第十章 塑料注射模具制造與實例,10-1 塑料模具制造特點 10-2 塑料注射模具零件常用加工方法 10-3 塑料注射模具裝配 10-4 塑料注射模具設計與制造實例,10.1 塑料注射模具制造特點,要保證模具質量 要保證模具制造周期 要保證模具使用壽命 要保證模具成本低廉 要提高模具的加工工藝水平 要保證良好的勞動條件,一、塑料注射模具制造過程的基本要求：,10.1 塑料注射模具制造特點,1.接受設計任務（設計任務書、開模指令） 2.原始資料分析（塑料分析、注塑機分析等） 3.塑件基本參數計算（收縮率、公差選擇等） 4.模具結構確定（有無抽芯、何種頂出等) 5.繪制模具結構草圖（平面圖、排位圖、抽芯等） 6.繪制模具裝配圖（三維造型和分模） 7. 繪制模具零件圖(出工程圖) 8. 校核后投產 9. 試模反饋后更改設計至合格,二、塑料模具設計流程：,(1)經過審簽的正規塑件圖紙，并注明采用塑料的牌號、透明度、顏色等。 (2)塑料制件說明書或技術要求。 (3)生產批量。 (4)如果是仿制，則提供塑料制件樣品。,1、接受任務書,二、塑料模具設計流程：,(1)塑件分析 塑料的分析 塑件成型工藝性分析 (2)熟悉工廠實際情況 (3)熟悉有關參考資料及技術標準,10.1 塑料注射模具制造特點,二、塑料模具設計流程：,2、原始資料分析,(1)確定成型工藝方法 (2)塑件成型工藝過程的制定 (3)成型工藝條件的確定 (4)選擇成型設備 (5)工藝文件的制定,10.1 塑料注射模具制造特點,二、塑料模具設計流程：,3、塑件成型工藝規程的制定,(1)確定塑件成型位置及分型面 (2)模具型腔數的確定，澆注系統和排氣系統的設計。 (3)確定主要成型零件，結構件的結構形式。 (4)側向分型抽芯機構的設計。 (5)選擇塑件的推出方式 (推桿、推管、推板、組合式推出)。 (6)拉料桿形式的選擇。 (7)模具外形結構及所有連接、定位、導向件位置的設計。 (8)決定冷卻、加熱方式及加熱冷卻溝槽的形狀、位置、加熱元件的安裝部位。,10.1 塑料注射模具制造特點,二、塑料模具設計流程：,4、模具結構設計,參照有關塑料模架標準和其他零件標準，繪制模具結構草圖，為正式繪圖作好準備。,10.1 塑料注射模具制造特點,二、塑料模具設計流程：,5、繪制模具結構草圖,模具總裝圖內容: (1)模具成型部分結構。 (2)澆注系統、排氣系統結構。 (3)分型面及分模取件方式。 (4)外形結構及所有連接件，定位、導向件的位置。 (5)輔助工具 (取件卸模工具，校正工具等)。 (6)按順序將全部零件序號編出，填寫明細表。 (7)標注模具必要尺寸，如模具總體尺寸、特征尺寸、裝配尺寸 、極限尺寸 。 (8)標注技術要求和使用說明。,10.1 塑料注射模具制造特點,二、塑料模具設計流程：,6、繪制模具裝配圖,由模具總裝圖拆畫零件圖的順序為:先內后外，先簡單后復雜。通常主要工作零件加工周期較長，加工精度較高，認真繪制，其余零部件盡量采用標準件。 (1)根據需要按比例繪制零件圖，視圖選擇要合理。 (2)標注尺寸要集中、有序、完整。 (3)根據零件的用途正確標注表面粗糙度。 (4)填寫零件名稱、圖號、材料牌號、熱處理和硬度要求表面處理、圖形比例、自由尺寸的加工精度、技術要求等都要正確填寫。,10.1 塑料注射模具制造特點,二、塑料模具設計流程：,7、繪制零件圖,(1)校對 (2)審圖 (3)投產制造,10.1 塑料注射模具制造特點,二、塑料模具設計流程：,8、校核后投產,一、注射模模架,1. 模架的結構組成,圖10-1 注射模模架 1-定模座板；2-定模板；3-動模板；4-導套；5-支撐板；6-導柱； 7-墊塊；8-動模座板；9-推板導套；l0-導柱；11-推桿固定板；12-推板,安裝模具工作零件和其他零件，保證 模具工作部分有正確的相對位置。