型腔加工的优化工艺流程

（1）回转曲面型腔的加工

对于回转曲面的型腔应用最普遍的加工方法是车削加工，其中可分为：采用普通刀具的卧式车床加工与数控车、铣加工，都是按预定的轨迹轮廓进行加工，卧式车床加工要求工艺的技术水平较高，数控车、铣加工更容易保证，具体参照第7章；采用特种刀具的加工；采用专用工具的加工。

1）特种刀具加工。在回转曲面型腔车削加工中，一般圆柱、圆锥等内形表面使用普通内孔车刀加工，对于球面、半圆面或圆弧面，都采用样板车刀进行最后的成型加工。常用的样板车刀有车刀式样板刀、成型样板刀和弹簧式样板刀等。

图11-30 车刀式样板刀

①车刀式样板刀。如图11-30所示为车刀式样板刀，根据型腔的曲面形状和尺寸制造样板，然后，依据样板在高速钢或硬质合金车刀的基础上磨制而成的。该刀具制造简单，使用方便，可磨制成各种形状，使用磨损后可重新刃磨多次。车削时先用其他刀具对型腔粗加工，切除多余金属并留有一定的加工余量，最后再用样板车刀进行精车成型。但要注意车刀式样板车不能有效地单独控制型腔的表面形状，必须配合样板校对型腔的形状。

②成型样板刀。如图11-31所示为成型样板车刀。半圆形双刃口部分的形状完全和型腔加工曲面相同，而尾部为锥柄。成型样板刀可根据型腔曲面的半径大小制成单刃、双刃或多刃，在车削加工时不需要用样板校对型腔，能有效地控制型腔的形状。操作时将成型样板车刀安装在车床尾座的套筒内，利用尾座丝杠实现进给切削运动。但必须使尾座套筒的中心和车床主轴中心一致，否则会扭坏刀具或扩大型腔尺寸。

图11-31 成型样板车刀

③弹簧式样板刀。如图11-32所示为弹簧式样板刀。就是将样板车刀安装在弹簧刀杆上，一般的样板车刀在车削过程中，因切削面积较大容易引起振动，造成车削表面粗糙度达不到要求，使用该车刀可有效地减小或消除车削过程中的振动，降低加工的表面粗糙度。

图11-32 弹簧式样板刀

④型腔条纹刀。塑料瓶盖一般其外圆表面都有深浅和长短不等的突出条纹，这些条纹在模具上则为内形表面条纹，对这种内形表面条纹的加工也可以在车床上采用专用的刀具进行加工。

如图11-33所示为直线滚花刀，是将直纹滚花刀用螺钉固定安装在所用的刀杆上。使用时将刀杆安装在刀架上，找正车床主轴水平中心，对正型腔滚花部位，先低速小吃刀试切，通过观察、调整刀架角度等直至条纹轴向深浅一致后再开始滚花。在滚花中应从内向外进刀并要润滑，每隔一定时间要清洗滚花刀，确保条纹清晰。

图11-33 直线滚花刀

如图11-34所示为条纹拉刀。在型腔的条纹较深、较宽的情况下，滚花刀无法加工，应用条纹拉刀加工。加工时，将条纹拉刀安装在刀架上并找正中心位置。根据图样要求的条纹数量在型腔上均匀地分度划线，使刀尖对准其中一条划线摇动小滑板向前拉削。利用小滑板和中滑板的刻度分别控制条纹的长短和深浅，分几次拉削达到所要求的条纹长度和深度。加工一条条纹结束后转动车床卡盘，使刀尖对正另一条划线加工第2条条纹，依次加工出所有条纹。拉削刀杆要有一定的强度，以免引起条纹不清晰和表面粗糙度达不到要求。

图11-34 条纹拉刀

2）专用工具加工。对加工数量较多的回转曲面型腔，在保证质量的前提下，为提高生产效率，采用专用工具进行车削加工。

①球面车削工具。如图11-35所示为球面车削工具，固定板1和调节板3分别固定在机床导轨和中滑板上，连杆2用销轴将固定板和调节板铰接在一起。当中滑板横向自动进刀时，在连杆的作用下床鞍作相应的纵向移动，连杆绕固定板销轴回转使刀尖做圆弧运动，车出凹球面，球面半径的大小由连杆调节。

②曲面车削工具。如图11-36所示为曲面车削工具，也就是靠模车削。靠模安装在机床的导轨后面，靠模1上有曲线沟槽，槽的形状、尺寸与型腔型面的曲线形状、尺寸相同。在机床中滑板上安装连接板3，滚子2安装在连接板端部，并正确地与靠模沟槽配合。车削时中滑板丝杆抽掉，床鞍纵向移动时中滑板和车刀随靠模作横向移动，车削出和曲线沟槽完全相同的型腔表面。

