零件常用的传统机械加工方法
机械加工方法广泛运用于模具制造。对凸模、凹模等模具的工作零件，即使采用其它工艺方法(如特殊加工)加工，也仍然有部分工序要由机械加工方法来完成。根据模具设计的结构要求不同和工厂的设备条件，模具的机械加工大致有以下几种情况：
(1) 用车、铣、刨、钻、磨等通用机床加工非标模具零件，然后进行必要的钳工修配，装配成各种模具。这种加工方式，工件上被加工表面的形状、尺寸多由钳工划线来保证，对工人的技术水平要求较高，劳动强度大，生产效率低，模具制造周期长，成本高。一般在设备条件较差、模具精度要求低的情况下采用。
(2) 精度要求高的模具零件，只用普通机床加工难以保证高的加工精度，因而需要采用精密机床进行加工。用于模具加工的精密机床有坐标镗床、坐标磨床等，这些设备多用于加工固定板上的凸模固定孔，模座上的导柱和导套孔，某些凸模和凹模的刃口轮廓。形状复杂的空间曲面，则采用仿形铣床进行加工，它们是提高模具精度不可缺少的普通加工手段。
(3) 为了使模具零件特别是形状复杂的凸模、凹模型孔和型腔的加工更趋自动化，减少钳工修配的工作量，需采用数控机床(如三坐标数控铣床、加工中心、数控磨床等设备)加工模具零件。由于数控加工对工人的操作技能要求低，成品率高，加工精度高，生产率高，节省工装，工程管理容易，对设计更改的适应性强，可以实现多机床管理等一系列优点，因此，对实现机械加工自动化，使模具生产更加合理、省力，改变模具机械加工的传统方式具有十分重要的意义，是今后模具加工的必然发展方向。
用机械加工方法制造模具，在工艺上要充分考虑模具零件的材料、结构形状、尺寸、精度和使用寿命等方面的不同要求，采用合理的加工方法和工艺路线，尽可能通过加工设备来保证模具的加工质量，提高生产效率和降低成本。要特别注意，在设计和制造模具时，不能盲目追求模具的加工精度和使用寿命，应根据模具所加工制件的质量要求和产量，确定合理的模具精度和寿命，否则就会使制造费用增加，经济效益下降。
2.1.1 车削加工
1．车削加工的特点及应用
车削加工是在车床上利用车刀对工件的旋转表面进行切削加工的方法。车削加工时，工件的回转运动为主运动，车刀相对工件的移动为进给运动。它主要用来加工各种轴类、套筒类及盘类零件上的旋转表面和螺旋面，其中包括：内外圆柱面、内外圆锥面、内外螺纹、成型回转面、端面、沟槽以及滚花等。此外，还可以钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹等。车削加工精度一般为IT8～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm; 精车时，加工精度可达IT6～IT5，粗糙度可达Ra0.4～0.1 μm。
车削加工的特点是：加工范围广，适应性强，不但可以加工钢、铸铁及其合金，还可以加工铜、铝等有色金属和某些非金属材料，不但可以加工单一轴线的零件，采用四爪卡盘或花盘等装置改变工件的安装位置，也可以加工曲轴、偏心轮或盘形凸轮等多轴线的零件; 生产率高；刀具简单，其制造、刃磨和安装都比较方便。由于上述特点，车削加工无论在单件、小批，还是大批大量生产以及在机械的维护修理方面，都占有重要的地位。
2．车床
车床(Lathe)的种类很多，按结构和用途可分为卧式车床、立式车床、仿形及多刀车床、自动和半自动车床、仪表车床和数控车床等。其中卧式车床应用广，是其他各类车床的基础。常用的卧式车床有C6132A，C6136，C6140等几种。
2.1.2 铣削加工
1．铣削加工的范围及其特点
1) 铣削加工的范围
铣削主要用来对各种平面、各类沟槽等进行粗加工和半精加工，用成型铣刀也可以加工出固定的曲面。其加工精度一般可达IT9～IT7，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm。
由于铣削方式、铣刀类型和形状的多样性，再配以"分度头"、"圆形工作台"等附件，扩大了铣削的加工范围，使应用更加广泛。概括而言，可以铣削平面、台阶面、成型曲面、螺旋面、键槽、T形槽、燕尾槽、螺纹、齿形等。
2)铣削加工的特点
铣削加工的特点具体如下：
(1) 生产率较高:铣刀为多齿刀具，在铣削时，由于同时参加切削的切削刃数量较多，切削刃作用的总长度长，因而铣削的生产率较高，有利于切削速度的提高。
(2) 铣削过程不平稳：由于铣刀刀齿的切入和切出，使同时参加工作的切削刃数量发生变化，致使切削面积变化较大，切削力产生较大的波动，容易使切削过程产生冲击和振动，因而限制了表面质量的提高。
(3) 刀齿散热较好:由于每个刀齿是间歇工作，刀齿在从工件切出至切入的时间间隔内，可以得到一定的冷却，散热条件较好。但是，刀齿在切入和切出工件时，产生的冲击和振动会加速刀具的磨损，使刀具耐用度降低，甚至可能引起硬质合金刀片的碎裂。因此，铣削时，若采用切削液对刀具进行冷却，则必须连续浇注，以免产生较大的热应力。
2．铣床
1）卧式铣床
卧式铣床的主轴是水平的，与工作台台面平行，为了适应铣螺旋槽等工作，有的卧式铣床的工作台还可在水平面内旋转一定的角度，这就是万能卧式铣床。卧铣时，工件的平面是由铣刀外圆柱面上的刀刃形成的(称为周铣法)。
2）立式铣床
立式铣床的主轴与工作台台面垂直。为了扩大加工范围，有的立式铣床的主轴还能在垂直面内旋转一定的角度。立铣时，工件的平面是由铣刀的端面刀刃形成的(称为端铣法)。立式铣床的其他部分与卧式铣床的相似。
2.1.3 刨削加工
1．刨削加工的范围及其特点
刨削是使用刨刀在刨床上进行切削加工的方法，主要用来加工各种平面、沟槽和齿条、直齿轮、花键等母线是直线的成型面。刨削比铣削平稳，但加工精度较低，其加工精度一般为IT10～IT8，表面粗糙度为Ra6.3～1.6μm。
刨削加工的特点是：因加工时，主运动是刀具(或工件)的往复直线运动，换向时要克服较大的惯性力，从而限制了主运动速度的提高; 回程不进行切削，而且刨刀是单刃刀具，一个表面往往要经过多次行程才能加工出来，所以生产率较低;刨削为间断切削，刀具在切入和切出工件时受到冲击和振动，容易损坏。 因此，在大批量生产中应用较少，常被生产率较高的铣削、拉削加工代替。
２．刨床
1）牛头刨床
牛头刨床因其滑枕刀架形似"牛头"而得名。一般由床身、滑枕、底座、横梁、工作台和刀架等部件组成。
刨床的主运动是滑枕的往复运动；进给运动是工作台在横梁导轨上的间歇直线移动。此外，横梁可连同工作台沿床身竖直导轨作升降调整运动；刀架可作一定量的上下移动，并可以偏转一定的角度，以适应背吃刀量的调整和角度的刨削。
牛头刨床主要刨削中、小型零件的各种平面及沟槽，适用于单件、小批生产的工厂及维修车间。
2）龙门刨床
龙门刨床主要用于加工大型工件或重型零件上的各种平面、沟槽以及各种导轨面，也可在工作台上一次装夹多个零件同时进行加工。其主运动是零件随工作台的直线往复运动，进给运动是刀架带动刨刀作横向或垂直的间歇运动。
２.1.4 钻削和镗削加工
钻削和镗削都是加工孔的方法。钻削包括钻孔、扩孔、铰孔和锪孔。其中，钻孔、扩孔和铰孔分别属于孔的粗加工、半精加工和精加工，俗称"钻-扩-铰"。钻孔精度较低，为了提高精度和表面质量，钻孔后还要继续进行扩孔和铰孔。钻削加工是在钻床上进行的。镗削是利用镗刀在镗床上对工件上的预制孔进行后续加工的一种切削加工方法。
1．钻削加工
1）钻削加工的特点
（1) 钻孔
钻孔(Driling)是用钻头在实体工件上钻出孔的方法，常用的钻头是麻花钻。钻孔时，首先根据孔径大小选择钻头。一般，当孔径小于30 mm时，可一次钻出; 大于30 mm时，应先钻出一小孔，然后再用扩孔钻将其扩大。
钻削是一种半封闭式切削，排屑困难，又难于冷却润滑，而且钻削力较大。所以，钻削时温度易升高，刀具易磨损。用麻花钻(Teist Drill)加工的孔精度较低，表面较粗糙，其加工精度一般为IT13～IT12，表面粗糙度为Ra12.5～6.3 μm，生产效率较高。因此，钻孔主要用于加工精度要求不高以及精度较高的孔的预加工。
（2) 扩孔
对已有孔进行扩大的加工方法称为扩孔(Core Driuing)，仅为了扩大孔的直径的扩孔可用麻花钻，在扩大孔的直径的同时提高孔形位精度的扩孔采用专门的扩孔钻。扩孔钻的切削刃比一般钻头多，有3、4个，无横刃，其顶端是平的，螺旋槽较浅，所以刚性好，不易变形，导向性能好，切削较平稳，因而扩出的孔的精度和表面质量较好。其加工精度一般为IT10～IT8，表面粗糙度为Ra6.3～3.2 μm。扩孔可作为要求不高孔的终加工，也可作为精加工(如铰孔)前的预加工。
（3) 铰孔
铰孔(Reaming)是用铰刀在扩孔或半精镗后的孔壁上切除微量金属层，以提高孔的尺寸精度和减小表面粗糙度值的一种精加工方法。 铰刀(Reamev)是多刃切削刀具，有6～12个切削刃，铰孔时导向性好。 铰刀刀齿的齿槽很浅，铰刀的横截面大，刚性好，加工精度可达IT7～IT6，表面粗糙度为Ra0.8～0.4 μm。铰刀有手用铰刀和机用铰刀两种，手用铰刀工作部分较长，机用铰刀工作部分较短
（4） 锪孔
锪孔是指在已加工孔上加工圆锥形沉头孔、圆柱形沉头孔和端面凸台的方法。锪孔用的刀具统称为锪钻。锪钻大多用高速钢制造，只有加工大直径的端面凸台时用硬质合金制造，采用装配式结构。
2）钻床
工厂中常用的钻床(Drilling Machine)有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。
（1) 台式钻床
台式钻床简称台钻。它是一种加工小孔的小型钻床。 台钻主轴的进给运动用手动操作。台钻结构简单，操作方便，适于加工小型零件上直径小于等于13 mm的孔。
(2) 立式钻床
立式钻床简称立钻(Drill Vertical)。立钻的主轴轴线垂直布置，且位置固定。其规格用大钻孔直径表示，常用的有25 mm，35 mm，40 mm，50 mm等几种。与台钻相比，立钻刚性好，功率大，允许选用较大的切削用量，因而生产率高。
由于立式钻床的主轴位置不能调整，只能通过移动工件位置来使被加工孔的中心与主轴中心对准，对于大而重的工件，操作很不方便。 因此，它常用于加工单件、小批生产中的中、小型工件。
(3) 摇臂钻床
