1、第一章概论第二章冲压工艺及模具第三章塑料注射工艺及模具第四章其他模具第五章模具寿命与模具材料第一章概论第一章概论 学习目的学习目的 1.熟悉模具的定义及类型。2.理解模具制造的要求及过程。3.了解模具技术的发展。一、模具的类型一、模具的类型1.冲压模具 冲压加工是依靠冲压模具（图1-1）和冲压设备，使板料直接成型的加工方法。图1-1冲压模具第一章概论2.塑料模具 按其成型方法不同，可将塑料模具分为以下几类：(1)塑料注射模具注射成型是指有一定形状的模型，通过压力将熔融状态的塑料注入模腔而成型，其工艺原理是将固态的塑料按照一定的熔点融化，通过注射机的压力，用一定的速度注入模具内，再经冷却，将塑料
2、固化而得到与设计模腔一样的产品。如图：1-2所示。(2)挤出成型模具挤出成型可成型绝大部分热塑性塑料和部分热固性塑料。挤出成型模具又称机头，如图1-3所示。第一章概论图1 2塑料注射模具图1 3机头1电加热器2口模3调节螺钉4芯模5分流器支架6机体7栅板8进气管9分流器10测温孔第一章概论(3)压制成型模具压制成型主要用于成型热固性塑料，也可用于成型热塑性塑料。如图1-4所示。(4)中空吹塑成型模具中空吹塑成型是将由挤出或注射得到熔融状态的管状坯料置于模具型腔内，然后向管状坯料通入压缩空气，利用空气压力使管坯膨胀贴紧模腔壁，再经冷却定型得到中空塑件。如图1-5所示3.压铸模具 压铸模具是在普通
3、铸造技术基础上发展起来的一种先进工艺。压铸模具也由动模和定模两部分组成。如图1-6所示。第一章概论表格图1-6压铸模图1 4压制成型模具图1 5中空吹塑成型模具第一章概论二、模具制造的要求、过程和方法二、模具制造的要求、过程和方法1.模具制造的基本要求(1)制造精度高为了生产合格的产品和发挥模具的效能，设计、制造的模具必须具有较高的精度。(2)使用寿命长模具是比较昂贵的工艺装备，其使用寿命会直接影响产品的成本，因此，除小批量生产和新产品试制等特殊情况外，一般都要求模具有较长的使用寿命，在大批量生产的情况下，模具的使用寿命更加重要。(3)制造周期短模具的制造周期主要取决于模具制造技术和生产管理水
4、平。(4)模具成本低模具成本与模具结构的复杂程度、模具材料、制造精度要求及加工方法等有关，必须根据制品要求合理设计模具和制订其加工工艺。第一章概论2.模具制造的工艺过程 用模具成型制品时，每种模具一般只产生1-2副，所以模具制造属于单件生产。模具制造的工艺过程如图1-7所示。图1-7模具制造的工艺过程第一章概论(1)分析估算在接受模具制造的委托时，首先应根据制品零件图样或实物分析研究采用什么样的成型方案、确定模具套数、模具结构及主要加工方法，然后估算模具费用及交货期等。(2)模具设计 1)装配图设计。2)零件图设计。(3)零件加工每个需要加工的零件都必须按照图样制订其加工工艺，然后分别进行毛坯
5、准备、粗加工、半精加工、热处理及精加工或修磨抛光。(4)装配调整装配就是将加工好的零件组合在一起构成一副完整的模具。(5)试模装配调整好的模具，需要安装到相应的机器设备上进行试加工。第一章概论3.模具零件的主要加工方法(1)机械加工机械加工即传统的机床加工与现代的数控机床加工，是模具制造不可缺少的一种重要加工方法，即便采用其他方法加工制造模具，机械加工也常作为零件粗加工和半精加工阶段的主要加工方法。(2)特种加工特种加工是有别于传统机械加工的现代加工方法。(3)表面抛光模具成型零件经加工后，其表面留有加工痕迹，为了去除加工痕迹、减小表面粗糙度值，就需要对其进行表面抛光。第一章概论三、模具技术的
6、发展趋势三、模具技术的发展趋势1)模具的计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)。2)发展高效率、高精度、高寿命的“三高”模具。3)发展超塑性模具。4)发展模具制造新工艺、新技术，推广使用新材料。5)发展模具加工成套设备，以满足模具工业高速发展的需要。四、本课程的性质、任务和要求四、本课程的性质、任务和要求第二章冲压工艺及模具 学习目的学习目的 1.了解冲压的概念及特点。2.掌握冲压的基本工序。3.掌握冲压模具的结构及相应零部件的加工方法，掌握模具的装配要点。4.计算简单冲压模具的工作尺寸。5.了解曲柄压力机的结构。第一节冲第一节冲 压压 设设 备备第二章冲压工艺及模具 冲压是利用压
