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模具入门培训:模具注塑加工基础资料大全

1、定义

  模具加工(Mold Making)是指成型和制坯工具的加工，此外还包括剪切模和模切模具。通常情况下，模具有上模和下模两部分组成。将钢板放置在上下模之间，在压力机的作 用下实现材料的成型，当压力机打开时，就会获得由模具形状所确定的工件或去除相应的废料。小至电子连接器，大至汽车仪表盘的工件都可以用模具成型。

  级进模是指能自动的把加工工件从一个工位移动到另一个工位，并在最后一个工位得到成型零件的一套模具。模具加工工艺包括：裁模、冲坯模、复合模、挤压模、四滑轨模、级进模、冲压模、模切模具等。

  2、模具种类

  （1）金属冲压模具：连续模、单冲模、复合模、拉伸模

  （2）塑胶成型模：注塑模、挤塑模、吸塑模

  （3）压铸模具

  （4）锻造模具

  （5）粉末冶金模具

  （6）橡胶模具

  3、模具加工流程

  开料：前模料、后模模料、镶件料、行位料、斜顶料；

  开框：前模模框、后模模框；

  开粗：前模模腔开粗、后模模腔开粗、分模线开粗；

  铜公：前模铜公、后模铜公、分模线清角铜公；

  线切割：镶件分模线、铜公、斜顶枕位；

  电脑锣：精锣分模线、精锣后模模芯；

  电火花：前模粗、铜公、公模线清角、后模骨位、 枕位；

  钻孔、针孔、顶针；模具顶针孔水路孔加工行位、行位压极；

  斜顶、复顶针、配顶针。

  4、其他

  （1）唧咀、码模坑、垃圾钉（限位钉）；

  （2）飞模；

  （3）水口、撑头、弹簧、运水；

  （4）省模、抛光、前模、后模骨位；

  （5）细水结构、拉杆螺丝拉钩、弹簧

  （6）重要部件热处理、淬火、行位表面氮化；

  5、模具软件

  UGNX、Pro/NC、CATIA、MasterCAM、SurfCAM、TopSolid CAM、SPACE-E、CAMWORKS、WorkNC、TEBIS、HyperMILL、Powermill、GibbsCAM、FEATURECAM等等。

  6、基本特点

  （1）加工精度要求高一副模具一般是由凹模、凸模和模架组成，有些还可能是多件拼合模块。于是上、下模的组合，镶块与型腔的组合，模块之间的拼合均要求有很高的加工精度。精密模具的尺寸精度往往达μm级。

  （2）形面复杂有些产品如汽车覆盖件、飞机零件、玩具、家用电器，其形状的表面是由多种曲面组合而成，因此，模具型腔面就很复杂。有些曲面必须用数学计算方法进行处理。

  （3）批量小 模具的生产不是大批量成批生产，在很多情况下往往只生产一付。

  （4）工序多 模具加工中总要用到铣、镗、钻、铰和攻螺纹等多种工序。

  （5）重复性投产模具的使用是有寿命的。当一付模具的使用超过其寿命时，就要更换新的模具，所以模具的生产往往有重复性。

  （6）仿形加工模具生产中有时既没有图样，也没有数据，而且要根据实物进行仿形加工。这就要求仿制精度高，不变形。

  （7）模具材料优异，硬度高模具的主要材料多采用优质合金钢制造，特别是高寿命的模具，常采用Crl2，CrWMn等莱氏体钢制造。这类钢材从毛坯锻造、加工到热处理均有严格要求。因此加工工艺的编制就更加不容忽视，热处理变形也是加工中需认真对待的问题。

