作者：田普建、葛正浩 编著
出版社：化学工业出版社
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现代模具制造技术试读：
前言
为进一步加强职教师资培养体系建设，提高职教师资培养质量，财政部、教育部于2013年设立了职教师资本科专业培养标准、培养方案、核心课程和特色教材开发项目。经严格遴选、评审，确定43个全国重点建设职教师资培养培训基地作为项目牵头单位，开发88个职教师资本科专业的培养标准、培养方案、核心课程和特色教材。其中“材料成型及控制工程专业职教师资培养标准、培养方案、核心课程和特色教材开发”即是其中之一。
本书为该项目开发的系列特色教材成果之一，教材打破传统的以知识讲授为主的学科体系编写方法，以任务引入、案例讲解和任务驱动的教学过程展开，将重点理论知识融入案例教学中，学生通过任务实施可以完成对知识的学习以及对技能的训练，可以达到“做中学，学中做”的目的，同时本教材的案例配有大量的企业生产视频，以保证教材内容和生产实际的紧密结合。
教材分为模具制造常用加工技术与设备的选择、模具零件加工工艺规程的制订、模具零件的常规机加工、模具零件的数控加工、模具零件的电加工、模具零件的其他加工技术六个模块。每个模块基本都是先通过任务引入模块内容，然后通过资讯了解本模块的主要内容及其在整个课程中的地位，接着以案例对模具零件加工技术的知识和技能进行讲解和训练，最后通过任务实施对学生实践技能进行训练并进行考核评价。教材案例由浅入深，引导学生不断地由已知去探索未知，充分体现工作过程系统化的思想。
本书在编写时注重工作过程系统化，但在内容上又不失系统性，教材内容的表述上，采用大量的图例直观清晰地表述内容，同时通过配套的视频和动画，重视理论与实践的有机结合，除作为材料成型及控制工程职教师资本科专业的教材外，也可作为普通高校及职业技术学校相关专业的教材和教学参考书，并适合相关技术人员的自学和培训使用。
本书的模块一、二、五、六由陕西科技大学田普建编著，模块三、四由陕西科技大学葛正浩编著。全书由田普建、葛正浩统稿。编著过程中研究生张双琳、李成平、曹鹏、司丹鸽等为教材案例做了大量设计工作。教材编著中同时参阅了大量的同类教材与著作，在此特向参考文献中的著者一并表示感谢。
本书在编著过程中难免有不足之处，敬望各位读者和使用本教材的教师批评指正，不吝赐教。编著者2017年10月模块一 模具制造常用加工技术与设备的选择任务引入 模具零件加工设备的选择
在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等的生产行业中得到了广泛应用。产品采用模具制造，能提高生产效率、节约原材料、降低成本，并保证加工质量要求。
在一些工业发达国家，模具工业的发展是很迅速的。模具总产值已超过了机床工业的总产值，其发展速度超过了机床、汽车、电子等工业。模具技术，特别是制造精密、复杂、大型、长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。随着生产和科学技术的迅速发展，产品更新、改型加快，模具的更新将越来越快。为了适应工业生产对模具的需求，在模具制造中采用了许多新工艺和先进的加工设备，不仅改善了模具的加工质量，也提高了模具制造的机械化、自动化程度。
那么，模具制造的整个过程包含哪些环节？模具制造相比一般的机械制造有哪些特点？模具的制造过程一般是什么流程？如何根据模具零件的结构特点和精度要求进行加工设备的选择？这些问题是我们在学习模具制造技术这门课程时首先要解决的问题，通过本模块案例的学习，我们将对以下几点有一个基本的认识：模具制造的一般过程；模具零件的分类；典型模具零件的加工过程认知；零件结构的加工工艺性分析；零件精度要求与加工方法及加工设备的关系； 零件加工设备的合理选择。
本模块学习完成后，我们将通过以下几个任务的实施，掌握上述的知识和技能： 型腔板加工设备的选择； 落料模凹模板加工设备的选择； 型腔镶块加工设备的选择。
任务零件如图1-1所示。图1-1 任务零件1
