1制造塑料模具的成分制造塑料模具的成分 制造塑料模具的主要成分是合成树脂，如聚酯树脂、酚醛制造塑料模具的主要成分是合成树脂，如聚酯树脂、酚醛树脂和环氧树脂等。聚酯树脂的机械强度高，化学性能稳定；树脂和环氧树脂等。聚酯树脂的机械强度高，化学性能稳定；耐热、耐冷性能好，成型方法容易；酚醛树脂收缩性较大；耐热、耐冷性能好，成型方法容易；酚醛树脂收缩性较大；环氧树脂强度高，收缩性小，与金属的黏结性好，应用较广。环氧树脂

35、强度高，收缩性小，与金属的黏结性好，应用较广。 2铸塑法铸塑法上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述铸塑法就是将配好的液态原料浇入模样，使其按模腔形状和铸塑法就是将配好的液态原料浇入模样，使其按模腔形状和尺寸固化为塑料模具的加工方法。其成型方法类似金属铸造，尺寸固化为塑料模具的加工方法。其成型方法类似金属铸造，主要工艺过程为：液态原料配制、模型准备、浇铸成型等。主要工艺过程为：液态原料配制、模型准备、浇铸成型等。下面以环氧树脂的铸造法为例做一简介。下面以环氧树脂的铸造法为例做一简介。 (1)液态原料配制。用于浇铸模具的环氧液态原料通常使液态原料配制。用

36、于浇铸模具的环氧液态原料通常使用环氧树脂，并添加硬化剂和适当填料配制，成型过程中依用环氧树脂，并添加硬化剂和适当填料配制，成型过程中依靠交联反应固化为制件。添加填料是为了改善树脂性能和降靠交联反应固化为制件。添加填料是为了改善树脂性能和降低成本，而硬化剂常用胺类或酸类。低成本，而硬化剂常用胺类或酸类。 配制环氧液态原料的方法为：按照模腔容积取一定量的环配制环氧液态原料的方法为：按照模腔容积取一定量的环氧树脂与干燥后的填料混合并加热到氧树脂与干燥后的填料混合并加热到80左右，再添加除硬左右，再添加除硬化剂外的其他成分，均匀混合并自然冷却。化剂外的其他成分，均匀混合并自然冷却。 (2)成型准备。如

37、同浇注金属铸件一样，预先制好浇注模成型准备。如同浇注金属铸件一样，预先制好浇注模样。由于浇注模承受压力不大，样。由于浇注模承受压力不大，上一页上一页 下一页下一页 返回返回 8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述故对模具强度要求很低。根据塑料品种、制品质量及生产批故对模具强度要求很低。根据塑料品种、制品质量及生产批量大小，可采用铸铁、钢、铝合金、硅橡胶、玻璃、水泥、量大小，可采用铸铁、钢、铝合金、硅橡胶、玻璃、水泥、石膏等材料制模。石膏等材料制模。 环氧树脂黏结性很强，模腔内应涂分型剂。常用的分型剂环氧树脂黏结性很强，模腔内应涂分型剂。常用的分型剂有矿物油、润滑脂和某些聚合物溶液等。有矿

38、物油、润滑脂和某些聚合物溶液等。 (3)浇铸成型。将各种液态原料混合均匀并加入硬化剂后，浇铸成型。将各种液态原料混合均匀并加入硬化剂后，通过浇注系统将其缓慢浇入已涂脱模剂的模腔通过浇注系统将其缓慢浇入已涂脱模剂的模腔(如如图图8-9所所示示)，使液态原料在模腔内通过交联反应固化。如果在固化过，使液态原料在模腔内通过交联反应固化。如果在固化过程中采取加热和保温措施，应注意升温速度不宜过快，保温程中采取加热和保温措施，应注意升温速度不宜过快，保温的温度不宜过高，否则，易引起某些硬化剂挥发造成损失，的温度不宜过高，否则，易引起某些硬化剂挥发造成损失，或因原料中气体逸出太快，引起制品起泡。待其固化完成

39、后，或因原料中气体逸出太快，引起制品起泡。待其固化完成后，便可脱模，取下已制成的模具，见图便可脱模，取下已制成的模具，见图8-9所示。所示。上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述大型模具可以用铸铁或锌合金预先用铸造方法浇注好一模具大型模具可以用铸铁或锌合金预先用铸造方法浇注好一模具基体，然后在模具型面上浇注一层塑料。基体，然后在模具型面上浇注一层塑料。图图8-10所示为一所示为一锌合金基体的塑料型腔模具，中部为与零件形状和尺寸相同锌合金基体的塑料型腔模具，中部为与零件形状和尺寸相同的样件，上、下模的基体距样件预留的样件，上、下模的基体距样件预留1015