  根据上述诸多特点，在选用机床上要尽可能满足加工要求。如数控系统的功能要强，机床精度要高，刚性要好，热稳定性要好，具有仿形功能等。

  7、加工工艺流程安排

  （1）底面加工，加工量保证；

  （2）铸件毛坯基准找正，2D、3D型面余量检查；

  （3）2D、3D型面粗加工，非安装非工作平面加工（包括安全平台面、缓冲器安装面、压板平面、侧基准面）；

  （4）半精加工前，侧基准面的找正确保精度；

  （5）半精加工2D、3D型面，精加工各类安装工作面（包括限位块安装面及接触面、镶块安装面及靠背面、冲头安装面、废料切刀安装面及靠背面、弹簧安 装面及接触面、各类行程限制工作面、斜楔安装面及靠背面），半精加工各类导向面、导向孔，留余量精加工工艺基准孔及高度基准面，并记录数据；

  （6）检验复查加工精度；

  （7）钳工镶作工序；

  （8）精加工前，工艺基准孔基准面找正，镶块余量检查；

  （9）精加工型面2D、3D，侧冲型面及孔位，精加工工艺基准孔及高度基准，精加工导向面及导向孔；

  （10）检验复查加工精度。

  8、注意事项

  （1）工艺编制简明、表达详细，加工内容尽量数值化表达；

  （2）加工重点难点处，工艺要特别强调；

  （3）需要组合加工处，工艺表达清楚；

  （4）镶块需单独加工时，注意加工精度的工艺要求注明；

  （5）组合加工后，需单独加工的镶块零件，组合加工时工艺安装单独加工的基准要求；

  （6）模具加工中弹簧是最容易损坏的，所以要选择疲劳寿命长的模具弹簧。

  9.大型模具加工问题

  1.巨大的尺寸和重量

  在加工大型模具时，如何应付其自身的巨大尺寸和重量是加工企业面临的一大挑战。大型模具的加工往往需要大量的劳动力、专用设备和多次调试装夹，而加工精度也受到多方面潜在因素的影响而不易保证。

  2.购置成本问题

  加工生产各类大型模具直接相关的最大费用就是机床的购置成本。能够生产大型模具的机床是相当昂贵的，尤其是在复杂工艺安排下，需要使用多台机床才能完 成从模具粗加工到精加工的全部工序。这样的先期高投入成本也是很多企业进入这一市场的最大障碍。由此，我们可以看出，如果可以在一台合适的机床上实现大型 模具的粗加工和精加工，甚至仅需一次调试装夹，那么很多问题将迎刃而解，加工精度也可以得到保证。

  10.加工中心

  1.铸铁床身结构，机床主轴具有散热功能

  铸铁材料具有很高的刚性和散热特性，因而是制造机床结构件最稳定的材料。对于铣削大型零件用的任何机床，首先需要具有非常结实的铸铁结构，并装备有具有散热功能的主轴。

  就机床的主轴而言，它必须采用内置冷却技术，从轴承外面来冷却主轴，保证在长时间加工过程中，主轴本身不会被烧坏或不会因热膨胀而造成精度损失。这些 因素是非常重要的，因为大型模具的加工需要消耗很长的时间，同时在重切削条件下，这会增加模具的热量和应力。所以，机床的结构部件必须具有良好的刚性和散 热特性，这是加工出大型优质模具的前提。因此，必须最大程度地限制加工过程中机床的振动，并快速扩散加工过程中产生的热量。选择合适的加工机床和刀具可以 实现成本和周期的双赢。

  2.热稳定技术

  由于加工时间过长，环境温度的影响也是必须要考虑的。例如，在普通机床上加工大型模具，当环境温度变化10℃时，将会导致机床立柱发生6℃的温度变 化，从而引起主轴角板平行度发生0.07mm的变化。因此，机床的设计必须考虑到环境温度的效应，避免环境温度影响到加工零件的精度。

  3.速度

  对于一台行程能够快速移动的大型模具加工中心来说，大型模具加工机床的主轴转速应至少达到20000r/min，金属的切削速度应满足762～20000mm/min。

  4.精度

  精度控制始终贯穿于模具加工的各个阶段，如果需要在一台加工中心上实现对大型模具的粗加工和精加工，那么必须严格控制机床的定位精度和重复定位精度。 大型模具专用的加工中心，一般其定位精度可以达到±1.5μm，重复定位精度应达到±1μm。同时，其节距精度应保持在5μm之内。

