凸模的刃口轮廓和凹模的型孔是加工难度最大的部位，花费的劳动量最多。 由于制件的千差万别，凸、凹模的形状和尺寸差别较大。按凸模和凹模型孔的断面形状，大致可以分为圆形和异形两类。
圆形凸模加工比较容易，一般可采用车削、铣削、磨削等进行粗加工和半精加工。经热处理后在外圆磨床上精加工，再经研磨、抛光即可达到设计要求。
圆形凹模型孔有以下两种情况:
1)单型孑L凹模。加工比较简单。一般采用钻、镗等加工方法进行粗加工和半精加工，热处理后在内圆磨床上精加工。
2)多型孑L凹模。属于孔系加工，除保证各型孔的尺寸精度及形状精度外， 还要保证各型孔的位置精度。可参照本章中单件孔系的加工。
异形凸模、凹模在制造上要复杂得多，本节主要讨论异形凸模、凹模模具零件的加工。
凸模的加工过程
凸模在加工过程中主要应注意：工作表面的加工精度、表面质量及热处理变形对加工精度的影响。由此，要注重热处理工序的安排和加工方法的选择。非圆形凸模常用的加工方法有：压印锉修、牛头刨床刨削、靠模刨削、仿形刨削、电火花线切割和成形磨削等。
(1)压印锉修
压印锉修是模具钳工经常采用的一种方法，主要应用在缺少机械加工设备的厂家，以及试制性模具、模具凸模和型孔要求问隙很小甚至无间隙的冲裁模具的制造中。缺点是对工人的操作水平要求高，生产效率低，模具精度受热处理影响。因此，它逐渐被其他先进的模具加工方法所代替。
如图1l一10所示为凸模压印锉修，压印前，根据非圆形凸模的形状和尺寸准备坯料，在车床上或刨床上预加工毛坯各表面，在端面上按刃口轮廓划线，在铣床上按划线粗加工凸模工作表面，并留有压印后的锉修单面余量O.15—0.25mm。然后，将粗加工后的凸模毛坯垂直放置已淬硬的凹模型孔处，在凸模上面施加一定的压力，通过凹模型孑L的挤压和切削作用，使凸模毛坯上多余的金属被挤出，并在凸模毛坯上留下凹模的印痕，钳工按照印痕锉去毛坯上多余的金属，然后再压印，再锉修，反复进行，直到凸模刃口尺寸达到图样要求为止。此时可加工出凸模未经热处理的无间隙冲裁模具。
在压印前，应准备用以找正垂直度和相对位置的工具，如角尺、精密方箱等。同时，根据压印型孔面积的大小选择合适的压印设备。较小的型孔压印可用手动螺旋式压机，较大的型孔则应用液压机。压印时，置凹模板和凸模于压机工作台的中心位置，用90。角尺找正凸模和凹模型孔板的垂直度，在凸模顶端的顶尖孔中放一个合适的滚珠，以保证压力均匀和垂直，为了减小压印表面的粗糙度值，可用油石将锋利的凹模刃口磨出0.1mm的圆角，以增强挤压作用。在凸模刃口及表面处涂以硫酸铜溶液，以减少压印时的摩擦。然后，起动压机慢慢压下。第一次压印深度不宜过大，一般控制在0.2～0.5mm，钳工在锉削时
不能碰到压出的表面，锉削后留下的余量要均匀，以免再次压下时出现偏斜，以后各次压下深度可以增加到0.5～1.5mm。
当凸模要求热处理且要求有一定的间隙值时，应在压印结束之后，按照图样要求的间隙值锉小凸模，并留钳工研磨余量，热处理后，钳工研磨凸模工作表面，直到间隙合适。
如图11—11所示为凸模(一)，主要技术要求：材料为crWMn，表面粗糙度为R。=0.63µm，硬度为58～62HRc，与凹模双面配合间隙为0.03mm。其压印锉修工艺过程见表11.5。
(2)牛头刨床刨削 牛头刨床主要用于加工模具的外形平面和曲面，必要时也可加工内孔，适用于单件或小批量生产，具有较好的经济效果。尺寸精度可达0.05mm，表面粗糙度尺。=1.6斗m。刨削后需经热处理淬硬，一般都留有精加工余量。 如图11—12所示为凸模(二)，主要技术要求：材料为crl2，表面粗糙度为R。=0.63µm，硬度为58—62HRC，与凹模双面配合间隙为O.03mm。其刨削工艺过程见表11—6。 (3)靠模刨削 大型曲面凸模，可在牛头刨床上用靠模进行刨削加工。刨削时将牛头刨床工作台的垂直丝杠和床身底座上的平行导轨拆除，换上靠模，用滚轮支撑在靠模上，并使其能沿靠模滚动。当工作台横向走刀和凸模平行移动时，滚轮沿靠模滚动，并带动工作台和凸模相对刀具作曲线运动，刨削出与靠模形状相反的型面。