,10.2 塑料注射模具常用加工方法,2. 模架的技術要求,安裝或支撐成形零件和其他結構零件的基礎，保證零件（如型芯型腔）的準確對合，導柱、導套和復位桿等零件裝配后要運動靈活、無阻滯現象。,模架組合后其安裝基準面應保持平行，其平行度公差等級見下表。,模具主要分型面閉合時的貼合間隙值應符合下列要求： 級精度模架為0.02mm；級精度模架為0.03mm；級精度模架為0.04mm。,3. 模架零件的加工,基本組成零件有三種類型：導柱、導套及模板類零件。,圖10-9,內、外圓柱面加工,模板平面的平面度和平行度 以及導柱、導套安裝孔的尺寸精度、 孔與模板平面的垂直度要求。,3. 模架零件的加工,基本組成零件有三種類型：導柱、導套及模板類零件。,在平面加工過程中要特別注意防止彎曲變形。粗加工后若有變形可利用電磁吸盤把這種變形矯正過來，磨削后加工表面的形狀誤差并不會得到矯正。精度更高的平面，應采用刮研方法加工。,圖10-9,3. 模架零件的加工,基本組成零件有三種類型：導柱、導套及模板類零件。,位置精度：采用坐標鏜床、雙軸坐標鏜床或數控坐標鏜床進行加工。精度要求較低也可在臥式鏜床或銑床上，將動、定模板重疊在一起，一次裝夾同時鏜出相應的導柱和導套的安裝孔。模板的裝夾如圖10-9所示。,圖10-9,(a)單個模板鏜孔 (b)模板同時鏜孔 1-模板 2-鏜桿 3-工作臺 4-等高墊鐵 圖10-9 模板的裝夾,圖10-10 澆口套,（1）澆口套的加工,常見的澆口套有兩種類型，如圖10-10所示。,4. 其他結構零件的加工,工藝分析：與一般套類零件相比，澆口套錐孔（主流道）小，錐度為26，其小端直徑一般為38mm。其加工較難，同時還應保證澆口套錐孔與外圓同軸，以便在模具安裝時通過定位圈使澆口套與注射機的噴嘴對準。,工藝過程：,表10-7,圖9-11 斜銷抽芯機構,當注射成型帶有側凹或側孔時，模具必須帶有側向分型或抽芯機構，下圖為一種斜銷抽芯機構的結構圖，在側型芯滑塊上裝有側型芯或成型鑲塊。,1-動模板；2-限位塊；3-彈簧；4-側型芯滑塊； 5-斜銷；6-楔緊塊；7-凹模固定板；8-定模座板,（2）側型芯滑塊的加工,滑塊與滑槽的配合部分b1、h3常選用h8/g7或h8/h8，其余留有較大的間隙。配合面的表面粗糙度小于ra0.631.25mm。滑塊材料常采用45鋼或碳素工具鋼，導滑部分可局部或全部淬硬，硬度為4045hrc。,圖9-12 側型芯滑塊,表10-8 側型芯滑塊的加工工藝過程,（一）、加工特點,二、 凸模型芯類零件的制造工藝, 凸模加工一般是外形加工。 凸模一般都由兩部分組成，即工作部分和安裝部分。 當凸模有強度要求時，其表面不允許出現影響強度的溝槽，各連接部分應采用圓弧過渡。 對于塑料模，為了使塑件容易從凸模上脫下，凸模往往帶有一定的脫模斜度。,圓形凸模,10.2 塑料注射模具常用加工方法,（二）、圓形凸模的加工工藝,圓形凸模的制造簡單，毛坯一般采用棒料，在車床上進行粗加工和半精加工，經熱處理后，在外圓磨床上精磨，最后將工作部分拋光及刃磨即可。,（三）、非圓形凸模的加工工藝,刃口輪廓精加工的傳統加工方法有壓印銼修和仿形刨削。這兩種方法是在熱處理前進行的，凸模的加工精度必然會受到熱處理變形的影響。但若選用熱處理變形小的材料，并改進熱處理工藝，熱處理后凸模尺寸的微小變化可由鉗工修整，因此，這兩種工藝仍有較普遍的應用。 凸模工作表面的先進加工方法是電火花線切割加工和成型磨削，它們是在凸模熱處理后才進行精加工的，尺寸精度容易保證。,圖9-13 用凹模壓印凸模,1. 壓印銼修,當凸、凹模配合間隙小，精度要求較高時，缺乏先進模具加工設備的條件下，壓印銼修是模具鉗工常采用的一種方法，它最適合于無間隙沖模的加工。,1-凸模（壓印件） 2-淬硬凹模（基準件）,將未經淬硬、并留有一定挫修余量的凸模垂直放置在已加工完成并經淬硬的凹模上，加以壓力，通過凹模刃口的切削與擠壓作用，在凸模上壓出印痕。