第10章典型模具零件制造工藝10.1模架的制造工藝10.2凸模類零件的制造工藝10.3凹模型孔的制造工藝10.4型腔的制造工藝習題模具設計與制造10.1模架的制造工藝模具設計與制造

10.1.1冷沖模模架

模架用來安裝模具的工作零件和其他結構零件，并保證模具的工作部分在工作時具有正確的相對位置。盡管模架的結構各不相同，但它們的主要組成零件上模座、下模座都是平板狀零件，在工藝上主要是進行平面及孔系的加工。模架中的導套和導柱是機械加工中常見的套類和軸類零件，主要是進行內外圓柱面表面的加工。本節僅以后側導柱的模架為例分析模架組成零件的加工工藝。1．導柱和導套的加工

圖10-1（a），（b）所示分別為一種冷沖模標準的滑動導柱、導套，這兩種零件在模具中起導向作用，并保證凸模和凹模在工作時具有正確的相對位置。圖10-1（b）所示為導套，孔徑Φ32與導柱相配，一般采用H7/h6配合，精度要求很高時采用H6/h5配合。為了保證導向作用，要求導柱、導套的配合間隙小于凸、凹模之間的間隙。外徑Φ45與上模座相配，采用H7/r6過盈配合。圖10-1（a）所示為導柱，其一端與下模座過盈配合（H7/r6），另一端則與導套滑動配合，兩端的公稱尺寸相同，公差不同。在冷沖模標準中，導柱的規定直徑為Φ16~60mm，長為90~320mm。為了保證良好的導向，導柱和導套裝配后應保證模架的活動部分運動平穩，無阻滯現象。因此，在加工中除了保證導柱、導套配合表面的尺寸和形狀精度外，還應滿足各配合面之間的同軸度要求，即導柱兩個外圓表面間的同軸度，以及導套外圓與內孔表面的同軸度要求。為了使導柱、導套的配合表面硬而耐磨，而中心部分具有良好的韌性，常用20鋼滲碳淬火，滲碳深度為0.8~1.2mm，表面硬度為HRC58~62。（1）工藝分析

構成導柱和導套的基本表面都是回轉體表面，可以直接選用適當尺寸的熱軋圓鋼作為毛坯。在導柱的加工過程中，外圓柱面的車削和磨削都以兩端的中心孔定位，這樣可使外圓柱面的設計基準與工藝基準重合，并使各主要工序的定位基準統一，易于保證各外圓柱面間的位置精度及各磨削表面的磨削余量均勻。

兩中心孔的形狀精度和同軸度對加工精度有直接影響。若中心孔有較大的同軸度誤差，將使中心孔和頂尖不能良好接觸，影響加工精度。尤其當中心孔出現圓度誤差時，將直接反映到工件上，使工件也產生圓度誤差。因此，導柱在熱處理后要修正中心孔。

導套磨削加工時，可夾持非配合部分，在萬能磨床上將內、外圓配合表面在一次裝夾中磨出，以達到同軸度要求。用這種方法加工時，夾持力不宜過大，以免內孔變形。或者先磨內圓，再以內圓定位，用項尖頂住芯軸磨外圓。這種加工方法不僅可保證同軸度要求，而且能防止內孔的微量變形。（2）工藝路線

導柱、導套加工的工藝路線如下：下料一車削加工（內、外圓配合部分留磨削余量0.2~0.4mm）一熱處理（淬火或滲碳淬火）一研磨中心孔一內、外圓磨削（留研磨余量0.01~0.015mm）一研磨外圓和內孔。。