40、mm的空隙，的空隙，用以浇注塑料型面。为了提高模具寿命，可在上、下模易磨用以浇注塑料型面。为了提高模具寿命，可在上、下模易磨损部位镶嵌淬火工具钢。损部位镶嵌淬火工具钢。 3模具的超塑成型制模法模具的超塑成型制模法模具型腔超塑成型是近模具型腔超塑成型是近10多年来发展起来的一种制模技术，多年来发展起来的一种制模技术，除了用锌基和铝基合金成型塑料模具外，钢基型腔超塑成型除了用锌基和铝基合金成型塑料模具外，钢基型腔超塑成型也取得了进展。也取得了进展。 1超塑成型原理超塑成型原理目前实用的超塑成型技术是在组织结构上经过处理的金属材目前实用的超塑成型技术是在组织结构上经过处理的金属材料，这种材料具有晶粒

41、直径料，这种材料具有晶粒直径 上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述在在5m以下的稳定超细晶粒，它在一定的温度和变形速度下，以下的稳定超细晶粒，它在一定的温度和变形速度下，具有很小的变形抗力和远远超过普通金属材料的塑性或超塑具有很小的变形抗力和远远超过普通金属材料的塑性或超塑性，其伸长率可达性，其伸长率可达1002000，凡伸长率超过，凡伸长率超过100的材料均称为超塑性材料。的材料均称为超塑性材料。 在超塑状态下对金属材料进行拉伸时，其变形是均匀的，在超塑状态下对金属材料进行拉伸时，其变形是均匀的，一般不产生缩颈，也不会出现加工硬化，流动应力主要依赖

42、一般不产生缩颈，也不会出现加工硬化，流动应力主要依赖于应变速率的变化，白柯芬于应变速率的变化，白柯芬(Backofen)提出一个描述超塑提出一个描述超塑性流动特性的方程是：在稳定状态下变形时，流动应力与应性流动特性的方程是：在稳定状态下变形时，流动应力与应变速率呈指数关系。即：变速率呈指数关系。即： 式中，式中，流动应力流动应力(MPa)； 应变速率应变速率(1min或或1s)； m 上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述 应变速率应变速率(1min或或1s)； m应变速率敏感性指数，应变速率敏感性指数，0m1； K材料常数，即材料常数，即=0或或m=

43、O时的时的值。值。2. 模具的超塑成型工艺模具的超塑成型工艺超塑成型技术可用来制造各种形状复杂的冲裁模、注射模、超塑成型技术可用来制造各种形状复杂的冲裁模、注射模、橡胶模和锻模等。其方法是先加工一个形状、尺寸与欲加工橡胶模和锻模等。其方法是先加工一个形状、尺寸与欲加工模具型腔相吻合的凸模模具型腔相吻合的凸模(压头压头)，在超塑变形温度及速率范围，在超塑变形温度及速率范围内用挤压制模法对超塑性模坯进行压制，加工出凹模型腔。内用挤压制模法对超塑性模坯进行压制，加工出凹模型腔。对于具有一定批量且难于机械加工的凸模，也可先加工出形对于具有一定批量且难于机械加工的凸模，也可先加工出形状、尺寸与之相符合的

44、凹模，采用超塑挤压制出凸模。下面状、尺寸与之相符合的凹模，采用超塑挤压制出凸模。下面以冲裁模的超塑成型为例做一简介。用以冲裁模的超塑成型为例做一简介。用Zn-22A1-0.2Cu超超塑性合金制造步进电机转子硅钢片的冲裁凹模，其工艺如塑性合金制造步进电机转子硅钢片的冲裁凹模，其工艺如图图8-11所示。所示。上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述首先，加工成型凸模。凸模的外形可根据冲裁凹模设计。设首先，加工成型凸模。凸模的外形可根据冲裁凹模设计。设计时应考虑工艺凸模与模坯材料的膨胀系统，凸模型面粗糙计时应考虑工艺凸模与模坯材料的膨胀系统，凸模型面粗糙度度R