鉗工按印痕均勻地銼修四周余量，加工出凸模。,圖9-14所示的凸模的主要技術要求：材料crwmn，熱處理硬度5862hrc，表面粗糙度ra0.63m m，與凹模雙面間隙為0.03mm。由于凸模與凹模配合間隙小，該凸模采用壓印銼修進行加工。,壓印銼修工程實例：,圖9-14 凸模,仿形刨床用于加工由圓弧和直線組成的各種形狀復雜的凸模。加工精度為0.02mm，表面粗糙度可達ra0.81.6mm。,2. 仿形刨削,精加工前，先預加工，并將必要的輔助面（包括凸模端面）磨平。然后在凸模端面上畫出刃口輪廓線，并在銑床上加工凸模輪廓，留有0.20.3mm的單面精加工余量，最后用仿形刨床精加工。因刨削后的凸模在經熱處理淬硬后需研磨工作表面，所以，一般應留0.010.02mm的單邊余量。,采用仿形刨床加工時，凸模的根部應設計成圓弧形，可增加凸模的剛性。,凸模根部圓弧過渡,注意事項： 為便于加工，一般應將凸模設計成直通式，且其尺寸不宜超過線切割機床的加工范圍。 加工時，應考慮工件的裝夾、切割路線等。,3.線切割加工,特點:提高了自動化程度，簡化了加工過程，縮短了生產周期，而且提高了模具的質量。,工程實例：,圖10-15 線切割加工凸模,特點:具有高精度、高效率等優點。,4.成型磨削,選擇基準和確定磨削程序時應考慮以下幾點： 當凸模有內形孔時，先加工內形孔并以其為基準加工凸模外形。 選擇大平面作為基準面，先磨基準面及有關平面，以增加加工的穩定性并易于測量。如無大平面時，可添加工藝平面。 先磨削精度高的部分，后磨削精度低的部位，以減少加工中的積累誤差。 先磨平面后磨斜面及凸圓弧，先磨凹圓弧后磨平面及凸圓弧，這樣便于加工成型及達到精度要求。 最后磨去添加的工藝基準及裝夾部分。,注意事項： 為了便于成型磨削，凸模一般設計成直通式；對于半封閉式的凸模，則應設計成鑲拼結構，即將凸模分解成幾件，分別進行磨削，最后裝配成一件完整的凸模。 成型磨削前，首先要了解機床的特性，并有效地利用各種夾具和成型砂輪，然后根據凸模的形狀選擇合理的基準面及工藝孔基準，并進行工藝尺寸換算，最后確定磨削程序。,成型磨削工程實例：,圖9-16 凸模,如圖9-16所示，采用萬能夾具對刃口工作型面進行成型磨削加工。,工藝尺寸計算過程： （1）確定工藝中心和工藝坐標 （2）計算各工藝中心的坐標尺寸 （3）計算d面到工藝中心o1的距離 （4）計算各圓弧的圓心角,圖10-16所示的凸模采用萬能夾具進行成型磨削的加工工藝過程見表10-9。,圖10-17 工藝尺寸計算圖 圖10-18 成型磨削工序圖,表10-9,表10-9 凸模成形磨削加工工藝過程（采用萬能夾具）,（一）、加工特點,三、 凹模型孔的制造工藝,一般為內形加工，加工難度大。 鏜孔時，有位置精度要求，加工時要求確定基準，并準確確定孔的中心位置，增加難度。 凹模淬火前，其上所有的螺釘孔、銷釘孔以及其他非內腔加工部分均應先加工好，否則會增加加工成本，甚至無法加工。 為了降低加工難度，減少熱處理的變形，防止淬火開裂，凹模類零件經常采用鑲拼結構。,10.2 塑料注射模具常用加工方法,1. 單圓形型孔凹模,工程實例：圖10-19所示為一圓筒形拉深件的凹模，材料選用cr12，熱處理淬火硬度為5862hrc。,圖10-19,（二）、圓形型孔凹模的加工,這類凹模制造工藝比較簡單，毛坯經鍛造、退火后進行車削（或銑削）及鉆、鏜型孔，并在上、下平面和型孔處留適當磨削余量。再由鉗工劃線，鉆所有固定用孔、攻螺紋、鉸銷孔，然后進行淬火、回火。熱處理后磨削上、下平面及型孔即成。,加工注意事項： 平面磨削時，一定要以先車的面即a面作為基準，磨出b面，然后再磨a面。 內孔精磨后，一定要修整及研光孔口圓角r。,圖10-20 凹模孔口,工藝過程：,圖10-19 拉深凹模,2.