摇臂钻床(Beam Drill)有一个能绕立柱旋转和上、下升降的摇臂，同时主轴箱可沿摇臂上的导轨横向移动。因此，工作时，不需移动工件，就能很方便地调整主轴相对于工件的位置。而且，摇臂钻床上还设有立柱、摇臂和主轴箱的锁紧机构。当主轴位置调整好后，可将它们快速锁紧。摇臂钻床适用于加工笨重和多孔的工件。
2 镗削加工
1)镗削加工的特点
镗削可以对工件上的通孔和盲孔进行粗加工、半精加工和精加工。与钻削相比较，镗孔可加工直径较大、精度较高的孔。 而且，各孔轴线间的同轴度、平行度、垂直度等位置精度和尺寸精度都较高。因此，镗孔适宜加工箱体、机架等结构复杂和尺寸较大的工件上的孔及孔系。
在镗床上镗孔和在车床上车孔类似，镗刀与车孔刀基本相同，区别在于主运动不同。在镗床上镗孔时，主运动是镗刀的旋转运动，进给运动是工件或镗刀的移动。镗孔与其他孔的加工方法比较，突出的优点是用一种镗刀可以加工一定范围内各种不同直径的孔，特别是大直径孔，几乎是可供选择的惟一方法。
2) 镗床
镗床有卧式镗床、立式镗床、深孔镗床和坐标镗床之分，应用广的是卧式镗床。
2.1.5 磨削加工
1． 磨削加工的范围及其特点
(1) 加工精度高。由于砂轮表面有数量众多的锋利磨粒，通过精细修整后的磨粒具有微刃等高性，磨削厚度很小，除了切削作用外，还有挤压、抛光作用。而且，磨床回转精度很高，工作台纵向运动精度高，横向实现微量进给，保证了精密加工的顺利进行。因此，磨削加工精度一般可达IT6～IT4，表面粗糙度为Ra0.8～0.1μm，当采用高精度磨床时，粗糙度可达Ra0.1～0.08 μm。
(2) 工件的硬度高。 磨削用的砂轮是由许多细小而且极硬的磨粒用接合剂粘接而成的多孔体，由于砂轮磨粒本身具有很高的硬度和耐热性，因此，磨削不但可以加工碳钢和铸铁等常用金属材料，还可以加工一些用一般的金属切削刀具很难加工的高硬度材料，如淬火钢、硬质合金、陶瓷等。但不适于加工硬度低而塑性好的有色金属材料，因为磨削这些材料时，切屑容易堵塞磨粒之间的空隙，使砂轮失去切削的能力。
(3) 磨削温度高。由于磨削速度很高，磨粒的切削刃又较钝，使磨粒与工件间产生剧烈摩擦，加工中将产生大量的切削热，而砂轮的导热性又较差，因此在砂轮与工件的接触处，瞬时温度高达800～1000℃。 所以，磨削时要有充足的冷却液，同时冷却液还可以起到排屑和润滑作用。
磨削加工主要用于零件的内外圆柱面、内外圆锥面、平面和成型面(如花键、螺纹、齿轮等)的精加工，以获得较高的尺寸精度和较小的表面粗糙度。
２．磨床
磨床(Grinders)是指用磨具（如砂轮）或磨料加工工件表面的机床，广泛应用于工件的精加工，尤其是淬硬钢件及其他高硬度特殊材料的精加工。通常，砂轮的高速旋转运动为主运动，工件的旋转与移动或磨具的移动为进给运动。 磨床的类型很多，主要有平面磨床、外圆磨床、内圆磨床、无心磨床、工具磨床及各种专门化磨床(曲轴磨床、凸轮磨床、齿轮磨床、螺纹磨床、导轨磨床)等。常用的是平面磨床和外圆磨床。
2.1.6 加工方法的选择
2.1.6.1回转面加工方法的选择
每一种回转面都有很多加工方法，具体选择时应根据零件的材料、毛胚种类、结构形状、尺寸、加工精度、粗糙度、技术要求、生产类型及工厂的生产条件等因素来决定，以确保加工质量和降低生产成本。
1．外圆表面加工
1）外圆表面加工技术的要求
在各种机械中，具有外圆表面的零件占有很大的比重，例如轴类、套同类、圆盘类等零件。外圆表面的技术要求包括：尺寸与形状精度（直径与长度的尺寸精度，圆度、圆柱度等形状精度）；位置精度（与其他外圆面或孔的同轴度、与端面的垂直度等）；表面质量（粗糙度、表面硬度、残余应力等）。
2）外圆表面加工方案的分析
各种加工要求的外圆表面的加工方案，供选用时参考。
①精车→半精车→磨
②精车→半精车→粗磨→精磨→研磨或超级光磨
③精车→半精车→精车→细精车→研磨
一般终工序采用车加工方案的，适用于各种金属（淬火钢除外）。
终工序采用磨加工方案的，适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁，但不宜加工强度低、韧性大的有色金属。磨削前的车削精度无需很高，度短的大型工件，可选用立式车床；单件小批生产，应选用卧式车床；成批生产，一般选用回轮、转塔车床加工套类及盘类零件，轴类零件则选用仿形及多刀车床；大量生产选用自动或半自动车床加工。
2．、孔加工
1）孔加工的技术要求
零件上的孔多种多样，常见的有；螺栓螺钉孔、油孔、套筒、齿轮、端盖上的轴向孔；箱体上的轴承孔；深孔（深径比L／D >5~10），如车床主轴的轴向通孔等；圆锥孔，如装配用的定位销孔等。孔的技术要求与外圆面的技术要求基本相同。
2)孔加工方案的分析
孔加工在切削机理上虽然与外圆加工有许多共同点，但在具体加工条件上却有着较大差距。孔加工刀具的尺寸，受孔径限制，一般呈细长状，刚性差。加工时刀具处在工件材料包围中，散热条件差，切削不易排除，切削液难以进入切削区。因此，加工孔要比加工同样质量要求的外圆面困难，成本也高。
由于孔的功用不同，致使孔径、深径比（L/D）以及孔的尺寸精度、形位精度和粗糙度等方面的要求差别很大。为适应不同的需要和不同的生产类型，孔的加工方法很多。常用的各种孔的加工方案，供选用时参考。
①钻→铰
②钻→扩→粗铰→精铰→研磨或手铰
③钻→粗镗→（半精镗）→粗磨→精磨→研磨
④钻→粗镗→半精镗→磨
⑤钻→粗镗→半精镗→精镗→精细镗
钻孔适用于各种批量生产中，对各类零件和各种材料（淬火钢除外）的实体进行孔加工。
(1)加工公差等级IT9的孔，如孔径小于10mm时，可采用钻铰方案；孔径小于30mm的孔，可采用钻模钻孔，或采用钻孔后扩孔；孔径大于30mm的孔，一般采用钻孔后镗孔，镗孔常用于单件小批生产。
(2)加工公差等级IT8的孔，当孔径小于20mm时，可采用钻孔后铰孔；若孔径大于20mm，可视具体情况，采用钻一扩（或镗）一铰，此方案适用于加工除淬火钢以外的各种金属，但孔径应在￠20mm~￠80mm范围内。此外，也可采用终工序为精镗或拉的方案。淬火钢可采用磨削加工。
(3)加工公差等级IT7的孔，当孔径小于12mm时，一般采用钻孔后进行两次铰孔的方案；孔径大于12mm时，可采用钻一扩（或镗）一粗铰一精铰的方案，或采用终工序为精拉或精磨的方案。精拉适用于一批大量的生产，精磨适于加工淬火钢、不淬火钢和铸铁，但不宜加工硬度底、韧性大的有色金属。
(4)加工公差等级IT6的孔，起终工序要视具体情况进行选择。例如韧性较大的有色金属不宜采用珩磨，可采用研磨或精细镗；研磨对大孔、小孔均可加工，而珩磨适于加工较大的孔。
(5)对于已经铸出或锻出的孔，（一般为中、大尺寸的孔），可直接进行扩孔或镗孔，直径在100mm以上的孔，用镗孔比较方便。
(6)加工盘套类零件中间部位的孔，为保证孔与外圆、端面的位置精度，一般是在车床上将孔与外圆、端面一次装夹加工出来。在成批生产或深径比较大时，应采用钻一扩一铰方案；若零件需要淬火，则应在半精加工后安排淬火再进行磨削。
轴类零件轴线部位的孔，不论要求如何，都以在车床上加工较为方便。支架、箱体零件上的轴承孔，可根据零件结构形状、尺寸大小等情况来决定，可才用车床或铣床或卧式铣镗床加工。盘套类或支架、箱体类零件上的螺纹底孔、穿螺栓孔等可在钻床上加工。
2．平面加工方法的选择
１）平面加工的技术要求
平面是盘形、板形和箱体类零件的主要表面之一。平面加工的技术要求主要包括：形状精度，如平面度和直线度等；位置精度，如平面之间的尺寸精度以及平行度、垂直度等；表面质量，如粗糙度、表层硬度、残余应力等。
２）平面加工方案的分析
由于平面的作用不同，其技术要求也不同，故应采用不同的加工方案，以保证平面质量。常用的平面加工方案如下，可供参考。
①粗刨（粗铣）→拉削
②粗刨（粗铣）→精刨→刮削（高速精铣）
③粗刨（粗铣）→刮削（高速精铣）→精磨→研磨
④粗刨（粗铣）→粗磨→精磨→研磨
⑤粗车→半精车→精车
⑥粗车→半精车→精磨→研磨
(1)终工序采用刮起削时，用于要求直线度高、粗糙度值小且不淬硬的平面。当批量较大时，可采用宽刃细刨代替刮削，以提高生产率和减轻劳动强度。尤其是加工狭长的精密平面（如导轨面），或缺少导轨磨床时，常采用宽刃细刨。
(2)终工序采用高速精铣时，适于加工精度要求高的有色金属工件。若采用高精度高速铣床和金刚石刀具，铣削表面粗糙度Ｒa值可达0.008um以下。
(3)终工序采用磨削时，适于加工要求直线度高、粗糙度值小的淬硬工件和薄片工件，也用于不淬硬的钢件或铸件上较大平面的精加工。但不宜精加工塑性大的有色金属。
(4)精车主要用于加工轴、套、盘等回转体零件的端面；大型盘类零件的端面，一般在立式车床上加工。车床上加工端面易保证端面与轴线的垂直度要求。
(5)拉削平面加工精度高、生产率高、拉刀寿命长，是一种先进的加工方法。适于大批大量生产中加工质量要求较高而面积不太大的平面。
(6)研磨适于加工高精度、小粗糙度值表面，例如块规等精度零件的工作面。对于精度要求不高，仅要求光亮和美观的零件，可采用抛光加工。
2.2 冲模模架的加工
冲模模架大都为标准件，在专卖店可直接购得，但一些特殊的冲件需要自制模架。模架的主要作用是把模具的其它零件连接起来，并保证模具的工作部分在工作时具有正确的相对位置。图2.2所示是常见的滑动导向模架。尽管模架的结构各不相同，但主要组成零件上模座，下模座都是平板类零件，在工艺上主要是进行平面和孔系的加工。模架中的导柱导套是机械加工中常见的轴类和套类零件，主要进行内外圆柱表面的加工。
图2.2 冲模模架
(a) 对角导柱模架；(b) 中间导柱模架；(c) 后侧导柱模架；(d) 四导柱模架
2.2.1 导柱和导套的加工
图2.3(a)、(b)分别为冷冲模标准导柱和导套。这两种零件在模具中起导向作用，以保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置。为了保证良好的导向，导柱和导套装配后应保证模架的活动部分移动平稳，无滞阻现象。所以，在加工中除了保证导柱、导套配合表面的尺寸和形状精度外，还应保证导柱、导套各自配合面之间的同轴度要求
图2.3导柱和导套
(a) 导柱；(b) 导套
构成导柱和导套的基本表面都是回转体表面，按照图示的结构尺寸和设计要求，可以直接选用适当尺寸的热轧圆钢作毛坯。
为获得所要求的精度和表面粗糙度，外圆柱面和孔的加工方案可参考表2-1和表2-2。
导柱、导套的加工工艺路线，见表2-3和表2-4。
