第一讲
授课内容：
1.模具基本表面的机械加工方法 1.1切削加工方法及其选择 1.2圆柱面加工 授课学时： 2 学时
教学方法、手段：多媒体PPT，课堂讲解为主
一、教学目的与要求
掌握模具零件的常用加工方法、选择模具表面加工方法的原则，掌握圆柱形零件的加工方法。
二、教学重点、难点及处理办法
1．1 切削加工方法及其选择 1.1.1模具零件的常用切削加工方法 ⑴车削加工
车削用于加工内外旋转表面、螺旋面、端面、钻孔、镗孔、铰孔及滚花等。工件的加工通常经过粗车、半精车和精车等工序而达到要求。精车的尺寸精度可达IT6～IT8，表面粗糙度为Ra1.6 ～ 0.8μm。 （2）铣削加工
应用最广的是立式铣床和万能工具铣床的立铣加工，主要加工对象是各种模具的型腔和型面，其加工精度可达IT10，表面粗糙度为Ra1.6μm。若选用高速、小用量铣削，则工件精度可达IT8，表面粗糙度为Ra0.8μm。铣削时，留0.05mm的修光余量，经钳工修光即可得到所要求的型腔。 （3）刨削加工
主要用于模具零件外形的加工。中小型零件广泛采用牛头刨床加工；而大型零件需用龙门刨床。刨削加工的精度可达IT10，表面粗糙度为Ra1.6μm。 （4）钻削加工
钻削是模具加工中圆孔的主要加工方法，设备主要是钻床，所用刀具有麻花钻、扩孔钻、铰刀等。 （5）磨削加工
模具表面精加工的有效手段，形状简单（平面、内圆、外圆）的零件可使用一般磨削，形状复杂的可采用成形磨削 加工精度可达IT5-IT7,Ra＝0.8-0.2μm 一般磨削加工是在平面磨床、内圆磨床或外圆磨床上进行的， （6）仿形加工 （7）坐标镗床加工 （8）坐标磨床加工 （9）成形磨削
1.1.2零件表面加工方法选择原则
（1）被加工表面的精度和零件的结构形状。一般所采用加工方法的经济精度，应保证零件所要求的加工精度和表面质量。
（2）零件材料的性质及热处理要求。
（3）生产率和经济性要求。
（4）现有生产条件。 1．2 圆柱面的加工 一般采用的工艺路线为：
毛坯准备－车削粗加工－半精加工－热处理－磨削加工－研磨和抛光加工－检验。
圆柱面加工常用的主要工艺有：车削工艺、磨削工艺。 1.2.1车削工艺
车床种类很多可以适应不同批量和不同精度的加工，车刀按车削对象的不同，分为：偏刀、弯头刀、切断刀、圆弧刀、螺纹车刀和成形车刀等。
其中偏刀和弯头刀是车削外圆和端面的。
普通车床上车削加工圆柱面的零件的安装方法主要有以下几种：
1.三爪卡盘直接装夹,自动定心; 2.四爪卡盘或花盘装夹,反复找正加工中心; 3.两顶尖+拨盘装夹加工; 4.穿芯轴安装加工 1.2.2磨削工艺
磨削加工一般既可以用于零件的粗加工又可以用于零件精加工。是外圆表面精加工的主要加工方法，特别适用于淬硬件的粗精加工。磨削加工后的尺寸精度可达IT5～IT6，表面粗糙度Ra为（0.08～0.8）um 常用的磨削方法有：中心磨削、无心磨削 （1）中心磨削
中心磨削是用圆柱形零件的中心孔作为定位基准进行外圆磨削加工的加工方法，通常在外圆磨床上完成。
按进给方向的不同又可以分为：纵向进给磨削和横向进给磨削两种。
1）纵向进给磨削 砂轮高速旋转，工件在两顶尖之间旋转且随工作台一起作往复运动，加工精度高。
2）横向进给磨削 砂轮的高速旋转运动为主运动，在工件旋转的同时，砂轮作慢速的连续横向进给运动。本法加工生产率高，适用于大批量生产。由于横向磨削力大，温度高，要求机床和工件都要有足够的刚度，所以此法适用于加工短而粗的工件。加工精度不及纵磨法高。 1.2.3研磨工艺
