模具加工方法-学生作品10课件.ppt

1、 模具加工方法模具加工方法 一、模具的机械加工 二、模具的特种加工三、模具的快速成形加工一、模具的机械加工方法一、模具的机械加工方法 机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程。按被加工的工件处于的温度状态分为冷加工和热加工。一般在常温下加工,并且不引起工件的化学或物相变化称冷加工。一般在高于或低于常温状态的加工会引起工件的化学或物相变化称热加工。冷加工按加工方式的差别可分为切削加工和压力加工。热加工常见有热处理煅造铸造和焊接。模具机械加工工艺一、模具的钻削、镗削加工和钳工工艺二、模具的车削加工工艺三、模具的切削加工工艺四、模具的铣削加工工艺 磨削加工磨削加工磨削加工的范围及

2、其特点(1)加工精度高。磨削加工精度一般可达IT6IT4，表面粗糙度为Ra0.80.1m，当采用高精度磨床时，粗糙度可达Ra0.10.08m。(2)工件的硬度高。(3)磨削温度高。磨削加工主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、平面和成型的精加工，以获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度。磨床的类型很多，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等，常用的是平面磨床和外圆磨床。外圆磨削外圆磨削也是利用砂轮的高速自转、行星运动和轴向往复运动实现的。利用行星运动直径的缩小，实现径向进给。锥孔磨削 磨削锥孔则是由机床上的专门机构使砂轮在轴向进给的同时，连续改变行星运动的半径。

3、锥孔的锥顶角大小取决于两者变化的比值，所磨锥孔的最大锥顶角为12。磨削锥孔的砂轮应修出相应的锥角。平面磨削 平面磨削时，砂轮仅自转而不作行星运动，工作台进给，平面磨削适合于平面轮廓的精密加工。坐标磨床加工坐标磨床的作用：主要用于对淬火后的模具零件进行精加工，不仅能加工圆孔，也能对非圆形型孔进行加工；不仅能加工内成形表面，也能加工外成形表面。它是在淬火后进行孔加工的机床中精度最高的一种。坐标磨床和坐标镗床相类似，也是用坐标法对孔系进行加工，其坐标精度可达0.0020.003mm，只是坐标磨床用砂轮作切削工具。机床的磨削机构能完成三种运动：砂轮的高速自转(主运动)、行星运动(砂轮回转轴线的圆周运动

4、)及砂轮沿机床主轴轴线方向的直线往复运动。孔加工1）孔加工的技术要求）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LD510）。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。2）平面加工的技术要求平面加工的技术要求 平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。内孔磨削进行内孔磨削时，一般可取砂轮直径为孔径的0.80.9倍。砂轮高速回转(主运动)的线速度，一般比普通磨削的线速度低。行星运动(圆周进给)的速度大约是主运动线速度的0.15倍左右。

5、慢的行星运动速度将减小磨削量，但对表面加工质量有好处。砂轮的轴向往复运动(轴向进给)的速度与磨削的精度有关：粗磨时，往复运动速度可在0.50.8mm/min范围内选取；精磨时，往复运动速度可在0.050.25mm/min范围内选取。尤其在精加工结束时，要用很低的行程速度。复杂型孔的磨削加工 随着数控技术在坐标磨床上的应用，出现了点位控制坐标磨床和计算机数控连续轨迹坐标磨床，前者适于加工尺寸和位置精度要求高的多型孔凹模等零件，后者特别适合于加工某些精度要求高、形状复杂的内外轮廓面。当型孔形状复杂，使用机械加工方法无法实现时，凹模可采用镶拼结构，这时可将内表面加工转变成外表面加工。加工方法的选择一

6、、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。二、模具的特种加工工艺 电化学加工技术 电火花加工工艺 电解加工工艺 激光加工工艺 离子束加工工艺 电子束加工工艺 超声加工工艺 复合加工工艺 模具的特种加工方法1 电火花线切割加工 电火花加工中的细微电火花加工已得到广泛的应用。WEDG技术的出现，圆满地解决了微细电极的制

7、作与安装问题，使微细电火花加工进入了使用化阶。（一）慢走丝线切割新技术不断涌现 慢走丝线切割加工是近年来的主要发展热点。随着无电解脉冲电源、优化能量脉冲电源、去离子水对离子的控制以及一系列精密加工技术的开发应用，使慢走丝线切割加工的发展达到了一个新的阶段。（二）快走丝线切割新技术不断涌现 快走丝机床采用精密滚珠丝杆，精密滚动导轨，先进的结构设计和优化材质选配，充分保证机床的高精度、好刚性、长久耐用等特点。机床控制系统采用了当前最先进的软件控制模式，可实现控制、编程同时进行，三维四轴连动加工、自动找中心、靠边定位、加工结束停机、短路回退、断丝停机、停电记忆恢复加工、图形跟踪显示、ISO、3B代码

