零件常用的传统机械加工方法

leixiaofeng

文档基本属性
文档语言：	Simplified Chinese
文档格式：	doc
文档作者：	yun
关键词：
主题：
备注：
点击这里显示更多文档属性

教 案
课 题: 2.1 零件常用的传统机械加工方法
教学目的: 1.了解常用机械加工法的特点
2.掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度
3.了解常用机械加工的机床
教学重点:掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度
教学难点:掌握常用机械加工法的运用范围和能达到的精度
教学方法:讲授
教 具:多媒体
课 时:2学时
2.1 零件常用的传统机械加工方法
机械加工方法广泛运用于模具制造.模具的机械加工大致有以下几种情况:
(1) 用车,铣,刨,钻,磨等通用机床加工模具零件,然后进行必要的钳工修配,装配成各种模具.
(2) 精度要求高的模具零件,只用普通机床加工难以保证高的加工精度,因而需要采用精密机床进行加工.
(3) 为了使模具零件特别是形状复杂的凸模,凹模型孔和型腔的加工更趋自动化,减少钳工修配的工作量,需采用数控机床(如三坐标数控铣床,加工中心,数控磨床等设备)加工模具零件.
2.1.1 车削加工
1.车削加工的特点及应用?
车削加工是在车床上利用车刀对工件的旋转表面进行切削加工的方法.它主要用来加工各种轴类,套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面, 其中包括:内外圆柱面,内外圆锥面,内外螺纹,成型回转面,端面,沟槽以及滚花等.此外,还可以钻孔,扩孔,铰孔,攻螺纹等.车削加工精度一般为IT8～IT7,表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm;精车时,加工精度可达IT6～IT5, 粗糙度可达Ra0.4～0.1μm.
车削加工的特点是: 加工范围广,适应性强,不但可以加工钢,铸铁及其合金,还可以加工铜,铝等有色金属和某些非金属材料,不但可以加工单一轴线的零件,也可以加工曲轴,偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件; 生产率高;刀具简单,其制造,刃磨和安装都比较方便.
由于上述特点,车削加工无论在单件,小批,还是大批大量生产以及在机械的维护修理方面,都占有重要的地位.
2.车床?
车床(Lathe)的种类很多,按结构和用途可分为卧式车床,立式车床,仿形及多刀车床,自动和半自动车床,仪表车床和数控车床等.其中卧式车床应用最广,是其他各类车床的基础.常用的卧式车床有C6132A,C6136,C6140等几种.
2.1.2 铣削加工
1.铣削加工的范围及其特点?
1) 铣削加工的范围?
铣削主要用来对各种平面,各类沟槽等进行粗加工和半精加工, 用成型铣刀也可以加工出固定的曲面.其加工精度一般可达IT9～IT7,表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm.
概括而言,可以铣削平面,台阶面,成型曲面,螺旋面,键槽,T形槽,燕尾槽,螺纹,齿形等.
2)铣削加工的特点?
铣削加工的特点具体如下:?
(1) 生产率较高?
(2) 铣削过程不平稳
(3) 刀齿散热较好
因此,铣削时,若采用切削液对刀具进行冷却,则必须连续浇注,以免产生较大的热应力.
2.铣床
1)卧式铣床?
卧式铣床的主轴是水平的,
2)立式铣床?
立式铣床的主轴与工作台台面垂直.
2.1.3 刨削加工
1.刨削加工的范围及其特点?
刨削是使用刨刀在刨床上进行切削加工的方法,主要用来加工各种平面,沟槽和齿条,直齿轮, 花键等母线是直线的成型面.刨削比铣削平稳,但加工精度较低,其加工精度一般为IT10～IT8, 表面粗糙度为Ra6.3～1.6 μm.
刨削加工的特点:生产率较低;刨削为间断切削,刀具在切入和切出工件时受到冲击和振动,容易损坏.因此,在大批量生产中应用较少,常被生产率较高的铣削,拉削加工代替.
2.刨床?
1)牛头刨床
牛头刨床主要刨削中,小型零件的各种平面及沟槽,适用于单件,小批生产的工厂及维修车间.
2)龙门刨床
龙门刨床主要用于加工大型工件或重型零件上的各种平面,沟槽以及各种导轨面,也可在工作台上一次装夹多个零件同时进行加工.?
2.1.4 钻削和镗削加工
钻削和镗削都是加工孔的方法.钻削包括钻孔,扩孔,铰孔和锪孔.其中,钻孔,扩孔和铰孔分别属于孔的粗加工,半精加工和精加工,俗称"钻—扩—铰".钻孔精度较低,为了提高精度和表面质量,钻孔后还要继续进行扩孔和铰孔.钻削加工是在钻床上进行的.镗削是利用镗刀在镗床上对工件上的预制孔进行后续加工的一种切削加工方法.