研磨是使用研具、游离磨料对被加工表面进行微量精加工的精密加工方法。它是在工件表面和研具之间放入游离磨料和润滑剂，使两者产生相对运动，并使其有一定的压力，磨料的棱角产生切削作用去除表面凸起部分，从而提高表面精度，降低表面粗糙度。
研磨精度可达IT3-5,Ra=0.01-0.008μm。
三、课后作业
1、车削加工的范围与一般加工精度？
2、圆柱面加工的常用方法？
四、主要参考文献
涂序斌等主编，模具制造技术，北京理工大学出版社，2007 张钧，冷冲压模具设计与制造，西北工业大学出版社,1983
五、教学总结、反思
第二讲
授课内容：
1.3平面加工 1.4孔加工 1.5孔系加工 授课学时： 2 学时
教学方法、手段：多媒体PPT，课堂讲解为主
一、教学目的与要求
掌握模具零件的常用加工方法、选择模县表面加工方法的原则，掌握圆柱形零件的加工方法。
二、教学重点、难点及处理办法 1．3平面加工
模具加工中,平面的加工一般是刨和铣进行粗加工或半精加工－热处理－磨加工－研磨。
一般情况下，大型平面都在龙门刨上加工；中型平面采用牛头刨加工；中小型平面常采用立铣床进行加工。
（一）牛头刨：模具加工中常用的前道工序加工机床，工件的装夹方式见PPT.
（二）平面铣削: 由铣刀作圆周旋转运动，工件随工作台作直线进给运动，二者协调配合，完成铣削加工。铣削方式有：周铣、端铣两种。
①周铣：同时铣削齿数少，切削力大，切削用量比较小。
②端铣：同时切削的齿数多，硬质合金刀片，切削用量大。
（三）平面磨削: 对于精度要求高的平面以及淬火零件的平面加工，一般需要采用平面磨削的方法。平面磨削主要在平面磨床上进行。平磨时，对于简单的铁磁性材料，可以采用电磁吸盘装夹工件。对于形状复杂或非铁磁性材料，可用精密平口虎钳或专用夹具装夹，再用电磁吸盘或真空吸盘吸牢。
平面磨削分类（按砂轮的工作面的不同）:周磨、端磨 •周磨的特点：
它采用的是砂轮的圆周面进行磨削加工，工件与砂轮的接触面少，磨削力少，磨削热少，且冷却和排屑条件好，工件表面加工质量好。 •端磨的特点：
采用砂轮的端面进行磨削加工，工件与砂轮的接触面大，磨削力大，磨削热多，且冷却和排屑条件较差，工件变形大，工件表面加工质量差。 1．4孔加工
1.4.1一般孔的加工方法 ⑴钻孔
一般属于孔的粗加工，加工机床：车床、钻床、镗床和铣床
◆方法为两种：工件转钻头不转；钻头转工件不转。
◆钻孔的常用刀具——麻花钻，高速钢制造。
◆麻花钻主要有柄部、颈部和工作部分（切削部分和导向部分 ）组成。
◆当直径≥35mm时，采用“先钻后扩”工艺，第一次钻孔直径为孔径的0.5-0.7倍。
◆粗加工工序，加工精度一般可达到IT10～12；粗糙度Ra可达（50～ 12.5）um。 ⑵扩孔
扩孔主要用于对已有的孔进行再加工，从而扩大孔径，可提高孔的精度，纠正钻孔产生的轴线偏移，常作为铰、镗、磨孔的预加工，扩孔精度IT10-11, Ra＝6.3-3.2μm ⑶铰孔
是对中小直径未淬硬孔的半精加工或精加工方法，所用刀 具称为铰刀，铰削余量较小，一般双边余量0.03-0.06mm.精度可达IT5, Ra＝1.6-0.4μm .模具加工中需铰的孔有销孔 安装孔和刃口锥孔等.主要加工方法有:手铰和机铰两大类 ⑷镗孔
镗孔是模具加工中孔的最重要的加工方法,根据不同的精度 技术要求可以在车床、镗床、铣床和数控机床上加工。 ⑸内圆磨削
孔的磨削加工可以在内圆磨床上进行,也可以在万能外圆磨床上进行.内圆磨床主要有:普通内圆磨床、无心内圆磨床、行星内圆磨床。 无心内圆磨床磨削：