多圓形型孔凹模,圖10-21,（1）單件孔系的加工,劃線找正法 試鏜法 坐標法 立式銑床加工 坐標鏜床或坐標磨床加工,對于同一零件的孔系加工，常用方法有如下幾種：,圖10-22,沖裁模中的連續模和復合模，凹模有時會出現一系列圓孔，各孔尺寸及相互位置有較高的精度要求，這些孔稱為孔系。加工時除保證各型孔的尺寸及精度外，還要保證各型孔之間的相對位置。,圖10-21 試鏜法加工孔系,1-立銑床；2-檢驗棒；3-百分表；4-量塊組 圖10-22 附加百分表在銑床上鏜孔,圖10-23,（2）相關孔系的加工,同鏜（合鏜）加工法,對于同一零件的孔系加工，常用方法有如下幾種：,配鏜加工法 為保證零件使用性能，許多零件都要進行熱處理。熱處理后零件會發生變形，使熱處理前的孔位精度受到破壞，如上模與下模中各對應孔的中心會發生偏斜等。在這種情況下，可以采用配鏜加工法，即加工某一零件時，不按圖樣的尺寸和公差進行加工，而是按與之有對應孔位要求的熱處理后的零件實際孔位來配做。,圖10-24,坐標磨削法 配鏜不能消除熱處理對零件的影響，加工出的孔位絕對精度不高。為了保證各相關件孔距的一致性和孔徑精度，可以采用高精度坐標磨削的方法來消除淬火件的變形，保證孔距精度和孔徑精度。,圖10-23 模板的同鏜加工,圖10-24 雙軸鏜床同時鏜孔,對于上、下模座的導柱孔和導套孔，動、定模模板的導柱孔和導套孔以及模板與固定板的銷釘孔等，可以采用同鏜加工法。同鏜加工法就是將孔位要求一致的兩個或三個零件用夾鉗裝夾固定在一起，對同一孔位的孔同時進行加工，如圖10-23所示。在有雙軸鏜孔機時，可將模板的兩孔同時鏜出（見圖10-24），這樣更容易保證孔距的一致性。,（三）、非圓形型孔凹模的加工,在缺少精密加工機床的情況下，可用銼削加工或壓印法對型孔進行精加工。目前，較先進的加工方法主要有電火花線切割加工和電火花成型加工。此外，尺寸較大的型孔常用仿形銑床進行平面輪廓仿形加工，而精度要求特別高的型孔，則需用坐標磨床進行精密磨削。若將凹模設計成鑲拼結構的話，還可應用成型磨削方法加工型孔。,非圓形型孔凹模通常采用矩形鍛件作為毛坯，型孔精加工之前，首先要去除型孔中心的余料。去除中心余料的方法如下：, 沿洞口輪廓線鉆孔（見圖10-25） 用帶鋸機切除廢料 氣割,圖10-25 沿型孔輪廓線鉆孔,1. 銼削加工,銼削前，先根據凹模圖樣制作一塊凹模樣板，并按照樣板在凹模表面畫線，然后用各種形狀的銼刀加工型孔，并隨時用凹模樣板校驗，銼至樣板剛好能放入型孔內為止。此時，可用透光法觀察樣板周圍的間隙，判斷間隙是否均勻一致。銼削完畢后，將凹模熱處理，然后用各種形狀的油石研磨型孔，使之達到圖樣要求。,去除型孔余料后，可采用下列方法對型孔進行半精加工 或精加工。,壓印銼修加工是模具鉗工常用的一種方法，主要應用于缺少機械加工設備的工廠、試制模具或凸模與凹模型孔要求間隙很小甚至無間隙的沖裁模具的制造中。這種方法能加工出與凸模形狀一致的凹模型孔，但型孔精度受熱處理變形的影響較大。,圖10-26,2. 壓印銼修,壓印銼修是利用已加工好的凸模對凹模進行壓印的，其壓印方法與凸模的壓印加工基本相同。如圖10-26所示，將準備好的壓印件（凹模板）和壓印基準件（凸模）置于壓床工作臺的中心位置，用找正工具（如角尺）找正二者的垂直度。在凸模頂端的頂尖孔中放一個合適的滾珠，以保證壓力均勻和垂直，并在凸模刃口處涂上硫酸銅溶液，啟動壓床緩慢壓下。壓印時，第一次壓印深度為0.20.5mm，以后各次的壓印深度可以逐次加深；每次壓印都要銼去多余的金屬，直至壓印深度達到圖樣要求為止。,圖10-26 壓印過程,圖10-27 多型孔的壓印銼修,對于多型孔的凸模固定板、卸料板和凹模型孔等，要使各型孔的位置精度一致，可利用壓印銼修方法或其他加工方法加工好其中的一塊，然后以此塊作為導向，按壓印銼修的方法和步驟加工另一塊板的型孔，即可保證各型孔的相對位置，如圖10-27所示。