图11-35 球面车削工具

1—固定板 2—连杆 3—调节板

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图11-36 曲面车削工具

1—靠模 2—滚子 3—连接板

③盲孔内螺纹自动退刀工具。如图11-37所示为盲孔内螺纹自动退刀工具。使用时将螺纹自动退刀工具装在刀架上。扳动手柄1将滑块向左拉出，使销钉10进入滑块2的定位槽内，同时搬动手柄3使半圆轴4转动，将滑块2压住，并将半圆轴沿轴向推动使销钉5插入盖板6的孔内，调节刀头与半圆轴端部滚动轴承11的距离后，即可进行车削。当车削至接近要求的螺纹长度时，滚动轴承11撞在工件端面上，向后推动半圆轴。当销钉5被推出盖板6时，在弹簧7的作用下通过滚珠8将滑块2沿横向推动，使半圆轴的平面转为水平状态，此时销钉10和滑块2的定位槽脱开。在拉力弹簧9的作用下将滑块2拉回，使刀具退出型腔，完成一次车削的退刀。重复以上操作过程可以完成螺纹车削的自动退刀。

（2）非回转曲面型腔的加工

非回转曲面型腔的加工目前应用最多的是数控铣、加工中心，效率高，生产周期短，质量好，详细可参照第7章。这里主要讲解通用铣床的加工。

在非回转曲面模具型腔的加工中，常用普通立式铣床、万能工具铣床和仿形铣床。立式铣床和万能工具铣床主要用于加工中小型模具非回转型腔曲面，一般仿形铣床主要用于加工大型非回转曲面的型腔。加工时，一般先按型腔划出的轮廓线进行加工，留有0.05～0.1mm的余量。加工后的表面粗糙度R_a可达3.2～12.5μm，精度可达IT8～IT10，最后经钳工修磨、抛光后达到型腔所要求的尺寸和表面粗糙度。

为加工各种特殊形状的型腔表面，必须备有各种不同形状和尺寸的指形铣刀。指形铣刀有单刃、双刃及多刃等。

1）单刃指形铣刀是应用广泛、制造最为方便的一种。铣刀的几何参数是根据型腔和刀具的材料、强度、寿命及其他加工条件合理选择而确定的，以便获得较好的加工质量，提高生产率。如图11-38所示为常用的单刃指形铣刀。图11-38a用于平底、侧面为垂直平面工件的铣削；图11-38b用于半圆槽及侧面垂直、底面为圆弧工件的铣削；图11-38c用于平底斜侧面的铣削；图11-38d用于斜侧面、底面为圆弧槽工件的铣削；图11-38e用于凸圆弧面的铣削；图11-38f用于刻铣细小文字及花纹。

图11-37 盲孔内螺纹自动退刀工具

1、3—手柄 2—滑块 4—半圆轴 5、10—销钉 6—盖板 7—弹簧 8—滚珠 9—拉力弹簧 11—滚动轴承

图11-38 常用的单刃指形铣刀

图11-3 8常用的单刃指形铣刀（续）

2）双刃指形铣刀。如图11-39所示为双刃指形铣刀。切削时刀具受力平衡，能承受较大的切削用量，可提高铣削效率和铣削精度。主要用于型腔中直线的凹凸型面和深槽的铣削。双刃指形铣刀为标准产品，有锥柄和直柄两种。

3）多刃指形铣刀。多刃指形铣刀铣削精度较高，表面粗糙度较低，但制造困难，一般都采用标准产品。主要用于精铣沟槽的侧面或斜面。

（3）仿形铣削

使用靠模或数控仿形铣，采用圆柱球头铣刀加工模具型腔，具有自动化程度较高，生产效率高，能加工出形状较复杂的型腔的特点，但加工过程中切削刃为非连续切削，容易产生振动。靠模的制造精度、仿形销的尺寸和形状误差、仿形仪的灵敏度和准确度等均影响加工精度。加工表面残留的刀痕较明显，表面粗糙度差，加工后一般需要修整仿形铣留下的刀痕、凹角及狭窄的沟槽等部位，需进行钳工修磨、抛光才能达到要求。主要用于高精度型腔面的粗加工，或者精度要求不高、表面粗糙度要求较低型面的加工。

（4）电加工

电火花加工时，一般首先需要通过机械加工方式去除模具型腔内多余的金属，留较少的余量再进行电火花电极加工，电火花加工可以加工切削困难的小孔、窄缝或带有文字花纹的部位，加工精度较高。但电火花加工后的表面呈粒状麻点，需手工抛光或机械抛光，由于表面为硬化层，手工抛光较费时。

电火花线切割加工适合于加工镶拼结构的型腔，线切割后的表面粗糙度若不能达到要求，还需抛光型腔。

图11-39 双刃指形铣刀

a）直刃 b）螺旋刃