磨削时，工件支承在滚轮1和导轮3上，压紧轮2使工件紧靠在导轮3上，工件即由导轮3带动旋转，实现圆周进给运动。主运动和纵向进给运动，以及周期性的进给运动均由砂轮完成。 ⑹珩磨
低速大面积磨削加工方法，其工作原理同一般内孔磨削基本相同。珩磨采用的刀具是珩磨头，珩磨头由几根粒度很细的油石构成。加工中珩磨头的运动有三个分别是：旋转运动，径向加压运动、直线往复运动。由于磨粒在工件表面所划痕迹是一种相互交差但不重合的网纹，所以表面光洁度很高。 1.4.2深孔的加工
通常指长度L与直径D之比大于5的孔。其工艺特点如下： (1)采用的钻头比较长，故其刚性很差，在加工的过程中，易弯曲，造成孔的轴线歪斜。
(2)钻孔时排屑条件差易造成堵塞从而导致钻头折断。 (3)刀具的冷却困难,冷却液不易进入切削区。 常用的加工方法：
1、中小型模具直接加工，常用加长钻头，注意排屑、冷却，进刀量要小，防止孔偏移。
2、大中型模具在摇臂钻、镗床或深孔钻床上加工。
3、低精度孔采用划线对钻加工。
4、对于D≤20mm，长径比≥100:1的孔，采用枪钻加工。枪钻工作部分由高速钢或硬质合金与无缝钢管压制成形的钻杆对焊而成，工件转，钻头进给。 1.4.3精密孔加工
采用坐标镗、磨床加工或研磨加工，一般采用铰或镗或磨的工艺方法，也可采用精孔钻加工的方法，精孔钻由麻花钻修磨而成
1.5孔系加工
定义：在一些模具零件中有一系列孔，这些孔称为孔系。 ★一般先加工基准面，再加工各孔。 1.5.1单件孔系的加工
1、划线加工
加工前按照零件图在毛坯上划出各孔的位置轮廓线，然后按划线一一进行加工。划线和找正时间较长，生产率低，而且加工出来的孔距精度也低，一般在±0.5mm左右。
2、用心轴和块规找正
镗第一排孔时将心轴插入主轴孔内(或直接利用镗床主轴),然后根据孔和定位基准的距离组合一定尺寸的块规来校正主轴位置,校正时用塞尺测定块规与心轴之间的间隙,以避免块规与心轴直接接触而损伤块规。镗第二排孔时,分别在机床主轴和已加工孔中插入心轴,采用同样的方法来校正主轴轴线的位置,以保证孔中心距的精度(如图6-20(b)所示)。这种找正法其孔心距精度可达±0.03mm。
3、通用机床坐标加工法
将被加工各孔之间的距离尺寸换算成互相垂直的坐标尺寸，然后通过机床纵、横向进给机构的移动确定孔的加工位置来进行加工的方法。在立铣床或镗床上利用坐标法加工，孔的位置精度0.06-0.08mm
4、坐标镗床加工
利用坐标法原理工作的高精度机床。
孔距精度可达0.005mm.1.5.2相关孔系的加工
有些零件本身的孔距精度要求不高，但相互之间的孔位要求必须高度一致
常用的加工方法：
1、同镗(合镗)加工法
将孔位要求一致的两个或三个零件用夹钳装夹固定在一起，对同一孔位的孔同时进行加工。
2、配镗加工法
加工某一零件时，不按图样的尺寸和公差进行加工，而是按与之有对应孔位要求的热处理后的零件实际孔位来配做。
3、坐标磨削法
采用高精度坐标模削的方法来消除淬火件的变形，保证孔距精度和孔径精度。
三、课后作业
1、试述普通内圆磨床的磨削过程？
2、同一零件孔系加工的常用方法？
四、主要参考文献
涂序斌等主编，模具制造技术，北京理工大学出版社，2007 张钧，冷冲压模具设计与制造，西北工业大学出版社,1983
五、教学总结、反思
第三讲
授课内容：
2.仿形加工、精密加工 2.1仿形加工 授课学时： 2 学时
教学方法、手段：多媒体PPT，课堂讲解为主
一、教学目的与要求
掌握模具仿形加工原理 ，了解各种仿形铣床的控制方式，掌握仿形销、靠模设计要点及铣刀选择