7、力机通过冲压模对板料加压，使其产生塑性变形或分离，从而得到一定形状、尺寸零件的工艺。常用的冲压设备有曲柄压力机（图2-1）、液压机（图2-2）和摩擦压力机等。图2 1曲柄压力机图2 2液压机本节介绍曲柄压力机。一、曲柄压力机一、曲柄压力机1.曲柄压力机的结构和工作原理(1)工作机构曲柄压力机结构如图2-3所示，由曲轴9、连杆10、滑块11组成。(2)传动系统电动机5、带轮4、传动带、齿轮6、7等构成了压力机的传动系统。图2-3曲柄压力机结构简图第二章冲压工艺及模具(3)操纵系统操纵系统包括离合器8、制动器3和控制装置等。(4)动力系统动力系统由电动机5和带轮4组成。(5)支承系统压力机的支承系
8、统即床身，是压力机的骨架，主要用来支承压力机的冲压力及有关零件的质量，并将所有的零件有机的联结在一起，以保证各零件运动的准确性，满足一定的精度、刚度和强度要求。(6)辅助系统压力机有多种辅助装置，如顶件(打料)装置、润滑系统、保护系统、计数装置及气垫等。第二章冲压工艺及模具2.曲柄压力机的类型1)按工艺用途，曲柄压力机可分为通用压力机和专用压力机两大类。2)按机身结构形式不同，曲柄压力机可分为开式压力机和闭式压力机。开压式压力机的机身形状类似英文字母C，如图2-4所示。图2-4开式压力机第二章冲压工艺及模具图2-5闭式压力机3)按运动滑块的数量，曲柄压力机可分为单动、双动和三动压力机，目前使用
9、最多的是单动压力机，双动和三动压力机主要用于拉深工艺。闭式压力机如图2-5所示，采用立柱、横梁、的闭式床身结构，结构稳定，刚度高。第二章冲压工艺及模具4)按连接曲柄和滑块的连杆数，曲柄压力机可分为单点、双点和四点压力机，曲柄连杆数的设置主要根据滑块面积和公称压力而定。3.曲柄压力机主要参数 压力机的参数是反映其工作能力、所允许加工零件的尺寸范围等技术指标，主要有如下五个：(1)公称压力压力机的压力是随着压力机滑块的下行而变化的。图2-6上、下止点示意图第二章冲压工艺及模具(2)滑块行程滑块行程是指滑块从上止点运动到下止点时所经过的距离。(3)行程次数行程次数是指滑块每分钟往复运动的次数。(4)
10、压力机工作台面尺寸压力机工作台面尺寸每边应大于模具下模座尺寸5070mm，以便于模具的安装固定。(5)闭合高度压力机的闭合高度是指滑块在下止点位置时，滑块下端面到工作台上表面之间的距离。图2-7模具闭合高度与压力机闭合高度的关系第二章冲压工艺及模具二、冲压设备的选用二、冲压设备的选用1.压力机类型的选择1)中、小型冲压件，选用开式机械压力机。2)大、中型冲压件，选用双柱闭式机械压力机。3)大量生产的冲压件，选用高速压力机或多工位自动压力机。4)大型、形状复杂的拉深件，选用双动或三动压力机。5)校平、整形和温热挤压工序，选用摩擦压力机。6)薄板冲裁、精密冲裁，选用刚度高的精密压力机。7)导板模或
11、要求导套不离开导柱的模具，选用偏心压力机。8)小批量生产中的大型厚板件的成形工序，多采用液压压力机。第二章冲压工艺及模具9)深拉深制件，选用有拉深垫的拉深油压机。10)汽车覆盖件，选用工作台面宽大的闭式双动压力机。2.压力机规格的选择1)必须保证压力机的公称压力大于冲压工序所需的压力。2)压力机滑块行程应满足制件在高度上能获得所需尺寸，并在冲压工序完成后能顺利地从模具上取出来。3)压力机的行程次数应符合生产效率和材料变形速度的要求。4)工作台面长、宽尺寸应大于模具下模座尺寸，并每边留出60100mm，以便安装固定模具用的螺栓、垫铁和压板。5)压力机的闭合高度、滑块尺寸、模柄孔尺寸等都应能满足模
12、具的正确安装要求。6)压力机的电动机功率必须大于冲压时所需要的功率。第二节冲 压 工 艺第二章冲压工艺及模具一、冲压加工的特点一、冲压加工的特点1)在压力机的简单冲击下，能获得壁薄、质量小、刚性好、形状复杂的零件，这些零件用其他方法难以加工甚至无法加工。2)所加工的零件精度较高、尺寸稳定，具有良好的互换性。3)冲压加工是无切屑加工，材料利用率高。4)生产效率高，生产过程容易实现机械化、自动化。5)操作简单，便于组织生产。二、冲压加工的基本工序二、冲压加工的基本工序1.分离工序(1)落料落料是在平板毛坯上沿封闭轮廓进行冲裁，分离部分为工件，余下的就是废料。落料常用于制备工序件，如图2-8所示。第
13、二章冲压工艺及模具(2)冲孔冲孔是在平板毛坯上沿封闭轮廓进行冲裁，分离部分为废料，余下的是工件，如图2-9所示。(3)切边对成形件边缘进行冲裁，以获得工件要求的形状和尺寸，称为切边，如图2-10所示。(4)冲槽在板料上或成形件上冲切出窄而长的槽，称为冲槽。与冲孔不同的是，冲槽的冲切轮廓是非封闭的，如图2-11所示。第二章冲压工艺及模具图2 8落料图2 9冲孔第二章冲压工艺及模具图2 10切边图2 11冲槽第二章冲压工艺及模具(5)切口在板料上沿非封闭轮廓将局部材料冲切开并弯成一定角度，但不与主体分离，称为切口，也可称为冲切成形或切舌，如图2-12所示。(6)剖切将已成形的立体形状的工序件分割为