一,钻削加工?
1.钻削加工的特点?
1)钻孔?
钻孔(Driling)是用钻头在实体工件上钻出孔的方法,常用的钻头是麻花钻.钻孔时,首先根据孔径大小选择钻头.一般,当孔径小于30mm时,可一次钻出;大于30mm时,应先钻出一小孔,然后再用扩孔钻将其扩大.?
2)扩孔?
对已有孔进行扩大的加工方法称为扩孔(CoreDriuing),仅为了扩大孔的直径的扩孔可用麻花钻,在扩大孔的直径的同时提高孔形位精度的扩孔采用专门的扩孔钻其加工精度一般为IT10～IT8,表面粗糙度为Ra6.3～3.2μm.扩孔可作为要求不高孔的最终加工,也可作为精加工(如铰孔)前的预加工
3)铰孔?
铰孔(Reaming)是用铰刀在扩孔或半精镗后的孔壁上切除微量金属层,以提高孔的尺寸精度和减小表面粗糙度值的一种精加工方法.加工精度可达IT7～IT6,表面粗糙度为Ra0.8～0.4μm.铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种,手用铰刀工作部分较长,机用铰刀工作部分较短
4)锪孔?
锪孔是指在已加工孔上加工圆锥形沉头孔,圆柱形沉头孔和端面凸台的方法.锪孔用的刀具统称为锪钻.
2.钻床?
工厂中常用的钻床(DrillingMachine)有台式钻床,立式钻床和摇臂钻床.?
1)台式钻床?
台钻结构简单,操作方便,适于加工小型零件上直径小于等于13mm的孔.
2)立式钻床?
立式钻床简称立钻(DrillVertical).它常用于加工单件,小批生产中的中,小型工件.
3)摇臂钻床?
摇臂钻床(BeamDrill)适用于加工笨重和多孔的工件.
二,镗削加工?
1.镗削加工的特点?
镗削可以对工件上的通孔和盲孔进行粗加工,半精加工和精加工.适宜加工箱体,机架等结构复杂和尺寸较大的工件上的孔及孔系.?
优点是用一种镗刀可以加工一定范围内各种不同直径的孔,特别是大直径孔,几乎是可供选择的惟一方法.
2.镗床?
镗床有卧式镗床,立式镗床,深孔镗床和坐标镗床之分,应用最广的是卧式镗床.
小结
通过本次课程的学习,主要了解传统加工中基本加工法,车,铣,刨,钻,镗.掌握他们的特点及运用范围,了解常用的机床.
教 案
课 题: 2.1 零件常用的传统机械加工方法
教学目的: 1.了解磨削加工
2.掌握平面,孔,回转体的加工方法
教学重点:平面,孔,回转体的加工方法
教学难点:平面,孔,回转体的加工方法
教学方法:讲授
教 具:多媒体
课 时:2学时
2.1零件常用的传统机械加工方法
2.1.5磨削加工
1.磨削加工的范围及其特点?
(1)加工精度高.磨削加工精度一般可达IT6～IT4,表面粗糙度为Ra0.8～0.1μm,当采用高精度磨床时,粗糙度可达Ra0.1～0.08μm.
(2)工件的硬度高.
(3)磨削温度高.磨削时要有充足的冷却液,同时冷却液还可以起到排屑和润滑作用.?
磨削加工主要用于零件的内外圆柱面,内外圆锥面,平面和成型面(如花键,螺纹,齿轮等)的精加工,以获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度.
2.磨床?
磨床(Grinders)是指用磨具(如砂轮)或磨料加工工件表面的机床,广泛应用于工件的精加工,尤其是淬硬钢件及其他高硬度特殊材料的精加工.
床的类型很多,主要有平面磨床,外圆磨床,内圆磨床,无心磨床,工具磨床及各种专门化磨床(曲轴磨床,凸轮磨床,齿轮磨床,螺纹磨床,导轨磨床)等.常用的是平面磨床和外圆磨床.
2.1.6加工方法的选择
一,回转面加工方法的选择
每一种回转面都有很多加工方法,具体选择时应根据零件的材料,毛胚种类,结构形状,尺寸,加工精度,粗糙度,技术要求,生产类型及工厂的生产条件等因素来决定,以确保加工质量和降低生产成本.
1.外圆表面加工
1)外圆表面加工技术的要求
外圆表面的技术要求包括:尺寸与形状精度;位置精度;表面质量.
