教学单元3 冷冲模的机械加工3.1 任务引入如图3-1所示是一副冷冲模的凸模和凹模，模具材料为Crl2，淬火硬度为60～62HRC。

凹模的刃口尺寸有公差，凸模的刃口尺寸必须按凹模刃口尺寸配作。

加工这副模具的方法有哪些？应如何编制其机械加工工艺过程？a） b）图3-1 冷冲模工作零件a）凸模 b）凹模3.2.2 凸、凹模的机械加工凸、凹模是冷冲模的工作零件，它们是直接与制品材料接触，完成材料成型的零件。

凸、凹模形状复杂多样，按其工作表面结构的工艺特点，凸、凹模可分为圆形和非圆形两大类。

按其设计和工艺要求，凸、凹模刃口的加工方法分为分别加工法和配作法两种。

一般情况下圆形凸、凹模用分别加工法，非圆形凸、凹模用配做法。

当然圆形凸、凹模也可以用配做法。

凸模和凹模镶块是外工作型面，凹模是内工作型面，不同的工作型面其加工方法也不相同。

如果用分别加工法，加工时只要按刃口的标注尺寸和公差加工就可以了；如果用配作法，一副模具相配的凸、凹模刃口尺寸只需要其中一个标注尺寸和公差，另一个只需要标注基本尺寸，在技术要求里注明按多少冲裁间隙配作就行了。

下面我们分别讨论不同情况下凸、凹模的机械加工工艺过程。

一、圆形凸、凹模机械加工工艺过程1．圆形凸模和单圆形孔凹模机械加工工艺过程有一副圆形刃口冷冲模的凸、凹模分别如图3-16、3-17所示，生产批量为两副。

编制它们的机械加工工艺过程。

凸、凹模刃口尺寸都标有公差，所以用分别加工法进行加工。

凸、凹模都是由回转面组成，又属于单件小批生产，适合在普通车床上粗加工和半精加工，在万能外圆磨床上精加工。

材料：Cr12热处理:淬火 58～62HRC图3-16 圆形凸模材料：Cr12热处理:淬火 58～62HRC图3-17 单圆形孔凹模（1）零件工艺分析 凸模加工的关键是保证凸模刃口尺寸￠0013.026-mm 的精度以及与装配基准￠0021.030-mm 的同轴度，表面粗糙度；凹模加工的关键是上、下表面的平行度，凹模刃口尺寸￠016.002.26+mm 精度以及表面粗糙度。

（2）基准的选择 根据基准重合，基准统一原则，凸模的主要精基准是中心孔，凹模的主要精基准是上、下平面。

（3）毛坯的选择 由于冲裁模刃口受力条件差，Cr12通过锻造，使零件材料内部组织细密、碳化物分布和流线分布合理，从而提高模具的质量和使用寿命，所以应选锻件。

（4）圆形凸模、凹模机械加工工艺过程的编制 由于凸模和凹模刃口尺寸都标有公差，所以用分别加工法。

参考表1-10得知按其经济精度确定凸模的外圆表面采用的加工方案（单件小批生产）：粗车→半精车→热处理→磨外圆；参考表1-11、表1-12得知按其经济精度确定凹模的内孔表面采用的加工方案（单件小批生产）：车→热处理→磨削。

端面的加工方案：车→粗磨→热处理→精磨。

根据基准先行原则，凸模粗车时应打中心孔并保证总长，淬火热处理应安排在半精车之后，磨削之前。

淬火热处理后应修研中心孔，以保证精加工定位精度。

凹模在车床上完成外圆、平面、中心大孔的粗加工和半精加工，然后磨平上、下平面，再由钳工划线、钻所有固定用孔，攻螺孔、铰销孔，然后进行淬火、回火，热处理后在平面磨床上磨削上、下平面、在万能外圆磨床上磨型孔。

这里要特别说明几点，第一，整体式凹模淬火硬度为58～62HRC ，销孔无法装配时配作，应在淬火前加工好。

但这样淬火过程中变形会影响销孔的精度，为解决以上问题，我们应该用标准硬质合金铰刀（或者用线切割、电火花加工），在装配时以凹模上已经铰好的销孔导向配铰下模座上的相应销孔，如图3-18所示。