任务零件具体结构和尺寸参见本书配套资源中的数字模型。通过案例的学习和训练，大家需要独立完成任务零件的加工设备的选择。三个加工零件的数字模型分别为“模块一\task”文件夹中的“cavity_plate.prt”“cross_die.prt”“cavity_insert.prt”。资讯1 本模块知识框图及学习思维导向
本模块是对模具制造的基本框架进行学习，以前期学过的《机械制造基础》课程为基础，了解模具制造的一般流程，通过对模具零件按照结构和精度要求进行分类，正确选择相应的加工技术与设备，为后续模具制造工艺的编排、各种具体加工技术的学习打基础。本模块知识框图及学习思维导向图如图1-2所示。图1-2 本模块知识框图及学习思维导向图资讯2 模具制造的一般流程
模具制造的一般流程，是指通过对用户提供的产品信息进行用途分析、结构分析、成型工艺性分析等，设计成模具模型或图纸；在此基础上通过对零件坯料进行加工，再对各个模具零件进行装配，最终成为可用于生产的模具实物的整个过程。模具制造的一般流程如图1-3所示。图1-3 模具制造的一般流程及各阶段之间的关系
模具制造工艺过程是根据模具的设计图纸、数字模型，利用加工设备加工出各个模具零件，并装配成可用于生产的模具实体的加工装配过程，是模具设计过程的延续。因此，根据设计要求，正确、合理地确定模具零件的加工工艺内容、工艺性质和方法，尤其是正确地制订成型件型面加工的工艺组合，对优化模具制造工艺过程，提高工艺过程技术先进性和经济性，并能高精度、高效率地完成任务，达到模具设计的要求具有非常重要的作用。
具体地说，模具制造的流程分技术准备，加工前准备，模具零件加工，装配、修模、试模，模具验收5个阶段。它们的关系和内容如图1-3所示。（1）技术准备阶段
技术准备是整个生产的基础，也是后续零件加工过程的依据，对于模具制造的质量、成本、进度和管理都有重大的影响。该阶段的工作内容包括：根据制件图档及要求分析产品零件结构、尺寸精度、表面质量要求及成型工艺并形成相关文档，根据制件要求及成型工艺进行模具的模型设计并生成相关图档，根据设计的模具零件结构和精度要求进行加工工艺技术文件的编制、材料定额和加工工时定额的制订、模具成本的估价，根据模具零件特点编制NC、CNC加工程序等。（2）加工前准备阶段
加工前准备阶段的主要工作内容包括：根据已确定的模具零件毛坯的材料、种类、形式、大小及有关技术要求进行零件坯料的准备，根据加工工艺安排准备相关电极材料的准备，对于一些板类零件，一般提供坯料的厂家在下料后基本都已经完成了板类零件的粗加工。同时该阶段还要根据设计的模具图档完成标准零、部件的订购；根据加工工艺安排准备相应的加工刀具、工装等。（3）模具零件加工阶段
模具零件加工阶段是整个模具制造流程中最重要的阶段，也是工作量最大的阶段。该阶段的主要工作内容包括：根据既定的加工工艺规程，利用各种加工设备及加工技术完成模具零件的加工。本阶段的工作内容也是本课程要重点讲解的内容。（4）装配、修模、试模阶段
根据模具设计图档和要求，检查各零、部件和成型零件的尺寸精度、位置精度以及表面粗糙度等要求，按装配工艺规程进行装配，对装配过程中由于加工误差引起的装配问题进行钳工修整，随着加工设备精度的不断提升，现代的模具加工误差已经很小了，钳工修整的工作量相比以前小了很多。最后通过试模完成对模具功能进行检验，如果试模后发现问题，还需要返修模具。（5）模具验收阶段
对模具设计及制造质量作合理性与正确性的评估，根据各类模具的验收技术条件标准和合同规定，对模具试模制件（冲件、塑件等）、模具性能和工作参数等进行检查、试用，判断模具是否能达到预期的功能要求。最后通过客户的验收后，交付使用。
随着模具标准化的发展，模具的标准零、部件，通用标准零件（如螺钉、销钉），以及冷却、加热系统中的标准、通用元件，都可以通过购买完成或由专门的工厂订制。所以，由上述模具制造流程可以发现，模具厂只是依据模具设计要求，完成非标准件的加工，最后按装配顺序将标准件与本厂加工完成的零件等装配成模具。
模具的种类很多，按照GB/T 7635—2002规定，包括冲压模（简称冲模）、塑料模、锻造模、铸造模、粉末冶金模、橡胶模、无机材料成型模（玻璃成型模、陶瓷成型模）、拉丝模等。每种模具结构、要求和用途不同，都有特定的制造过程。但是同属模具类的制造过程具有共性的特点。