2)外圆表面加工方案的分析
各种加工要求的外圆表面的加工方案件,供选用时参考.
①精车→半精车→磨
②精车→半精车→粗磨→精磨→研磨或超级光磨
③精车→半精车→精车→细精车→研磨
一般最终工序采用车加工方案的,适用于各种金属(淬火钢除外).
最终工序采用磨加工方案的,适用于淬火钢,未淬火钢和铸铁,但不宜加工强度低,韧性大的有色金属.磨削前的车削精度无需很高,否则对车削不经济,对磨削也无意义.
最终工序采用精细车或研磨方案的,适用于有色金属的精加工.
研磨,超级光磨和高精度小粗糙值磨削前的外圆精度和粗糙度对生产率和加工质量影响极大,所以在研磨或高精度磨削前一般都要进行精磨.
对尺寸精度要求不高,而粗糙度值要求而光亮的外圆,可通过抛光达到要求.
2.孔加工
1)孔加工的技术要求
零件上的孔多种多样,常见的有;螺栓螺钉孔,油孔,套筒,齿轮,端盖上的轴向孔;箱体上的轴承孔;深孔(深径比L/D>5~10).
2)孔加工方案的分析
常用的各种孔的加工方案,供选用时参考.
①钻→铰
②钻→扩→粗铰→精铰→研磨或手铰
③钻→粗镗→(半精镗)→粗磨→精磨→研磨
④钻→粗镗→半精镗→磨
⑤钻→粗镗→半精镗→精镗→精细镗
钻孔适用于各种批量生产中,对各类零件和各种材料(淬火钢除外)的实体进行孔加工.
加工公差等级IT9的孔,如孔径小于10mm时,可采用钻铰方案;孔径小于30mm的孔,可采用钻模钻孔,或采用钻孔后扩孔;孔径大于30mm的孔,一般采用钻孔后镗孔,镗孔常用于单件小批生产.
加工公差等级IT8的孔,当孔径小于20mm时,可采用钻孔后铰孔;若孔径大于20mm,可视具体情况,采用钻一扩(或镗)一铰,此方案适用于加工除淬火钢以外的各种金属,但孔径应在∮20mm~∮80mm范围内.此外,也可采用最终工序为精镗或拉的方案.淬火钢可采用磨削加工.
加工公差等级IT7的孔,当孔径小于12mm时,一般采用钻孔后进行两次铰孔的方案;孔径大于12mm时,可采用钻一扩(或镗)一粗铰一精铰的方案,或采用最终工序为精拉或精磨的方案.精拉适用于一批大量的生产,精磨适于加工淬火钢,不淬火钢和铸铁,但不宜加工硬度底,韧性大的有色金属.
加工公差等级IT6的孔,起最终工序要视具体情况进行选择.例如韧性较大的有色金属不宜采用珩磨,可采用研磨或精细镗;研磨对大孔,小孔均可加工,而珩磨适于加工较大的孔.
对于已经铸出或锻出的孔,(一般为中,大尺寸的孔),可直接进行扩孔或镗孔,直径在100mm以上的孔,用镗孔比较方便.
加工盘套类零件中间部位的孔,为保证孔与外圆,端面的位置精度,一般是在车床上将孔与外圆,端面一次装夹加工出来.在成批生产或深径比较大时,应采用钻一扩一铰方案;若零件需要淬火,则应在半精加工后安排淬火再进行磨削.
二,平面加工方法的选择
1.平面加工的技术要求
面加工的技术要求主要包括:形状精度;位置精度,尺寸精度以及平行度,垂直度等;表面质量等.
2.平面加工方案的分析
常用的平面加工方案如下,可供参考.
①粗刨(粗铣)→拉削
②粗刨(粗铣)→精刨→刮削(高速精铣)
③粗刨(粗铣)→刮削(高速精铣)→精磨→研磨
④粗刨(粗铣)→粗磨→精磨→研磨
⑤粗车→半精车→精车
⑥粗车→半精车→精磨→研磨
(1)最终工序采用刮起削时,用于要求直线度高,粗糙度值小且不淬硬的平面.当批量较大时,可采用宽刃细刨代替刮削,以提高生产率和减轻劳动强度.尤其是加工狭长的精密平面(如导轨面),或缺少导轨磨床时,常采用宽刃细刨.
(2)最终工序采用高速精铣时,适于加工精度要求高的有色金属工件.若采用高精度高速铣床和金刚石刀具,铣削表面粗糙度Ra值可达0.008um以下.
(3)最终工序采用磨削时,适于加工要求直线度高,粗糙度值小的淬硬工件和薄片工件,也用于不淬硬的钢件或铸件上较大平面的精加工.但不宜精加工塑性大的有色金属.