第二，为了保证各孔加工时与定位面的垂直度和位置精度，凹模孔加工前要对工件的定位基准进行磨削。

第三，凸模的两端面在装入固定板后配磨。

圆形凸模、凹模的机械加工工艺过程分别如表3-10、表3-11。

图3-18 通过淬硬件的孔铰孔1-凹模（淬硬） 2-模座表3-10 圆形凸模的机械加工工艺过程工序号工序名称工序内容定位基准 1 备料 按尺寸￠43×80mm 锻造毛坯 2 热处理 退火3 车 车端面打Ｂ3中心孔，粗车外圆外圆 4车车外圆，￠0013.026-mm 、￠0021.030-mm 留0.5mm 磨削余量。

外圆、中心孔5 热处理 淬火58～62HRC6 修中心孔 修研中心孔 中心孔7 磨 磨外圆到图纸尺寸 中心孔8 钳工 修研 9检验按图检验表3-11 单圆形孔凹模的机械加工工艺过程工序号 工序名称 工 序 内 容定位基准1 备料 按尺寸￠140×35mm 锻造毛坯2 热处理 退火3车粗车、半精车两端面、外圆，中心钻孔、镗孔，厚度车到25.4mm ，刃口尺寸留0.5mm 磨削余量。

外圆、端面5 磨磨上、下平面对应平面6 钳工划螺孔、销孔位置线7 钻加工螺孔、销孔端面、按线9 热处理淬火58～62HRC10 磨磨上、下平面对应平面11 磨在万能外圆磨床上磨刃口达要求端面、外圆12 钳工修研13 检验2．多圆形孔凹模的机械加工工艺过程如图3-19所示是镶块结构的多圆形孔凹模，图3-20所示是整体结构的多圆形孔冷冲模的凹模，它们与单圆形孔凹模不同之处是除了要保证各孔的尺寸精度外，还必须要保证各型孔之间的距离尺寸精度，常用坐标镗床、坐标磨床、线切割、电火花等精密机床精加工。

线切割、电火花加工在下一学习单元中讲。

对于镶块结构的多圆形孔凹模，固定板1材料45钢，不进行淬火处理。

凹模镶件材料Cr12，经淬火、回火和磨削后分别压入固定板的相应孔内。

在普通铣床上完成固定板1六面的粗加工和半精加工，然后磨平上、下平面和相邻垂直侧面，再由钳工划线、加工凹模固定孔（留镗削余量）、钻、攻螺孔，最后在坐标镗床或线切割机床（在下一单元讲）上精加工凹模固定孔，保证孔的尺寸和位置精度。

各工序的精基准都是下表面和相邻垂直侧面。

单件小批生产凹模固定板的机械加工工艺路线：下料→铣六面→磨平上、下平面和相邻垂直侧面→钳工划线→半精加工凹模固定孔、钻、攻螺孔→坐标镗型孔→钳工→检验。

图3-19 镶块结构的凹模1-固定板 2-凹模镶件整体结构多圆形孔凹模，材料Cr12，热处理硬度58～62HRC。

制造时，毛坯必须经锻造退火后，在镗床（或铣床、钻床）上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的磨削余量，然后进行淬火、回火。

热处理后，磨削上、下平面和两相邻基准侧面并保证相互垂直，以下表面和相邻基准侧面定位在坐标磨床或线切割机床上对型孔进行精加工。

在对型孔进行镗削加工时，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。

整体结构多圆形孔凹模的机械加工工艺：锻造毛坯→退火→铣六面→磨平上、下平面和相邻垂直侧面→钳工划线→半精加工凹模型孔、销孔，完成漏料孔、螺孔的加工→热处理淬火→磨上、下平面和四侧面，保证相邻基准侧面相互垂直→坐标磨型孔、销孔→钳工修研→检验。