,3. 銑削,在仿形銑床上采用平面輪廓仿形，對型孔進行半精加工或精加工，其加工精度可達0.05mm，表面粗糙度可達ra1.52.5mm。仿形銑可以獲得形狀復雜的型孔，減輕工人的勞動強度，但需要制造靠模，生產周期長。通常靠模用易加工的木材制造，因受溫度、濕度的影響極易變形，影響加工精度。,用數控銑床加工型孔，容易獲得比仿形銑削更高的加工精度。且不需要制造靠模，通過數控指令使加工過程實現自動化，降低對操作工人的技能要求，生產率高。此外，還可以采用加工中心加工凹模型孔，經一次裝夾不但能加工出非圓形型孔，還能同時加工出固定用的螺孔和銷孔。,在沒有仿形銑床和數控銑床時，也可在立銑或萬能工具銑床上加工型孔。銑削時按型孔輪廓線，并留出一定的銼削加工余量，手動操作銑床工作臺的縱、橫運動進行加工。該方法對操作者的技術水平要求較高，勞動強度大，加工精度較低，生產率低，且加工后鉗工修正工作量大。,4. 電火花成型加工型孔,加工特點： 是在凹模熱處理后進行的，所加工出的型孔表面呈顆粒狀麻點，有利于潤滑，能提高沖件質量和延長模具壽命。 與線切割加工相比，電火花機床需要制作成型電極，制模成本較高。 電極的損耗會影響到加工精度。,凹模電火花穿孔工藝方法：直接法、混合法、修配凸模法和二次電極法。 加工方法的選擇主要根據凸、凹模的間隙而定，見表10-10。,采用電火花成型加工凹模的特點如下： 采用整體模具結構。 可減薄模板厚度。 型孔尖角改用小圓角。 刃口及落料斜度小。 標出凸模的名義尺寸和公差。 刃口表面粗糙度要求可適當加大。,圖10-28,電火花加工與機械加工不同，在設計模具時，應根據電火花加工的特點，對模具結構等方面作相應的改革。這樣不僅能使模具便于電火花加工，而且有利于提高模具質量。,圖10-29,原因,電火花成型加工型孔實例1：圖10-30所示凹模采用電火花加工，凹模材料為t10a，與凸模的配合間隙為單邊0.050.10mm，加工余量為單邊34mm，要求刃口粗糙度ra為0.8m。,圖10-30 用電火花加工的凹模,圖10-31 電火花加工用的電極 l1凸模長度 l2電極長度,注：采用混合法，利用凸模加長一段鑄鐵后作為電極，電加工完成后去掉鑄鐵部分后做凸模用，如圖9-31所示。,因凹模上有36個嵌線孔，且凸、凹模配合間隙要求較高，故選用組合電極結構形式，用沖頭直接作電極。電極裝夾如圖10-32所示。專用夾具由鑲塊1、熱套圈2、襯圈5、斜銷3組成。其中36塊鑲塊的精度要求很高，熱處理后由成形磨削加工完成。裝夾時只需將電極4插進鑲塊槽內，用斜銷輕輕敲入夾緊。電極裝夾后檢查各電極平行度。,電火花成型加工型孔實例2：syl電動機轉子沖模，凹模上有36個嵌線孔，材料為cr12，刃口高度為12mm，淬火硬度為6264hrc，配合間隙為0.040.06mm（屬小間隙配合）。,圖10-32 電極裝夾 1-鑲塊 2-熱套圈 3-斜銷 4-電極 5-襯圈,5. 電火花線切割加工型孔,當凹模形狀復雜，帶有尖角、窄縫時，線切割加工是一種精加工凹模型孔的方法。電火花線切割是在凹模熱處理后加工型孔的，可避免熱處理變形帶來的不良影響，型孔加工精度高、質量好，制造周期短。但被加工工件的尺寸受機床的限制，而且加工出的型孔孔壁呈條紋狀，線切割后需要鉗工研磨，以保證凸、凹模的間隙均勻。在線切割之前，要對凹模毛坯進行預加工，凹模的厚度和水平尺寸必須在機床的加工范圍內，選擇合理的工藝參數，還要安排好凹模的加工工藝路線，做好切割前的準備工作。,采用電火花線切割加工模具時，在模具材料的選用和模具結構方面，都應考慮線切割加工工藝的特點，以保證模具的加工精度，提高模具的使用壽命。 為了提高線切割模具的使用壽命和加工精度，應選用淬透性能良好的合金工具鋼或硬質合金來制造。 對于精密細小、形狀復雜的模具，不必采用鑲拼結構。 