14、两件，称为剖切，如图2-13所示。第二章冲压工艺及模具图2 12切口图2 13剖切第二章冲压工艺及模具(7)切断对板料、型材、棒料、管材等沿横向进行冲切分离加工，称为切断。切断有三种形式，分别为单边切断、双边切断、成形切断，如图2-14所示。图2-14切断的基本形式2.成形工序 是指坯料在不破裂的条件下产生塑性变形而形成所需形状及尺寸的零件，其特点是坯料在冲压力的作用下，变形区应力满足屈服条件，因而坯料只发生塑性变形而不破坏。常见成形工序如下几种：(1)弯曲将平直的坯料弯折成具有一定角度和曲率半径的零件的成形工序称为弯曲。弯曲加工的类型按弯曲件的形状分为V形、L形、U形、Z形等，如图2-15所
15、示；按弯曲加工所使用的设备分为压弯、折弯、滚弯、绕弯、旋弯、拉弯等，图2-16所示为常见的弯曲件。第二章冲压工艺及模具图2-15弯曲加工的类型第二章冲压工艺及模具图2-16常见的弯曲件第二章冲压工艺及模具图2-17常见拉深件(3)翻边利用模具将工序件的孔边缘或外边缘翻成竖直直边的加工方法称为翻边。翻边分外缘翻边（如图2-18b),内缘翻边（图2-18a)。(2)拉深拉深是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件的加工方法。图2-17所示为常见的拉深件。第二章冲压工艺及模具图2-18内缘翻边和外缘翻边第二章冲压工艺及模具三、冲裁变形过程三、冲裁变形过程(1)弹性变形
16、阶段(图2-19a)凸模向下压，材料就会产生压缩、拉伸或弯曲变形，位于凹模上方的板料则向上产生弯曲变形。(2)塑性变形阶段(图2-19b)凸模继续下压，挤入板料上端，与此同时，板料下端挤入凹模刃口，形成光亮的剪切面。(3)断裂分离阶段(图2-19c、d、e)随着冲裁工作的继续进行，材料将首先在凹模刃口附近的侧面产生裂纹，紧接着在凸模刃口附近的侧面也产生裂纹。图2-19冲裁变形过程第二章冲压工艺及模具四、影响冲裁件质量的因素四、影响冲裁件质量的因素1.冲裁件断面质量冲裁件断面分四个区，即圆角带a、光亮带b、断裂带c和毛刺区d，如图2-20所示。(1)圆角带a圆角带是由于凸模刃口压入材料时，刃口附
17、近的材料随即产生弯曲和伸长变形，材料被拉入凸、凹模间隙而形成的。(2)光亮带b当凸、凹模刃口切入材料后，材料与凸、凹模刃口侧表面挤压而形成光亮垂直的断面。(3)断裂带c刃口附近的微裂纹在拉应力作用下不断扩展而撕裂，其断面较为粗糙且带有锥度。(4)毛刺带d毛刺是在刃口附近的侧面材料出现微裂纹时形成的。第二章冲压工艺及模具图2-20冲裁区应力、变形和冲裁件正常的断面状况第二章冲压工艺及模具表2-1普通冲裁毛刺的允许高度(单位：mm)料厚t03 0305 0510 1015 152生产时005 008 010 013 015试模时 0015 002 003 004 005当冲裁间隙大小合适时，毛刺的
18、高度很小，比较容易去除。普通冲裁允许的毛刺高度见表2-1。第二章冲压工艺及模具2.影响冲裁件尺寸精度的因素(1)冲裁模制造精度的影响冲裁模的制造精度对冲裁件尺寸精度影响较大，而冲裁模的精度与冲裁模的结构、加工、装配等多方面因素有关。冲裁模制造精度与冲裁件精度之间的关系见表2-2。(2)材料力学性能的影响材料的力学性能主要影响该材料在冲裁过程中的弹性变形量。(3)冲裁模间隙的影响冲裁模间隙是指冲裁模凸模和凹模之间的间隙。3.冲裁件形状误差五、提高冲裁件质量的途径五、提高冲裁件质量的途径第二章冲压工艺及模具表2-2冲裁模制造精度与冲裁件精度之间的关系模具制造精度冲裁件精度 材料厚度t/mm 05
19、08 10 15 2 3 4 5 6 8 10 12IT6IT7IT8IT8IT9IT10IT10IT7IT8IT9IT10IT10IT12IT12IT12IT9IT12IT12IT12IT12IT12IT12IT14IT14IT14第三节典型冲压模具结构第三节典型冲压模具结构第二章冲压工艺及模具 冲压模具是冲压生产中最重要的工艺装备。冲压零件的质量好坏和精度高低，主要取决于冲压模的质量和精度。冲压模的结构又直接影响到生产效率及冲压模本身的使用寿命甚至操作的安全。一、冲压模的类型一、冲压模的类型1)按工序组合方式分为单工序模、级进模、复合模等。2)按工序性质分为落料模、冲孔模、切断模、切边模、