8、兼容等四十余种功能，整机自动化程度高，能高效率广泛实现五金冲压模、塑胶成型模和机械零部件的加工制造。其他热特种加工 其他热特种加工是指用电子束、激光束、等离子束产生热量来融蚀金属而达到加工的目的。主要有电子束、电火花磨削、激光加工、等离子束加工等加工方法。三、模具的快速成型加工快速成型快速成型(Rapid Prototyping)是上世纪是上世纪80年代末及年代末及90 年代初发展起来的高新制造技术，是由三维年代初发展起来的高新制造技术，是由三维CAD模型模型直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。直接驱动的快速制造任意复杂形状三维实体的总称。它集成了它集成了CAD技术、数控技术、激光技

9、术和材料技术技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。等现代科技成果，是先进制造技术的重要组成部分。与传统制造方法不同，快速成型从零件的与传统制造方法不同，快速成型从零件的CAD几几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。通过激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。通过与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段与数控加工、铸造、金属冷喷涂、硅胶模等制造手段相结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力相结合，已成为现代模型、模具和零件制造的强有力手段，在航空

10、航天、汽车摩托车、家电等领域得到了手段，在航空航天、汽车摩托车、家电等领域得到了广泛应用。广泛应用。快速成型技术采用离散快速成型技术采用离散/堆积成型原理，根据三堆积成型原理，根据三维维CAD模型，对于不同的工艺要求，按一定厚度模型，对于不同的工艺要求，按一定厚度进进行分层，将三维数字模型变成厚度很薄的二维平行分层，将三维数字模型变成厚度很薄的二维平面模型。再将数据进行一定的处理，加入加工参面模型。再将数据进行一定的处理，加入加工参数，产生数控代码，在数控系统控制下以平面加数，产生数控代码，在数控系统控制下以平面加工方式连续加工出每个薄层，并使之粘结而成形。工方式连续加工出每个薄层，并使之粘结

11、而成形。实际上就是基于实际上就是基于“生长生长”或或“添加添加”材料原理一材料原理一层一层地离散叠加，从底至顶完成零件的制作过层一层地离散叠加，从底至顶完成零件的制作过程程。立体光固化成型法立体光固化成型法 光固化法光固化法(SL)是目前最为成熟和广泛应用的一种快速是目前最为成熟和广泛应用的一种快速成型制造工艺成型制造工艺，这种工艺以液态光敏树脂为原材料，这种工艺以液态光敏树脂为原材料，在计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的在计算机控制下的紫外激光按预定零件各分层截面的轮廓轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄轮廓轨迹对液态树脂逐点扫描，使被扫描区的树脂薄层产生光聚合层产生光聚合(

12、固化固化)反应，从而形成零件的一个薄层反应，从而形成零件的一个薄层截面。截面。立体光固化成型法原理立体光固化成型法原理 SL工艺的优点是精度较高，一般尺寸精度可控制工艺的优点是精度较高，一般尺寸精度可控制在在0.01mm;表面质量好表面质量好;原材料利用率接近原材料利用率接近100%;能制能制造形状特别复杂、精细的零件造形状特别复杂、精细的零件;设备市场占有率很高。设备市场占有率很高。该工艺适合比较复杂的中小型零件的制作。该工艺适合比较复杂的中小型零件的制作。选择性激光烧结法选择性激光烧结法 选择性激光烧结法选择性激光烧结法(SLS)是在工作台上均匀铺上是在工作台上均匀铺上一层很薄一层很薄(1

13、00-200)-200)的作金属的作金属(或金属或金属)粉末，粉末，激光束在计算机控制下按照零件分层截面轮廓逐激光束在计算机控制下按照零件分层截面轮廓逐点地进行扫描、烧结，使粉末固化成截面形状点地进行扫描、烧结，使粉末固化成截面形状。选择性激光烧结法原理选择性激光烧结法原理 SLS工艺的优点是原型件机械性能好，强度高工艺的优点是原型件机械性能好，强度高;无须设计和构建支撑无须设计和构建支撑;可选材料种类多且利用率高可选材料种类多且利用率高(100%)。缺点是制件表面粗糙，疏松多孔，需要。缺点是制件表面粗糙，疏松多孔，需要进行后处理进行后处理;制造成本高。制造成本高。熔融沉积成型法熔融沉积成型法