表2-1 外圆柱表面的加工方案及加工精度
表2-2 孔的加工方案及加工精度
表2-3导柱的加工工艺路线
在导柱的加工过程中，外圆柱面的车削和磨削都是以两端的中心孔定位的，这样可使外圆柱面的设计基准与工艺基准重合，并使各主要工序的定位基准统一，易于保证外圆柱面间的位置精度和使各磨削表面都有均匀的磨削余量。由于要用中心孔定位，因此在外圆柱面进行车削和磨削之前总是先加工中心孔，以便为后续工序提供可靠的定位基准。
中心孔的形状精度和同轴度对加工质量有直接影响，特别是加工精度要求高的轴类零件时，保证中心孔与顶尖之间的良好配合是十分重要的。若中心孔有较大的同轴度误差，将是中心孔和顶尖不能良好的接触，影响加工精度，尤其当中心孔出现圆度误差时，将直接反映到工件上是工件也产生圆度误差。如图2.4所示。
图2.4 中心孔的圆度误差使工件产生圆度误差
导柱在热处理后修正中心孔，目的在于消除中心孔在热处理过程中可能产生的变形和其它缺陷，使磨削外圆柱面时能获得精确定位，以保证外圆柱面的形状和位置精度要求。修正中心孔可以采用磨、研磨和挤压等方法，可以在车床、钻床或专用机床上进行。图2.4所示是在车床上用磨削方法修正中心孔。可在被磨削的中心孔处加入少量煤油或机油，手持工件进行磨削。用这种方法修正中心孔效率高，质量较好；但砂轮磨损快，需要经常修整。
表2-4 导套的加工工艺路
工序号 工序名称 工序内容 设备 工序简图
1 下料 按尺寸?52 mm×115 mm切断 锯床
2 车外圆及
内孔 车端面保证长度113 mm
钻?32 mm孔至?30 mm
车?45 mm外圆至?45.4 mm
倒角
车3×1退刀槽至尺寸
镗?32 mm孔至?31.6 mm
镗油槽
镗?33 mm孔至尺寸 倒角 卧式车床
3 车外圆倒角 车￠48 mm外圆至尺寸
车端面保证长度110 mm
倒内外圆角 卧式车床
4 检验
5 热处理 按热处理工艺进行，保证渗碳层深度0.8～1.2 mm，硬度HRC58～62
6 磨内外圆 磨?45 mm外圆达图样要
求；磨?32 mm内孔，留研磨量
0.01 mm 万能外圆磨床
7 研磨内孔 研磨?32 mm孔达图样要求；
研磨圆弧 卧式车床
8 检验
1-三爪自定心卡盘 2.砂轮 3-工件 4-尾顶尖
图2.5 磨中心孔
用研磨法修整中心孔，是用锥形的铸铁研磨头代替锥形砂轮，在被研磨的中心孔表面加研磨剂进行研磨。如果用一个与磨削外圆的磨床顶尖相同的铸铁顶尖作研磨工具，将铸铁顶尖和磨床顶尖一道磨出60°锥角后研磨出中心孔，则可保证中心孔和磨床顶尖达到良好配合，能磨削出圆度和同轴度误差不超过0.002 mm的外圆柱面。
图2.6所示是挤压中心孔的硬质合金多棱顶尖。挤压时多棱顶尖装在车床主轴的锥孔内，其操作和磨顶尖孔相类似，利用车床的尾顶尖将工件压向多棱顶尖，通过多棱顶尖的挤压作用来修正中心孔的几何误差。此法生产率极高(只需几秒钟)，但质量稍差，一般用于修正精度要求不高的顶尖孔。
磨削导套时正确选择定位基准，对保证内、外圆柱面的同轴度要求是十分重要的。例如表2-4中工件热处理后，在万能外圆磨床上，利用三爪自定心卡盘夹持￠48 mm外圆柱面，一次装夹后磨出￠32H7和￠45r6的内、外圆柱面，可以避免由于多次装夹所带来的误差，容易保证内、外圆柱面的同轴度要求。但每磨一件都要重新调整机床，所以，这种方法只宜在单件生产的情况下采用。如果加工数量较多的同一尺寸的导套，可以先磨好内孔，再把导套装在专门设计的锥度心轴上，如图2.6所示；以心轴两端的中心孔定位(使定位基准和设计基准重合)，借心轴和导套间的摩擦力带动工件旋转，从而实现磨削外圆柱面。这种操作能获得较高的同轴度要求，并可使操作过程简化，生产率提高。这种心轴应具有高的制造精度，其锥度在1/1000～1/5000的范围内选取，硬度在HRC60以上。
图2.6 多棱顶尖 图2.7 用小锥度心轴安装导套
导柱和导套的研磨加工，其目的在于进一步提高被加工表面的质量，以达到设计要求。在生产数量大的情况下(如专门从事模架生产)，可以在专用研磨机床上研磨；单件小批生产，可以采用简单的研磨工具(如图2.7和图2.8所示)，在普通车床上进行研磨。研磨时将导柱安装在车床上，由主轴带动旋转，在导柱表面均匀涂上一层研磨剂，然后套上研磨工具并用手将其握住，作轴线方向的往复直线运动。研磨导套与研磨导柱相类似，由主轴带动研磨工具旋转，手握套在研具上的导套，作轴线方向的往复直线运动。调节研具上的调整螺钉和螺帽，可以调整研磨套的直径，以控制研磨量的大小。详细内容见后续光整加工部分。
1－研磨架；2－研磨套；
3－限动螺钉；4－调整螺钉
图2.7 导柱研磨工具
1－锥度心轴；2－研磨套；3、4－调整螺母
图2.8 导套研磨工具
磨削和研磨导套孔时常见的缺陷是"喇叭口"(孔的尺寸两端大中间小)。造成这种缺陷的原因来自以下两方面：
(1)磨削内孔时，若砂轮完全处在孔内(如图2.9中实线所示)，则砂轮与孔壁的轴向接触长度大，磨杆所受的径向推力也大，由于刚度原因，它所产生的径向弯曲位移使磨削深度减小，孔径相应变小。当砂轮沿轴向往复运动到两端孔口部位时，砂轮必将超越两端口，径向推力减小，磨杆产生回弹，使孔径增大。要减小"喇叭口"，就要合理控制砂轮相对孔口端面的超越距离，以便使孔的加工精度达到规定的技术要求。
图2.9 磨孔时"喇叭口"的产生
(2) 研磨时工件的往复运动使磨料在孔口处堆积，在孔口处切削作用增强所致。所以，在研磨过程中应及时清除堆积在孔口处的研磨剂，以防止和减轻这种缺陷的产生。
研磨导柱和导套用的研磨套和研磨棒一般用铸铁制造。研磨剂用氧化铝或氧化铬(磨料)与机油或煤油(磨液)混合而成。磨料粒度一般在220号～W7范围内选用。
按被研磨表面的尺寸大小和要求，一般导柱、导套的研磨余量为0.01～0.02 mm。
将导柱、导套的工艺过程适当归纳，大致可划分成如下几个加工阶段：
备料(获得一定尺寸的毛坯)阶段→粗加工和半精加工(去除毛坯的大部分余量，使其接近或达到零件的终尺寸)阶段→热处理(达到需要硬度)阶段→精加工阶段→光整加工阶段(使某些表面的粗糙度达到设计要求)
在各加工阶段中应划分多少工序，零件在加工中应采用什么工艺方法和设备等，应根据生产类型、零件的形状、尺寸大小、零件的结构工艺性以及工厂的设备技术状况等条件综合考虑。在不同的生产条件下，对同一零件加工所采用的加工设备、工序的划分也不一定相同。
2.2.2 上、下模座的加工
冷冲模的上、下模座用来安装导柱、导套，连接凸、凹模固定板等零件，其结构、尺寸已标准化。
图2.20所示是中间导柱的标准模座，多用铸铁或铸钢制造。为保证模架的装配要求，使模架工作时上模座沿导柱上、下移动平稳，无滞阻现象，加工后应保证：模座的上、下平面保持平行，对于不同尺寸的模座其平行度公差见表2-5；上、下模座上导柱、导套安装孔的孔间距离尺寸应保持一致；孔的轴心线应与模座的上、下平面垂直，对安装滑动导柱的模座，其垂直度公差不超过100∶0.01 mm。
表2-5 模座上、下平面的平行度公差 单位：mm
2模具零件的机械加工
冷冲模座
(a) 上模座；(b) 下模座
模座加工主要是平面加工和孔系加工。为了加工方便和易于保证加工技术要求，在各工艺阶段应先加工平面，再以平面定位加工孔系(先面后孔)。平面的加工方案及加工精度见表2-6。
表2-6 平面的加工方案及加工精度
表2-7 加工上模座的工艺路线
表2-8 加工下模座的工艺路
2.3 注射模模架的加工
2.3.1 注射模的结构组成
注射模的结构与塑料种类、制品的结构形状、制品的产量、注射工艺条件、注射机的种类等多项因素有关，因此其结构可以有多种变化。无论各种注射模结构之间差异多大，但在基本结构组成方面都有许多共同的特点。在如图2.21所示的注射模中，根据各零(部)件与塑料的接触情况，可以将模具的组成零件分为以下两类：
(1) 成型零件：指与塑料接触并构成模腔的那些零件。它们决定着塑料制品的几何形状和尺寸，如凸模(型芯)形成制件的内形，而凹模(型腔)形成制件的外形。
(2) 结构零件：指除成型零件以外的模具零件。这些零件具有支承、导向、排气、顶出制品、侧向抽芯、侧向分型、温度调节、引导塑料熔体向模腔流动等功能。
图2.21 不同结构形式的注射模
（a） 普通标准模架注射模；(b) 侧形芯式注射模；
(c) 拼块式注射模； (d) 三板式注射模
2.3.2 模架组成零件的加工
1．模架的技术要求
模架是用来安装或支承成形零件和其它结构零件的基础，同时还要保证动、定模上有关零件的准确对合(如凸模和凹模)，并避免模具零件间的干涉。因此，模架组合后其安装基准面应保持平行，其平行度公差等级见表2-9。导柱、导套和复位杆等零件装配后要运动灵活、无阻滞现象。模具主要分型面闭合时的贴合间隙值应符合下列要求：
Ⅰ级精度模架为0.02 mm；
Ⅱ级精度模架为0.03 mm；
Ⅲ级精度模架为0.04 mm。
有关注射模模架组合后的详细技术要求，可参阅GB/T 12555－90(大型注射模模架)、GB/T 12556－90(中小型注射模模架)。
表2-9 中小型注射模模架分级指标
2．模架零件的加工
若从零件结构和制造工艺考虑，图2.21所示模架的基本组成零件有三种类型：导柱、导套及各种模板(平板状零件)。导柱、导套的加工主要是内、外圆柱面加工，适应加工不同精度要求的内、外圆柱面的各种工艺方法、工艺方案及基准选择等在冷冲模模架的加工中已经讲到，这里不再重述。支承零件(各种模板、支承板)都是平板状零件，在制造过程中主要进行平面加工和孔系加工，在平面加工中要特别注意防止变形，保证装配时有关结合平面的平面度和平行度要求。
特别是在粗加工后若模板有弯曲变形，则在磨削加工时电磁吸盘会把这种变形矫正过来，而磨削后加工表面的形状误差并不会得到矫正。为此，应在电磁吸盘未接通电流的情况下，用适当厚度的垫片垫入模板与电磁吸盘间的间隙中，再进行磨削。上、下两面用同样方法交替进行，可获得0.02/300 mm2以下的平面度。若需要精度更高的平面，应采用刮研方法加工。