20、弯曲模、拉深模等。3)按凸、凹模所用材料分为钢质冷冲模、硬质合金冷冲模、锌基合金冷冲模、橡皮冷冲模、聚氨酯橡皮冷冲模等。第二章冲压工艺及模具二、冲裁模二、冲裁模1.冲裁模的结构(1)工作零件它是直接进行冲裁工作的零件，是冲模中最重要的零件，如图2-21所示的凸模12和凹模18。(2)导向装置它在冲裁过程中能保证凸、凹模间隙均匀和稳定，保证模具各部分保持良好的运动状态，如图2-21所示的导套3和导柱2。(3)定位装置它能确保坯料在每次冲裁时处于正确的位置，如图2-21所示的导料板16和挡料销19。(4)压料装置它的作用是将坯料压紧在凹模上再进行加工。第二章冲压工艺及模具(5)出件装置在一次工作行
21、程之后，由出件装置使工件脱离模具，如图2-21所示，冲完的工件沿下模板漏料孔漏下。(6)卸料装置在封闭冲裁时，卸料装置在滑块回程时将套在凸模上的条料卸下来，以便进行下次冲压加工。(7)支承及紧固零件它主要起到支承、固定、安装上述各部分的零件的作用，它是冲压模具的基础零件。图2-21落料模第二章冲压工艺及模具图2-22单工序冲裁模2.单工序冲裁模 是指压力机滑块在一次行程内只完成一个冲压工序的模具。图2-22所示为单工序冲裁模。图2-23导柱式单工序冲孔模图2-23所示为导柱式单工序冲孔模，冲件上共有八个孔，利用该模具，这八个孔在压力机一次行程中即可全部冲出。第二章冲压工艺及模具(1)送料由于工
22、序件是经过拉深的空心件，属于半成品，故在压力机空行程中完成放料工作。(2)冲裁上模部分通过模柄16与压力机滑块相连，在滑块带动下，整个上模部分下行，凸模6、7、8、15依次与材料接触，迫使材料分离，完成冲裁工作。(3)卸料卸料由弹簧10、卸料板21组成的弹性卸料装置完成，卸料板21除起卸料作用外，还可以在模具下行时先与材料接触，将材料压紧，从而保证冲孔零件的平整性，提高零件的表面质量。(4)定位利用定位圈5进行定位。第二章冲压工艺及模具3.级进模(1)用导正销定位的冲孔落料级进模(图2-24)1)送料。2)定位。图2-24用导正销定位的冲孔落料级进模第二章冲压工艺及模具(2)双侧刃定距的冲孔落
23、料级进模(图2-25)1)送料。2)定位。3)冲裁。4)卸料。图2-25双侧刃定距的冲孔落料级进模第二章冲压工艺及模具4.复合模 是指压力机在一次行程中，同一位置完成两道或两道以上冲裁工序的模具。(1)正装式复合模(图2-26)凸凹模6安装在上模座上，因此，这是一套正装式复合模具。1)送料。2)定位。3)冲裁。4)卸料。图2-26正装式复合模第二章冲压工艺及模具(2)倒装式复合模(图2-27)凸凹模18安装在下模座上，因此，这是一套倒装式复合模具。1)送料。2)定位。3)冲裁。4)卸料。图2-27倒装式复合模第二章冲压工艺及模具(3)倒装式复合模和正装式复合模的特点对比1)倒装式复合模不适用于
24、冲制孔边距离较小的冲裁件，但其结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行卸料，卸料可靠，操作方便，易于实现自动化，故应用十分广泛。2)正装式复合模适用于冲制材质较软或坯料较薄且平直度要求较高的冲裁件，还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。图2-28简单V形制件的通用弯曲模第二章冲压工艺及模具三、弯曲模三、弯曲模1.简单弯曲模 图2-28所示为简单V制件的通用弯曲模，它可弯曲宽度较大、边长较短的多种弯曲件。图2-29所示为槽形弯曲模，此模具由凸、凹，上、下模座，压料板等组成凹模分成两块分别固定在下模座上，制件弯曲后由弹顶器顶出。2.级进复合弯曲模3.复杂弯曲模 复杂弯曲模可以一次弯曲成型在简单模中需
25、多道弯曲工序才能成型的制件。图2-31所示的闭角弯曲模适用于弯曲一次成型小于九十度的U形制件。第二章冲压工艺及模具图2 29槽形弯曲模图2 30级进复合弯曲模第二章冲压工艺及模具图2-31闭角弯曲模四、拉深模四、拉深模1.单动压力机用拉深模(1)首次拉深模图2-32a所示为无压料装置的首次拉深模。(2)以后各次拉深模图2-33a所示为无压料装置的以后各次拉深模。2.双动压力机用拉深模(1)双动压力机用首次拉深模双动压力机用首次拉深模，下模由凹模、定位板、凹模固定板和模座组成，如图2-34所示。(2)双动压力机用以后各次拉深模图2-35所示为双动压力机用以后各次拉深模，该模具与首次拉深模不同之处
