CN111774825B - 一种高精度多腔小尺寸o型圈模具加工成型工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及模具加工技术领域，具体涉及一种高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，包括：将模具材料制成模具板，并进行精磨处理；将精磨后的模具板通过专用夹具设置在加工中心，进行分中和拉平，设置模具板的坐标中心；在加工中心上设置刀柄和成形刀具，将成形刀具夹紧，并设置刀长；按照粗加工、半精加工和精加工的顺序对精磨后的模具板进行加工，在模具板上加工出模具型腔，加工完后对模具型腔进行尺寸检测。本发明公开的模具加工成型工艺，通过采用硬度更佳的材料做成模具板，设置专门夹具用于固定模具板，设置改进的成形刀具进行加工，能够使加工成型的效率更高，加工的效果更好，得到的成形模具更符合实际生产的需求。

Description

一种高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺
技术领域
本发明涉及模具加工技术领域，具体涉及一种高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺。
背景技术
O型圈(O-rings)是一种截面为圆形的橡胶密封圈，因其截面为O型，广泛应用于设备的密封结构处。当前主要利用生产模具来生产O型圈，在车床上将模具加工完成之后，可快速应用到O型圈的生产中。对于模具的生产制备，一般通过普通车床加工即能快速完成，而精度要求高的模具，可采用控制精度更高的数控机床。但是当前进行生产和投入使用的是单腔模具，生产效率低下，具体应用于生产时只能适用于少数量的产品和样品。
因此出现了多腔模具，一次硫化能生产十几个甚至上百个产品，大大提高了生产的效率。这种多腔模具的生产制造不同于单腔模具，需要更高的精度和过程控制。现有技术生产多腔模具时，数控车床装夹有困难，很难加工，普通车床加工效率很低，模具合格率不高，容易产生错模，废品率极高，提高了生产成本。同时，加工截面直径小的模具，所采用的刀具直径需要变小，否则就无法加工或过切，由于刀具直径变小，刀具所能承受的切削能力也跟着变小，在切削过程中，刀具受力就容易产生偏让，使模具的加工尺寸达不到要求，产生误差；若粗加工留的余量稍大，刀具受力增大容易折断，型腔容易产生缺陷(凹陷)。
因此需要对多腔模具的加工成型工艺进行研究优化以得到更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。
发明内容
为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本发明提供了一种高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，旨在对加工工艺进行调整，对小尺寸O型圈模具的加工更加顺利，提高模具加工的效率和成品率。
为了实现上述目的，本发明具体采用的技术方案是：
一种高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，包括如下步骤：
将模具材料制成模具板，并对模具板的两面进行精磨处理，使平面度及两面平行度小于等于0.01mm；
将精磨后的模具板通过专用夹具设置在加工中心上，并进行分中和拉平，设置模具板的坐标中心；
在加工中心上设置刀柄和成形刀具，将成形刀具夹紧，并设置刀长；
按照粗加工、半精加工和精加工的顺序对精磨后的模具板进行加工，在模具板上加工出模具型腔，加工完后对模具型腔进行尺寸检测。
上述公开的模具加工成型工艺，利用对模具板的处理，利用专门夹具进行辅助固定，并利用改进后的成形刀具进行加工处理，可解决小尺寸模具的加工处理问题，避免了现有技术中存在的问题，使加工成型的模具精度能够符合生产要求，成品率也更高。
进一步的，上述技术方案中工公开的技术方案是针对型腔的，实际模具上还需设置撕边槽等多种辅助结构，具体的，结合上述加工型腔的工艺，按照粗加工、半精加工和精加工的顺序对精磨后的模具板进行加工，在模具板上加工出撕边槽，加工完后对撕边槽进行尺寸检测。由于型腔本身的尺寸为小尺寸，在利用专门的成形刀具加工型腔后，也可利用该种刀具实现撕边槽的加工。