为了保证动、定模板上导柱、导套安装孔的位置精度，根据实际加工条件，可采用坐标镗床、双轴坐标镗床或数控坐标镗床进行加工。若无上述设备且精度要求较低，也可在卧式镗床或铣床上，将动、定模板重叠在一起，一次装夹，同时镗出相应的导柱和导套的安装孔。在对模板进行镗孔加工时，应在模板平面精加工后以模板的大平面及两相邻侧面作定位基准，将模板放置在机床工作台的等高垫铁上。各等高垫铁的高度应严格保持一致，对于精密模板，等高垫铁的高度差应小于3 μm。工作台和垫铁应用净布擦拭，彻底清除切屑粉末。模板的定位面应用细油石打磨，以去掉模板在搬运过程中产生的划痕。在使模板大致达到平行后，轻轻夹住，然后以长度方向的前侧面为基准，用百分表找正后将其压紧，后将工作台再移动一次，进行检验并加以确认。模板用螺栓加垫圈紧固，压板着力点不应偏离等高垫铁中心，以免模板产生变形。如图2.22所示。
图2.22 模板的装夹
(a) 模板单个镗孔；(b) 定、动模板同时镗孔
2.3.4 其它结构零件的加工
1．浇口套的加工
常见的浇口套有两种类型，如图2.23所示的A型和B型。图中B型结构在模具装配时，用固定在定模上的定位环压住左端台阶面，防止注射时浇口套在塑料熔体的压力作用下退出定模。d与定模上相应孔的配合为H7/m6；D与定位环内孔的配合为H10/f9。由于注射成型时浇口套要与高温塑料熔体和注射机喷嘴反复接触和碰撞，因此浇口套一般采用碳素工具钢T8A制造，局部热处理，硬度HRC57左右。
与一般套类零件相比，浇口套锥孔小(其小端直径一般为3～8 mm)，加工较难，同时还应保证浇口套锥孔与外圆同轴，以便在模具安装时通过定位环使浇口套与注射机的喷嘴对准。
图2.23 浇口套
2．侧型芯滑块的加工
当注射成型带有侧凹或侧孔的塑料制品时，模具必须带有侧向分型或侧向抽芯机构，如图2.20(c)、(b)所示。图2.24是一种斜导柱抽芯机构的结构图。图2.24(a)所示为合模状态，图2.24(b)所示为开模状态。在侧型芯滑块上装有侧向型芯或成型镶块。侧型芯滑块与滑槽可采用不同的结构组合，如图2.25所示。
图2.24 斜导柱抽芯机构
(a) 合模状态；(b) 开模状态
表2-10 加工浇口套的工艺过程
图2.25 侧型芯滑块与滑槽的常见结构
从以上结构可以看出，侧型芯滑块是侧向抽芯机构的重要组成零件，注射成型和抽芯的可靠性需要它的运动精度保证。滑块与滑槽的配合特性常选用H8/g7或H8/h8，其余部分应留有较大的间隙，两者配合面的粗糙度Ra＜0.63～1.25 μm。滑块材料常采用45钢或碳素工具钢，导滑部分可局部或全部淬硬，硬度HRC40～45。
图2.26所示为侧型芯滑块，其工艺路线见表2-11。
图2.26 侧型芯滑块
表2-11 加工侧型芯滑块的工艺路线
2.4 冲裁凸模的加工
2.4.1 圆形凸模的加工
图2.27所示是圆形凸模的典型结构。这种凸模加工比较简单，热处理前毛坯经车削加工，表面粗糙度在Ra＝0.8 μm及其以上，表面留适当磨削余量；热处理后，经磨削加工即可获得较理想的工作型面及配合表面。
图2.27 圆形凸模
2.4.2 非圆形凸模的加工
凸模的非圆形工作型面，大致分为平面结构和非平面结构两种。加工以平面构成的凸模型面(或主要是平面)比较容易，可采用铣削或刨削方法对各表面逐次进行加工，如图2.28所示。
图2.28 平面结构凸模的刨削加工
凸模；(b) 刨四面；(c) 刨两端面；(d) 刨小平面；
(e) 刨30°斜面；(f) 刨10°斜面
采用铣削方法加工平面结构的凸模时，多采用立铣和万能工具铣床进行加工。对于这类模具中某些倾斜平面的加工方法有：
(1) 工件斜置：装夹工件时使被加工斜面处于水平位置进行加工，如图2.29所示。
(2) 刀具斜置：使刀具相对于工件倾斜一定的角度对被加工表面进行加工，如图2.30所示。
图2.29 工件斜置铣削 图2.30 刀具斜置铣削
(3) 将刀具制成一定的锥度对斜面进行加工，这种方法一般少用。
加工非平面结构的凸模(如图1-21所示)时，可根据凸模形状、结构特点和尺寸大小采用车床、仿形铣床、数控铣床或通用铣(刨)床等进行加工。
图2.31 非平面结构的凸模
采用仿形铣床或数控铣床加工，可以减轻劳动强度，容易获得所要求的形状尺寸。数控铣削的加工精度比仿形铣削高。仿形铣削是靠仿形销和靠模的接触来控制铣刀的运动，因此，仿形销和靠模的尺寸形状误差、仿形运动的灵敏度等会直接影响零件的加工精度。无论仿形铣削或数控铣削，都应采用螺旋齿铣刀进行加工，这样可使切削过程平稳，容易获得较小的粗糙度。
在普通铣床上加工凸模是采用划线法进行加工的。加工时按凸模上划出的刃口轮廓线，手动操作机床工作台(或机床附件)进行切削加工。这种加工方法对操作工人的技术水平要求高，劳动强度大，生产率低，加工质量取决于工人的操作技能，而且会增加钳工的工作量。
当采用铣、刨削方法加工凸模的工作型面时，由于结构原因而不能用一种方法加工出全部型面(如凹入的尖角和小圆弧)时，应考虑采用其它加工方法对这些部位进行补充加工。在某些情况下，为便于机械加工而将凸模做成组合结构。
2.4.3 成形磨削
1．成形砂轮磨削法
这种方法是将砂轮修整成与工件被磨削表面完全吻合的形状进行磨削加工，以获得所需要的成形表面，如图2.32所示。此法一次所能磨削的表面宽度不能太大。为获得一定形状的成形砂轮，可将金刚石固定在专门设计的修整夹具上对砂轮进行修整。
图2.32 成形砂轮磨削法
2．夹具磨削法
夹具磨削法是借助于夹具，使工件的被加工表面处在所要求的空间位置上(如图2.34(b)所示)，或使工件在磨削过程中获得所需的进给运动，从而磨削出成形表面。图2.33所示是用夹具磨削圆弧面的加工示意图。工件除作纵向进给(由机床提供)外，还可以借助夹具使工件作断续的圆周进给，这种磨削圆弧的方法叫回转法。
图2.33 用夹具磨削圆弧面
常见的成形磨削夹具有：
(1) 正弦精密平口钳。如图2.34(a)所示，夹具由带正弦规的虎钳和底座6组成。正弦圆柱4被固定在虎钳体3的底面，用压板5使其紧贴在底座6的定位面上。在正弦圆柱和底座间垫入适当尺寸的量块，可使虎钳倾斜成所需要的角度，以磨削工件上的倾斜表面，如图2.34(b)所示。量块尺寸按下式计算：
h1＝L sinα
式中：h1--垫入的量块尺寸，单位为mm；
L--正弦圆柱的中心距，单位为mm；
α--工件需要倾斜的角度，单位为(°)。
正弦精密平口钳的大倾斜角度为45°。为了保证磨削精度，应使工件在夹具内正确定位，工件的定位基面应预先磨平并保证垂直。
图2.34 正弦精密平口钳
(a) 正弦精密平口钳；(b) 磨削示意图
(2) 正弦磁力夹具。正弦磁力夹具的结构和应用情况与正弦精密平口钳相似，两者的区别在于正弦磁力夹具是用磁力代替平口钳夹紧工件，如图2.35所示。电磁吸盘能倾斜的大角度也是45°。
图2.35 正弦磁力夹具
以上磨削夹具若配合成形砂轮，也能磨削平面与圆弧面组成的形状复杂的成形表面。进行成形磨削时，被磨削表面的尺寸常采用测量调整器、量块和百分表进行比较测量。测量调整器的结构如图2.36所示。量块座2能在三角架1的斜面上沿V形槽上、下移动，当移动到适当位置后，用滚花螺母3和螺钉4固定。为了保证测量精度，要求量块座沿斜面移至任何位置时，量块支承面A、B应分别与测量调整器的安装基面D、C保持平行，其误差不大于0.005 mm。
图2.36 测量调整器
2.5 凹模型孔加工
2.5.1 圆形型孔
具有圆形型孔的凹模有以下两种情况：
(1) 单型孔凹模。这类凹模制造工艺比较简单，毛坯经锻造、退火后进行车削(或铣削)及钻、镗型孔，并在上、下平面和型孔处留适当磨削余量；再由钳工划线、钻所有固定用孔、攻螺纹、铰销孔，然后进行淬火、回火；热处理后磨削上、下平面及型孔即成。
(2) 多型孔凹模。冲裁模中的连续模和复合模，凹模有一系列圆孔，各孔尺寸及相互位置有较高的精度要求，这些孔称为孔系。为保持各孔的相互位置精度要求，常采用坐标法进行加工。
图2.37 镶入式凹模
镶入结构的凹模如图2.37所示。固定板1不进行淬火处理。凹模镶件经淬火、回火和磨削后分别压入固定板的相应孔内。固定板上的镶件孔可在坐标镗床上加工。图2.38所示为立式双柱坐标镗床。该机床的工作台能在纵、横移动方向上作精确调整，大多数工作台移动量的读数值小单位为0.001 mm；定位精度一般可达±0.002～0.0025 mm。工作台移动值的读取方法可采用光学式或数字显示式。
图2.38 立式双柱坐标镗床
在坐标镗床上按坐标法镗孔，是将各孔间的尺寸转化为直角坐标尺寸，如图2.39所示。加工时将工件置于机床的工作台上，用百分表找正相互垂直的基准面a、b，使其分别和工作台的纵、横运动方向平行后夹紧。使基准a与主轴的轴线对准，将工作台横向移动x1；再使基准b与主轴的轴线对准，将工作台纵向移动y1。此时，主轴的轴线与孔Ⅰ的轴线重合，可将孔加工到所要求的尺寸。加工完孔Ⅰ后，按坐标尺寸x2、y2及x3、y3调整工作台，使孔Ⅱ及孔 Ⅲ 的轴线依次和机床主轴的轴线重合，镗出孔Ⅱ及孔 Ⅲ。
图2.39 孔系的直角坐标尺寸
在工件的安装调整过程中，为了使工件上的基准a或b对准主轴的轴线，可以采用多种方法。图2.40所示是用定位角铁和光学中心测定器进行找正。中心测定器2以其锥柄定位，安装在镗床主轴的锥孔内，在目镜3的视场内有两对十字线。定位角铁1的两个工作表面互成90°，在它的上平面上固定着一个直径约7 mm的镀铬钮，钮上有一条与角铁垂直工作面重合的刻线。使用时将角铁的垂直工作面紧靠工件4的基准面(a面或b面)，移动工作台从目镜观察，使镀铬钮上的刻线恰好落在目镜视场内的两对十字线之间，如图2.41所示。此时，工件的基准面已对准机床主轴的轴线。
图2.40 用定位角铁和光学中心测定器找正 图2.41 定位角铁刻线在显微镜中的位置
加工分布在同一圆周上的孔，可以使用坐标镗床的机床附件--万能回转工作台，如图2.42所示。转动手轮3，转盘1可绕垂直轴旋转360°，旋转的读数精度为1"，使用时将转台置于坐标镗床的工作台上。当加工同一圆周上的孔时应调整工件，使各孔所在圆的圆心与转盘1的回转轴线重合。转动手轮2能使转盘1绕水平轴在0～90°的范围内倾斜某一角度，以加工工件上的斜孔。
图2.42 万能回转工作台
对具有镶件结构的多型孔凹模加工，在缺少坐标镗床的情况下，也可在立式铣床上用坐标法加工孔系。为此，可在铣床工作台的纵、横运动方向上附加量块、百分表测量装置来调整工作台的移动距离，以控制孔间的坐标尺寸，其距离精度一般可达0.02 mm。