该工艺只适用于大批量模具零件的加工。 (4)仿形刨削 仿形刨削使用的设备为仿形刨床，主要用于刨削刃口轮廓由圆弧和直线组成的形状复杂的带有台肩的凸模和型腔冷挤冲头。由于生产效率低，对工人的操作水平要求高，且仿形刨削加工是在凸模热处理之前进行，加工后的热处理将引起凸模变形，因此，仿形刨削加工逐步被电火花加工、光学曲线磨床加工、坐标磨床加工等所代替。 在仿形刨削之前，毛坯各表面先在普通机床上加工，然后在端面上划出刃口轮廓线，按线铣削加工，留单边刨削余量O.2—0.3mm，在仿形刨床上精加工，表面粗糙度可达R=1.6～0.8µm，尺寸精度可达±0.02mm，并留研磨余量0.01—0.02mm。然后，凸模进行热处理，最后，研磨和抛光工作表面，使凸模和凹模的间隙达到图样要求。 如图11—13所示为仿形刨削加工凸模，凸模1装夹在卡盘3上，使凸模的圆弧中心与卡盘的旋转中心重合，工作台上的卡盘旋转的角度由分度头4控制。通过机动或手动可使工作台作纵向和横向进给运动，借助刨刀2的垂直向下运动以及工作台的纵向、横向进给和卡盘旋转进给，仿形刨削可以加工出各种形状复杂的凸模。刨刀除了能作垂直向下运动外，当刨削至凸模根部时，还能产生摆动，因而能刨削凸模根部的圆角。 (5)电火花线切割 电火花线切割加工在模具加工中的应用很广，具有自动化程度高，生产周期短，可以加工淬硬坯料，可以同时加工出凸、凹模，模具质量好等特点。采用线切割加工的凸模其形状应该设计成直通形式，而且其长度尺寸不应超过线切割机床的加工范围。 如图11—14所示凸模(三)，其电火花线切割加工工艺过程见表11.7。 (6)成形磨削 成形磨削加工凸模是在成形模床或平面磨床上进行的，是常用的一种最有效的加工方法=具有加工出的凸模尺寸精度高、质量好，磨削精度不受热处理的影响，并且生产效率高等特点。 需要成形磨削的凸模一般设计成直通形式。形状复杂的凸模轮廓一般由若干直线和圆弧组成，应用成形磨削加工，是将被磨削的凸模、型芯的轮廓划分成单一的直线段和圆弧段，然后按照一定的顺序逐段磨削，并使它们在衔接处平整光滑，符合设计要求。为此，由于成形磨削时的工艺基准不尽一致，需要进行工艺尺寸换算。为了简化工艺计算，应选择适当的直角坐标系。一般取工件的设计坐标系为工艺坐标系。同时，选择回转中心，依次调整回转中心与夹具中心重合。 4.凹模的加工过程 刃具的尺寸精度、刚性及磨损直接影响着凹模内孔的加工精度，同时，切削区在工件内部，排屑、散热条件差，加工精度和表面质量不容易控制。非圆形凹模常用的加工方法有：锉削、压印锉修、电火花线切割、电火花加工、镶拼凹模型孔加工等。 (1)锉削 锉削是加工凹模型孔最原始的方法。首先，将凹模的外形应先加工出来，钳工按照凹模刃口轮廓线划线，然后，在钻床或铣床等设备上将凹模型孔内部的废料去除，留出单边0.2—0.8mm的加工余量，利用锉削方法精加工凹模型孔。锉削时，钳工先用粗锉锉出形状，最后用细锉精锉成形，并随时用加工好的凸模或样板配作检查。凹模刃口锉好之后，再锉出凹模孔的后角的大小。注意在锉削过程中，不要碰坏相邻已锉好的表面。 手工锉削的工作量大，效率低。可利用锉刀机来代替手工锉修。 (2)压印锉修 和凸模压印锉修方法的基本原理一样，只是使用淬硬的加工好的凸模对留有一定压印余量的未淬硬的凹模毛坯进行压印。在缺乏专用模具加工设备的情况下，钳工常利用压印方法加工凹模型孔。此方法加工的凹模型孔尺寸精度高、表面粗糙度低并且简单，易于操作。 (3)电火花线切割 当凹模形状复杂，带有尖角、窄缝时，一般的机械加工设备不能很好完成时，使用电火花线切割对凹模型孔进行加工具有加工精度高、质量好、方便快捷的特点，是常采用的一种精加工凹模型孔的方法。 电火花线切割加工凹模型孑L可在热处理之后进行，线切割加工完成后，需要钳工研磨型孔，以保证凸、凹模的间隙均匀。选择电火花机床，选择合理的工艺参数，安排好凹模的加工工艺路线是保证加工的重要措施，与凸模的电火花线切割加工所不同的是凹模型孔加工时经常需要穿丝加工。 如图1l—15所示为凹模 (一)，材料为Crl2MoV，其电火花线切割加工工艺过程见表ll一9。 (4)电火花加工 电火花加工主要是对模具凹模型孔的穿孔加工，在热处理后进行，从而避免了热处理变形带来的不良影响。形状复杂的凹模型孔采用电火花加工时，具有生产周期短、生产效率高的特点。同时，电火花加工需要制作成形电极，生产成本较高。加工过程中，电极的损耗影响加工精度，难以达到较小的表面粗糙度。电火花加工比较适合周长比较长的型孔、多型孔、小孔和小异形孑L的加工。例如：电动机定、转子硅钢片冲模的加工。 (5)镶拼凹模型孔加工 对于形状复杂的凹模型孔内表面加工，通过分段镶拼的方式变为外表面加工，使加工变得容易;整体式凹模型孑L刃口处的尖角部分淬火时易开裂，同时，加工困难，在尖角处拼接避免加工困难和应力集中;有些凸出或凹进部分容易磨损，为方便更换需要单独分成一段;有对称线的制件应沿对称线分段，各段的拼合线要相互错开，并要准确、严密配合，装配牢固。 一般镶拼凹模型孔的镶拼有拼接法和镶嵌法两种。拼接法是将型孔分成数段，对各段分别进行加工后拼接起来，如图11—17所示。镶嵌法是在型孔形状复杂或狭小细长的部分另做一个嵌件嵌入型孔体内，如图1l一18所示。由于制件的形状多种多样，所以镶拼凹模型孔的形状也很多。 如图1l一19所示为定子槽型孔拼块，材料为合金钢，其制造工艺过程如下。 图11—19定子槽型孑L拼块 1)毛坯准备。下料、锻造。毛坯锻造成为32mm×32mm×20mm的长方体。 2)热处理。球化退火，硬度达220～2400HBW。 3)粗加工。按图样进行铣削6个面，留单面余量0.2—0.3mm。 4)检验。按图样和加工余量要求进行检验。 5)热处理。淬火、回火，保证硬度达到58～62HRC。 6)平面磨削。如图11—20所示，首先，以A’面为基准磨削A面;其次，将电磁吸盘倾斜15。，四周用辅助块固定，对侧面进行粗加工;然后，以A面为基准磨削A’面，保证高度一致;接着，将电磁吸盘倾斜15。，精磨日和曰’面，留修配余量0。Olmm;最后，对所有拼块用游标万能角度尺定位，同时磨削端面;保证垂直度及总长25mm。 7)磨削外径。如图11.21所示，将拼块准确地固定在专用夹具上，磨削拼块外径，达到尺57和表面粗糙度要求。 8)细磨平面。如图11.22所示，对各拼块的拼合面均匀地进行精细磨削，要求配合可靠，紧密地依次镶入内径为由114mm的环规中。 9)磨削刃口。如图11.23所示，将各拼块装夹在夹具上，根据型孔刃口部 位的放大图在光学曲线磨床上进行粗加工和精加工。 10)端面磨削。将拼块压入型孔固定板孔径为击114mm内，对刃口端面进行整体细磨。 11)检验。用投影仪检验型孔，测量拼块内径、外径、角度以及检验硬度等。 如图11.24所示为等距槽型孑L拼块，材料合金钢，修整砂轮圆弧后，用平面磨床进行成型磨削的工艺如下。 1)坯料准备。按图样要求下料、锻造、退火。 2)粗加工。铣削6个面，留单面余量0.2—0.3mm。 3)热处理。淬火、回火，保证硬度达到58—62HRc。 4)磨削平面。用电磁吸盘及辅助固定块固定工件，对两个拼块的6个平面进行粗磨、精磨，达到尺寸要求，并保证各平面相互间的垂直度及两个拼块尺寸一致。 5)粗磨第1型槽。如图11.25所示，将A、曰拼块拼合在一起，使两平面对合，并用量块控制两拼块相差10mm;将砂轮修整成舵.5mm的半圆弧，用量块控制砂轮中心距拼块端面为20mm，对第l型槽进行粗磨，深度为15.4mm。如图11—26a所示。 6)粗磨第2型槽。如图11—26b所示，调整拼块位置，用百分表接触G面并调整为零位，在c面放10mm的量块。移动机床横拖板使百分表触头与量块侧面接触，使百分表指示数值为零。位置调整准确后粗磨第2型槽，其槽深度为2.5mm。 7)磨削第3型槽至第8型槽。如前所述调整拼块位置，粗磨第3型槽至第8型槽。 8)精磨型槽。将砂轮修整为艘.54mm的半圆弧，按要求的深度对各槽进行精磨，并达到表面粗糙度要求。 9)检验。将两个拼块按相互位置拼合在一起，检验型孔尺寸精度、表面粗糙度及硬度。
[nextpage]