表10-1導柱的加工工藝過程工序號工序名稱工序主要內容1下料熱軋圓鋼按尺寸Φ切斷2車端面，鉆中心孔車兩端面，鉆中心孔，保證長度尺寸3車外圓車外圓各部分，Φ外圓柱面留磨削余量，其余達到圖樣尺寸4檢驗5熱處理按熱處理工藝進行，保證滲碳層深度為0.8~，表面硬度為HRC58~626研磨中心孔研磨兩端中心孔7研磨外圓研磨Φ外圓，Φ32h6的表而留研磨余量8研磨、拋光研磨Φ32h6表而達到設計要求，拋光圓角9檢驗表10-2導套的加工工藝過程工序號工序名稱工序主要內容1下料用熱軋圓鋼按尺寸Φ切斷2車外圓及內孔車外圓并鉆、鏜內孔，Φ45r6外圓及Φ32H7內孔留磨削余量，其余達到設計尺寸3檢驗4熱處理按熱處理工藝進行，保證滲碳層深度為0.8~，表面硬度為HRC58~625磨內、外圓用萬能外圓磨床磨Φ45r6外圓達到設計要求，磨Φ32H7內孔留研磨余量6研磨研磨Φ32H7內孔達到設計要求7檢驗（3）修正中心孔方法導柱在熱處理后修正中心孔，目的在于消除中心孔在熱處理過程中可能產生的變形和其他缺陷，使磨削外圓柱面時能獲得精確定位，以保證外圓柱面的形狀精度要求。修正中心孔可以采用磨、研磨和擠壓等方法。可以在車床、鉆床或專用機床上進行。在車床上用磨削方法修正中心孔如圖10-2所示。在被磨削的中心孔處，加入少量煤油或全損耗系統用油（機油），手持工件進行磨削。用這種方法修正中心孔效率高，質量較好。但砂輪磨損快，需要經常修整。擠壓中心孔的硬質合金多棱頂尖如圖10-3所示。擠壓時多棱頂尖裝在車床主軸的錐孔內，其操作和磨中心孔相似，利用車床的尾項尖施加一定壓力將工件推向多棱頂尖，通過多棱頂尖的擠壓作用，修正中心孔的幾何誤差。此法生產率極高，只需幾秒鐘，但質量稍差，一般用于修正精度要求不高的中心孔。（4）研磨加工導柱和導套的研磨加工，目的在于進一步提高導柱、導套配合表面的質量，以達到設計要求。生產批量較大時，可以在專用研磨機上研磨；單件小批生產時，可以采用簡單的研磨工具（如圖10-4和圖10-5所示）在普通車床上進行研磨。研磨時將導柱安裝在車床上，由主軸帶動旋轉，在導柱表面均勻涂上研磨劑，然后套上研磨工具并用手將其握住，作軸線方向的往復運動。研磨導套與研磨導柱相似，由主軸帶動研磨工具旋轉，手握套在研具上的導套，作軸線方向的往復直線運動。調節研具上的調整螺釘和螺母，可以調整研磨套的直徑，以控制研磨量的大小。按被研磨表面的尺寸大小和要求，一般導柱、導套的研磨余量為0.01~0.02mm。

2．上、下模座的加工

冷沖模的上、下模座用來安裝導柱、導套和凸、凹模等零件，其結構、尺寸已標準化。上、下模座的材料可采用灰鑄鐵（如HT200），也可采用45鋼或Q235-A鋼制造，分別稱為鑄鐵模架和鋼板模架。圖10-6所示是后側導柱的標準鑄鐵模座。為保證模具能正常工作，模架應滿足裝配要求，工作時上模座沿導柱上下運動平穩，無阻滯現象。加工后模座的上、下平面應保持平行，對于不同尺寸的模座，其平行度公差見表10-3。上、下模座上導柱、導套安裝孔的孔間距離尺寸應保持一致，孔的軸心線應與基準面垂直。 基本尺寸（mm）公差等級基本尺寸（mm）公差等級4545公差值公差值>40~630.0080.012>250~4000.0200.030>63~1000.0100.015>400~6300.0250.040>100~1600.0120.020>630~l0000.0300.050>160~2500.0150.025>l000~l6000.0400.060注：（1）基本尺寸是指被測表面的最人K度尺寸或最大寬度尺寸；（2）公差等級按GB/T1l84--1980《形狀和位置公差未注公差的規定》選??；（3）公差等級4級，適用于01、I級模架；（4）公差等級5級，適用于011、11級模架表10-3模座上、下平面的平行度公差（1）加工分析模座加工主要是平面加工和孔系加工。為了保證加工技術要求和便于加工，在各工藝階段應先加工平面，再以平面定位加工孔系，即先面后孔。模座毛坯經過銑削或刨削加工后，磨平面可以提高上、下平面的平面度和平行度；再以平面作為主定位基準加工孔，容易保證孔的垂直度要求。上、下模座的鏜孔工序根據加工要求和生產條件，可以在專用鏜床（批量較大時）、坐標鏜床、雙軸鏜床上進行，也可以在銑床或搖臂鉆等機床上采用坐標法或利用引導元件進行。為了保證導柱和導套的孔間距離一致，在鏜孔時常將上、下模座重疊在一起，一次裝夾同時鏜出導柱和導套的安裝孔。（2）工藝方案