(4)精车主要用于加工轴,套,盘等回转体零件的端面;大型盘类零件的端面,一般在立式车床上加工.车床上加工端面易保证端面与轴线的垂直度要求.
(5)拉削平面加工精度高,生产率高,拉刀寿命长,是一种先进的加工方法.适于大批大量生产中加工质量要求较高而面积不太大的平面.
(6)研磨适于加工高精度,小粗糙度值表面,例如块规等精度零件的工作面.对于精度要求不高,仅要求光亮和美观的零件,可采用抛光加工.
小结
通过本次课程的学习,主要零件不同的加工工艺方法,典型的回转体零件,孔以及平面的加工.熟悉选择不同加工方案的原则.以及能达到的要求..
教 案
课 题: 2.2冷冲模导柱和导套的加工
教学目的: 1.了解冷冲模具模架的基本结构
2.掌握导柱导套的加工工艺
3.掌握上下模座的加工工艺
教学重点: 1.导柱导套的加工工艺
2.上下模座的加工工艺
教学难点:无
教学方法:讲授
教 具:多媒体
课 时:2学时
2.2 冷冲模导柱和导套的加工
模架的主要作用:把模具的其它零件连接起来,并保证模具的工作部分在工作时具有正确的相对位置.
模架的结构分析:
a上模座,下模座都是平板类零件,在工艺上主要是进行平面和孔系的加工.
b模架中的导柱导套是机械加工中常见的轴类和套类零件,主要进行内外圆柱表面的加工.
2.2.1导柱和导套的加工
冷冲模标准导柱和导套.这两种零件在模具中起导向作用,以保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置.为了保证良好的导向,导柱和导套装配后应保证模架的活动部分移动平稳,无滞阻现象.所以,在加工中除了保证导柱,导套配合表面的尺寸和形状精度外,还应保证导柱,导套各自配合面之间的同轴度要求.
图2.2 导柱和导套
(a)导柱;(b)导套
构成导柱和导套的基本表面都是回转体表面,按照图示的结构尺寸和设计要求,可以直接选用适当尺寸的热轧圆钢作毛坯.
为获得所要求的精度和表面粗糙度,外圆柱面和孔的加工方案可参考表2-1和表2-2.
导柱,导套的加工工艺路线:
在导柱的加工过程中,外圆柱面的车削和磨削都是以两端的中心孔定位的,由于要用中心孔定位,因此在外圆柱面进行车削和磨削之前总是先加工中心孔,以便为后续工序提供可靠的定位基准.
中心孔的形状精度和同轴度对加工质量有直接影响,导柱在热处理后修正中心孔,以保证外圆柱面的形状和位置精度要求.修正中心孔可以采用磨,研磨和挤压等方法,可以在车床,钻床或专用机床上进行.
用研磨法修整中心孔,是用锥形的铸铁研磨头代替锥形砂轮,在被研磨的中心孔表面加研磨剂进行研磨的.
图2.5所示是挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖.挤压时多棱顶尖装在车床主轴的锥孔内,其操作和磨顶尖孔相类似,利用车床的尾顶尖将工件压向多棱顶尖,通过多棱顶尖的挤压作用来修正中心孔的几何误差.此法生产率极高(只需几秒钟),但质量稍差,一般用于修正精度要求不高的顶尖孔.
磨削导套时正确选择定位基准,对保证内,外圆柱面的同轴度要求是十分重要的.
图2.5多棱顶尖图2.6用小锥度心轴安装导套
导柱和导套的研磨加工,其目的在于进一步提高被加工表面的质量,以达到设计要求.在生产数量大的情况下(如专门从事模架生产),可以在专用研磨机床上研磨;单件小批生产,可以采用简单的研磨工具(如图2.7和图2.8所示),在普通车床上进行研磨.研磨时将导柱安装在车床上,由主轴带动旋转,在导柱表面均匀涂上一层研磨剂,然后套上研磨工具并用手将其握住,作轴线方向的往复直线运动.研磨导套与研磨导柱相类似,由主轴带动研磨工具旋转,手握套在研具上的导套,作轴线方向的往复直线运动.调节研具上的调整螺钉和螺帽,可以调整研磨套的直径,以控制研磨量的大小.详细内容见后续光整加工部分.