在模具制造过程中，直接改变坯料的形状、尺寸、相互位置及性能，将其转变为模具零件成品或半成品的过程就是模具的制造工艺过程。它是模具制造过程的主要部分，即模具零件的加工和模具的装配过程。
模具制造工艺过程主要包括机械加工工艺过程和装配工艺过程两部分。
机械加工工艺过程是用机械加工方法直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使之成为模具零件的成品或半成品的过程。
装配工艺过程是按规定的技术要求，将零件或部件进行配合和连接，使之成为模具部件或模具成品的工艺过程。资讯3 模具零件的加工分类
尽管模具的种类很多，不同种类的模具其功能各异，但组成模具的零件在不同的模具中往往具有相同或相似的结构特征，这种相同或相似的结构特征方便我们进行模具零件的加工分类。
我们以最常用的注塑模具和冲压模结构为例，从模具各个功能结构开始分析，进而找到模具零件的加工分类。（1）注塑模的功能结构组成及所包含的零件
注塑模的结构根据使用功能分为成型部分、浇注系统、导向机构、顶出机构、侧向分型与抽芯机构、冷却加热系统和排气系统等。
①成型部分是由构成模具型腔的零件组成的，主要包括：凸模、凹模、型芯、成型杆、成型环及镶块等零件。
②浇注系统是指塑料模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。普通浇注系统是由主流道、分流道、浇口、冷料穴等组成的，分别分布在不同的模具零件中。
③导向机构在模具中主要有定位、导向的作用，保证动、定模合模平稳准确。合模导向机构由导柱、导套或导向孔（直接开在模板上）、定位锥面（虎口）等组成。
④顶出机构主要起成型完成后将制件从模具中顶出的作用，由顶杆或顶管或推板、顶出板、顶杆固定板、复位杆及拉料杆等组成。
⑤侧向分型与抽芯机构的作用是使侧向型芯抽出成型制件的机构，通常包括斜导柱、弯销、斜导槽、斜顶杆、楔紧块、斜滑块、斜槽、齿轮齿条等零件。
⑥冷却加热系统的作用是调节模具成型工艺温度，由冷却系统（冷却水孔、冷却水槽、铜管）或加热系统组成。
⑦排气系统的作用是在注射过程中将型腔内的气体排除，主要由排气槽、配合间隙等组成。（2）冲模的功能结构组成及所包含的零件
冲模的基本结构可分为工艺类零件和辅助类零件。工艺类零件包括工作零件、定位零件、卸料和顶出零件等。辅助零件包括导向零件、支撑和夹持零件、紧固零件及其他零件。
①工作零件主要由凸模、凹模、凸凹模和刃口镶块组成。
②定位零件由定位销、挡料销、导正销、导料板和定距侧刃等组成。
③卸料和顶出零件由压料板、卸料板、顶出器、浮料钉和推板等组成。
④导向零件主要由导柱、导套、导板组成。
⑤支撑和夹持零件由上下模板、模柄、固定板、垫板和限位器等组成。
⑥紧固零件及其他零件由螺钉、销钉、弹簧、起重柄和托架等组成。（3）模具零件的加工分类
组成模具结构的零件虽然很多，功能、形状及使用要求也不相同，但从结构的加工工艺特征分析，可以大致分成以下4大类。
①轴套类零件包括模具中的导柱、导套、浇口套、模柄、定位圈等。
②杆类零件包括顶杆、复位杆、推杆、拉料杆等。
③板类零件包括模板、垫板、卸料板、推板、垫块等。
④成型零件包括凸模、凹模、型芯、型腔等。
以一套香皂盒注射模具为例，其各个组成零件的分类如图1-4所示，该模具的加工是在购买标准模架的基础上进行的。图1-4 注塑模具零件分类
组成模具的零件形状虽然各异，但分析每个零件的基本表面形状构成都可以概括为以下3种形式。
①回转面零件的外圆面、内圆面、圆锥面等。
②平面板的表面和轴的端面等。
③曲面成型零件的二维曲面和三维曲面等。
模具零件加工的实质就是解决这3种基本表面的加工问题。对于回转面和平面通常采用传统的机械切削加工就可以成型，尺寸精度要求高的可采用数控机加工的方法完成，曲面的加工则以数控铣加工为主，对于机加工比较难实现的曲面可采用特种加工方法实现。另外，根据零件的材质，为了满足零件表面不同的精度要求，需要根据具体要求进行合理编排加工工艺方案。