85AA4-M8-7H61技术要求1.热处理：淬火硬度60～63HRC 。

2.刃口表面粗糙度Ra0.4μm 。

(√)2×45°35±0.008Ra0.8Ra0.82-φ8+0.0150Ra0.810φ4+0.01204-M10-7Hφ34φ28φ20B250.02B Ra0.8φ32.2+0.016φ26.2+0.016φ18.2+0.013023.1+0.101551314935±0.008Ra0.8Ra0.8刃口高6Ra6.3图3-20 整体结构的多型孔凹模（1）坐标镗 坐标镗床是具有精密坐标定位装置，用于加工高精度孔或孔系的一种镗床。

在坐标镗床上还可进行钻孔、扩孔、铰孔、铣削、精密刻线和精密划线等工作，也可作孔距和轮廓尺寸的精密测量。

坐标镗床适于在工、模具车间加工夹具、量具和模具等，也用在生产车间加工精密工件，是一种用途较广泛的高精度机床。

1）坐标镗床的结构。

坐标镗床按其结构形式分为单柱式坐标镗床、双柱式坐标镗床和卧式坐标镗床三种，按坐标定位方式分为数控定位、数控数显定位、光学定位和机械式定位四种，其中数控定位精度最高，如台面宽1000mm 时，定位精度小于0.005mm 。

机械式定位精度最低。

光学定位是常用的坐标镗床定位方式，定位精度也较高，如台面宽1000mm 时，定位精度0.009～0.014mm 。

单柱式坐标镗床的结构如图3-21所示，主轴垂直布置，并由主轴带动刀具作旋转主运动，主轴套筒沿轴向作进给运动。

工作台沿滑座作纵向移动，滑座沿床身导轨作横向移动，以配合坐标定位。

工作台三面敞开，结构简单，操作方便，特别适宜加工板状零件的精密孔，但它的刚性较差，所以这种结构只适用于中小型坐标镗床。

坐标定位精度为0.002～0.004mm 。

双柱式坐标镗床的结构如图3-22所示，两立柱上部通过顶梁连接，横梁可沿立柱导轨上下调整位置。

主轴上安装刀具作主运动，主轴箱沿横梁导轨作横向移动，工作台沿床身导轨作纵向移动，以配合坐标定位。

大型的双柱坐标镗床在立柱上还配有水平主轴箱。

采用双柱框架式结构,刚度很高,大中型坐标镗床多为这种形式,坐标定位精度为0.003～0.010mm 。

图3-21 单柱式坐标镗床 图3-22 双柱式坐标镗床卧式坐标镗床如图3-23所示，两个坐标方向的移动分别为工作台横向移动和主轴箱垂直移动。

工作台可在水平面内回转。

进给运动由纵向滑座的轴向移动或主轴套筒伸缩来实现。

由于主轴平行于工作台面，利用精密回转工作台可在一次安装工件后很方便地加工箱体类零件四周所有的坐标孔，而且工件安装方便，生产效率较高。

这种镗床适合箱体类零件的加工。

图3-23 卧式坐标镗床2）主要附件。

坐标镗床的主要附件有光学中心测定器、万能转台、镗孔夹头等，下面作简单介绍。

①光学中心测定器。

光学中心测定器以其锥柄安装在机床主轴的锥孔内，光源的光线通过物镜照明工件的定位部分，如图3-24所示。

在目镜中可看到工件上刻线的投影，同时，还可看到测定器本体内的玻璃上的两条（如图3-24a所示）或4条十字刻线（如图3-24b 所示）。

使用时，只要将测定器对准工件的基准边或基准线，使它们的影像与两条十字线重合，或处于相互垂直的双刻线的中间即可。

此时，机床主轴已对准两基准边或基准线的交点。

②万能转台。

万能转台如图3-25所示，安装在坐标镗床的工作台上，利用圆盘的T形槽可将工件夹紧在圆盘上。

旋转手轮可使圆盘和工件绕垂直轴回转任意角度(0º～360º)，用于加工在圆周上分布的孔。

另外，旋转手轮可使圆盘和工件绕水平轴作0º～360 º的旋转，用于加工和工件轴线成一定角度的斜孔。

图3-24 光学中心测定器图3-25 万能转台1-目镜 2-螺纹照明灯 3-镜体 4-物镜 1、2、9-手柄 3、5-手轮 4、8-游标盘6-转台 7-刻度盘 10-偏心套③镗孔夹头。