1-研磨架;2-研磨套;
3-限动螺钉;4-调整螺钉
图2.7导柱研磨工具
1-锥度心轴;2-研磨套;3,4-调整螺母
图2.8导套研磨工具
磨削和研磨导套孔时常见的缺陷是"喇叭口"(孔的尺寸两端大中间小).造成这种缺陷的原因来自以下两方面:
(1)磨削内孔时,若砂轮完全处在孔内,砂轮与孔壁的轴向接触长度最大,磨杆所受的径向推力也最大,径向弯曲位移使磨削深度减小,孔径相应变小.当砂轮沿轴向往复运动到两端孔口部位时,砂轮必将超越两端口,使孔径增大.
避免方法:要减小"喇叭口",就要合理控制砂轮相对孔口端面的超越距离,以便使孔的加工精度达到规定的技术要求.
图2.9磨孔时"喇叭口"的产生
(2)研磨时工件的往复运动使磨料在孔口处堆积,在孔口处切削作用增强所致.
避免方法:在研磨过程中应及时清除堆积在孔口处的研磨剂,以防止和减轻这种缺陷的产生.
按被研磨表面的尺寸大小和要求,一般导柱,导套的研磨余量为0.01～0.02mm.
将导柱,导套的工艺过程适当归纳,大致可划分成如下几个加工阶段:
备料(获得一定尺寸的毛坯)阶段→粗加工和半精加工(去除毛坯的大部分余量,使其接近或达到零件的最终尺寸)阶段→热处理(达到需要硬度)阶段→精加工阶段→光整加工阶段(使某些表面的粗糙度达到设计要求)
注意:在各加工阶段中应划分多少工序,零件在加工中应采用什么工艺方法和设备等,应根据生产类型,零件的形状,尺寸大小,零件的结构工艺性以及工厂的设备技术状况等条件综合考虑.在不同的生产条件下,对同一零件加工所采用的加工设备,工序的划分也不一定相同.
2.2.2上,下模座的加工
保证模架的装配要求,使模架工作时上模座沿导柱上,下运动平稳,无滞阻现象,保证模具能正常工作.
冷冲模的上,下模座用来安装导柱,导套,连接凸,凹模固定板等零件,其结构,尺寸已标准化.
上,下模座上导柱,导套安装孔的孔间距离尺寸应保持一致;孔的轴心线应与模座的上,下平面垂直,对安装滑动导柱的模座,其垂直度公差不超过100:0.01
模座加工主要是平面加工和孔系加工.为了加工方便和易于保证加工技术要求,在各工艺阶段应先加工平面,再以平面定位加工孔系(先面后孔).
小结
通过本次课程的学习,主要了解冷冲模具模架的基本加工法,导柱导套为典型的轴类零件的加工,主要用车削和磨削加工.上下模座的加工为典型的板类零件的加工,主要涉及到平面和孔系的加工,应该注意加工顺序,先面后孔.
教 案
课 题: 2.3注射模模架的加工
教学目的: 1.了解塑料模具模架的基本结构
2.掌握浇口套的加工工艺路线
3.掌握侧型芯滑块的工艺路线
教学重点: 1.浇口套的加工工艺路线
2.侧型芯滑块的工艺路线
教学难点:无
教学方法:讲授
教 具:多媒体
课 时:2学时
2. 3注射模模架的加工
2.3.1注射模的结构组成
注射模的结构根据各零(部)件与塑料的接触情况,可以将模具的组成零件分为以下两类:
(1)成型零件:指与塑料接触并构成模腔的那些零件.它们决定着塑料制品的几何形状和尺寸,如凸模(型芯)形成制件的内形,而凹模(型腔)形成制件的外形.
(2)结构零件:指除成型零件以外的模具零件.这些零件具有支承,导向,排气,顶出制品,侧向抽芯,侧向分型,温度调节,引导塑料熔体向模腔流动等功能.
2.3.2模架组成零件的加工
1.模架的技术要求
模具主要分型面闭合时的贴合间隙值应符合下列要求:
Ⅰ级精度模架为0.02mm;
Ⅱ级精度模架为0.03mm;
Ⅲ级精度模架为0.04mm.
2.模架零件的加工
若从零件结构和制造工艺考虑,模架的基本组成零件有三种类型:导柱,导套及各种模板(平板状零件).
导柱,导套的加工主要是内,外圆柱面加工,适应加工不同精度要求的内,外圆柱面的各种工艺方法,工艺方案及基准选择等
支承零件(各种模板,支承板)都是平板状零件,在制造过程中主要进行平面加工和孔系加工,在平面加工中要特别注意防止变形,保证装配时有关结合平面的平面度和平行度要求.
1)若需要精度更高的平面,应采用刮研方法加工.
2)为了保证动,定模板上导柱,导套安装孔的位置精度,根据实际加工条件,可采用坐标镗床,双轴坐标镗床或数控坐标镗床进行加工.