26、是所用坯料是拉深后的工序件，定位板较厚，拉深后的零件利用一对卸件板从凸模上卸下来，适用于拉深不带凸缘的拉深件。第二章冲压工艺及模具图2-32首次拉深模第二章冲压工艺及模具图2-33以后各次拉深模第二章冲压工艺及模具图2 34双动压力机用首次拉深模1下模座2凹模3定位板4上模座5压料圈6凸模固定杆7凸模8凹模固定板9顶板图2 35双动压力机用以后各次拉深模第四节冲裁模具工作尺寸的计算第四节冲裁模具工作尺寸的计算 凸模和凹模是直接参与冲裁加工的零件，称为工作类零件。凸、凹模的刃口尺寸和公差将会直接影响到冲裁件的尺寸精度，模具的合理间隙值也要靠凸、凹模刃口尺寸及其公差来保证。一、冲裁模间隙一、冲裁模
27、间隙冲裁模间隙是指冲裁模中凹模的刃口尺寸与凸模刃口尺寸之差，常用Z来表示，如图2-36所示，即Z为双面间隙，如无特珠说明时，冲裁间隙都是指双面间隙。第二章冲压工艺及模具图2-36冲裁模间隙 根据研究与实际生产经验，同隙值可按材料及料厚要求，查表进行确定，见表2-3、表2-4。2.初始间隙的最大值是考虑到凸模和凹模的制造公差所增加的数值。3.在使用过程中，由于模具工作部分的磨损，间隙将有所增加，因而间隙的使用最大数值会超过表列数值第二章冲压工艺及模具二、凸、凹模刃口尺寸计算方法二、凸、凹模刃口尺寸计算方法根据冲压加工方法的不同，刃口尺寸的计算方法也不一样，目前常用的有两类。1.凸模与凹模按图样分
28、别加工法冲模刃口尺寸与工件尺寸及公差分布情况如图2-37所示。(1)落料落料时，先确定凹模刃口尺寸。图2-37(2)冲孔冲孔时，先确定凸模刃口尺寸。考虑到模具的磨损，凸模基本尺寸取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。以凸模为基准，间隙取在凹模上，即冲裁间隙通过增大凹模刃口尺寸来取得。设冲孔尺寸为d+0，根据尺寸计算原则，冲孔时应以凸模为设计基准，计算公式为续(3)孔心距孔心距属于磨损后基本不变的尺寸。在同一工步中冲出两个相距为L的孔时，其凹模型孔中心距Ld计算公式为显然，凸、凹模分别加工法的优点是凸、凹模互换性好，制造周期短，便于成批制造；其缺点是模具的制造公差比较小，模具加工比较困难，制造成本高
29、，适用于圆形、方形、矩形等规则形状冲裁件的模具设计。2.凸模与凹模配作法目前，模具加工中采用最为广泛的是凸模与凹模配作法。凸模与凹模配作法就是先按设计尺寸制造出一个基准件(凸模或凹模)，然后根据基准件的实际尺寸按最小合理间隙配制另一件(凹模或凸模)。这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，模具制造方便，成本低，特别是模具间隙容易保证。设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，只在图样上注明“凸(凹)模刃口按凹(凸)模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值Zmin”。采用配作法，计算凸模或凹模刃口尺寸，首先是根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情
30、况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大、变小还是不变这三种情况，然后分别按不同的公式计算，如图2-39所示。图2-39第五节冲压模具主要零件的制造一、冲压模具零件的分类一、冲压模具零件的分类1.工艺类零件工艺类零件是指直接参与完成冲压加工过程，并和坯料直接发生作用的零件，包括直接对毛坯进行加工成型的工作零件和用以确定加工中毛坯正确位置的定位类零件等。2.结构类零件结构类零件是指不直接参与完成冲压加工过程，也不和坯料直接发生作用，只对模具完成加工过程起保证作用或对模具的功能起完善作用的零件，包括保证上、下模运动正确位置的导向类零件，用以承受模具零件或将模具安装固定到压力机上的固定类零件
31、等。模具零件的详细分类如图2-41所示。图2-41二、工作零件的加工二、工作零件的加工1.凸模凸模的形式很多，按截面形状分有圆形和非圆形；按刃口形状分有平刃和斜刃凸模；按结构分有整体式、镶拼式、阶梯式、直通式和带护套式凸模等。(1)圆形凸模的结构形式及加工圆形凸模的工作面和固定端一般都是圆形，其结构主要由外圆柱面和端面及过渡圆角组成，如图2-42所示。圆形凸模有三种形式：用于较大直径的凸模(图2-42a)；用于较小直径的凸模(图2-42b)；快换式的小凸模(图2-42c)。其中，前两种凸模适用于冲裁力和卸料力较大的场合，而第三种凸模便于维修更换。圆形凸模的强度和刚性较好，容易安装，便于维修。台