整体结构的多型孔凹模，一般以碳素工具钢或合金工具钢为原材料，热处理后其硬度常在HRC60以上。制造时毛坯经锻造退火，对各平面进行粗加工和半精加工，钻、镗型孔。在上、下平面及型孔处留适当磨削余量，然后进行淬火、回火。热处理后，磨削上、下平面，以平面定位在坐标磨床上对型孔进行精加工。型孔的单边磨削余量通常不超过0.2 mm。
在对型孔进行镗孔加工时，必须使孔系的位置尺寸达到一定的精度要求，否则会给坐标磨床加工造成困难。理想的方法是用加工中心进行加工，它不仅能保证各型孔相互间的位置尺寸精度要求，而且凹模上的所有螺纹孔、定位销孔的加工都可在一次安装中全部完成，极大地简化了操作，有利于劳动生产率的提高。
2.5.2 非圆形型孔
非圆形型孔的凹模如图2.43所示，机械加工比较困难。由于数控线切割加工技术的发展及其在模具制造中的广泛应用，许多传统的型孔加工方法都被该技术所取代。机械加工主要用于线切割加工受到尺寸大小限制或缺少线切割加工设备的情况下。
图2.43 非圆形型孔凹模
非圆形型孔的凹模通常是将毛坯锻造成矩形，加工各平面后进行划线，再将型孔中心的余料去除而成的。图2.44所示是沿型孔轮廓线内侧顺次钻孔后，将孔两边的连接部凿断，去除余料。如果工厂有带锯机，可先在型孔的转折处钻孔后，用带锯机沿型孔轮廓线将余料切除，并按后续工序要求沿型孔轮廓线留适当加工余量。用带锯机去除余料生产效率高。
当凹模尺寸较大时，也可用气(氧-乙炔焰)割方法去除型孔内部的余料。切割时型孔应留有足够的加工余量。切割后的模坯应进行退火处理，以便进行后续加工。
图2.44 型孔轮廓线钻孔
切除余料后，可采用以下方法对型孔进行进一步加工：
仿形铣削：在仿形铣床上采用平面轮廓仿形，对型孔进行半精加工或精加工，其加工精度可达0.05 mm，表面粗糙度Ra＝2.6～1.5 μm。仿形铣削加工容易获得形状复杂的型孔，可减轻操作者的劳动强度，但需要制造靠模，使生产周期增长。靠模通常都用容易加工的木材制造，因受温度、湿度的影响极易变形，影响加工精度。
数控加工：用数控铣床加工型孔，容易获得比仿形铣削更高的加工精度。不需要制造靠模，通过数控指令使加工过程实现自动化，可降低对操作工人的技能要求，而且使生产效率提高。此外，还可采用加工中心对凹模进行加工。在加工中心上经一次装夹不仅能加工非圆形型孔，还能同时加工固定螺孔和销孔。
在无仿形铣床和数控铣床时也可在立铣或万能工具铣床上加工型孔。铣削时按型孔轮廓线手动操作铣床工作台纵、横运动进行加工。对操作者的技术水平要求高，劳动强度大，加工精度低，生产效率低，加工后钳工修正工作量大。
2.5.3 坐标磨床加工
坐标磨床主要用于对淬火后的模具零件进行精加工，不仅能加工圆孔，也能对非圆形型孔进行加工；不仅能加工内成形表面，也能加工外成形表面。它是在淬火后进行孔加工的机床中精度高的一种。
坐标磨床和坐标镗床相类似，也是用坐标法对孔系进行加工，其坐标精度可达±0.002～0.003 mm，只是坐标磨床用砂轮作切削工具。机床的磨削机构能完成三种运动，即砂轮的高速自转(主运动)、行星运动(砂轮回转轴线的圆周运动)及砂轮沿机床主轴轴线方向的直线往复运动，如图2.45所示。
图2.45 砂轮的三种运动
1．内孔磨削
进行内孔磨削时，由于砂轮直径受孔径限制，同时为降低磨头的转速，应使砂轮直径尽可能接近磨削的孔径，一般可取砂轮直径为孔径的0.8～0.9倍。砂轮高速回转(主运动)的线速度，一般比普通磨削的线速度低。行星运动(圆周进给)的速度大约是主运动线速度的0.15倍左右。慢的行星运动速度将减小磨削量，但对表面加工质量有好处。砂轮的轴向往复运动(轴向进给)的速度与磨削的精度有关：粗磨时，往复运动速度可在0.5～0.8 mm/min范围内选取；精磨时，往复运动速度可在0.05～0.25 mm/min范围内选取。尤其在精加工结束时，要用很低的行程速度。
图2.46 内孔磨削
2．外圆磨削
外圆磨削也是利用砂轮的高速自转、行星运动和轴向往复运动实现的，如图2.47所示。利用行星运动直径的缩小，实现径向进给。
3．锥孔磨削
磨削锥孔则是由机床上的专门机构使砂轮在轴向进给的同时，连续改变行星运动的半径。锥孔的锥顶角大小取决于两者变化的比值，所磨锥孔的大锥顶角为12°。
磨削锥孔的砂轮应修出相应的锥角，如图 2.48 所示。
图2.47 外圆磨削 图2.48 锥孔磨削
4．平面磨削
平面磨削时，砂轮仅自转而不作行星运动，工作台进给，如图2.49所示。平面磨削适合于平面轮廓的精密加工。
图2.49 平面磨削
5．铡磨
这种加工方法是使用专门的磨槽附件进行的，砂轮在磨槽附件上的装夹和运动情况，如图2.50所示。该方法可以对槽及带清角的内表面进行加工。
图2.50 铡磨
将基本磨削方法综合运用，可以对一些形状复杂的型孔进行磨削加工，如图2.51所示。磨削该凹模型孔时，可先将平转台固定在机床工作台上，用平转台装夹工件，经找正使工件的对称中心与转台回转中心重合。调整机床使孔O1的轴线与主轴线重合，用内孔磨削方法磨出O1的圆弧段。再调整工作台使工件上的O2与主轴中心重合，磨削该圆弧到要求尺寸。利用圆形转台将工件回转180°，磨削O3的圆弧到要求尺寸。
图2.51 磨削异型孔
随着数控技术在坐标磨床上的应用，出现了点位控制坐标磨床和计算机数控连续轨迹坐标磨床，前者适于加工尺寸和位置精度要求高的多型孔凹模等零件，后者特别适合于加工某些精度要求高、形状复杂的内外轮廓面。我国生产的数控坐标磨床，如MK2945和MK2932B的数控系统均可作二坐标(x、y)联动连续轨迹磨削。MK2932B在磨削过程中，还能同时控制砂轮轴线绕着行星运动的回转中心转动，并与x、y轴联动，使砂轮处在被磨削表面的法线方向，砂轮的工作母线始终处于磨床主轴的中心线上，而且可用同一穿孔带磨削内、外轮廓。使用连续轨迹坐标磨床可以提高模具的生产效率。
当型孔形状复杂，使用机械加工方法无法实现时，凹模可采用镶拼结构，这时可将内表面加工转变成外表面加工。凹模采用镶拼结构时，应尽可能将拼合面选在对称线上(如图2.52所示)，以便一次同时加工几个镶块；凹模的圆形刃口部位应尽可能保持完整的圆形。例如，图2.53(a)比图2.53(b)的拼合方式容易获得高的圆度精度。
图2.52 拼合面在对称线上
图2.53 圆形刃口的拼合
2.6 型腔加工
在各类型腔中，型腔的作用是成型制件外形表面，加工精度和表面质量一般都要求较高。型腔常常需要加工成为各种形状复杂的内成型面或花纹，工艺过程较为复杂。常见的型腔大致可以分为回转曲面和非回转曲面两种。回转曲面可用车、内圆磨床和坐标磨床进行加工。而非回转曲面常常需要使用专门的加工设备或进行大量的钳工加工，生产率较低。生产中应该充分应用各种设备的加工能力和附属装置，尽量减少钳工的工作量。
2.6.1 车削加工型腔
车削加工法主要用于加工回转曲面的型腔或型腔的回转曲面部分。如图2.54所示是对拼式压塑模型腔，可用车削方法加工? 44.7 mm的圆球面和? 21.71 mm的圆锥面。
保证对拼式压模上两拼块的型腔相互对准是十分重要的。为此在车削前对坯料应预先完成下列加工，并为车削加工准备可靠的工艺基准：
(1) 将坯料加工为平行六面体，5°斜面暂不加工。
(2) 在拼块上加工出导钉孔和工艺螺孔(见图2.55)，为车削时装夹用。
(3) 将分型面磨平，在两拼块上装导钉，一端与拼块A过盈配合，一端与拼块B间隙配合。
(4) 将两拼块拼合后磨平四侧面及一端面，保证垂直度(用90°角尺检查)，要求两拼块厚度保持一致。
图2.54 对拼式压塑模型腔
(5) 在分型面上以球心为圆心、44.7 mm为直径划线，保证H1＝H2，如图2.56所示。对拼式压塑模型腔的车削过程见表2-12。
图2.55 拼块上的工艺螺孔和导钉孔
图2.56 划线
表2-12 对拼式压塑模型腔的车削过程
2.6.2 铣削加工
1．用普通铣床加工型腔
在用普通铣床加工型腔时，使用广的是立式铣床和万能工具铣床，它们对各种模具(如压缩模、注射模、压铸模、锻模等)的型腔，大都可以进行加工。由于模具生产多为单件生产，因此加工时常常是按模坯上划出的型腔轮廓线，手动操作机床工作台(或机床附件)进行切削加工。加工表面的粗糙度一般约Ra＝1.6 μm左右，所以加工时需要在被加工表面留适当的修磨、抛光余量，由钳工进行修整和抛光后才能成为合格的型腔。当采用普通铣床加工型腔时，工人的劳动强度大，生产效率低，对工人的操作技术水平要求也比较高。
加工型腔时，常常因为铣刀加长，当进给至型腔的转角处时，由于切削力波动导致刀具倾斜造成误差。如图2.57所示 ，当刀具半径与型腔圆角半径 R吻合时，刀具在圆角上的倾斜变化将导致加工部位的斜度和尺寸产生改变。为防止这种现象，应选比型腔圆角半径小的铣刀加工。
图2.57 型腔圆角的加工
为了能加工出各种特殊形状的表面，必须准备各种不同形状和尺寸的铣刀。图2.58所示是适合于不同用途的单刃指形铣刀。这种铣刀制造方便，能用较短的时间制造出来，可及时满足加工的需要。刀具的几何参数应根据型腔和刀具材料、刀具强度、耐用度以及其它切削条件合理进行选择，以获得较理想的生产效率和加工质量。
图2.58 单刃指形铣刀
根据不同的加工条件还可采用双刃立铣刀(如图2.59所示)来铣削型腔。这种铣刀切削时受力平衡，铣削精度较高，能比单刃铣刀承受更大的切削量。双刃立铣刀有标准产品，可直接从市场获得。此外，在某些特殊情况下及进行粗加工时也可以采用多刃的标准立铣刀进行加工。
为了提高铣削效率，对某些铣削余量较大的型腔，铣削前可在型腔轮廓线的内部连续钻孔，孔的深度和型腔的深度接近。如图2.60所示，先用圆柱立铣刀粗铣，去除大部分加工余量后，再采用特型指形铣刀精铣。特型铣刀的斜度和端部形状应与型腔侧壁和底部转角处的形状相吻合。
图2.59 仿形加工用的铣刀
图2.60 型腔钻孔示意图
图2.61所示为多型腔橡胶压模，采用普通铣床加工型腔。加工时除要保证各型腔的加工精度外，一个十分突出的问题是要保证上、下模的对应型腔相互对准。为此，在立式铣床上利用圆转台和圆头立铣刀进行铣削，用量块精确控制各型腔间的位置尺寸。为了保证型腔加工时有可靠的定位基准，上、下模毛坯经粗加工和半精加工后，先将大平面磨平，再将上、下模组合在一起磨侧面，并保证各面相互垂直(用角尺检查)。铣削时，先使机床主轴回转轴线与圆转台的回转中心对正，将工件安放在圆转台上，按划线找正，使一个R14 mm圆弧的中心与圆转台的圆转中心重合，再用两个定位块靠在工件的基准面上(模坯上相互垂直的两个侧面)，如图2.62(a)所示，分别将基准块及工件压紧。