3)若无上述设备且精度要求较低,也可在卧式镗床或铣床上,将动,定模板重叠在一起,一次装夹,同时镗出相应的导柱和导套的安装孔.
图2.12模板的装夹
(a)模板单个镗孔;(b)定,动模板同时镗孔
2.3.3其它结构零件的加工
1.浇口套的加工
常见的浇口套有两种类型,如图2.13所示的A型和B型.一般采用碳素工具钢T8A制造,局部热处理,硬度HRC57左右.
与一般套类零件相比,浇口套锥孔小(其小端直径一般为3～8mm),加工较难,同时还应保证浇口套锥孔与外圆同轴,以便在模具安装时通过定位环使浇口套与注射机的喷嘴对准.
图2.13浇口套
2.侧型芯滑块的加工
当注射成型带有侧凹或侧孔的塑料制品时,模具必须带有侧向分型或侧向抽芯机构,如图2.10(c),(b)所示.在侧型芯滑块上装有侧向型芯或成型镶块.侧型芯滑块与滑槽可采用不同的结构组合,如图2.15所示.
图2.14斜导柱抽芯机构
(a)合模状态;(b)开模状态
表2-10加工浇口套的工艺过程
图2.15侧型芯滑块与滑槽的常见结构
结构分析:侧型芯滑块是侧向抽芯机构的重要组成零件,注射成型和抽芯的可靠性需要它的运动精度保证.滑块与滑槽的配合特性常选用H8/g7或H8/h8,其余部分应留有较大的间隙,两者配合面的粗糙度Ra<0.63～1.25μm.滑块材料常采用45钢或碳素工具钢,导滑部分可局部或全部淬硬,硬度HRC40～45.
图2.16所示为侧型芯滑块,其工艺路线见表2-11.
图2.16侧型芯滑块
表2-11加工侧型芯滑块的工艺路线
小结
通过本次课程的学习,主要了解塑料模具模架的基本加工法,浇口套的加工工艺路线和侧型芯滑块的工艺路线
教 案
课 题: 2.4冲裁凸模的加工
教学目的: 1,掌握圆形凸模的加工方法
2,掌握非圆形凸模的常用加工方法
3,了解仿形加工
4,成型磨削的加工方法
教学重点: 1,圆形凸模的加工方法
2,非圆形凸模的常用加工方法
3.成型磨削的加工方法
教学难点:非圆形凸模的常用加工方法
教学方法:讲授
教 具:多媒体
课 时:2学时
2.4冲裁凸模的加工
2.4.1圆形凸模的加工
图2.17是圆形凸模的典型结构.这种凸模加工比较简单,热处理前毛坯经车削加工,表面粗糙度在Ra=0.8μm及其以上,表面留适当磨削余量;热处理后,经磨削加工即可获得较理想的工作型面及配合表面.
图2.17圆形凸模
2.4.2非圆形凸模的加工
凸模的非圆形工作型面,大致分为平面结构和非平面结构两种.加工以平面构成的凸模型面(或主要是平面)比较容易,可采用铣削或刨削方法对各表面逐次进行加工,如图2.18所示.
图2.18平面结构凸模的刨削加工
凸模;(b)刨四面;(c)刨两端面;(d)刨小平面;(e)刨30°斜面;(f)刨10°斜面
采用铣削方法加工平面结构的凸模时,多采用立铣和万能工具铣床进行加工.对于这类模具中某些倾斜平面的加工方法有:
(1)工件斜置:装夹工件时使被加工斜面处于水平位置进行加工,如图2.19所示.
(2)刀具斜置:使刀具相对于工件倾斜一定的角度对被加工表面进行加工,如图2.20所示.
图2.19工件斜置铣削图2.20刀具斜置铣削
(3)将刀具制成一定的锥度对斜面进行加工,这种方法一般少用.
加工非平面结构的凸模(如图1-21所示)时,可根据凸模形状,结构特点和尺寸大小采用车床,仿形铣床,数控铣床或通用铣(刨)床等进行加工.
图2.21非平面结构的凸模
采用仿形铣床或数控铣床加工,可以减轻劳动强度,容易获得所要求的形状尺寸..
在普通铣床上加工凸模是采用划线法进行加工的.
当采用铣,刨削方法加工凸模的工作型面时,由于结构原因而不能用一种方法加工出全部型面(如凹入的尖角和小圆弧)时,应考虑采用其它加工方法对这些部位进行补充加工.在某些情况下,为便于机械加工而将凸模做成组合结构.
2.4.3成形磨削
1.成形砂轮磨削法
这种方法是将砂轮修整成与工件被磨削表面完全吻合的形状进行磨削加工,以获得所需要的成形表面.