32、肩的作用是以便于安装与固定，保证工作时凸模不脱落。1)双顶尖法。双顶尖法是先车削出圆形凸模的两个端面，钻两端中心孔，再用双顶尖装夹圆凸模毛坯，车削及磨削圆柱面。这种方法可保证车削、磨削外圆时安装定位基准相同，适用于细长圆形凸模的加工。2)工艺夹头法。工艺夹头法是先车削出圆形凸模两端面、外圆及工艺夹头，然后用三爪自定心卡盘，一次装夹磨削三个台阶圆，如图2-43所示。这种方法适用于长径比不大的圆形凸模加工。图2-43中，夹头长10mm，割槽处留5mm，待圆形凸模组装入凸模固定板后，用锤子敲出工艺夹头，再磨平圆形凸模的上端面。(2)非圆形凸模的结构形式及加工非圆形凸模固定部分的截面形状一般是比较简单
33、的圆形或矩形，如图2-44所示。其中，图2-44a是采用台肩进行固定，图2-44b是铆接固定。但必须注意，如果工作部分的截面是非圆形的，而固定部分是圆形的，都必须在固定端接缝处加防转销。图2-44c和图2-44d是直通式凸模。直通式凸模可以采用线切割、成形磨削或成形铣削加工，但是固定板型孔的加工较复杂。这种凸模的工作端面应进行淬火，淬火长度约为全长的1/3。图2-44d用粘接方法进行固定。常用的粘结剂有低熔点合金、环氧树脂及无机粘结剂等。用低熔点合金等粘结剂固定凸模方法的优点在于，当多凸模冲裁时(如电机定、转子冲槽孔)，可以简化凸模固定板加工工艺。便于在装配时保证凸模与凹模之间有较合理且均匀的
34、间隙。对于非圆形凸模的加工，常采用刨削、铣削、磨削、压印锉修及线切割等加工方式。2.凹模(1)单圆形凹模型孔的加工单圆形凹模型孔的加工比较容易，一般采用钻、扩、镗等加工方法进行粗加工和半精加工，经过热处理后，再在内圆磨床上精加工。(2)多圆形凹模型孔的加工多圆形凹模型孔的加工属于孔系加工。加工时，除保证各凹模型孔的尺寸及形状精度外，还要保证各凹模型孔之间的相对位置。多圆形凹模型孔一般采用高精度的坐标镗床、立式铣床及线切割加工。图2-45(3)非圆形凹模型孔的加工非圆形凹模型孔如图2-45所示，对其加工可采用铣削、线切割等加工方式。三、上、下模座的加工三、上、下模座的加工冲压模具的上、下模座用来
35、安装导柱，导套，连接凸、凹模固定板等零件，并在压力机上起安装作用。模座主要是平面加工和孔系加工。为了使加工方便和保证模座的技术要求，应先加工平面，再以平面定位加工孔系。模座毛坯表面经过铣(或刨)削加工后，再磨上、下平面以提高平面度和上、下平面的平行度，再以平面作主要定位基准加工孔系，从而保证孔加工的垂直度要求。上、下模座通常都用铸铁和铸钢作毛坯，常用的工艺过程如下：(1)铸造铸造后的毛坯应留有适当的切削加工余量，并不允许有夹渣、裂纹和过大的缩孔、过烧现象。(2)热处理进行退火处理，消除内应力，以利于后续工序的切削加工。(3)钳工划线根据模座的尺寸要求进行划线。(4)铣(或刨)削铣(或刨)削上、
36、下平面，上、下各留单面磨削余量0.150.20mm。(5)钻削钻导套、导柱孔，各孔留镗孔余量2mm。(6)刨削刨削气槽、油槽，加工到尺寸。(7)磨削磨削上、下平面，加工到尺寸要求。(8)铣削铣削肩台至尺寸。(9)镗削镗削导柱、导套孔。在镗孔时，上、下模座的导套及导柱孔应配对加工，其余各螺孔、销钉孔应与凸模固定板、凹模配钻加工，以保证两零件孔的同轴度要求。加工模板孔时，需以模板平面为基准，用专用镗床或钻床加工。其上、下模座相应的导柱、导套孔应保持同轴，而孔的中心线应与模板平面保持垂直并达到孔径尺寸。(10)检验按图样要求进行检验。(11)钳工加工后的模板应去除未加工表面的毛刺、凸起或对非加工表面
37、涂漆。四、导向零件的加工四、导向零件的加工1.导柱的加工图2-46导柱的结构形状模具应用的导柱结构种类很多，其标准的结构形状如图2-46所示。图2-46导柱的加工工艺过程如下：(1)备料、切断导柱的材料一般为20钢(或按图样要求选取材料)。切断后，断面应留有端面车削余量35mm，外圆应留有34mm的切削余量。(2)车削端面、钻中心孔车削一端面，留1.52.5mm另一端面车削余量，钻中心孔；掉头车削另一端面至尺寸要求，钻中心孔。(3)车削外圆按图样粗车外圆，两边各留0.5mm的磨削余量，若导柱有槽，切槽至尺寸。(4)检验检验前几道工序的加工尺寸。(5)热处理按工艺进行，保证渗碳层深度0.81.2