进一步的，本发明中对模具材料进行了优化，现有技术中一般采用的模具材料是45钢或P20模具钢，此处举出如下可行的方案：所述的模具材料为AS136-VIP，该模具材料硬度大于等于HRC38-43。这样设置的好处是，采用AS136-VIP材料制成的模具具有更好的雕饰性、抗腐蚀性以及抛光性，对后期的加工、模具表面粗糙度和后期生产使用提供很好的保障。
进一步的，在实际加工过程中，根据实际产品的特性和需求，在模具板上设计合理的模腔数和位置排布，此处举出如下可行的方案：所述的成形刀具对模具板进行加工，包括在模具板上加工出四个成型区域，每个成型区域包括两排成型槽，成型区域外侧设置成下沉结构，在使用胶料成型制造O型圈的过程中，多余的胶料流入下沉结构。
再进一步，上述技术方案说明了使用专用夹具对模具板进行固定，专用夹具可采用多种结构，此处举出一种可行的方案：所述的专用夹具包括基板，基板的下表面设置有强磁连接件，强磁连接件的周围设置有若干高度调节件。如此设置的意义在于，通过强磁连接件能够将基板固定至机床，同时模具板在强磁连接件的作用下也能够快速固定和调整。具体的调整方法是，通过将模具板置于专用夹具上，高度调节件将模具板支撑，此时通过杠杆百分表进行测量，结合高度调节件的调整使模具板达到加工所需的水平度。
再进一步，为了更好地进行模具板的调整，此处对高度调节件的组成结构进行优化，举出如下具体可行的方案：所述的高度调节件包括连接至基板的底座，底座上设置有用于连接支撑模具板的螺杆，螺杆上套设有用于调节螺杆高度的调节螺母。在具体调整时，通过旋转调节螺母，调节螺杆在轴向上的高度，从而使螺杆顶起模具板或下放模具板，以此实现微调。
进一步的，在实现模具板的铣削加工过程中，成形刀具是关键的部件，本发明对成形刀具的结构进行了优化，具体如下：所述的成形刀具包括圆柱形的刀身，刀身的一端为刀头，刀头处设置5°的前角，且设置14°第一后角和22°第二后角。采用这种设置的意义在于，可以有效避免加工中成形刀具与加工件在运动中相互干涉的问题，同时能够增加刀具刃口的刚性强度，提高刀具的使用寿命；设置前角能够将加工过程中产生的铁屑有效排开，避免在加工型腔处积留，影响加工表面的质量。
再进一步，具体的公开成形刀具所采用的方案：所述的成形刀具采用钨钢材料支撑且刀身处设置成直径6mm的圆柱状，刀头处通过磨床一次性磨制成形。
进一步的，为了方便加工弧形的型腔，对刀头的结构进行优化，此处举出具体可行的方案：所述的刀头的刃部为弧形。
再进一步，为了提高成形刀具的耐磨性，对成形刀具的表面进行处理，此处公开具体可行的方案：所述的成形刀具的表面涂覆有耐磨涂层。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
本发明公开的模具加工成型工艺，通过采用硬度更佳的材料做成模具板，设置专门夹具用于固定模具板，设置改进的成形刀具进行加工，能够使加工成型的效率更高，加工的效果更好，得到的成形模具更符合实际生产的需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本发明的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1是加工成型的过程示意图；
图2是专用夹具正视时的结构示意图；
图3是专用夹具侧视时的结构示意图；
图4是高度调节件的分解示意图；
图5是成形刀具正视时的结构示意图；
图6是成形刀具侧视时的结构示意图；
图7是成形刀具仰视时的结构示意图；
图8是模具型腔的排布结构示意图；
图9是模具实际扣合后的结构示意图及局部放大示意图。
附图中的标号所对应的含义为：1、基板；2、高度调节件；201、底座；202、调节头；203、调节杆；3、强磁连接件；4、模具板；5、成形刀具；501、刀身；502、刀头；503、前角；504、第一后角；505、第二后角；6、模具；601、成型区域；602、模具型腔；603、下沉槽；604、撕边槽。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步阐释。
在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
实施例
本实施例针对小尺寸的O型圈生产所需的模具6进行说明，小尺寸的O型圈生产模具6，由于尺寸小，其生产加工要求更高，工艺更为复杂，导致现有技术的加工效果不理想，次品率高。本实施例中，不仅解决小尺寸模具6的加工成型问题，还能够将一块模具板4加工为包含超过100个型腔的模板，一次成型可生产超过100个O型圈。
如图1所示，具体的，本实施例公开的技术方案是，一种高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，包括如下步骤：