特点:一次所能磨削的表面宽度不能太大.为获得一定形状的成形砂轮,可将金刚石固定在专门设计的修整夹具上对砂轮进行修整.
图2.22成形砂轮磨削法
2.夹具磨削法
夹具磨削法是借助于夹具,使工件的被加工表面处在所要求的空间位置上(如图2.24(b)所示),或使工件在磨削过程中获得所需的进给运动,从而磨削出成形表面
工件除作纵向进给(由机床提供)外,还可以借助夹具使工件作断续的圆周进给,这种磨削圆弧的方法叫回转法.
图2.23用夹具磨削圆弧面
常见的成形磨削夹具有:
(1)正弦精密平口钳.在正弦圆柱和底座间垫入适当尺寸的量块,可使虎钳倾斜成所需要的角度,以磨削工件上的倾斜表面,如图2.24(b)所示.量块尺寸按下式计算:
h1=Lsinα
式中:h1——垫入的量块尺寸,单位为mm;
L——正弦圆柱的中心距,单位为mm;
α——工件需要倾斜的角度,单位为(°).
正弦精密平口钳的最大倾斜角度为45°.为了保证磨削精度,应使工件在夹具内正确定位,工件的定位基面应预先磨平并保证垂直.
图2.24正弦精密平口钳
(a)正弦精密平口钳;(b)磨削示意图
(2)正弦磁力夹具.正弦磁力夹具的结构和应用情况与正弦精密平口钳相似,两者的区别在于正弦磁力夹具是用磁力代替平口钳夹紧工件,如图2.25所示.电磁吸盘能倾斜的最大角度也是45°.
以上磨削夹具若配合成形砂轮,也能磨削平面与圆弧面组成的形状复杂的成形表面.进行成形磨削时,被磨削表面的尺寸常采用测量调整器,量块和百分表进行比较测量.测量调整器的结构如图2.26所示.
图2.26测量调整器
小结
通过本次课程的学习,主要掌握圆形凸模的加工方法,并掌握非圆形凸模的常用加工方法,掌握非平面结构和平面结构常用的加工方法以及成型磨削的加工方法.
教 案
课 题:2.7模具制造工艺路线
教学目的: 1.了解模具制造工艺路线的类别
2.能分析模具零件加工的工艺了解其工艺过程
3.掌握编制工艺路线的方法
教学重点:掌握编制工艺路线的方法
教学难点:掌握编制工艺路线的方法
教学方法:讲授
教 具:多媒体
课 时:2学时
2.7模具制造工艺过程及分析
模具制造工艺是把模具设计转化为模具产品的过程.模具制造工艺的任务就是研究探讨模具制造的可能性和如何制造的问题,进而研究怎样以低成本,短周期制造高质量模具的问题.
如图2.58所示是一套典型冷冲压模具结构图和一套典型的注塑成形模具结构图.下面先了解这两种模具的结构组成.
图2.58模具结构图
(a)落料冲孔复合模;(b)注塑成形模
2.7.1模具制造工艺路线
1.模具制造工艺路线的类别
工艺路线是指进行产品开发,研制,生产所涉及的各个环节,模具制造是该系统工程各个环节中的一环.然而,一套模具,从其使用性质来看是服务于上述产品的开发,研制,生产过程的一套工具装置,但模具制造过程完全独立于产品开发,研制,生产的过程,使其成为另外的一项系统工程——模具制造工程.所以,工艺路线应分为产品开发,研制,生产工艺路线和模具制造工艺路线.
2.模具零件加工的工艺分析
模具的零件图是制订加工工艺最主要的原始资料之一,在制订加工工艺时,必须首先对其加以认真分析.为了更深刻地理解零件结构上的特征和主要技术要求,通常还要研究模具的总装图,部件装配图及验收标准,从中了解零件的功用和相关零件的装配关系,以及主要技术要求制订的依据等.
1)零件的结构分析
A在研究具体零件的结构特点时,要分析该零件是由哪些表面组成的,因为表面形状是选择加工方法的基本因素.
B根据零件结构的特点,在认真分析了零件主要表面的技术要求之后,对零件的加工工艺即有了初步的认识.根据零件主要表面的精度和表面质量的要求,可初步确定为达到这些要求所需的加工方法,再确定相应的中间工序及粗加工工序所需的加工方法.
C要分析加工表面之间的相对位置关系,包括表面之间的尺寸联系和相对位置精度.可初步确定各加工表面的加工顺序.
D零件的热处理要求影响到加工方法和加工余量的选择,同时对零件加工工艺路线的安排也有很大的影响.