二、教学重点、难点及处理办法
仿形加工以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定的压力，并沿其表面上移动，通过仿形机构，使刀具作同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面。
常用的仿形加工有仿形车削、仿形刨削、仿形铣削等。
（一） 靠模仿形铣削基本原理与控制方式 1．基本原理
以样板或模型，作仿形铣削的靠模；加工时，采用仿形触头作用于靠模的型面上作靠模运动，与其联动的铣刀，则作与仿形触头同步仿形铣削运动。 2．控制方式
根据触头传输信息的形式和机床进给传动控制方式的不同，可分为机械式、液压式、电控式、电液式和光电式等。 机械式
机械式仿形的触头与刀具之间刚性连接，或通过其他机构如杠杆等连接，以实现同步仿形加工。加工精度较低，不适宜加工精度要求高的模具。 液压式仿形
液压式仿形是利用油液作为介质来传递信息和动力的。 电控式仿形 电控式仿形铣床是以电信号传递信息，利用伺服电动机带动铣刀作仿形运动的。 电液式仿形
电液式仿形以电传感器传递信息，利用液压作为动力进行仿形加工。仿形加工时，电传感得到的电信号经电-液转换机构(电液伺服阀)，使液压执行机构(液压缸、液压马达)驱动工作台作相应的伺服运动。 光电式仿形
光电式仿形是利用光电传感器传递信息的。加工时，不需要靠模，只需图样，由光电跟踪图样反射的光信号，经光敏元件转换成电信号送往控制部分进行变换处理和放大后，分别控制X、Y两方向的伺服电动机带动工作台作仿形运动。
（二） 靠模仿形铣削工艺
仿形铣削之前，必须先做好准备工作，包括制作靠模、选择适当的仿形触头和铣刀等，然后才着手进行仿形加工。
1、靠模
靠模可分为平面靠模和立体靠模。
平面靠模用于平面轮廓的仿形，它指放大图、样板等。平面轮廓仿形用的样板，通常用0.5～1㎜厚的钢板或塑料板作为靠模材料，由钳工按划线加工而成。
立体靠模用于三维复杂表面的仿形，在模具型腔的加工中主要使用立体靠模。
用于制作立体靠模的材料有如下几类：
①非金属材料，如木材、树脂混合石膏和合成树脂等。 ②黑色金属，如钢、铸铁。主要用切削加工法制作靠模，适合于大批量生产。
③有色金属，如铜合金、铝合金、锌基合金和低熔点合金等。可用铸造法制作靠模。
2、仿形触头 （1）种类与材料
常用的仿形触头有如下三种：
——圆柱形触头，以圆柱面为仿形基准面，用于平面轮廓和型腔底 部清根的仿形；
——球头形触头，以球头为仿形基准，用于三维型腔的表面加工，可保证在任何方向上触头与靠模曲面都成法向接触； ——锥形球头触头，以球头为仿形基准，用于曲率半径较小的深型腔复杂型面的立体仿形。
常用材料:仿形触头可用钢、硬铝、铜或塑料制成，其工作表面应具有一定的硬度，并经抛光。 （2）技术要求: 1)触头的倾斜角α应小于靠模工作面上的最小斜角β，仿形触头头部半径R应小于靠模工作面上的最小半径r 2)仿形触头的形状还应与铣刀形状相适应，其直径差别见图所示。
仿形触头的直径D可按下式确定 D＝ｄ＋2（α＋e）
ｄ－铣刀直径（㎜）；
α－型腔加工后需留的钳工修正量； e－由于触头偏移的修正量。
3、铣刀
（1）圆柱立铣刀 它是仿形铣削中最常用的铣刀，龙其适合于型腔粗加工及要求型腔底部为清角的仿形加工。这种铣刀常与圆柱形触头配用。
（2）圆柱球头铣刀 它在型腔仿形铣削的半精加工和精加工中应用最广，适合于加工底面与侧壁间有圆弧过渡的型腔。这种铣刀常与球头型触头配用。