  5.反馈分辨率

  对于高精度曲面加工，机床自身的反馈分辨率对于检测加工零件的精度是十分重要的。采用标准的1μm反馈分辨率，通常所获得的结果并不十分理想。如果分 辨率能够达到0.05μm，那么其精加工结果几乎没有任何瑕疵。而且，通过对机床分辨率、标尺反馈和小节距滚珠丝杠的控制可进一步提升零件表面的加工质 量。

  6.主轴

  大型模具加工中心上使用的主轴必须达到进行粗加工、半精加工和高质量精加工的要求，而且作为一个参考标准，其能够实现的表面加工质量应该控制在2μm 的水平。通常，对于模具闭合面和分型线部分的精加工十分重要，但在传统工艺下，许多模具制造商不得不采用手工抛光的方式，以弥补刀具加工精度不足的问题。 因为，大型加工机床的造价昂贵，如果为此项工序购置多功能机床，显然是不切合实际的。

  此外，合理的主轴设计必须能够最大程度地延长刀具的使用寿命，使其能够在加工周期内以低振动、低温升的状态持续工作。例如，在大型模具加工中心上加工 汽车仪表板模具时，如采用16mmCBN镶刀片精加工刀具，加工速度可以达到8m/min，使用寿命超过30h，可以将加工表面质量控制在 0.336～3.2μm。由此可知，考虑到加工大型模具时的刀具成本增加，采用专门设计的大型模具加工机床，不仅可以延长刀具使用寿命，而且可以大量节约 加工每付模具的刀具使用成本。

  7.可移动的多轴加工头

  由于模具尺寸和重量的限制，一般装夹工件需要花费很长的时间。因此，采用3轴联动加工中心不仅减少了工件的调试装夹次数，而且又不影响机床的加工精度，从而使车间加工大型模具的生产能力大大提高。

  可移动的多轴加工头可以用于加工结构特别复杂的大型模具，按可变几何形状设计的加工头可允许3轴联动加工，仅需一次装夹工件，便可铣削加工型腔很深的 模具和冷却孔，以及切削加工许多其他几何形状复杂的部位。例如，当主轴以最佳的角度倾斜时，可提高加工头对铣削加工点的接近程度，这样便可实现利用多轴加 工头完成对斜孔的加工。

  此外，由于多轴加工头加工工件表面时，采用的是刀具的半径刀刃而不是刀具的刀尖，因此可提高表面粗糙度。

  8.切屑管理

  金属切削加工时会产生大量的切屑，如果不能及时排除，必然会导致二次切削，以及造成机床结构部件或者工件表面的温升。大型模具加工中心的工作台下面通 常具有18个排屑孔，不管工作台移动到什么位置，都能够可靠地排除切屑。机床上有4条内置铰链式切屑传送带，以很高的速度将切屑排送到机床前面。

  9.高压冷却液

  在大型模具加工时，高压冷却液有着非常重要的作用。例如，在采用2+3轴的加工方法钻削斜孔时，需要压力为1000psi（1psi=6890Pa） 的冷却液才能有效地排除切屑，并达到更高精度的切削。而如果没有这种高压冷却液，则在加工斜孔时，需要增添额外的机床，需要二次装卡，降低加工精度，而且 增加周期成本。根据以上分析可以看出，实现对大型模具的简单加工需要机床具有更多、更好的功能。

  牧野开发的新型MCC2516VG3轴卧式加工中心，主轴转速可达15000r/min，并采用了“轴芯冷却”方式和“轴承内压润滑”功能，保证主轴及其附属轴承可以得到及时、有效地冷却。

  此外，主轴不仅可沿横向的X轴、垂直方向的Y轴和前后方向的Z轴方向运动，还可配合A轴和C轴转动。由于具备2种分度功能，因此不仅可减轻调整作业量，还可切削结构复杂的工件，例如保险杠、仪表盘和汽车头灯透镜等。