其中，传统机械切削加工采用通用机床加工模具零件，主要依靠工人的熟练技术，利用铣床、车床等进行粗加工、半精加工，然后由钳工修正、研磨、抛光。这种工艺方案，生产效率低、周期长、质量也不易保证；但设备投资较少，机床通用性强，作为精密加工、电加工之前的粗加工和半精加工又不可少，因此仍被广泛采用。
数控机床加工是指采用数控铣、加工中心等机床对模具零件进行粗加工、半精加工、精加工以及采用高精度的成型磨床、坐标磨床等进行热处理后的精加工，并采用三坐标测量仪进行检测。这种工艺降低了对熟练工人的依赖程度，生产效率高，特别是对一些复杂成型零件，采用通用机床加工很困难，不易加工出合格的产品；采用数控机床加工显然是很理想的，但是一次性投资大。
特种加工，主要是指电火花加工、电解加工、挤压、精密铸造、电铸等成形方法。1.1 案例1 认知车削加工在模具制造中的应用
在模具零件中有许多是由回转面构成的零件外形，如导柱、导套、圆形凸模、圆形型芯、顶杆等的外形表面都是回转面。在加工回转面的过程中除了要保证各加工表面的尺寸精度外，还必须保证各相关表面的同轴度、垂直度要求，对于这类零件一般可用车削进行加工，根据零件要求，有些还需要在车削的基础上进行磨削加工。案例资讯1 车削设备的认知
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。车床的种类很多，其中卧式车床的通用性好，应用最为广泛，它主要用于加工零件外表面为回转面的凸模、凹模、导柱、导套、顶杆、型芯、模柄及各种轴类零件。普通卧式车床如图1-5所示。根据模具零件的精度要求，车削一般是内外旋转表面加工的中间工序，很少作为模具零件的最终加工工序，精车的尺寸精度可达IT8～IT6，表面粗糙度Ra为1.6～0.8μm。图1-5 卧式车床
主轴箱是车床的核心部件，用来带动车床主轴及夹持工件的卡盘转动。挂轮箱的作用是将主轴箱的运动传递给进给箱，并通过换挂轮来改变主运动和进给运动速度的比例。进给箱的作用是将主轴传来的旋转运动传给丝杠或光杠，使丝杠或光杠得到不同的转速。溜板箱是操纵车床实现进给运动的主要部分。通过手柄接通光杠可使刀架做纵向或横向进给运动，接通丝杠可车螺纹。刀架是用来安装车刀的。尾座用来安装后顶尖支撑较长工件和钻头、铰刀、丝锥等进行孔和螺纹加工，还能横向少量偏移用来加工圆锥。
在普通车床上车外圆时，工件用三爪卡盘安装（自动定心、装夹方便）。当工件尺寸较大或形状复杂时采用四爪卡盘或花盘安装工件。对于细长轴，常用前后顶尖支撑工件，此时工件两端必须预先钻好顶尖孔，加工时以顶尖孔确定工件的位置，通过拨盘或鸡心夹头带动工件旋转并承受切削扭矩。
在加工圆柱面的过程中要保证各加工表面的尺寸精度及各相关表面的同轴度、垂直度要求。现代模具制造过程中，随着模具零件标准化的发展，模架、顶杆、斜导柱、浇导套等都是以购买标准件的方式获得，不需要模具制造企业自行加工，所以，车削加工在模具制造中仅被用于外形为回转面的圆形凸模、凹模、型芯等工作零件的加工，并且车削加工在模具零件的加工工艺中，一般只作为粗加工和半精加工工序。1.1.1 圆形凸模的车削加工
下面我们将通过对一些模具零件的结构分析，认知车削加工在模具零件的加工中的应用，对于具体的车削技术和工艺会在后续的模块中详细教授训练。
图1-6所示为典型结构的圆形凸模，凸模总长70mm，外表面由回转面构成，结构相对简单，完全可以采用车削加工成形，但因该零件为凸模有硬度要求，需要进行淬火热处理，同时凸模的固定部分和工作部分都有较高的尺寸精度要求和表面精度要求，所以需要在粗车、半精车完成后淬硬零件，然后进行磨削加工达到零件要求。图1-6 圆形凸模
所以该凸模一般采用卧式车床按图样对毛坯进行粗加工和半精加工，车削时除了固定台阶的径向尺寸可以直接车削到尺寸，其余尺寸都需要留加工余量进行车削加工，再经过热处理淬硬，然后在外圆磨床上精磨到尺寸，最后由钳工将其抛光及刃磨修整成形，获得较理想的工作型面及配合表面。1.1.2 圆形凸凹模的车削加工
图1-7所示为圆形落料冲孔凸凹模，零件总高50mm，同样是表面完全由回转面构成，结构相对图1-6所示的圆形凸模稍微复杂一些，但从零件的结构上看，也完全可以采用车削加工成形，但同样因该零件为凸凹模有硬度要求，需要进行淬火热处理，同时作为凸凹模，其作为凸模的外径和作为凹模的内径部分在径向都有较高的尺寸精度要求和表面精度要求，所以这两部分的尺寸在粗车、半精车完成后要留磨削余量，漏料孔的直径、固定台的直径可以直接车削到尺寸，之后淬硬零件，最后对落料部分的外表面和冲孔部分的内表面以及刃口部分进行磨削加工达到零件要求。图1-7 圆形凸凹模