45、a0.4m，其材料选用普通碳素工具钢淬硬处理。，其材料选用普通碳素工具钢淬硬处理。成型时，将超塑合金模坯和挤压模具一起加热到成型时，将超塑合金模坯和挤压模具一起加热到260，保，保温温50分钟，使模坯加热均匀后，以分钟，使模坯加热均匀后，以(110)lO-2min(或或min1)的速度挤压至预定的高度，成型出凹模型的速度挤压至预定的高度，成型出凹模型腔，如图腔，如图8-11所示。脱模后进行强化处理，将模坯加热至所示。脱模后进行强化处理，将模坯加热至350，保温，保温2小时，出炉空冷，如图小时，出炉空冷，如图8-11所示，最后机械所示，最后机械加工成凹模。加工成凹模。 3超塑成型所用设备、工装及

46、模具超塑成型所用设备、工装及模具 上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述1超塑成型设备超塑成型设备 超塑挤压成型是将模具与模坯一起置于压力机上，在超塑超塑挤压成型是将模具与模坯一起置于压力机上，在超塑温度下以超塑变形速度一次挤压成型。该工艺要求压力机具温度下以超塑变形速度一次挤压成型。该工艺要求压力机具有以下性能：有以下性能： (1)工作速度稳定，压下速度应在工作速度稳定，压下速度应在0.1O.001mms范围内连续可调。范围内连续可调。 (2)为提高效率，压力机的空程速度一般应大于为提高效率，压力机的空程速度一般应大于40mms。 (3)有足够的空间

47、，以便安装模具、加热器、冷却板和隔有足够的空间，以便安装模具、加热器、冷却板和隔热板等。热板等。 (4)超塑成型是一种精密成型方法，一般不设脱模斜度，超塑成型是一种精密成型方法，一般不设脱模斜度，故压力机应有顶出装置。故压力机应有顶出装置。 上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述 2超塑成型加热装置超塑成型加热装置 超塑成型中对模具加热的装置有以下要求：超塑成型中对模具加热的装置有以下要求： (1)将模具加热到超塑温度，并在成型过程中保持该温度将模具加热到超塑温度，并在成型过程中保持该温度不变。不变。 (2)保证模具装置在变形温度下，长期工作性能不变。

48、保证模具装置在变形温度下，长期工作性能不变。 (3)压力机工作部分与加热至高温的模具之间应有可靠的压力机工作部分与加热至高温的模具之间应有可靠的热绝缘。热绝缘。超塑成型的模具及加热装置如超塑成型的模具及加热装置如图图8-12所示，加热炉采用电所示，加热炉采用电阻炉。阻炉。 为了保证成型温度和提高加热效率，采用隔热板为了保证成型温度和提高加热效率，采用隔热板1、3、6将将加热区与外界和工作台隔离，加热区与外界和工作台隔离，上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述并要求加热炉并要求加热炉5的外层有可靠的隔热层。如果采用感应炉加的外层有可靠的隔热层。如果采用感

49、应炉加热，可将隔热层置于感应圈内，以降低感应器温度，感应器热，可将隔热层置于感应圈内，以降低感应器温度，感应器本身还应通水冷却。为防止设备过热，在模具与上下工作台本身还应通水冷却。为防止设备过热，在模具与上下工作台间安放通水冷却的垫板间安放通水冷却的垫板2和和7。模具和成型件的温度通过热电偶模具和成型件的温度通过热电偶4和温控装置控制。为保和温控装置控制。为保 证证能控制精度，热电偶能控制精度，热电偶4应尽量接近模坯应尽量接近模坯11。3超塑成型所用模具超塑成型所用模具超塑成型遇到的主要问题是模具材料的选择与模具的设计和超塑成型遇到的主要问题是模具材料的选择与模具的设计和制造。制造。模具材料在

50、变形温度下应具有一定的强度安全系数，在高温模具材料在变形温度下应具有一定的强度安全系数，在高温下才能长期稳定可靠地工作。下才能长期稳定可靠地工作。上一页上一页 下一页下一页 返回返回8.2 模具的加工方法概述模具的加工方法概述价格昂贵，除模具的工作零件价格昂贵，除模具的工作零件(如凸、凹模如凸、凹模)选用外，其他模选用外，其他模具零件具零件(如隔热板、顶杆等如隔热板、顶杆等)可选用高温性能较低的合金材料。可选用高温性能较低的合金材料。对于锌、铝、镁合金，其超塑温度范围在对于锌、铝、镁合金，其超塑温度范围在250500之之间，可采用一般模具钢，如间，可采用一般模具钢，如Crl2、Crl2MoV、