加工模座的工藝方案為：備料—刨（銑）平面—磨平面—鉗工劃線—銑—鉆孔—鏜孔—檢驗（3）工藝過程上、下模座的加工工藝過程見表10-4和表10-5。工序號工序名稱工序內容及要求1備料鑄造毛坯2刨（銑）平面刨（銑）上、下平面，保證尺寸3磨平面磨上、下平面，保證尺寸4劃線劃前部及導套孔線5銑前部按線銑前部6鉆孔按線鉆導套孔至Φ7鏜孔和下模座重疊鏜孔達尺寸Φ45H78銑槽銑R圓弧槽9檢驗表10-4上模座的加工工藝過程工序號工序名稱工序內容及要求1備料鑄造毛坯2刨（銑）平面刨（銑）上、下平面達尺寸3磨平面磨上、下平面，保證尺寸4劃線劃前部線、導柱孔線及螺紋孔線5銑床加工按線銑前部，銑臺肩至尺寸6鉆床加工鉆導柱孔，鉆螺紋底孔并攻螺紋7鏜孔上模座重疊鏜孔至尺寸032H78檢驗表10-5下模座的加工工藝過程10.1.2注射模模架1．注塑模模架的加工工藝模架的基本組成零件有導柱、導套及各種模板（平板狀零件），導柱、導套的加工主要是內、外圓柱面加工，支承零件（各種模板、支承板）都是平板狀零件，在制造過程中主要進行平面加工和孔系加工。根據模架的技術要求，在加工過程中特別要注意保證模板平面的平面度和平行度誤差以及導柱、導套安裝與模板平面的垂直度誤差。為了保證動、定模板上導柱、導套安裝孔的位置精度，根據實際加工條件，采用坐標鏜床、雙軸坐標鏜床或數控坐標鏜床進行加工。若無上述設備且精度要求較低的情況下也可在鏜床或銑床上，將動、定模板重疊在一起裝夾，同時鏜出相應的導柱和導套的安裝孔。對于有斜導柱的側抽芯式注塑模，模板上的斜導柱安裝孔，根據實際加工條件，可將模板裝夾在坐標鏜床的萬能轉臺上進行鏜削加工，或者將模板裝夾在臥式鏜床的工作臺上，將工作臺偏轉一定的角度進行加工。2．主流道襯套的加工

常見的主流道襯套有兩種類型，如圖10-8所示。主流道襯套一般采用碳素工具鋼T8A制造，熱處理硬度55~58HRC。

與一般套類零件相比，主流道襯套錐孔?。ㄆ湫《酥睆揭话銥?~8mm），加工較難，同時還應保證主流道襯套錐孔與外圓同軸，以便在模具安裝時通過定位圈使主流道襯套與注塑機的噴嘴對準。工序號工序名稱工藝說明1備料按零件結構及尺寸大小選用熱軋圓鋼或鍛件作毛坯；保證直徑和長度方向上有足夠的加工余量；若主流道襯套凸肩部分長度不能可靠夾持，應將毛坯長適當加長2車削加工車外圓d及端面留磨削余量；車退刀槽達設計要求；鉆孔；加工錐孔達設計要求；調頭車D1外圓達設計要求；車外圓D留磨量；車端面保證尺寸Lb；車球面凹坑達設計要求3檢驗4熱處理淬火回火555~8HRC5磨削建工以錐孔定位磨外圓d及D達設計要求6檢驗表10-6主流道襯套的工藝路線10.2凸模類零件的制造工藝模具設計與制造凸模、型芯類模具零件，是冷沖模、壓鑄模、鍛模、塑料模等模具中重要的成型零件，用于成型制件的內表面。它們的質量直接影響著模具的使用壽命和制件的質量，因此對該類模具零件有較高的技術質量要求。10.2.1圓形凸模的加工工藝