所以该凸凹模的加工工艺过程为：粗车加工、半精车加工、热处理、外圆磨、内圆磨、钳工修整。
在模具零件中，导柱、导套、复位杆、顶杆、定位圈、浇导套、支撑杆等零件都属于由回转面构成的零件外形，它们的加工过程也是以车床和内外圆磨床为主，只不过这些零件目前都已经标准化，由专门的生产厂家进行生产，一般的模具制造企业无需进行加工。总之车削加工目前在一般模具制造企业中，仅用于圆形凸凹模、圆形镶件等非标模具零件的粗加工和半精加工。1.2 案例2 认知铣削加工在模具制造中的应用
铣削加工在模具零件的加工中有着广泛的应用，平面加工、孔系加工、复杂型面加工、复杂空间曲面加工、沟槽的加工等都可以采用铣削加工。所以铣削加工是模具零件加工中应用最为广泛的加工工艺。案例资讯2 铣削加工设备的认知
铣削加工是在铣床上用铣刀进行加工的方法。加工时以铣刀的旋转作主运动，工件相对于铣刀作进给运动。铣床的种类主要有卧式铣床、立式铣床、龙门铣床、工具铣床等，图1-8所示为立式铣床。工件在铣床工作台上的装夹可以采用平口钳、回转工作台及万能分度头等来实现，如果工件平面面积较大，也可采用磁性吸盘进行固定。铣刀是一种多齿刀具，根据铣削对象的不同，需要不同种类的铣刀。图1-8 立式铣床
在普通铣床上采用不同形式的铣刀，可以完成水平面、垂直面、斜面、台阶面、直角沟槽、T形槽、燕尾槽等加工，如图1-9所示。曲面的铣削一般采用数控铣床加工，这里没有列出。图1-9 铣削加工表面
铣刀是多齿刀具，切削过程中有多个刀刃同时参加工作，切削刃总长度较长，并可以使用较高的铣削速度和较大的切削用量，金属切除率大，故铣削的生产率较高。
铣刀种类多、加工范围广。普通铣削精度一般为IT9～IT7，表面粗糙度Ra=6.3～1.6μm，可用于粗加工、半精加工以及精加工，铣刀每个刀刃的切削过程是不连续的，刀刃与工件接触时间短，刀体体积又较大，冷却条件较好，减少铣刀磨损，有利于延长铣刀的使用寿命。
铣削过程中，同时参加切削的刀刃数是变化的，每个刀刃的切削厚度也是变化的，因此切削力变化较大，工件与刀刃间容易产生振动，限制切削速度的提高，也影响工件的加工质量。
平面的铣削可采用圆柱形铣刀对工件进行周铣或用端铣刀对工件进行端铣。与周铣相比，端铣同时参加工作的刀齿数目较多，切削厚度变化较小，刀具与工件加工部位的接触面较大，切削过程较平稳，且端铣刀上有修光刀齿，可对已加工表面起修光作用，加工质量较好。另外，端铣刀刀杆的刚性大，切削部分大都采用硬质合金刀片，可采用较大的切削用量，常可在一次走刀中加工出整个工作表面，生产效率较高。因此，在立铣床上使用端铣刀加工平面或斜面，这种加工方法在模具零件的加工中得到了广泛应用。
在模具零件的普通铣削加工中，应用最广的是立式铣床和万能工具铣床的立铣加工，毛坯零件的开粗、板料的开粗有时也会使用卧式铣床。由于标准模架的广泛使用，在模具零件的加工中模板的加工量大大减少，普通铣床往往只被用作零件的粗加工，或者不重要形状的加工。1.2.1 滑槽压块的铣削加工
注射塑料模具侧向抽芯的滑块要实现侧向运动抽芯，就需要滑块在横向滑槽中运动，导滑槽一般由平面组成，它的导槽表面要求有较高的耐磨性和较低的表面粗糙度。在保证滑槽耐磨性的前提下，为了降低加工和装配难度，一般很少在模板上直接加工出滑槽来，而是在模板上开出方槽，然后用螺钉将滑槽压块固定在模板的方槽中，形成滑块运动导向的滑槽，如图1-10所示，滑槽压块和滑块都是侧向分型与抽芯机构里面的重要零件。如图1-11所示为一个结构简单的滑槽块，其外形尺寸为40mm×15mm×10mm的六面体，中间有两个固定螺钉沉头通孔。图1-10 滑槽图1-11 滑槽压块
该零件的结构简单，由平面和孔面组成，但其和滑块的配合面精度要求较高，并且有较高的硬度要求，所以一般先粗铣、半精铣六方，钻沉头螺钉孔，再热处理到要求的硬度，最后通过平磨达到尺寸精度要求。1.2.2 斜滑块的铣削加工