图2.61 多型腔橡胶压模
移动铣床的工作台，使铣刀和待铣削的圆弧槽对正，转动圆转台进行加工，同时严格控制圆转台的回转角度，加工出一个R14 mm的圆弧槽。松开工件，在定位块与工件之间垫入适当尺寸的量块，如图2.62(b)所示，使另一个R14 mm圆弧糟的中心与圆转台的回转中心重合，铣出该圆弧槽。用同样的方法将所有的圆弧槽加工出来。两定位块的位置一经确定后不再改变，加工上、下模都以它定位并用同样的方法进行加工，能较好地保证上、下模板上各对应型腔的位置对准。在铣削各型腔的直线部分时，应保证它们与圆弧部分的衔接平整光滑。当然，该橡胶压模型腔用数控铣削就更加方便了。
图2.62 用圆转台加工多型腔模板
(a) 工件安装并铣一个圆弧槽；(b) 铣第二个圆弧槽
2．用仿形铣床加工型腔
仿形铣床可以加工各种结构形状的型腔，特别适合于加工具有曲面结构的大尺寸型腔。
使用仿形铣床是按照预先制好的靠模，在模坯上加工出与靠模形状完全相同的型腔，能减轻工人的劳动强度，提高铣削加工的生产率，可以较容易地加工出形状较为复杂的型腔。型腔加工精度可达0.05 mm，表面粗糙度Ra＝2.6～1.5 μm，被加工表面并不十分平滑，有刀痕，型腔的窄槽和某些转角部位尚需钳工加以修整。所以，加工后一般都需要对型腔表面进行进一步的修整。用仿形铣床加工型腔，对不同的工件需要制造相应的靠模，使模具的生产周期增长，且靠模易变形，影响加工精度。目前，除了一些大的锻模尚用此方法加工外，其余均由数控加工中心完成。
2.6.3 数控机床加工
数控(NC)是指通过用数字表示的指令来控制机床的动作。它把所需要的工具信息按照一定的规则在指令带上打孔加以储存，数控机床上的控制装置读取指令带并全部自动加工。在模具制造中引入数控机床之后，不仅使单件生产具备了自动化生产的条件，而且数控机床的加工精度较高，不管操作者的熟练程度如何，只要按程序加工，都能制造出精度较高的零件来。这给模具制造带来了极其方便的条件。
当前，由于计算机功能的提高及模具标准化的实施，数控机床在模具加工中正发挥着越来越多的作用。
1．数控铣床加工
表2-13 数控铣床的功能及加工型腔的方法
此外，目前还常使用多功能数控铣床加工非标模具零件。它具有数控与仿形相结合的功能，其主要优点在于：
(1) 能自动进行仿形加工。
(2) 能将仿形控制与计算机数控相结合，收集仿形动作及仿形条件的资料并进行储存，据此可以进行数控加工。
(3) 能将仿形加工和数控加工相结合，即形状可用仿形加工，孔可以用数控加工，从而提高了加工效率。
2．数控磨床加工
1) 数控普通磨床
平面磨床、外圆磨床加上数控装置后，可以改造成数控磨床。如平面磨床可不用纸带，仅用数字开关就可以规定总磨削余量、粗磨削余量、精磨削余量和这些磨削的自动切量及砂轮的修整工具、自动切深量等，并能自动加工。在工作时，只要规定好以上参数后，一直可以到加工完毕，完全不需要人工参与，可以大大减化加工，减轻了工人的体力劳动。这种磨床主要适用于冲模零件的标准化生产及标准件加工，现已普遍应用到生产之中。
2) 数控成形磨床
利用数控成形磨床加工模具零件，其所需的操作过程完全是以数值控制。在加工中，只要制作出数控带和规定加工程序，即可进行自动成形加工。
数控成形磨床的类型、功能、使用要求见表2-14。
表2-14 数控成形磨床的类型、功能、使用要求
3．连续轨迹坐标磨床
连续轨迹坐标磨床可以连续进行高精度的轮廓加工，其加工范围及主要特点见表2-15。
表2-15 连续轨迹坐标磨床的加工范围及特点
4．加工中心机床
加工中心机床是把许多相关工序集中在一起，形成了一个以工件为中心的多工序自动加工机床，它本身相当于一条自动线，被应用在模具专业厂中。
加工中心机床的特点及应用见表2-16。
表2-16 加工中心机床的特点及应用
2.6.4光整加工
光整加工是生产中常用的精密加工法，一般是在精车、精镗、精铰和精磨的基础上进行加工。光整加工后可获得比普通磨削更高的精度（公差等级为IT6 ~ IT5或更高）和更小的粗糙度值（Ra值为了0.1 ~ 0.008μm）。常用的光整加工主要有以下几种：:研磨、衍磨、超级光磨、抛光。珩磨是研磨的发展，也是磨削的特殊形式。超级光磨也称超精加工，是在良好冷却润滑条件下，用极细粒度磨条在很低恒定的压力下（0.1-0.3MPa），以快而短的往复振动（600-1800dstr/min，振幅为2-6mm），对旋转工件表面（10-150m/min）进行修磨。超级光磨应用很广，常用于加工外圆柱面，也可加工圆锥面、孔、平面和球面等。在这里，就简单的介绍一下研磨和抛光。
1．研磨和抛光的机理
1) 研磨的机理
研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量加工的精密加工方法。在被加工表面和研具之间置以游离磨料和润滑剂，使被加工表面和研具之间产生相对运动并施以一定压力，磨料产生切削、挤压等作用，从而去除表面凸起处，使被加工表面精度提高、表面粗糙度降低。研磨加工过程如图2.63所示。
图2.63 研磨加工过程示意图
2) 研磨特点
(1) 尺寸精度高。研磨采用极细的磨粒，在低速、低压作用下，逐次磨掉表面的凸峰金属，并且加工热量少，被加工表面的变形和变质层很轻微，可稳定获得高精度表面。尺寸精度可达0.025 μm。
(2) 形状精度高。由于是微量切削，研磨运动轨迹复杂，并且不受运动精度的影响，因此可获得较高的形状精度。球体圆度可达0.025 μm，圆柱体圆柱度可达0.1 μm。
(3) 表面粗糙度低。在研磨过程中，磨粒的运动轨迹不重复，有利于均匀磨掉被加工表面的凸峰，从而降低表面粗糙度。表面粗糙度可达0.1 μm。
(4) 表面耐磨性提高。由于研磨使表面质量提高，摩擦系数减小，且有效接触表面积增大，从而使耐磨性提高。
(5) 耐疲劳强度提高。由于研磨表面存在着残余压应力，这种应力有利于提高零件表面的疲劳强度。
(6) 不能提高各表面之间的位置精度。
(7) 多为手工作业，劳动强度大。
图2.64 抛光加工过程示意图
3) 抛光机理
抛光加工过程与研磨加工基本相同，抛光加工过程如图2.64所示。
抛光是一种比研磨更细微磨削的精密加工。研磨时研具较硬，其微切削作用和挤压塑性变形作用较强，在尺寸精度和表面粗糙度两方面都有明显的加工效果。在抛光过程中也存在着微切削作用和化学作用。由于抛光所用研具较软，因此还存在塑性流动作用。这是由于抛光过程中的摩擦现象使抛光接触点温度上升，从而引起热塑性流动。抛光的作用是进一步降低表面粗糙度，并获得光滑表面，但不提高表面的形状精度和位置精度，而研磨却能提高零件的尺寸、位置精度及表面质量。
2．光整加工在模具中的作用
目前，对模具成型表面的精度和表面粗糙度要求越来越高，特别是高寿命、高精密模具，已发展到微米级精度。除了在加工中选用高精度、自动化的加工设备外，研磨抛光加工也是实现高精度的重要一环。
冲压模具、塑料模具和金属压铸模具的成形表面，除了一部分可以采用超精磨削加工达到设计要求外，多数成型表面和高精度表面都需要研磨抛光加工，而且大部分需要模具钳工手工作业完成。研磨抛光工作量约占模具整个工作量的三分之一左右。
模具成型表面的粗糙度对模具寿命和制件质量都有较大影响。在采用磨削方法加工成形表面时，加工表面不可避免地会出现微细磨痕、裂纹和伤痕等缺陷，这些缺陷对于某些精密模具的影响尤为突出。
另外，各种中小型冷冲压模和型腔模的型腔、型孔成形表面的精加工手段，主要为电火花成形加工和电火花线切割加工方法，在电加工之后成形表面形成一层薄薄的变质层。变质层上的许多缺陷，除几何形状规则表面可以采用高精度的坐标磨削加工外，多数情况需要依靠研磨抛光来去除变质层，以保证成形表面的精度和表面粗糙度要求。
3．研磨抛光分类
(1) 按研磨抛光过程中操作者参与的程度分为：① 手工作业研磨抛光：特别是型腔中窄缝、盲孔、深孔和死角部位的加工，仍然是手工研磨抛光方法占主导地位。② 机械设备研磨抛光：主要依靠机械设备进行的研磨抛光。它包括一般研磨抛光设备和智能自动抛光设备，这是研磨抛光发展的主要方向。机械设备研磨抛光质量不依赖操作者的个人技艺，而且工作效率比较高，如挤压研磨抛光、电化学研磨抛光等。
(2) 按磨料在研磨抛光过程中的运动轨迹分为：① 游离磨料研磨抛光：在研磨抛光过程中，利用研磨抛光工具系统给游离状态的研磨抛光剂以一定压力，使磨料以不重复的轨迹运动进行微切削作用和微塑性挤压变形。 ② 固定磨料研磨抛光：是指研磨抛光工具本身含有磨料，在加工过程中研磨抛光工具以一定压力直接和被加工表面接触，磨料和工具的运动轨迹一致。
(3) 按研磨抛光的机理分为：① 机械式研磨抛光：是利用磨料的机械能量和切削力对被加工表面进行以微切削为主的研磨抛光。② 非机械式研磨抛光：主要依靠电能、化学能等非机械能形式进行的研磨抛光。
(4) 按研磨抛光剂使用的条件分为：① 湿研：将磨料和研磨液组成的研磨抛光剂连续加注或涂敷于研具表面，磨料在研具和被加工表面之间滚动或滑动，形成对被加工表面的切削运动。其加工效率较高，但加工表面的几何形状和尺寸精度不如干研。多用于粗研或半精研。② 干研：将磨料均匀地压嵌在研具表层中，施以一定压力使嵌砂进行研磨加工。可获得很高的加工精度和低的表面粗糙度，但加工效率低。一般用于精研。③ 半干研：类似湿研，使用糊状研磨膏。粗、精研均可。
4．研磨抛光的加工要素
表2-17 研磨抛光的加工要素
5．手工研磨抛光
1) 研磨抛光剂
(1) 磨料。磨料在机械式研磨抛光加工中对被加工表面起着微切削作用和微挤压塑性变形作用。磨料选择正确与否对加工质量起着重要作用。磨料的选择主要有磨料的种类和粒度。
磨料的种类有氧化铝磨料、碳化硅磨料、金刚石磨料、氧化铁磨料和氧化铬磨料等。常用磨料的主要物理机械性能见表2-18。一般根据被加工材料的软硬程度和表面粗糙度，以及研磨抛光的质量要求选择不同种类的磨料。常用磨料和适用范围见表2-19。
表2-18 常用磨料的主要物理机械性能
表2-19 常用磨料及其适用范围
表2-20 磨料粒度及可以达到的加工表面粗糙度