（3）锥形球头铣刀 它可对型腔侧面的出模斜度及底部过渡圆角同时进行精加工，或对具有一定深度和较小的凹圆弧进行加工。这种铣刀常与球头形触头配用。
（4）小型锥指铣刀 它用于加工特别细小的花纹。 （5）双刃硬质合金铣刀 它用于铸铁工件的粗、精仿加工。
4、仿形加工的基本方式
基本方式可有如下三种： （1）垂直二维仿形
仿形时，工作台在X轴（或Y轴）方向以一定速度运动，通过靠模装置使铣刀在靠模的X－Z（或Y－Z）断面上作Z轴方向的仿形。为了仿出型面的全部形状，还要给予Y轴（或X轴）方向以周期进给，进行型面的往复仿形，简称为行切。 （2）水平二维仿形
面的轮廓仿形，必须在Z轴方向作周期进给。 （3）三维(立体轮廓)仿形
仿形时，X、Y和Z三个方向同时受控制。在机床控制系统中，采用轮廓仿形加行切的组合方式来实现。
三、课后作业
1、试述普通内圆磨床的磨削过程？
2、同一零件孔系加工的常用方法？
四、主要参考文献
涂序斌等主编，模具制造技术，北京理工大学出版社，2007 张钧，冷冲压模具设计与制造，西北工业大学出版社,1983
五、教学总结、反思
第四讲
授课内容：
2.2精密加工 2.2.1坐标镗床加工 2.2.2坐标磨床加工 2.2.3成形磨削 2.2.3.1成形砂轮磨削法 授课学时： 2 学时
授教学方法、手段：多媒体PPT，课堂讲解为主
一、教学目的与要求
了解坐标镗、坐标磨加工特点 ,了解模具成形磨削加工特点,掌握成形砂轮的修整方法
二、教学重点、难点及处理办法
（一）坐标镗床加工
一种高精度孔加工的精密机床，主要用于加工零件各面上有精确孔距要求的孔。
孔的尺寸精度可达IT6～IT7，表面粗糙度取决于加工方法，一般可达Ra0.8um，孔距精度可达0.005～0.01㎜。
加工中常用立式坐标镗床，包括单柱和双柱坐标镗床 坐标镗床应安装在特别干燥和清洁的厂房内，室温应保持恒温20±1℃，空气湿度应在55±5%的范围。
工件的安装：一般用压板将工件压紧在工作台面上。 (二)坐标磨床加工
用高速旋转的砂轮对已淬火的工件的内孔进行磨削加工。 加工精度很高，可达到5um左右，表面粗糙度达Ra0.2um以上，可磨削的孔径为0.8～200㎜。
坐标磨床有三个主要的运动：砂轮的转动（自转）；主轴的行星回转（公转）和上下往复运动 在坐标磨床上还可进行各种加工，如外圆磨削，沉孔磨削和锥孔磨削等。 (三)成形磨削
形状复杂的模具零件，一般是由若干平面、斜面和圆柱面所组成，即其轮廓线为若干直线和圆弧
成形磨削的原理就是把零件的轮廓分成若干直线与圆弧，然后，按照一定的顺序逐段磨削，使之达到图样上的技术要求。 可达技术参数：精度可达到IT5，Ra0.1μm。
成形磨削用途：主要用于凸模、型芯、凹模拼块、型腔拼块等零件的精加工，也磨削电火花加工用的电极。 成形磨削加工材料：淬硬件及硬质合金。 成形磨削可在成形磨床或平面磨床上进行。 在上述两种机床上进行成形磨削的方法有两种：
——成形砂轮磨削法 利用修整砂轮工具，将砂轮修整成与工件型面完全吻合的相反型面，然后用此砂轮磨削工件。
——夹具磨削法 将工件按一定的条件装夹在专用的夹具上，在加工过程中通过夹具的调节使工件固定或不断改变位置，从而获得所需的形状。用于成形磨削的夹具有正弦精密平口钳、正弦磁力台、正弦分中夹具、万能夹具等。
1、成形砂轮磨削法
按照砂轮的形状，成形砂轮的修整方法有如下两种：
（1）砂轮角度的修整
原理：砂轮按一定的转速旋转，角度修整器上的金刚石刀相对于砂轮轴线倾斜一定的角度，并往复移动对砂轮进行修整，直到修出满足要求的锥面（按正弦原理设计）。 （2）圆弧砂轮的修整