線切割模具所具有的結構特點。,電火花線切割加工型孔實例：圖9-36所示凹模材料為cr12mov，凹模厚度為10mm，采用線切割加工。,圖9-36 線切割加工的凹模,6. 坐標磨削,坐標磨床是在淬火后進行孔加工的機床中精度最高的一種，加工精度可達5m左右，表面粗糙度可達ra0.2m。對于精度要求特別高的非圓形型孔，則需用坐標磨床進行精密磨削。坐標磨床綜合運用基本磨削方法，可以對一些形狀復雜的型孔進行磨削加工。,由于鑲拼型孔能將型孔的內表面變換為外表面，便于機械加工，同時可以節約原材料，減少或消除熱處理引起的變形，提高型孔的制造精度，便于維修更換，提高模具使用壽命等優點，因而在大、中型形狀復雜的型孔或形狀十分復雜的小型型孔的模具結構中得到廣泛應用。如大、中型沖模型孔、塑料箱體類注射模、擠出中空吹塑模具等，一般都采用鑲拼結構進行制造。,7.鑲拼型孔的成型磨削,型孔的鑲拼方法：拼接法和鑲嵌法兩種。,鑲拼型孔的成型磨削實例：如圖9-39所示定子槽型孔拼塊，材料為合金鋼，由于加工精度要求較高，采用光學曲線磨床加工。,圖9-39 定子槽型孔拼塊,(a)鑲拼結構 (b)整體結構,采用整體結構可以減小模具的體積，提高模具的剛性，簡化結構，從而減少了模具設計和制造的工作量。,電火花加工可采用整體模具結構,a.電火花加工避免了熱處理變形的影響，原來考慮為了減小變形而增加的厚度已無必要； b.電火花加工后的模具，刃口平直，間隙均勻，耐磨性提高，模具壽命較長，減少了刃磨次數； c.從電火花本身來說，減薄模板厚度可以減少每副模具的加工工時，縮短模具制造周期； d.可以節省模具鋼材。,電火花加工可減薄模板厚度的原因,電火花加工的落料斜度一般為30 50；落料模的刃口斜度在10以內，復合模的刃口斜度為5左右。 對落料模而言，斜度均比手工做的小（手工做的a1=15或30，a2=13），但因電火花加工的斜度在各個方向都比較均勻，故仍能順利落料。,電火花加工模具的斜度,a1刃口斜度 a2落料斜度,電火花加工刃口及落料斜度小,圖9-34 銑削臺階,圖9-35 電火花加工凹模背面,凹模的刃口厚度：因為線切割加工所得的型孔不帶斜度，所以凹模的刃口厚度應在保證強度的前提下盡量減薄，一般可以在凹模的背面用銑削加工來減薄凹模的刃口厚度（圖9-34），這樣也可以使線切割加工凹模更為方便。但在某些特殊情況下（圖9-35），采用上述方法不能保證凹模的強度時，可以先用線切割加工凹模，然后，再加工一個比凹模型孔稍大的紫銅電極，最后用這個電極在凹模的背面以電火花加工擴大型孔，使凹模背面得到斜度。,線切割模具所具有的結構特點,圖9-37 拼接型孔,圖9-38 鑲嵌型孔 1-制件 2-型孔體 3-鑲件,拼接法是將型孔分成若干段，對各段分別進行加工后拼接起來，如圖9-37所示。鑲嵌法則是在型孔形狀復雜或狹小細長的部位另做一個鑲件嵌入型孔體內，如圖9-38所示。,型孔的鑲拼方法,型孔的分段要求：一般是將形狀復雜的內形表面加工轉換為外形表面加工；為防止刃口處的尖角部分加工困難，淬火時易開裂等，應在尖角處拼接，且鑲塊應避免做成銳角；型孔的凸出或凹進部分容易磨損，為便于更換，應單獨分成一段；有對稱線的型孔應沿對稱線分段。,9-4 型腔的制造工藝,模具型腔分類： 按結構形式可分為整體式、鑲拼式和組合式。 按型腔的形狀可分為回轉曲面和非回轉曲面兩種。,回轉曲面的型腔的加工工藝方法：可用車床、內圓磨床或坐標磨床進行加工，工藝過程較為簡單。,非回轉曲面的型腔的三種加工工藝方法： 是用切削加工配合鉗工修整進行制造。采用通用機床將型腔大部分多余材料切除，再由鉗工進行精加工修整，生產效率低，勞動強度大，質量不易保證。 是應用仿形、電火花、超聲波、電化學加工等專門的加工設備進行加工，可以大大提高生產的效率，保證加工質量。但工藝準備周期長，加工中工藝控制較復雜，還可能對環境產生污染。 