圓形凸模的制造比較簡單，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。工程實例：圖10-9所示為一圓柱形拉深凸模，材料為Cr12，淬火后硬度為HRC58~62，中心有Φ3mm的透氣孔，其余技術要求如圖所示。（1）工藝分析①該凸模截面呈圓形，為保證其安裝部分與工作部分的同軸度要求，加工時應安排外圓一次車出成形，磨削時也應一次磨出，并同時磨出軸肩，以保證垂直度要求。因此，加工時應選用項尖孔作為定位基準。②由于凸模中心有一Φ3mm圓孔，頂尖孔尺寸應適當加大，以免鉆孔后破壞項尖孔。另外，頂尖孔在熱處理后的氧化及變形都將影響加工精度，故在精加工之前應對頂尖孔進行研磨，研磨的辦法一般在車床上采用金剛石或硬質合金頂針加壓進行。③外圓磨削加工一般采用撥盤、卡箍裝夾。為方便工件在外圓磨床上裝夾，可在工件左側表面合適位置鉆攻M5螺紋孔，并擰入一撥桿以供撥盤帶動工件旋轉，如圖10-10所示。（2）工藝過程①下料，毛坯鍛造，退火處理；②車外圓，鉆項尖孔，車Φ32mm軸與Φ30mm軸（各留0.5mm磨削余量），車右端面及圓角R4mm；調頭車Φ36mm軸及左端面，并保證長度50mm，鉆項尖孔及Φ3mm小孔；③鉗工劃線，鉆攻M5工藝螺孔；

④熱處理：淬火及回火，保證硬度為HRC58~62；⑤車床上研磨兩端頂尖孔；⑥磨外圓Φ30mm及Φ32mm，并保證同軸度要求；⑦將凸模裝入固定板，與固定板同磨左端面，并磨出右端面；⑧車床上修光圓角R4mm。10.2.2非圓形凸模的加工工藝對于非圓形凸模和型芯類零件，由于其形狀要求特殊，加工比較復雜，同時熱處理變形對加工精度有影響。因此，加工方法的選擇和熱處理工序的安排尤為重要。

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形磨削，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。1．壓印銼修

當凸、凹模配合間隙小，精度要求較高時，在缺乏先進模具加工設備的條件下，壓印銼修是具鉗工經常采用的一種方法，它最適合于無間隙沖模的加工。

在壓印銼修中，經淬硬并已加工完成的凸模或凹模作為壓印基準件，未淬硬并留有一定壓印銼修余量的凹?；蛲鼓Ｗ鳛閴河〖??；鶞始捎猛鼓＿€是凹模，要根據它們的結構和加工條件而定。工程實例：圖10-11所示是用凹模壓印凸模的例子。壓印時，在壓床上將凸模垂直壓入事先加工好的、已淬硬的凹模2內。通過凹模型孔的擠壓切削和作用，凸模毛坯上多余的金屬被擠出，并在凸模毛坯上留下了凹模的印痕，鉗工按照印痕銼去毛坯上多余的金屬，然后再壓印，再銼修，反復進行，直到凸模刃口尺寸達到圖樣要求為止。工藝要點：

（1）被壓印的凸模先在車床或刨床上預加工凸模毛坯各表面，在端面上按刃口輪廓劃線，粗加工按劃線銑削或刨削凸模工作表面，并留壓印后的銼修余量0.15~0.25mm（單面），再壓印銼修。

（2）壓印深度會直接影響凸模表面的粗糙度。每次壓印壓痕不宜過深，首次壓印深度控制在0.2~0.5mm，以后可逐漸增加到0.5~1.5mm。銼削時不能碰到已壓光的表面，銼削后留下的余量要均勻，以免再次壓下時出現偏斜。每次壓印都應用90°角尺校準基準件和壓印件之間的垂直度。（3）為了提高壓印表面的加工質量，可用油石將鋒利的基準件刃口磨出0.lmm左右的圓角（壓印完成后，再用平面磨磨掉），以增強擠壓作用；并在凸模表面上涂一層硫酸銅溶液，以減小摩擦。