E在研究零件图时,如发现图样上的视图,尺寸标注,技术要求有错误或遗漏,或零件的结构工艺性不好时,应提出修改意见.
3.模具零件加工的工艺过程
模具由各种零件组成,其制造过程包括零件的加工,钳工装配以及模具的试模和调整.毛坯经过车,铣,刨,磨,热处理和钳工等加工,改变其形状,尺寸和材料性能,使之变为符合图样要求的零件的过程,称为工艺过程.对于同一个零件可以有几种不同的工艺过程.在制定工艺过程时,应根据零件图样的要求和工厂的实际生产条件制定.若将其内容以一定的格式写成文件,用于指导生产,则此文件称为该零件的工艺规程.
模具制造属于单件或小批生产.模具零件的工艺规程一般都定得比较简单,而且往往与零件的工艺路线卡合在一起,以表格的形式写在卡片上,此卡片称为工艺卡.卡片的格式和内容根据各工厂的具体情况而定.模具零件工艺卡的内容大致包括工种,施工说明及工时定额等,但通常将加工(或装配)内容及要求简要地编写在工艺卡片的该工序上.
必须指出的是,工艺规程并不是一成不变的,随着模具制造技术的发展和提高,它也必须作相应的修改,以把新的技术成果反映到工艺规程中,使其不断完善.
4.模具制造工艺路线的编制
在模具制造过程中有必要编制如下有关工艺文件:模具制造的基本工艺路线,模具零件制造的工艺路线和模具制造工艺规程等.
1)模具制造的基本工艺路线
模具制造的基本工艺路线如图2.59所示,是在接受模具制造的委托时,首先根据制品零件图样或实物,分析研究后确定模具制造过程中所需要涉及到的相关部门及其所承担的任务.
图2.59模具制造的基本工艺路线
2)模具零件制造的工艺路线
模具零件制造的工艺路线是指根据模具零件设计要求,确定模具零件在加工过程中所需要的加工工序,使用的设备及所需协作的相关部门.
模具零件制造的工艺路线是指导模具零件加工流程的工艺文件,一般用卡片形式标明模具零件加工过程中所需要的每一道工序,顺序及完成的加工内容.
不同模具零件在制造过程中,因模具零件形状,技术要求,加工手段等不同,而具有不同的工艺路线.
图2.70所示为落料凹模.
图2.70落料凹模
其工艺路线如下:
方案一:①备料→②外形加工→③平磨,磨基准平面→④钳工:划线,钻孔,攻螺纹→⑤粗,精铣/车/镗加工型孔→⑥热处理→⑦平磨→⑧钳修.
方案二:①备料→②外形加工→③平磨,磨基准平面→④钳工:划线,钻孔,攻螺纹→⑤粗铣/车/镗加工型孔→⑥热处理→⑦平磨,磨基准平面→⑧精磨销孔,修磨型孔.
方案三:①备料→②外形加工→③平磨,磨基准平面→④钳工:划线,钻孔,攻螺纹→⑤热处理→⑥平磨,磨基准平面→⑦线切割型孔,销孔→⑧修磨型孔,销孔.
从上面的工艺路线方案中可以看到:
(1)因模具型孔形状不同,则所采用加工手段也不同.方案一,二的方孔采用铣削加工,圆孔则可以采用车床镗孔或铣床镗孔.
(2)采用加工手段不同,则工艺路线不同.
(3)方案一的型孔避免不了热处理造成的变形,所以只适用于要求不高的小型模具.
(4)方案二,三的型孔,销孔的加工均在热处理之后,避免了热处理造成的变形,使模具能获得较高的加工精度.
方案二获得的模具质量最高;方案三的加工工艺最为简单,而且适用于任何形状的冲裁模,这是目前采用最多的工艺方案.
由上可知,编制模具零件加工工艺路线必须考虑如下因素:
(1)模具的种类不同,其制造工艺不同.
(2)模具结构复杂程度及模型的形状.
(3)模具的精度.
(4)模具的使用要求.
(5)模具的加工条件.
(6)模具材料.
3)模具制造工艺规程
模具制造工艺规程是指导在模具制造过程中每一道工序如何保证模具制造质量的工艺文件.一般配有工艺简图,并详细说明该工序的每个工步的加工(或装配)内容,工艺参数,操作要求以及所用设备和工艺装备等.
模具制造工艺规程通常包括模具零件加工工艺规程,模具热处理工艺规程,模具装配调试工艺规程等文件.模具制造工艺规程多用于大批量生产和成批生产中的重要零件.
小结
通过本次课程的学习,主要了解模具制造的工艺过程,了解其工艺分析方法,会编写模具制造的工艺路线.