是應用數控加工或計算機輔助模具設計和制造技術，可以縮短制造周期，優化模具制造工藝和結構參數，提高模具質量和使用壽命，這種方法是模具制造的發展方向。,一、回轉曲面型腔的車削,車削加工主要用于加工回轉曲面的型腔或型腔的回轉曲面部分。,型腔車削加工中，普通內孔車刀用于車削圓柱、圓錐內形表面；為了保證質量和提高生產率，加工數量較多的回轉曲面型腔可利用專用工具進行車削；對于球形面、半圓面或圓弧面的車削加工，一般都采用樣板車刀進行最后的成形車削。,工程實例：圖9-45所示對拼式塑壓模型腔車削加工。,工藝分析：可用車削方法加工44.7mm的圓球面和21.71mm的圓錐面。為給車削加工準備可靠的工藝基準，需先對坯料外形進行預加工，然后在車床上進行型腔車削。,圖9-45,塑壓模型腔車削過程。,塑壓模型腔預加工過程。,圖9-45 對拼式塑壓模型腔,圖9-46 拼塊上的工藝螺孔和導釘孔,圖9-47 劃線,塑壓模型腔預加工過程,塑壓模型腔車削過程,表9-11 對拼式塑壓模型腔車削過程,二、非回轉曲面型腔的銑削,在模具型腔的制造中，常用的銑削加工設備有普通立式銑床、萬能工具銑床和仿形銑床。其中，立式銑床、萬能工具銑床主要用于加工中、小型模具非回轉曲面的型腔，對于大型模具一般應用仿形銑床加工非回轉曲面的型腔。,在立銑床和萬能工具銑床上，用各種不同形狀和尺寸的立銑刀，借助夾具（如回轉工作臺、正弦臺、虎鉗等）和輔具，可對非回轉曲面的型腔進行加工。一般精銑型腔的表面粗糙度可達ra1.252.5m，精銑后留適當的修磨、拋光余量（0.050.1mm），再由鉗工加工達到圖樣要求。,圖9-51,為了能加工出各種特殊形狀的型腔表面，必須備有各種不同形狀和尺寸的指狀銑刀。按刀刃的數量進行分類，指狀銑刀分為單刃指狀銑刀、雙刃指狀銑刀和多刃指狀銑刀。,1. 普通銑床加工型腔,工程實例：圖9-51所示的起重吊環鍛模型腔的銑削。,圖9-48,圖9-49,圖9-48 單刃指形銑刀,圖9-49 雙刃指狀銑刀,工程實例：圖9-51所示的起重吊環鍛模型腔的銑削。,圖9-51 起重吊環鍛模型腔,仿形銑床可以加工各種結構形狀的型腔，特別適合于加工具有曲面結構的型腔，如圖9-56所示的鍛模型腔。 在仿形銑床上加工型腔的效率高，其粗加工效率為電火花加工的4050倍，尺寸精度可達0.05mm，表面粗糙度為ra1.60.8m。,圖9-56,由于銑刀強度的限制，不能加工出內清角和較深的窄槽等。因此，對于要求較高的模具來說，仿形銑削一般只作為粗加工工序，加工時留有12mm的余量，最后用電火花或由模具鉗工修整成形。 仿形銑削之前，必須先做好準備工作，包括制作靠模、選擇適當的仿形觸頭和銑刀等，然后才開始進行仿形加工。,2. 仿形銑床加工型腔,圖9-56 鍛模型腔（飛邊槽未表示出來）,圖9-57,3. 電加工,（2）電火花線切割加工 電火花線切割加工只能加工通孔，需要加工型腔時，必須將型腔設計成鑲拼結構。線切割的加工精度一般可控制在0.01mm，但加工表面較粗糙，表面粗糙度ra小于2.5m。這樣的表面粗糙度對脫模雖無妨礙，但當成形件要求表面光滑時，線切割加工的表面必須經過拋光才能達到要求。,（1） 電火花成形加工 電火花加工可用于加工整個型腔，也可加工型腔的某一部分，如機械加工困難的深槽、窄槽或帶有文字花紋等部位，其加工精度高，但在應用此工藝時必須考慮，加工出的型腔帶有微小的斜度，輪廓轉折處存在小圓角；加工后的型腔表面呈粒狀麻點，當塑料成型件的精度要求較高時，經電火花加工的表面還必須進行手工拋光或機械拋光。由于加工表面上有硬化層，拋光較費時。,工程實例：電火花成型加工圖9-57所示的注射模鑲塊。,（3）電鑄加工,圖9-57 注射模鑲塊,材料為40cr，硬度為hrc3840，加工表面粗糙度為ra0.8m，要求型腔側面棱角清晰，圓角半徑r0.2mm。