(2) 研磨抛光液。研磨抛光液在研磨抛光过程中起着调合磨料、使磨料均匀分布和冷却润滑作用，通过改变磨料和研磨抛光液之间的比例来控制磨料在研磨抛光剂中的含量。研磨抛光液有矿物油、动物油和植物油三类。10#机油应用普遍，煤油在粗、精加工中都可使用；动物油中含有油酸活性物质，在研磨抛光过程中与被加工表面发生化学反应，可加速研抛过程，又能增加零件表面光泽。常用研磨抛光液及其用途见表2-21。
表2-21 常用研磨抛光液及其用途
(3) 研磨抛光膏。研磨抛光膏是由磨料和研磨抛光液组成的研磨抛光剂。研磨抛光膏分硬磨料研磨抛光膏和软磨料研磨抛光膏两类。
硬磨料研磨抛光膏中的磨料有氧化铝、碳化硅、碳化硼和金刚石等，常用粒度为200#、240#、W40等磨粉和微粉，磨料硬度应大于工件硬度。
软磨料研磨抛光膏中的磨料多为氧化铝、氧化铁和氧化铬等，粒度为W20及以下的微粉。软磨料研磨抛光膏中含有油质活性物质，使用时根据需要可以用煤油或汽油稀释。
2) 研磨抛光工具
(1) 研具材料。研磨抛光时直接和被加工表面接触的研磨抛光工具称为研具。研具的材料很广泛，原则上研具材料硬度应比被加工材料硬度低，但研具材料过软，会使磨粒全部嵌入研具表面而使切削作用降低。
一般研具材料有低碳钢、灰铸铁、黄铜和紫铜，硬木、竹片、塑料、皮革和毛毡也是常用材料。灰铸铁中含有石墨，所以耐磨性、润滑性及研磨效率都比较理想，灰铸铁研具用于淬硬钢、硬质合金和铸铁材料的研磨。低碳钢强度比灰铸铁高，用于较小孔径的研磨。黄铜和紫铜用于研磨余量较大的情况，加工效率也比较高。但铜质研具加工后表面光泽性差，因此常用于粗研磨，再用灰铸铁研具进行精研磨。硬木、竹片、塑料和皮革等材料常用于窄缝、深槽及非规则几何形状的精研磨和抛光。
精密固定磨料研磨抛光研具的材料是低发泡氨基甲(乙)酸脂油石，可进行精密加工，其研磨抛光机理也是微切削作用，当加工压力增大时，油石与加工表面接触压强增大，参加微切削的磨粒增多，从而加速研磨抛光过程。
(2) 普通油石。普通油石一般用于粗研磨，它由氧化铝、碳化硅磨料和粘结剂压制烧结而成。使用时，根据型腔形状磨成需要的形状，并根据被加工表面的粗糙度和材料硬度选择相应的油石。当被加工零件材料较硬时，应该选择较软的油石，否则反之。当被加工零件表面粗糙度要求较高时，油石要细一些，组织要致密些。
(3) 研磨平板。研磨平板主要用于单一平面及中小镶件端面的研磨抛光，如冲裁凹模端面、塑料模中的单一平面分型面等。研磨平板采用灰铸铁材料，并在平面上开设相交成60°或90°、宽1～3 mm、距离为15～20 mm的槽。研磨抛光时在研磨平板上放些微粉和抛光液进行。
(4) 外圆研磨环。外圆研磨环是在车床或磨床上对外圆表面进行研磨的一种研具。研磨环有固定式和可调式两类。固定式研磨环的研磨内径不可调节，而可调式研磨环的研磨内径可以在一定范围内调节，以适应环磨外圆不同或外圆变化的需要，参见图2.7所示。
(5) 内圆研磨芯棒。这是研磨内圆表面的一种研具，根据研磨零件的外形和结构不同，分别在钻床、车床或磨床上进行。研磨芯棒有固定式和可调式两类。固定式研磨芯棒的外径不可调节，芯棒外圆表面做有螺旋槽，以容纳研磨抛光剂。固定式研磨芯棒一般由模具钳工在钻床上进行较小尺寸圆柱孔的加工。可调节芯棒参见图2.7所示。芯棒长度应为研磨零件长度的2～3倍。
6．机械抛光
由于手工抛光要消耗很长的加工时间，劳动消耗大，因此对抛光的机械化、自动化要求非常强烈。随着现代技术的发展，在抛光加工中相继出现了电动抛光、电解抛光、超声波抛光以及机械?超声抛光、电解?机械?超声抛光等复合工艺。应用这些工艺可以减轻劳动强度，提高抛光的速度和质量。
图 2.65 圆盘式磨光机
(1) 圆盘式磨光机。图2.65所示是一种常见的电动抛光工具，用手握住对一些大型模具去除仿形加工后的走刀痕迹及倒角，其抛光精度不高，抛光程度接近粗磨。
(2) 电动抛光机。这种抛光机主要由电动机、传动软轴及手持式研抛头组成。使用时传动电机挂在悬挂架上，电机启动后通过软轴传动手持抛头产生旋转或往复运动。
电动抛光机备有三种不同的研抛头，以适应不同的研抛工作。
① 手持往复研抛头。这种研抛头工作时一端连接软轴，另一端安装研具或油石、锉刀等。在软轴传动下研抛头产生往复运动，可适应不同的加工需要。研抛头工作端还可按加工需要在270° 范围内调整，这种研抛头装上球头杆，配上圆形或方形铜(塑料)环作研具，手持研抛头沿研磨表面不停地均匀移动，可对某些小曲面或复杂形状的表面进行研磨，如图2.66所示。研磨时常采用金刚石研磨膏作研磨剂。
图2.66 手持往复式研抛头的应用
② 手持直式旋转研抛头。这种研抛头可装夹￠2～￠ 12 mm的特形金刚石砂轮，在软轴传动下作高速旋转运动，加工时就像握笔一样握住研抛头进行操作，可对型腔的细小部位进行精加工，如图2.67所示。取下特形砂轮，装上打光球用的轴套，用塑料研磨套可研抛圆弧部位。装上各种尺寸的羊毛毡抛光头，可进行抛光工作。
图2.67 手持直式研抛头的应用
7．研磨抛光工艺过程
1) 研抛余量
研抛余量大小取决于零件尺寸、原始表面粗糙度、精度和终的质量要求，原则上研抛余量要能去除表面加工痕迹和变质层即可。研抛余量过大，将使加工时间增多，研抛工具和材料消耗增多，加工成本增大；研抛余量过小，则加工后达不到要求的表面粗糙度和精度。
淬硬后的成形表面由Ra＝0.8 μm提高到Ra＝0.4μm时的研抛余量为：
平面：0.015～0.03 mm。当零件的尺寸公差较大时，研抛余量可以放在零件尺寸公差范围以内。
内圆：当尺寸为?25～?125 mm时，取0.04～0.08 mm。
外圆：当d≤10 mm时，取0.03～0.04 mm；
当d≥10～30 mm时，取0.03～0.05 mm；
当d≥31～60 mm时，取0.04～0.06 mm。
2) 研抛步骤及注意事项
研磨抛光加工一般要经过粗研磨→细研磨→精研磨→抛光四个阶段。四个阶段中总的研抛次数应依据研抛余量以及初始和终的表面粗糙度和精度而定。磨料的粒度从粗到细，每次更换磨料都要清洗工具和零件。
研磨抛光过程中磨料的运动轨迹要保证被加工表面各点均有相同的或近似的切削条件和磨削条件。磨料的运动轨迹可以往复、交叉，但不应该重复。要根据被加工表面的大小和形状特点选择适当的运动轨迹形式，可以有直线式、正弦曲线式、无规则圆环式、摆线式和椭圆线式等。
2.7 模具制造工艺过程及分析
模具制造工艺是把模具设计转化为模具产品的过程。模具制造工艺的任务就是研究探讨模具制造的可能性和如何制造的问题，进而研究怎样以低成本、短周期制造高质量模具的问题。下面研究模具制造的工艺。
如图2.68所示是一套典型冷冲压模具结构图和一套典型的注塑成形模具结构图。下面先了解这两种模具的结构组成。
图2.68 模具结构图
(a) 落料冲孔复合模；(b) 注塑成形模
2.7.1 模具制造工艺路线
1．模具制造工艺路线的类别
工艺路线是指进行产品开发、研制、生产所涉及的各个环节，模具制造是该系统工程各个环节中的一环。然而，一套模具，从其使用性质来看是服务于上述产品的开发、研制、生产过程的一套工具装置，但模具制造过程完全独立于产品开发、研制、生产的过程，使其成为另外的一项系统工程--模具制造工程。所以，工艺路线应分为产品开发、研制、生产工艺路线和模具制造工艺路线。
2．非标模具零件加工的工艺分析
模具的零件图是制订加工工艺主要的原始资料之一，在制订加工工艺时，必须首先对其加以认真分析。为了更深刻地理解零件结构上的特征和主要技术要求，通常还要研究模具的总装图、部件装配图及验收标准，从中了解零件的功用和相关零件的装配关系，以及主要技术要求制订的依据等。
1) 零件的结构分析
由于使用要求不同，因此模具零件具有各种不同的形状和尺寸。但是，如果从外形上加以分析，则各种零件都是由一些基本的表面和异形表面组成的。基本表面有内外圆柱表面、圆锥表面和平面等；异形表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面以及其他一些不规则曲面等。在研究具体零件的结构特点时，首先要分析该零件是由哪些表面组成的，因为表面形状是选择加工方法的基本因素。例如，外圆表面一般由车削和磨削加工出来，内孔圆柱面则多通过钻、扩、铰、镗、磨削和电蚀等加工方法获得；如果是非圆外表面和非圆内孔表面，则一般用铣削、磨削和电蚀加工出来。除表面形状外，表面尺寸对工艺也有重要的影响。以内孔为例，大孔与小孔、深孔与浅孔、通孔与盲孔在工艺上均有不同的特点。大孔和浅孔的加工方法有很多，而小孔加工的方法却不多，模具的小孔加工多采用钻孔、电火花打孔和电火花线切割加工。
根据零件结构的特点，在认真分析了零件主要表面的技术要求之后，对零件的加工工艺即有了初步的认识。首先，根据零件主要表面的精度和表面质量的要求，可初步确定为达到这些要求所需的加工方法，再确定相应的中间工序及粗加工工序所需的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的内孔，终加工方法取精铰时，精铰孔之前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。其次，要分析加工表面之间的相对位置关系，包括表面之间的尺寸联系和相对位置精度。认真分析零件图上尺寸的标注及主要表面的位置精度，即可初步确定各加工表面的加工顺序。
零件的热处理要求影响到加工方法和加工余量的选择，同时对零件加工工艺路线的安排也有很大的影响。例如，要求渗碳淬火的零件，热处理后一般变形较大。对于零件上精度要求较高的表面，工艺上要安排精加工工序(磨削加工或电蚀加工，通孔则多用电火花线切割加工)，而且要适当加大精加工工序的加工余量。
在研究零件图时，如发现图样上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏，或零件的结构工艺性不好时，应提出修改意见。但修改时必须征得设计人员的同意，并经过一定的批准手续，必要时应与设计者协商进行改进分析，以确保在保证产品质量的前提下，更容易地将零件制造出来。
3．模具零件加工的工艺过程