修整砂轮时，先根据所修砂轮的情况(凸或凹形)及半径大小计算块规值，并调好金刚刀尖的位置，旋转手轮，使金刚刀绕工具的主轴中心来回摆动则可修整出圆弧 金刚刀尖到工具回转中心的距离就是圆弧半径的大小。此值需先用垫块的方法调整好。
当修整凸圆弧砂轮时，金刚刀尖高于工具中心，应垫块规值为 HPR式中 H—应垫块规值；
P—工具的中心高；
R—修整的砂轮圆弧半径。
当修整凹圆弧砂轮时，金刚刀尖低于工具中心，应垫块规值为
HPR
三、课后作业
1、试述普通内圆磨床的磨削过程？
2、同一零件孔系加工的常用方法？
四、主要参考文献
涂序斌等主编，模具制造技术，北京理工大学出版社，2007 张钧，冷冲压模具设计与制造，西北工业大学出版社,1983
五、教学总结、反思
第五讲
授课内容：
2.2.3.2夹具磨削法 授课学时： 2 学时
授教学方法、手段：多媒体PPT，课堂讲解为主
一、教学目的与要求
了解坐标镗、坐标磨加工特点 ,了解模具成形磨削加工特点,掌握各种夹具磨削法
二、教学重点、难点及处理办法 夹具磨削法：
将工件装夹在专用夹具上，利用专用夹具使工件处于正确的空间位置，或者使工件在磨削过程中获得所需的进给运动，以满足磨削加工条件，从而磨削出模具工作件的成型表面。 1．正弦精密平口钳
正弦精密平口钳按正弦原理构成，主要由带有精密平口钳的正弦尺和底座组成。工件3装夹在平口钳2上，在正弦圆柱4和底座1的定位面之间垫入块规，可使工件倾斜一定的角度。这种夹具用于磨削工件上的斜面，最大的倾斜角度为45°。
使工件倾斜一定角度，需要垫入块规的高度可按下式计算
HLsin与正弦精密平口钳的区别，仅仅在于用电磁吸盘代替平口钳2．正弦磁力台
装夹工件。这种夹具用于磨削工件的斜面，其最大倾斜角度同样是45°，适于磨削扁平工件。 进行成形磨削时，被磨削表面的尺寸是用测量调整器，块规和百分表作比较测量的。
测量调整器由三角架1与块规座2组成，块规座能沿着三角架斜面上的“T”形槽移动，当移动到所需位置时，可用螺母将它锁紧。为了保证测量精度，调整器应制造得很精确，要求块规座在三角架的任意位置上，B面平行于C面，而A面则平行于D面。 3．正弦分中夹具 正弦分中夹具又称正弦分度夹具，主要用于磨削具有同一个回转中心的凸圆柱和斜面，
在正弦分中夹具上工件的安装方法通常有如下两种：
（1）心轴装夹法 工件上有内孔，若此孔的中心是外成形表面的回转中心时，可在孔内装入心轴1；如工件无内孔，则可在工件上作出工艺孔，用来安装心轴。利用心轴两端的中心孔将心轴和工件夹持在分中夹具的两顶尖之间。夹具主轴回转时，通过鸡心夹头4带动工件一起回转。
（2）双顶尖装夹 当工件没有内孔，也不允许在工件上作工艺孔时，可采用双顶尖装夹法，工件除带有一对主中心孔外，还有一个副中心孔，作为拨动工件用
在正弦分中夹具上，无论磨削圆弧或是直线，都是以夹具中心线为基准，用测量调节器、块规和百分表进行测量的。为了便于测量，通常把块规座B面调节到比夹具中心低50㎜。 调节方法：
在夹具的顶尖间装上一根直径为ｄ的标准圆柱，并在测量器的B面上安放一只50㎜的块规以及尺寸为 的块规组。调整块规座的位置，使百分表在块规组和圆柱上的读数相同。取下 的块规组，则50㎜块规的上表面与夹具中心线等高。
例题见PPT
三、课后作业
1、试述普通内圆磨床的磨削过程？
2、同一零件孔系加工的常用方法？
四、主要参考文献
涂序斌等主编，模具制造技术，北京理工大学出版社，2007 张钧，冷冲压模具设计与制造，西北工业大学出版社,1983
五、教学总结、反思