（4）壓印加工可在手動螺旋壓印機或液壓壓印機上進行。壓印完畢后，根據圖樣規定的間隙值銼小凸模，留有0.01~0.02mm（雙面）的鉗工研磨余量，熱處理后，鉗工研磨凸模工作表面到規定的間隙。2．仿形刨削

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。其加工精度為+0.02mm，表面粗糙度可達Ral.6~0.8μm。精加工前，凸模毛坯需要在車床、銑床或刨床上預加工，并將必要的輔助面（包括凸模端面）磨平。然后在凸模端面上劃出刃口輪廓線，并在銑床上加工凸模輪廓，留有0.2~0.3mm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0.01~0.02mm的單邊余量。3．線切割加工

電火花線切割加工的應用不僅提高了自動化程度，簡化了加工過程，縮短了生產周期，而且提高了模具的質量。為了便于進行線切割加工，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。電火花線切割加工時，應考慮工件的裝夾、切割路線等。

工程實例：對圖10-12所示凸模采用線切割進行加工，其工藝過程如下：（1）毛坯準備。采用圓形棒料鍛成六面體，并進行退火處理；

（2）刨或銑六個面。刨削或銑削鍛坯的六個面；

（3）鉆穿絲孔。在程序加工起點處鉆出直徑為2~3mm的穿絲孔；

（4）加工螺孔。加工固定凸模的兩個螺紋孔（鉆孔、攻螺紋）；

（5）熱處理。淬火、回火，并檢查其表面硬度，硬度要求達到HRC58~62；

（6）磨上、下兩平面：表面粗糙度Ra應低于0.8μm；

（7）退磁處理；

（8）線切割加工凸模。按圖樣編制切割程序，并輸入計算機；裝夾工件，使工件的基準面與機床滑板的X和Y方向平行，裝夾位置應適當，工件的線切割范圍應在機床縱、橫滑板的許可行程內；穿入電極絲并進行找正，使電極絲中心與預加工孔中心重合；開動機床進行線切割加工；（9）研光。鉗工對凸模工作部分進行研磨，使表面光潔。10.3凹模型孔的制造工藝模具設計與制造10.3.1圓形型孔凹模的加工型孔為圓形時，凹模的制造比較簡單。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。熱處理后磨削頂面、底面及型孔即成。

磨削型孔時，可在萬能磨床或內圓磨床上進行，磨孔精度可達IT5~IT6級，表面粗糙度為Ra0.8~0.2μm。當凹模型孔直徑小于5mm時，應先鉆孔，后鉸孔，熱處理后磨削頂面和底面，用砂布拋光型孔。工程實例：圖10-13所示為一圓筒形拉深件的凹模，材料選用Cr12，熱處理淬火HRC58~62。其加工過程如下：（1）備料。（2）鍛造。（3）熱處理：退火。（4）車加工：先車出A面、外形及內孔，內孔留余量0.3~0.5mm，用成形車刀車出孔口R5mm圓角，然后調頭車出另一端面B及整個外形。（5）磨平面：先磨出B面，再磨出A面。（6）鉗工：劃線并鉆、鉸2-Φ8mm，鉆、攻3-M8螺紋孔。（7）熱處理：淬火HRC58~62。（8）磨平面。（9）磨內孔到尺寸。（10）鉗工：修整R5mm圓角。10.3.2非圓形型孔凹模的加工

非圓形型孔的凹模，其機械加工比較困難。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，還可應用成形磨削方法加工型孔。非圓形型孔凹模的加工過程大致為：下料—鍛造—退火—毛坯外形加工—劃線—型孔、固定孔和銷孔加工—熱處理—平面精加工—工作型孔精加工—研磨。