38、mm，渗碳后的淬火硬度为5862HRC。(6)研磨研一端中心孔，然后掉头研另一端中心孔。(7)磨削用外圆磨床及无心磨床磨削外圆。磨削后应留0.010.05mm的研磨余量。(8)研磨加工后的导柱，为降低外圆表面粗糙度值，达到表面质量要求，可抛光圆柱面。(9)检验检验各工序的加工尺寸。2.导套的加工导套和导柱一样，都是模具中广泛应用的导向零件，其常见的标准结构形状如图2-47，都是模具中广泛应用的导向零件，其常见的标准结构形状如图2-47所示图2-47导套的标准结构。构成它们的主要表面是内外圆柱面，因此，可根据它们的结构形状、尺寸和材料要求，选用适当尺寸的圆钢作为毛坯。图2-47导套的加工工艺过程
39、如下：(1)备料，切断将圆钢切断，长度范围内留端面切削余量4mm(两端)，在圆柱直径上应留34mm的车削余量。(2)车削车削端面留23mm余量，钻导套孔留2mm车、磨削余量，车削外圆刀留磨削余量，镗孔、镗油槽。(3)车削车削另一端至尺寸要求，车削外圆至尺寸。(4)检验检验前几道工序尺寸。(5)热处理按热处理工艺进行，保证渗碳层深度0.81.2mm，硬度5862HRC。(6)磨削五、模具零件的电加工五、模具零件的电加工电器开关触点在闭合和断开时，往往会产生电火花，使开关表面有烧损的痕迹，这种因放电而引起电极烧损的现象称为电腐蚀，电加工就是利用电腐蚀对金属材料加工成形的工艺方法。它不但能加工形状复
40、杂、尺寸细小、精度要求较高的冲模零件，而且能有效地加工经过淬硬或难以用金属切削方法加工的零件。电加工的制造精度高、质量好，有较高的加工效率。1.电火花成形加工电火花成形加工是在一定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电的电腐蚀作用，对工件表面进行尺寸加工的工艺方法。电火花成形加工的原理如图2-48所示，由脉冲电源2输出的电压加在液体介质中的工件和工具电极(以下简称为电极)上，自动进给调节装置5(图中仅为该装置的执行部分)使电极和工件保持一定的放电间隙。当电压升高时，会在某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质，产生火花放电，瞬时高温使电极和工件表面都被蚀除掉一小块材料，各自形成一个小凹坑。电
41、火花成形加工实际上是电极和工件间的连续不断的火花放电。通过电极不断进给，工件不断产生电腐蚀，就可将电极形状复制在工件上，加工出所需要的成形表面(其整个表面将由无数个小凹境所组成)。一次脉冲放电过程可分为电离、放电、热膨胀、抛出金属和消电离等阶段。电火花成形加工具有以下特点：1)电极和工件在加工过程中不直接接触，两者间的宏观作用力很小，因而不受电极和工件的刚度限制，有利于实现微细加工(如小孔直径可达0.015mm)。2)电极材料不必比工件材料硬度高。3)容易实现自动化。2.电火花线切割加工(1)基本原理电火花线切割加工也是通过电极和工件之间脉冲放电的电腐蚀作用，对工件进行加工，其加工原理与电火花
42、成形加工相同，但加工方式不同，电火花线切割加工采用连续移动的金属丝作电极，工件接脉冲电源的正极，电极丝接负极，如图2-49所示。工件(工作台)相对电极丝按预定的要求运动，从而使电极丝沿着所要求的切割路线进行电腐蚀，实现切割加工。在加工中，电蚀产物由循环流动的工作液带走。电极丝以一定的速度运动(称为走丝运动)，其目的是减小电极损耗，且不被火花放电烧断，同时也有利于电蚀产物的排除。(2)电火花线切割加工的特点1)不需另做电极，缩短了生产周期。2)能方便地加工出形状复杂、细小的通孔和外形表面。3)电极损耗极小(一般可忽略不计)，有利于提高精度。4)采用四轴联动，可加工锥度和上、下异形体等零件。(3)
43、电火花线切割加工艺电火花线切割加工一般作为零件加工的最后工序。要达到加工零件的精度和表面粗糙度要求，应合理控制线切割加工时的各种因素(电参数、切割速度、工件装夹等)，同时应安排好零件的工艺路线及线切割加工前的准备。(1)毛坯准备模具工作零件一般采用锻造毛坯，其线切割加工常在淬火或回火后进行。由于受材料淬透性的影响，当大面积去除金属和切断加工时，会使材料内部残余应力的相对平衡状态发生变化而引起变形，影响加工精度。为减少这种影响，除在设计时应选用锻造性能好、淬透性好、热处理变形小的合金工具钢作模具材料外，对模具毛坯锻造及热处理工艺也应正确进行。(2)工艺参数的选择 1)脉冲参数的选择。要求获得较小
44、的表面粗糙度值时，选用的电参数要小；若要求获得较高的切割速度，脉冲参数要选大一些，但加工电流的增大受排屑条件及电极丝截面积的限制，过大的电流易引起断丝。2)电极丝的选择。电极丝应具有良好的导电性和抗电蚀性，且抗拉强度高，材质均匀。常用电极丝有钼丝、钨丝、黄铜丝等，其中，钨丝抗拉强度高，直径?(0.030.1)mm，一般用于各种窄缝的精加工，但价格昂贵；黄铜丝抗拉强度较低，适于慢速走丝加工，直径?(0.10.3)mm；钼丝抗拉强度高，适于快速走丝加工，直径?(0.080.2)mm。电极丝直径应根据切缝的宽窄、工件厚度和拐角尺寸大小来选择。若加工带尖角、窄缝的小型模具宜选用较细的电极丝；若加工大厚