模具由各种零件组成，其制造过程包括零件的加工、钳工装配以及模具的试模和调整。毛坯经过车、铣、刨、磨、热处理和钳工等加工，改变其形状、尺寸和材料性能，使之变为符合图样要求的零件的过程，称为工艺过程。对于同一个零件，由毛坯制成零件的途径是多种多样的，也就是说，一个零件可以有几种不同的工艺过程。工艺过程不同，则生产率、成本以及加工精度往往也有显著的差别。为了保证零件质量、提高生产率和降低成本，在制定工艺过程时，应根据零件图样的要求和工厂的实际生产条件，制定出一种合理的工艺过程。若将其内容以一定的格式写成文件，用于指导生产，则此文件称为该零件的工艺规程。
模具制造属于单件或小批生产。模具零件的工艺规程一般都定得比较简单，而且往往与零件的工艺路线卡合在一起，以表格的形式写在卡片上，此卡片称为工艺卡。卡片的格式和内容根据各工厂的具体情况而定。模具零件工艺卡的内容大致包括工种、施工说明及工时定额等，但通常将加工(或装配)内容及要求简要地编写在工艺卡片的该工序上。
必须指出的是，工艺规程并不是一成不变的，随着模具制造技术的发展和提高，它也必须作相应的修改，以把新的技术成果反映到工艺规程中，使其不断完善。
4．模具制造工艺路线的编
在模具制造过程中有必要编制如下有关工艺文件：模具制造的基本工艺路线、模具零件制造的工艺路线和模具制造工艺规程等。
1) 模具制造的基本工艺路线
模具制造的基本工艺路线如图2.69所示，是在接受模具制造的委托时，首先根据制品零件图样或实物，分析研究后确定模具制造过程中所需要涉及到的相关部门及其所承担的任务。
图2.69 模具制造的基本工艺路线
2) 模具零件制造的工艺路线
模具零件制造的工艺路线是指根据模具零件设计要求，确定模具零件在加工过程中所需要的加工工序、使用的设备及所需协作的相关部门。模具零件制造的工艺路线是指导模具零件加工流程的工艺文件，一般用卡片形式标明模具零件加工过程中所需要的每一道工序、顺序及完成的加工内容。不同模具零件在制造过程中，因模具零件形状、技术要求、加工手段等不同，而具有不同的工艺路线。
图2.70所示为落料凹模。
图2.70 落料凹模
其工艺路线如下：
方案一：①备料→②外形加工→③平磨、磨基准平面→④钳工：划线、钻孔、攻螺纹→⑤粗、精铣/车/镗加工型孔→⑥热处理→⑦平磨→⑧钳修。
方案二：①备料→②外形加工→③平磨、磨基准平面→④钳工：划线、钻孔、攻螺纹→⑤粗铣/车/镗加工型孔→⑥热处理→⑦平磨、磨基准平面→⑧精磨销孔、修磨型孔。
方案三：①备料→②外形加工→③平磨、磨基准平面→④钳工：划线、钻孔、攻螺纹→⑤热处理→⑥平磨、磨基准平面→⑦线切割型孔、销孔→⑧修磨型孔、销孔。
从上面的工艺路线方案中可以看到：
(1) 因模具型孔形状不同，则所采用加工手段也不同。方案一、二的方孔采用铣削加工，圆孔则可以采用车床镗孔或铣床镗孔。
(2) 采用加工手段不同，则工艺路线不同。
(3) 方案一的型孔避免不了热处理造成的变形，所以只适用于要求不高的小型模具。
(4) 方案二、三的型孔、销孔的加工均在热处理之后，避免了热处理造成的变形，使模具能获得较高的加工精度。
方案二获得的模具质量高；方案三的加工工艺为简单，而且适用于任何形状的冲裁模，这是目前采用多的工艺方案。
由上可知，编制模具零件加工工艺路线必须考虑如下因素：
(1) 模具的种类不同，其制造工艺不同。
(2) 模具结构复杂程度及模型的形状。
(3) 模具的精度。
(4) 模具的使用要求。
(5) 模具的加工条件。
(6) 模具材料。
3) 模具制造工艺规程
模具制造工艺规程是指导在模具制造过程中每一道工序如何保证模具制造质量的工艺文件。一般配有工艺简图，并详细说明该工序的每个工步的加工(或装配)内容、工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装备等。模具制造工艺规程通常包括模具零件加工工艺规程、模具热处理工艺规程、模具装配调试工艺规程等文件。模具制造工艺规程多用于大批量生产和成批生产中的重要零件。
2.7.2 冷冲压模具制造工艺
1．冲裁模的主要技术要求
(1) 组成模具的各零件的材料、尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和热处理等均应符合相应图样的要求。
(2) 模架的三项技术指标(上模座上平面对下模座下平面的平行度、导柱轴心线对下模座下平面的垂直度和导套孔轴心线对上模座上平面的垂直度)均应达到规定的精度等级要求。
(3) 模架的上模沿导柱的上、下移动应平稳且无阻滞现象。
(4) 装配好的冲裁模的封闭高度应符合图样规定的要求。
(5) 模柄的轴心线对上模座上平面的垂直度要符合图样规定的要求。
(6) 凸模和凹模之间的配合间隙应符合图样要求，周围的间隙应均匀一致。
(7) 模具应在生产的条件下进行检验，冲出的零件应符合图样规定的要求。
2．冲裁模的凸模和凹模的主要技术要求
(1) 尺寸精度。凸模和凹模的尺寸是根据冲件尺寸和公差的大小、凸模与凹模之间的间隙及制造公差计算而得。
(2) 表面形状和位置精度。对凸模和凹模的表面形状的要求是：侧壁应该平行或稍有斜度。对凸模和凹模的位置精度要求是：圆形凸模的工作部分对装合部分的同轴度误差不得超过工作部分公差的一半；凸模的端面应与中心线垂直；级进模、复合模和冲裁模的多孔凹模都有位置精度要求，其公差的大小根据冲件的位置精度而定。见图2.71所示模具的工作零件。
图2.71 模具的工作零件
(a)、(b) 凸模；(c)、(d) 凹模
(3) 表面光洁、刃口锋利。要求刃口部分的表面粗糙度小于Ra＝0.4 μm，装配表面的粗糙度小于Ra＝0.8 μm，其余为Ra＝6.3 μm。
刃口部分表面光洁有利于获得锋利的刃口，并且可以提高冲件质量。如果刃口不锋利，则冲件就会产生毛刺，甚至可能发生显著的弯曲。
(4) 硬度。为了使冲压工作顺利进行，凸模和凹模的工作部分应具有较高的硬度和较强的耐磨性以及良好的韧性，通常要求凹模工作部分的热处理硬度在HRC60以上，凸模的热处理硬度在HRC58以上。
3．零件加工的工艺过程
凸模和凹模是冷冲模的主要零件，其技术要求较高，制造时应注意保证质量。由于凸模和凹模的形状是多种多样的且各工厂的生产条件也各不相同，因此不可能列出适合于任何形状的凸模和凹模的工艺过程。现以图2.68所示的落料冲孔复合模的凹模、凸凹模和凸模为例，说明其制造的工艺过程。
图2.72 凹模
1) 凹模的工艺过程
凹模的零件尺寸如图2.72所示。
(1) 备料：材料为Gr12，毛坯尺寸为105 mm×105 mm×35 mm。
a. 下料：将轧制的棒料在锯床上切断，其尺寸为：毛坯尺寸(折重量)＋7％烧损量。
b. 锻造：锻造到毛坯尺寸。锻造后应进行退火处理以消除内应力。
(2) 铣削六面：铣周边，保证四角垂直。两平面留磨余量，取0.3～0.5 mm。
(3) 平磨：磨削两平面并将其磨光。
(4) 钳工：划线、钻6－M8底孔、攻螺纹；钻、铰2－?8 mm销孔和型腔线切割穿丝孔(?5 mm)。
(5) 铣削：按划线铣出打料板肩台的支承型孔，尺寸要符合图样。
(6) 热处理：淬火、回火，保证硬度在HRC58～62。说明：对于模具的热处理，有其专门的热处理工艺规程，使用的加热设备与热处理工艺中的有所不同。但为了充分消除模具淬火应力，回火次数必须在两次以上。
(7) 平磨：平磨两面符合图样；平磨四周，保证四角垂直(定位基准、精密模具加工时采用)。
(8) 线切割：线切割型孔符合图样。说明：线切割机有快走丝线切割机和慢走丝线切割机两种，根据零件要求的精度和表面要求，选择适合的线切割机种。
(9) 精加工：手工精研刃口。说明：对于快走丝切割的表面，要通过研磨才能达到使用要求；对于慢走丝线切割的表面，虽然能达到使用要求，但研磨能去除加工表面的变质层，有利于提高模具的使用寿命。
(10) 检验：检验工件尺寸，对工件进行防锈处理，入库。
2) 凸凹模的工艺过程
凸凹模的零件尺寸如图2.73所示。
图2.73 凸凹模
(1)备料：材料为Gr12，毛坯尺寸为50mm×50mm×65mm。
a．下料：将轧制的棒料在锯床上切断，其尺寸为：毛坯尺寸(重量)＋7％烧损量。
b．锻造：锻造到毛坯尺寸，应进行退火处理，以消除锻造后的内应力。
(2) 铣削：铣削六面。每面留磨削余量，取0.2 mm，
(3) 平磨：磨削六面，两端面磨光，其余面要符合图样尺寸，保证六面垂直。
(4) 划线：按图样划线。
(5) 铣削：
a．以四周边为基准，钻￠10 mm型孔到￠9.5 mm；钻￠11 mm漏料孔符合图样要求。
b．粗铣型面，周边留磨削余量，取0.2 mm，肩台圆弧面铣至尺寸。
(6) 热处理：淬火、回火，保证硬度HRC58～62。
(7) 平磨：平磨两端面符合图样要求。
(8) 用坐标磨床磨孔：以￠9.5 mm为基准找正，磨孔，磨孔尺寸要符合图样要求。
说明： ￠10 mm型孔也可以用内孔磨床磨削，以￠9.5 mm为基准找正、找平端面，磨孔至符合图样要求为止。
(9) 平磨：以￠10 mm型孔为基准，磨削三个型面和三个配合平面，磨合至符合图样要求。
(10) 工具磨：以￠10 mm型孔为基准，磨削圆弧型面和配合圆弧面，磨合至符合图样要求。
(11) 检验：检验工件尺寸，对工件进行防锈处理，入库。
3) 凸模的工艺过程
凸模的零件尺寸如图2.74所示。
(1) 备料：材料为Gr12，毛坯尺寸为?20×55 mm。将轧制的圆棒在锯床上切断。
(2) 车削：粗车，留磨削余量，取0.5 mm，如图2.75所示。
图2.74 凸模
图2.75 凸模粗加工工艺图
(3) 热处理：淬火、回火，保证硬度在HRC58～60。
(4) 磨外圆：用顶尖顶两端磨外圆，刃口端磨光并保留工艺顶针凸台，其余磨合至符合图样要求。
(5) 去除工艺顶针凸台：去除工艺顶针凸台并磨平，保证总长度符合图样要求。
(6) 检验：检验工件尺寸，对工件进行防锈处理，入库。
2.7.3 注塑模制造工艺
1．注塑模的主要技术要求
模具精度是影响塑料成形件精度的重要因素之一。为了保证模具精度，制造时应达到如下主要技术要求：
(1) 组成注塑模具的所有零件在材料、加工精度和热处理质量等方面均应符合相应图样的要求。
(2) 组成模架的零件应达到规定的加工要求(见表2-22)，装配成套的模架应活动自如，并达到规定的平行度和垂直度等要求。
① 浇口板上平面对底板下平面的平行度为0.05/300。
② 导柱、导套的轴线对模板的垂直度为0.02/100。
③ 分型面闭合时的贴合间隙小于0.03 mm。
表2-22 模架零件的加工要求