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有如下幾種：（1）沿型孔輪廓線鉆孔（2）用帶鋸機切除廢料。（3）氣割。（1）沿型孔輪廓線鉆孔（見圖10-14）。先沿型孔輪廓線劃出一系列孔，孔間保留0.5~lmm余量，并在各孔中心鉆中心眼，然后沿型孔輪廓線內側順次鉆孔。鉆完孔后將孔兩邊的連接部分鑿斷，鑿通整個輪廓，去除余料。這種方法生產率低，勞動強度大，而且殘留的加工余量大。（2）用帶鋸機切除廢料。如果工廠有帶鋸機，可先在型孔轉折處鉆孔后，用帶鋸機沿型孔輪廓線將余料切除，并按后續工序要求沿型孔輪廓線留適當加工余量。用帶鋸機去除余料生產效率高，精度也較高。（3）氣割。當凹模尺寸較大時，也可用氣（氧—乙炔焰）割方法去除型孔內部的余料。切割時型孔應留有足夠的加工余量。切割后的模坯應進行退火處理，否則后續工序加工困難。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。1．銼削加工2．壓印銼修3．銑削4．電火花成型加工型孔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劃線，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。2．壓印銼修此方法利用已加工好的凸模對凹模進行壓印，其壓印方法與凸模的壓印加工基本相同。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Ra2.5~1.5μ,m。仿形銑削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?？磕Ｓ靡准庸さ哪静闹圃欤蚴軠囟?、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，生產效率高。

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。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，生產效率低，且加工后鉗工修正工怍量大。

4．電火花成型加工型孔

電火花成型加工型孔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。電火花加工與線切割加工相比，電火花機床需要制作成形電極，制模成本較高。在加工過程中，電極的損耗會影響到加工精度，如電極的損耗會使型產生斜度，但在沖裁模電火花加工時可利用此斜度作為落料斜度。電火花加工前，必須根據電火花機床的特性及凹模型孔的加工要求設計、制造電極。10.4型腔的制造工藝模具設計與制造型腔是模具中重要的成形零件，其主要作用是成形制件的外形表面，其制造精度和表面質量要求都較高。型腔常常需要加工各種形狀復雜的內成形面或花紋，且多為盲孔加工，工藝過程復雜。在各類模具的型腔中，按型腔的結構形式可分為整體式、鑲拼式和組合式。按型腔的形狀則大致可分為回轉曲面和非回轉曲面兩種。而加工非回轉曲面的型腔要困難得多。其加工工藝有三種方法：一是用機械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。二是應用仿形、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。三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。10.4.1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。

常用的樣板車刀有車刀式樣板刀、成形樣板車刀和彈簧刀桿樣板車刀。（1）車刀式樣板刀如圖10-16所示，它是在高速鋼或普通硬質合金車刀的基礎上磨制而成的。磨制前應根據型腔所要求的曲面形狀、尺寸制造成樣板，然后再根據樣板的曲面磨制成樣板車刀，最后用油石磨光刃口。樣板車刀制造簡單，使用方便，可磨制成各種形狀。使用中如有磨損可重新刃磨多次應用。但它不能有效地單獨控制型腔的表面形狀，必須配合樣板校對型腔的形狀。（2）成形樣板車刀如圖10-17所示為半圓形雙刃口成形樣板車刀。它的刃口部分的形狀完全和型腔加工曲面相同，尾部為錐柄，可根據型腔曲率半徑大小制成單刃、雙刃或多刃。操作時將成形樣板車刀安裝在車床尾座套筒內，利用尾座絲杠實現進給切削運動。加工時不需要用樣板校對型腔，能有效地控制型腔的形狀。但這種車刀使用時必須使尾座套筒的中心和車床主軸中心一致，否則會扭壞刀具或造成型腔尺寸擴大。（3）彈簧刀桿樣板車刀

樣板車刀在車削過程中，因切削面積較大容易引起振動，造成車削表面粗糙度達不到要求。因此，將樣板車刀安裝在彈簧刀桿上而成為彈簧刀桿樣板車刀，如圖10-18所示。這種車刀可有效地減小或消除車削過程中的振動，降低加工表面的粗糙度。10.4.2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。1．普通銑床加工型腔

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Ral.25~2.5μm，精銑后留適當的修磨、拋光余量（0.05~0.lmm），再由鉗工加工達到圖樣要求。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）單刃指狀銑刀。單刃指狀銑刀結構簡單，制造方便，應用廣泛。刀具的幾何參數可根據型腔和刀具材料、刀具強度、耐用度以及其他切削條件合理進行選擇。一般前角r=15，后角a=25，副后角a2=15，副偏角k=15。

（2）雙刃指狀銑刀。雙刃指狀銑刀為標準產品，有直刃和螺旋刃兩種?？梢灾苯硬捎茫挥米灾?，使用方便，主要用于型腔中直線的凹凸型面和深槽的銑削。雙刃指狀銑刀由于切削時受力平衡，能承受較大的切削用量，銑削效率和精度較高。