14、 这种工艺是通过将丝状材料如热塑性塑料、这种工艺是通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每蜡或金属的熔丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。一层的预定轨迹，以固定的速率进行熔体沉积。每完成一层，工作台下降一个层厚进行迭加沉积每完成一层，工作台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层，如此反复最终实现零件的沉积成型。新的一层，如此反复最终实现零件的沉积成型。FDM工艺的关键是保持半流动成型材料的温度刚工艺的关键是保持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上好在熔点之上(比熔点高比熔点高1左右左右)。其每一层片的。其每一层片的厚度由挤出丝的的直径决

15、定，通常是厚度由挤出丝的的直径决定，通常是0.250.50mm。三维印刷法三维印刷法 三维印刷法是利用喷墨打印头逐点喷射粘合剂三维印刷法是利用喷墨打印头逐点喷射粘合剂来粘结粉末材料的方法制造原型。来粘结粉末材料的方法制造原型。3DP的成型过的成型过程与程与SLS相似，只是将相似，只是将SLS中的激光变成喷墨打中的激光变成喷墨打印机喷射结合剂三维印刷法原理印机喷射结合剂三维印刷法原理 该技术制造致密的陶瓷部件具有较大的难度，该技术制造致密的陶瓷部件具有较大的难度，但在制造多孔的陶瓷部件（如金属陶瓷复合材多但在制造多孔的陶瓷部件（如金属陶瓷复合材多孔坯体或陶瓷模具等）方面具有较大的优越性。孔坯体或

16、陶瓷模具等）方面具有较大的优越性。分层实体制造分层实体制造 LOM工艺是将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊工艺是将单面涂有热溶胶的纸片通过加热辊加热粘接在一起，位于上方的激光切割器按照加热粘接在一起，位于上方的激光切割器按照CAD分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所分层模型所获数据，用激光束将纸切割成所制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上制零件的内外轮廓，然后新的一层纸再叠加在上面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，面，通过热压装置和下面已切割层粘合在一起，激光束再次切割，如此反复逐层切割、粘合、切激光束再次切割，如此反复逐层切割、粘合、切割割直至整个模型制作完成直至整个模型制作完成

17、。快速成型的工艺快速成型的工艺 快速模具制造方法有两种:一种为间接制模,间接制模是以快速原型为模型采用某种工艺制造模具;另一种为直接制模,直接制模是在快速原型制造设备上直接制造模具,即根据制品形状设计了模具的三维实体模型或将零件模型转换为型腔模型,选择专用材料,利用快速成型技术制造模具用快速原型制 母模,浇注蜡、硅橡胶、环氧树脂、聚氨脂等软材料,可构成软模具。(一)硅橡胶制模(二)电弧喷涂快速制模(三)树脂型复合模具制模(四)硅胶-陶瓷型橡胶模制模快速成型的基本原理快速成型的基本原理快速成型的工艺过程如下快速成型的工艺过程如下:(1)三维模型的构造三维模型的构造(2)三维模型的离散处理三维模型

18、的离散处理 成型精度和质量问题成型精度和质量问题 目前快速成型制件的精度和表面质量大多不能满足目前快速成型制件的精度和表面质量大多不能满足工程使用要求，只能作为概念造型和功能测试的原型工程使用要求，只能作为概念造型和功能测试的原型使用，必须改进成型工艺和快速成型软件。美国使用，必须改进成型工艺和快速成型软件。美国Stanford大学的大学的Prints采用逐层累加与五坐标数控加工采用逐层累加与五坐标数控加工结合的方法，用激光将金属直接烧结成型，可获得与结合的方法，用激光将金属直接烧结成型，可获得与数控加工相近的精度。数控加工相近的精度。FDM快速原型技术的优点是：1、制造系统可用于办公环境，没有毒气或化学物质的危险。2、工艺干净、简单、易于材作且不产生垃圾。3、可快速构建瓶状或中空零件。4、原材料以卷轴丝的形式提供，易于搬运和快速更换。5、原材料费用低，一般零件均低于20美元。6、可选用多种材料，如可染色的ABS和医用ABS、浇铸用蜡和人造橡胶。FDM快速原型技术的缺点是：1、精度较低，难以构建结构复杂的零件。2、垂直方向强度小。3、速度较慢，不适合构建大型零件。