在一般情况下，滑块多为平面和圆柱面组成的实体，有着配合要求高的斜面和导滑工作面，如果侧向抽芯和滑块设计成一体，则滑块还包括侧向成形表面。在机械加工中，除要求要保证尺寸、形状精度外，还要保证相互位置精度和较低的表面粗糙度。
如图1-12所示为一个带有斜销孔的滑块。加工主要应保证各平面的加工精度和表面粗糙度、固定侧型芯的带圆角方孔的位置精度和尺寸要求。图1-12 带有斜销孔的滑块
滑块的斜导柱孔尺寸精度要求低，与斜导柱在工作中配合间隙大，其主要目的是要使抽芯运动滞后开模运动。因此要求斜导柱孔内孔表面和斜导柱外圆表面作滑动接触，斜导柱孔内表面粗糙度低而有一定硬度。故对滑块应作热处理并在热处理后，通过内孔研磨修正热处理造成的变形及降低表面粗糙度。
根据滑块要求和以上对滑块功能和结构的分析，对其加工工艺过程有如下的认识，通过对锻造毛坯进行粗铣、半精铣加工，完成斜滑块外形的加工，接着铣出固定侧型芯用的带圆角方孔，然后钻、镗（或铣）斜导柱孔，钻出复位弹簧孔、两个螺钉孔到尺寸，经过热处理后，磨出上下平面、滑动导轨、两侧面、端面和斜面到尺寸要求，最后研磨斜导柱孔至表面粗糙度要求。1.2.3 楔紧块的铣削加工
楔紧块的作用就是在合模状态下锁紧侧向抽芯滑块，防止滑块在成型过程中后退，其斜面角度通常比斜导柱的角度大2°～3°。图1-13所示就是一种楔紧块，该楔紧块靠带两个倒角的四方凸台和模板对应的通槽和凹坑来定位，靠两个螺钉紧固在模板上，如图1-14所示。图1-13 楔紧块图1-14 楔紧块的定位与固定
该楔紧块的型面除斜导柱固定孔和螺钉孔外都是由平面构成的，铣削加工是该零件加工中应用最多的加工方法。该楔紧块虽然基本结构看似简单，但在铣削过程中存在多次装夹的问题，具体的铣削细节我们会在后续的模块中详细介绍，这里只需要大家对铣削加工方法有一个感性的认知。
楔紧块和斜滑块的加工工艺相似，首先通过对锻造毛坯进行粗铣、半精铣加工，完成楔紧块外形的铣削加工，其中定位用的凸台顶面及前后立面、斜面、侧面留磨削加工余量，其他部位铣削到尺寸，接着钻、镗（或铣）斜导柱固定孔，钻出两个螺钉孔到尺寸，经过热处理后，磨出凸台上平面、两侧面、前后立面和斜面到尺寸要求，最后研磨斜导柱孔至零件要求。1.3 案例3 认知磨削加工在模具制造中的应用
通过前面几个案例的简单介绍，大家可以发现，在模具零件的加工工艺过程中，往往将磨削工艺放在最后一道工序，原因是磨削加工是用磨具（如砂轮）以较高的线速度对工件表面进行加工，不仅可以磨削各种碳钢、铸铁、有色金属，还能磨硬度很高的淬火钢、各种切削刀具和硬质合金等，更是模具零件精密加工的主要方法之一。
模具绝大部分零件都要经过磨削加工，例如，模板的工作表面，型芯、型腔的工作表面，导柱的外圆，导套的内外圆表面以及模具零件之间的接触面等。在模具制造中形状相对简单的平面，圆和外圆可使用普通磨削加工，而形状复杂的零件则需使用各种精密磨床进行成形磨削。对于精度要求高的多孔、多型孔的模板或凹模的精加工，比较理想的方法就是坐标磨削。
这里我们将通过几个简单的案例，让大家对磨削加工在模具零件的加工中的应用有一个初步的认识。案例资讯3 磨削加工设备的认知
磨削加工在模具零件的加工中主要以平面、外圆、内圆、成形面的磨削为主，砂轮对工件的磨削形式如图1-15所示。图1-15 磨削形式
磨床作为磨削加工设备，模具零件加工中常用的磨床根据其功能可分为外圆磨床、内圆磨床、平面磨床，另外，在专业模具生产厂家，特别是精密小型模具的生产厂家，光学曲线磨床应用也较为广泛，其加工精度高，表面质量好，生产效率高，常用于加工具有非圆形截面的小型零件，如非圆形凸模、小型芯等。（1）平面磨床
平面磨床主要用于磨削平面，立轴式平面磨床利用砂轮的端面磨削工件，卧轴式磨床利用砂轮的圆周面磨削工件，在矩台平面磨床上利用夹具也可以磨削斜面。其主要由立柱、砂轮架、砂轮、工作台和床身等部分组成。卧轴式平面磨床如图1-16所示。图1-16 平面磨床1—床身；2—工作台；3—砂轮；4—立柱；5—砂轮架
砂轮安装在磨头上，由单独的电机直接带动，磨头沿拖板的水平导轨可由液压驱动作横向进给，也可用手动进给，拖板可沿立柱的垂直导轨作上下移动，以调整砂轮的高低位置及完成垂直进给运动；工作台的往复运动也可由液压传动实现，也可用手轮操纵，以便进行必要的调整。