（3）多刃指狀銑刀。多刃指狀銑刀因制造困難，一般都采用標準規格。多刃指狀銑刀主要用于精銑溝槽的側面或斜面，其銑削精度較高，表面粗糙度較低。用普通銑床加工型腔，一般都是手工操作，勞動強度大，加工精度低，對操作者的技術水平要求高。為了提高銑削效率，對某些銑削余量較大的型腔，銑削前可在型腔輪廓線的內部連續鉆孔，孔深和型腔的深度接近，如圖10-19所示。先用圓柱立銑刀粗銑，去除大部分加工余量，然后用特型指狀銑刀精銑。特型指狀銑刀的斜度和端部形狀應與型腔側壁和底部轉角處的形狀相吻合。銑削形狀簡單的型腔，其加工尺寸可用游標卡尺和深度尺進行測量。形狀復雜的型腔需要設計專用樣板來檢驗其斷面形狀。工程實例：現以圖10-20所示起重吊環鍛模型腔為例說明型腔的銑削加工過程。（1）坯料準備。下料—鍛造—退火。（2）坯料預加工。刨削、磨削成平行六面體，加工上、下型腔板的導柱孔，磨平分型面，將上、下模板拼合后磨平四個側面及兩個平面，在上、下模板的分型面上按圖樣尺寸劃出吊環輪廓線。（3）型腔工藝尺寸計算。根據圖樣和各尺寸之間的幾何關系計算出R14mm圓弧至中心線距離為30.5mm，兩R14mm圓弧的中心距為61mm，吊環兩圓弧中心距離為36mm。（4）工件的裝夾。將圓轉臺安裝在銑床工作臺上，使圓轉臺回轉中心與銑床回轉中心重合，然后將工件安裝在圓轉臺上，按劃線找正并使一個R14mm的圓弧中心與圓轉臺中心重合。再用定位塊1和2分別靠在工件兩個相互垂直的基準面上，在定位塊1與工件之間墊入尺寸61mm的量塊，并將定位塊和工件壓緊固定，如圖10-21所示。（5）型腔的銑削。用圓頭指狀銑刀對型腔的各個圓弧槽分別進行銑削。其過程如下：①移動銑床工作臺，使銑刀與型腔R14mm圓弧槽對正，轉動圓轉臺進行銑削，嚴格控制回轉角度，加工出一個R14mm的圓弧槽。②取走尺寸為61mm的量塊，使另一個R14mm圓弧槽中心與圓轉臺中心重合進行銑削，如圖10-22所示。圓弧槽銑削結束后，移動銑床工作臺，使銑刀中心對正型腔中心線，利用銑床工作臺進給銑削兩凸圓弧槽中間的銜接部分，要保證銜接圓滑。③松開工件，在定位塊l、2和基準面之間分別墊入尺寸為30.5mm和60.78mm的量塊3、4，使R40mm圓弧中心與圓轉臺中心重合，移動工作臺使銑刀與型腔圓弧槽對正，銑削以達到尺寸要求，如圖10-23所示。④松開工件，在定位塊2和基準面之間墊入尺寸36mm的量塊4，使工件另一個R40mm的圓弧槽中心與圓轉臺中心重合，壓緊工件銑削圓弧槽達到要求的尺寸，如圖10-24所示。⑤銑削直線圓弧槽，移動銑床工作臺銑削型腔直線圓弧槽部分，保證直線圓弧槽與各圓弧槽的銜接平滑。2．仿形銑床加工型腔

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。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40~50倍，尺寸精度可達0.05mm，表面粗糙度為Ral.6~0.8lμm。

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1~2mm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。10.4.3型腔的電火花成型加工電火花成型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，經電火花成型加工的表面還必須進行手工拋光或機械拋光。由于加工表面上有一層硬化層，拋光工作比較費時。工程實例：電火花成型加工如圖10-25所示的注射模鑲塊。其材料為40Cr，硬度為HRC38~40，加工表面粗糙度為Ra0.8μm，要求型腔側面棱角清晰，圓角半徑R<0.2mm