45、度或大电流切割时应选用较粗的电极丝。3)工作液的选配。工作液对切割速度、表面粗糙度等有较大影响。慢速走丝切割加工，普遍使用去离子水；对于快速走丝切割加工，最常用的是乳化液。乳化液是由乳化油和工作介质配制而成的(浓度为510)。工作介质可以用自来水、蒸馏水、高纯水等。(3)工件的装夹与调整1)工件装夹。工件装夹时必须保证工件的切割部位位于机床工作台纵向、横向进给的允许范围之内，同时应考虑切割时电极丝的运动空间。2)工件的调整。装夹工件时，还必须配合找正法进行调整，方能使工件的定位基准面分别与机床的工作台面和工作台的进给方向保持平行，以保证所切割的表面与基准面之间的相对位置精度。常用的找正方法有百
46、分表找正法和划线找正法。百分表找正法。往复移动工作台，按百分表的指示值调整工件位置，直至百分表指针的偏摆范围达到所要求的数值，找正应在相互垂直的三个方向上进行，如图2-50所示。划线找正法。工件的切割图形与定位基准间的相互位置精度要求不高时，可采用划线法找正，如图2-51所示。往复移动工作台，目测划针与基准间的偏离情况，将工件调整到正确位置。(4)电极丝位置的调整电火花线切割加工之前，应将电极丝调整到切割的起始位置上，常用的调整方法有以下几种：1)目测法(图2-52)。对加工精度要求较低的工件，可以直接利用目测或借助放大镜来进行观测。利用穿丝孔处划出的十字基准线，分别从不同方向观察电极丝与基准
47、线的相对位置，根据偏离情况移动工作台，直到电极丝与基准线中心重合时，工作台纵、横方向上的读数就是电极丝中心的坐标位置。2)火花法(图2-53)。移动工作台使工件基准面逐渐靠近电极丝，在出现火花时，记下工作台的相应坐标值，再根据放电间隙推算电极丝中心的坐标。3)自动找中心(图2-54)。自动找中心就是让电极丝在工件孔的中心自动定位，数控功能较强的线切割机床常用这种方法。首先让电极丝在x轴或y轴方向与孔壁接触，接着在另一轴的方向进行上述过程，经过几次重复，数控线切割机床的数控装置自动计算后就可找到孔的中心位置。第六节冲压模具的装配与试模冲压模具的装配是按照设计要求，将模具零件联接或固定起来，达到一
48、定的装配技术要求，并保证加工出合格冲压件的过程。对于冲裁模，既要保证零件的加工精度，也要保证装配技术要求，例如，若装配不能保证均匀的冲裁间隙，就会影响冲压件的质量和模具的使用寿命。在模具进行装配之前，要仔细研究设计图样，按照模具的结构和技术要求，确定合理的装配顺序及装配方法，选择合理的检测方法和测量工具。一、冲裁模装配的技术要求一、冲裁模装配的技术要求1)装配好的冲模，其闭合高度应符合设计要求。2)模柄(活动模柄除外)装入模座后，其轴线对上模座上平面的垂直度误差在全长范围内不大于0.05mm。3)导柱与导套装配后，其轴线应分别垂直于下模座的底平面和上模座的上平面，其垂直度误差应符合表2-7的规
49、定。续6)装配好的模架，其上模座沿导柱上、下移动应平稳，无阻滞现象。7)装配好的导柱，其固定端面与下模座下平面应保留12mm距离，选用B型导套时，装配后其固定端面应低于上模座上平面12mm。8)凸模和凹模的配合间隙应符合设计要求，沿整个刃口轮廓应均匀一致。9)定位装置要保证定位正确可靠，卸料、顶料装置要动作灵活、正确，出料孔要畅通无阻，保证制件及废料不卡在冲模内。10)模具应在生产现场进行试模，冲出的制件应符合设计要求。由于模具制造属于单件小批生产，装配时常采用修配法和调整法来保证装配精度。二、主要组件的装配二、主要组件的装配1.模柄的装配图2-55所示的冲裁模采用压入式模柄，模柄与上模座的配
50、合为H7/m6。在装配凸模固定板和垫板之前，应先将模柄压入模座孔内，如图2-55a所示，并用直角尺检查模柄圆柱面与上模座上平面的垂直度，其误差不大于0.05mm。模柄垂直度检验合格后再加工骑缝销(螺)孔，装入骑缝销(或螺钉)，然后将端面在平面磨床上磨平，如图2-55b所示。2.导柱、导套的装配(1)先压入导柱的装配方法1)选配导柱和导套。按照模架精度等级规定选配导柱和导套，使其配合间隙符合技术要求。2)压入导柱。压入导柱时(图2-56)，在压力机平台上将导柱置于模座孔内，用百分表在两个垂直方向检验和校正导柱的垂直度，边检验校正边，将导柱慢慢压入模座。图2-55模柄的装配过程a)模柄装配b)模柄