在平面磨床上，中小型工件装夹是靠工作台上安装的电磁吸盘来装夹的，大型工件或不便于吸紧的工件才采用平口钳或压紧装置固定在工作台面上。（2）外圆磨床
普通外圆磨床一般用来加工外圆柱面、外圆锥面和端面等，在万能外圆磨床上还可以加工内圆柱面和内圆锥面，万能外圆磨床由床身、工作台、头架、砂轮架、尾座、内圆磨头和砂轮组成，如图1-17所示。图1-17 万能外圆磨床1—床身；2—头架；3—工作台；4—内圆磨头；5—砂轮架；6—尾座
床身用来安装各部件，并保证各部件间相对位置精度，床身上部装有工作台、砂轮架、头架和尾座等。工作台可沿着床身的纵向导轨作直线往复运动，使工件实现纵向进给，在工作台前侧面的T形槽内，装有两个换向挡块，用以操纵工作台自动换向，工作台也可以手动操作使之移动。头架上装有主轴，主轴端部可以安装顶尖、拨盘或卡盘，用来装夹工件。砂轮架是专门用于安装砂轮的部件，并有单独的电机通过皮带带动砂轮作高速旋转，砂轮架可以在床身后部的横向导轨上移动。尾座上装有套筒，套筒内安装顶尖，用来配合头架上安装的顶尖、拨盘或卡盘装夹工件；尾座在工作台上的位置可以根据加工工件的长度不同进行调整。内圆磨头是磨削内圆表面用的，在它的主轴上可以安装内圆磨削砂轮，由单独电机带动；内圆磨头可以绕支架转动，使用时翻下，不用时翻向砂轮架上方。砂轮是磨床磨削的刃具，由磨床的主电机带动，用来磨削工件。（3）内圆磨床
内圆磨床主要用于磨削内圆柱面、内圆锥面和端面等。内圆磨床由床身、工作台、头架、磨具架、砂轮修整器等部件组成。内圆磨床各部件的作用和液压传动系统与外圆磨床相似，如图1-18所示。图1-18 内圆磨床1—床身；2—滑板座；3—砂轮架；4—头架；5—工作台
另外在模具零件的加工中，还会用到坐标磨床和光学曲线磨床。坐标磨床具有精密坐标定位装置，用于磨削孔距精度要求很高的精密孔和成形表面的磨床。坐标磨床与坐标镗床有相同的结构布局，不同的是镗刀主轴换成了高速磨头。磨削时，工件固定在能按坐标定位移动的工作台上，砂轮除高速自转外还通过行星传动机构作慢速的公转，并能作垂直进给运动。改变磨头行星运动的半径，可实现径向进给。磨头通常采用高频电动磨头或空气透平磨头。坐标磨床除能磨削圆柱孔外，还可磨削圆弧内外表面和圆锥孔等，主要用于加工淬硬工件、冲模和压模等。在磨头上安装插磨附件，使砂轮轴线处于水平位置，砂轮不作行星运动而只作上下往复运动，可进行类似于插削形式的磨削，以加工内齿圈、分度板和凸轮等。数控坐标磨床可以通过NC程序控制磨削运动，能够磨削各种成形表面，其应用越来越广泛。
光学曲线磨床是在没有数控、数显技术前，所使用的一种高精度的曲线磨床，它是通过光的折射反映出曲线的形状，能将工件、砂轮经光学系统放大几十倍，投影在一个屏幕上，工作时，操作者可在屏幕上随时观察砂轮沿工件型面加工的情况，被加工件的运动可用手动操作或用直流电机控制，以达到加工型面的目的。一般用于精度要求高的曲面的加工，以前是曲面磨削必不可缺少的设备，但目前逐步被数控磨床所代替。1.3.1 斜导柱的磨削加工
斜导柱的结构形状如图1-19所示。固定部分的端面有一半为斜面，工作部分头部为便于斜销导入滑块，做成半球形。材料为20钢渗碳处理，淬火硬度在55HRC以上，工作表面经磨削加工后保持有Ra0.8μm的表面粗糙度。图1-19 斜导柱
构成斜销的主要表面为不同直径的同轴圆柱表面。根据其尺寸和材料，可直接选用热轧圆钢为坯料。
在机械加工中主要保证其配合面精度和滑动面的表面粗糙度。另外还要注意各圆柱面间的同轴度和表面硬度要求。
由于斜销滑动面表面有硬度要求，因此一般在精加工前要安排热处理工序。
斜导柱的加工工艺过程可归纳为：备料、粗车加工、半精车削加工、热处理和磨削加工等步骤。
在经过下料、粗车、精车加工后，除工作面单边留0.2～0.3mm的磨削余量外，其他都可以加工到尺寸，之后铣削固定端部的斜面，然后进行渗碳热处理使斜导柱达到硬度要求，最后通过外圆磨床磨斜导柱工作面到尺寸。导正部分的半球面只是起一个导向作用，尺寸精度较低，但表面粗糙度要求较高，对于这部分的磨削，可以由钳工进行抛光处理，或者将砂轮修成对应半径的内圆形进行磨削。模具回转体零件中类似的内、外圆的磨削加工，采用修砂轮的方法，是比较常用的工艺。