,圖9-58 電極結構與尺寸,（3）電鑄加工,加工特點:復映性能良好，尺寸穩定。,電鑄件（模具型腔）的好壞取決于母模（型芯）的加工精度和表面粗糙度。 根據電鑄的材料不同，電鑄可分為電鑄鎳、電鑄銅和電鑄鐵。,電鑄加工型腔的一般工藝過程： 型芯設計與制造型芯預處理電鑄清洗脫模機械加工鑲入模套,圖9-59 電鑄型芯的尺寸及形狀,圖9-60 電鑄型腔與模套組合及脫模,9-5 模具快速成型制造技術,快速原型制造技術（rapid prototyping manufacturing，rpm技術），又稱快速成型技術，是20世紀80年代末至90年代初發展起來的高新制造技術，是一種典型的材料累加法加工工藝。它集成了cad技術、數控技術、激光技術和材料技術等現代科技成果，是先進制造技術的重要組成部分。由于它把復雜的三維制造轉化為一系列二維制造的疊加，因此，可以在不用模具和工具的條件下生成幾乎任意復雜形狀的零部件，極大地提高了生產效率和制造柔性。通過與數控加工、鑄造、金屬冷噴涂、硅膠模等制造手段相結合，已成為現代模型、模具和零件制造的重要手段，在航空航天、汽車摩托車、家用電器等領域得到了廣泛應用。,一、快速成型技術的基本原理與工藝過程,基本原理：可分為離散和堆積兩個階段。首先建立一個三維cad模型，并對模型數據進行處理，沿某一方向進行平面分層離散化；然后通過專有的cam系統（成形機）將成形材料一層層加工，并堆積成原型。,工藝過程：,圖9-61 快速成型工藝過程,二、快速成型技術的工藝方法,原理：是用紙片、塑料薄膜或復合材料等片材，利用co2激光束切割出相應的橫截面輪廓，得到連續層片材料構成三維實體的模型圖（如圖9-62所示），然后由熱壓機對切片材料加以高壓，使粘結劑熔化，層片之間粘貼成形。,1. 物體分層制造法（laminated object manufacturing，lom）,特點：采用lom法制造實體時，激光只需掃描每個切片的輪廓而非整個切片的面積，生產效率較高，使用的材料廣泛，成本較低。,圖9-62,lxy掃描系統；2光路系統；3激光器；4加熱棍；5薄層材料； 6供料滾筒；7工作平臺；8回收滾筒；9制成件；10制成層；11邊角料 圖9-62 物體分層制造法示意圖,2. 選擇性激光燒結法（selective laser sintering，sls）,原理：是將金屬粉末（含熱熔性結合劑）作為原材料，利用高功率的co2激光器，由計算機控制對其層層加熱，使之熔化堆積成形，如圖9-63所示。采用sls法在燒結過程結束后，應先去除松散粉末，將得到的坯件進行烘干等后處理。sls法原料廣泛，現已研制成功的就達十幾種，范圍覆蓋了高分子、陶瓷、金屬粉末及它們的復合粉末。,圖9-63,特點：采用sls法在燒結過程結束后，應先去除松散粉末，將得到的坯件進行烘干等后處理。sls法原料廣泛，現已研制成功的就達十幾種，范圍覆蓋了高分子、陶瓷、金屬粉末及它們的復合粉末。,1粉末材料；2激光束；3xy掃描系統；4透鏡； 5激光器；6刮平器；7工作臺；8制成件 圖9-63 選擇性激光燒結法示意圖,原理：采用熔絲材料，將加熱后半熔狀的熔絲材料在計算機控制下噴涂到預定位置，逐點逐層噴涂成形，如圖9-64所示。,3. 熔化堆積造型法 （fused deposition modeling，fdm）,特點： fdm法制造污染小，材料可以回收。,圖9-64,1熔絲材料；2滾輪；3加熱噴嘴； 4半熔狀熔絲材料；5制成件；6工作臺 圖9-64 熔化堆積造型法示意圖,原理：通過計算機軟件對立體模型進行平面分層，得到每一層截面的形狀數據，由計算機控制的氦鎘激光發生器1發出的激光束2按照獲得的平面形狀數據，從零件基層形狀開始逐點掃描。當激光束照射到液態樹脂后，被照射的液態樹脂發生聚合反應而固化。然后由z軸升降臺下降一個分層厚度（一般為0.010.02mm），