斜导柱的加工工艺除斜导柱尺寸和精度要求是主要确定因素外，工厂现有的加工设备也是影响因素之一。比如后续的磨削，也可利用回转台在平面磨床上进行，故在确定斜销加工的具体工艺时，各个工厂也不尽相同，要根据具体情况进行选择。1.3.2 型腔板的磨削加工
型腔板属于标准模架里的零件，一般在购买回标准模架后，可以拆下后直接在型腔板上进行方槽、型腔镶块固定槽、固定用螺钉孔、流道孔等的加工，作为标准模架厂商在生产标准模架时，对于型腔板加工的工艺一般为：在备好的坯料上通过粗铣、调质热处理、精铣后各平面留0.3～0.5mm的磨削余量，之后进行平磨加工，以达到型腔板六面体的要求尺寸和表面粗糙度，接着铣出背面四个角的起模小台阶，然后钻、镗、磨导套固定孔，最后由钳工钻固定螺钉底孔并攻螺纹，完成标准模架中型腔板的加工。
在标准模架中板类零件的种类繁多，模座、垫板、固定板、卸料板、推件板等均属此类。不同种类的板类零件其形状、材料、尺寸、精度及性能要求不同，但每一块板类零件都是由平面和孔系组成的，并且一般都采用45钢调质处理，硬度要求一般在28～32HRC之间，属于普通机加工可加工的硬度，所以其他板的加工工艺和上述型腔板的加工工艺大同小异。
这些板类零件在磨削加工时，重点要保证六个表面之间的平行度和垂直度以及各表面的表面粗糙度和精度等级，一般模板平面的加工尺寸精度要达到IT7～IT8，表面粗糙度Ra=0.8～3.2μm。对于平面为分型面的模板，加工质量要达到IT6～IT7，Ra=0.4～1.6μm。另外，模板上各孔的尺寸精度、垂直度和孔间距也要保证要求，常用模板各孔径的配合精度一般为IT6～IT7，Ra=0.4～1.6μm，假如动模板上导柱的固定孔和定模板上导套的固定孔直径相同时，可以将定模板和动模板合起来，用工艺定位销定位后同时镗孔，这样既能保持孔径和孔距相同，又能保证孔的同轴度要求，但随着加工设备精度的不断提高，目前在数控机床上分开对各板的孔进行加工后也可以保证安装配合精度。对安装滑动导柱的模板，孔轴线与上下模板平面的垂直度要求为4级精度。模板上各孔之间的孔间距应保持一致，一般误差要求在±0.02mm以内。
图1-20所示为香皂盒注塑模具的型腔板，材料为45钢，调质处理，图1-21所示为购买的标准模架中的型腔板，我们将在这块板子的基础上进行加工，最终得到图1-20所示的型腔板。图1-20 加工后的型腔板图1-21 加工前的型腔板
对于该标准模架中的型腔板的加工工艺和前面所述相似，这里不再赘述。那么在此基础上要完成如图1-20所示的型腔板的加工，采用的工艺主要有铣削加工、钻削加工、磨削加工。现代模具设计一般不再以型腔板的表面作为主分型面的贴合面，而是以型腔镶块和型芯镶块的配合面作为分型面，所以一般要求型腔板的表面比型腔镶块的表面低0.1～0.3mm。模具设计时采用的是标准模架中型腔板的厚度尺寸，所以有的企业在进行其他加工前，先将型腔板的大面在平磨床上进行磨削，之后由钳工划线打出水道孔，然后按照基准将型腔板固定在数控铣床上并找正。加工型腔镶块固定方孔这一面，如图1-20（a）所示，依次经过粗铣、精铣完成型腔镶块固定方孔和滑块方槽的加工。如果精度要求较高，则在精铣时留0.3mm的磨削余量，接着在数控铣床上用中心钻点出各个螺钉孔的孔位。这些孔的精度要求都不是很高，可以在数控铣床上完成孔的加工，也可后续由钳工完成。完成这面的加工后，将工件翻转加工背面的流道及流道孔，如图1-20（b）所示。这里需要注意，分浇道一般是待型腔镶块压装后再做配加工，这样可保证型腔上的分浇道与固定板上的分浇道对正。有些企业的加工设备精度较高，也可分开加工，最后装配。1.3.3 铭牌冲裁凸凹模的磨削加工
冲裁凸凹模零件如图1-22所示。在冲裁模具中，本凸凹模零件的凸模工作部分完成铭牌外形的落料，凹模部分是完成两个圆柱孔及“SUST”字样的冲孔，从零件图上可以看出，该凸凹模的加工，采用“凸、凹模配作法”，外成形轮廓面是非基准轮廓面，它与落料凹模的
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