S01：将模具材料制成模具板4，并对模具板4的两面进行精磨处理，使平面度及两面平行度小于等于0.01mm；
S02：将精磨后的模具板4通过专用夹具设置在加工中心上，并进行分中和拉平，设置模具板4的坐标中心；本实施例中，按照G54坐标系进行设置；
S03：在加工中心上设置刀柄和成形刀具5，将成形刀具5夹紧，并设置刀长；其中刀长(刀刃尖距夹头面)设置在15㎜左右(刀体强度较高、又便于加工铁屑能有足够空间排除)；
S04：按照粗加工、半精加工和精加工的顺序对精磨后的模具板4进行加工，在模具板4上加工出模具型腔602，加工完后对模具型腔602进行尺寸检测。
优选的，在加工完成之后，通过TELES光学检测仪进行在线检测。
上述公开的模具6加工成型工艺，利用对模具板4的处理，利用专门夹具进行辅助固定，并利用改进后的成形刀具5进行加工处理，可解决小尺寸模具的加工处理问题，避免了现有技术中存在的问题，使加工成型的模具6精度能够符合生产要求，成品率也更高。
上述技术方案中工公开的技术方案是针对型腔的，实际模具6上还需设置撕边槽604等多种辅助结构，具体的，结合上述加工型腔的工艺，按照粗加工、半精加工和精加工的顺序对精磨后的模具板4进行加工，在模具板4上加工出撕边槽604，加工完后对撕边槽604进行尺寸检测。由于型腔本身的尺寸为小尺寸，在利用专门的成形刀具5加工型腔后，也可利用该种刀具实现撕边槽604的加工。
优选的，本实施例采用Mastercam软件编写数控加工程序，粗加工、半精加工和精加工过程均自动切换和实现。
本实施例中对模具材料进行了优化，现有技术中一般采用的模具材料是45钢或P20模具6钢，此处举出如下可行的方案：所述的模具材料为AS136-VIP，该模具材料硬度大于等于HRC38-43。这样设置的好处是，采用AS136-VIP材料制成的模具6具有更好的雕饰性、抗腐蚀性以及抛光性，对后期的加工、模具6表面粗糙度和后期生产使用提供很好的保障。
在实际加工过程中，根据实际产品的特性和需求，在模具板4上设计合理的模腔数和位置排布，此处举出如下可行的方案：如图8和图9所示，所述的成形刀具5对模具板4进行加工，包括在模具板4上加工出四个成型区域601，每个成型区域601包括两排成型槽，成型区域601外侧设置成下沉结构，在使用胶料成型制造O型圈的过程中，多余的胶料流入下沉结构。
优选的，每个区域设置了两排共26个型腔，两排型腔之间设置0.15mm深的下沉槽603，相邻两个成型区域601之间设置更宽的下沉槽603且下沉槽603深0.25mm。
上述技术方案说明了使用专用夹具对模具板4进行固定，专用夹具可采用多种结构，此处举出一种可行的方案：如图2、图3所示，所述的专用夹具包括基板1，基板1的下表面设置有强磁连接件3，强磁连接件3的周围设置有若干高度调节件2。
优选的，所述的基板1为方形，其厚度为35mm，边长为500mm；所述的强磁连接件3可采用永久磁铁且强磁连接件3为方形，其厚度为72mm，边长为300mm，强磁连接件3设置于基板1的正中心；高度调节件2数量为六并分两排设置在强磁连接件3的两侧。如此设置的意义在于，通过强磁连接件3能够将基板1固定至机床，同时模具板4在强磁连接件3的作用下也能够快速固定和调整。具体的调整方法是，通过将模具板4置于专用夹具上，高度调节件2将模具板4支撑，此时通过杠杆百分表进行测量，结合高度调节件2的调整使模具板4达到加工所需的水平度。
为了更好地进行模具板4的调整，此处对高度调节件2的组成结构进行优化，举出如下具体可行的方案：如图4所示，所述的高度调节件2包括连接至基板1的底座201，底座201上设置有用于连接支撑模具板4的螺杆，螺杆上套设有用于抵紧和调节模具板4的调节螺母。在具体调整时，通过旋转调节螺母，调节螺杆的高度，从而顶起模具板4或下放模具板4，以此实现微调。
在实现模具板4的铣削加工过程中，成形刀具5是关键的部件，本发明对成形刀具5的结构进行了优化，具体如下：如图5、图6和图7所示，所述的成形刀具5包括圆柱形的刀身501，刀身501的一端为刀头502，刀头502处设置5°(与竖直方向夹角)的前角503，且设置14°(与水平方向夹角)的第一后角504和22°(与水平方向夹角)的第二后角505。采用这种设置的意义在于，可以有效避免加工中成形刀具5与加工件在运动中相互干涉的问题，同时能够增加刀具刃口的刚性强度，提高刀具的使用寿命；设置前角503能够将加工过程中产生的铁屑有效排开，避免在加工型腔处积留，影响加工表面的质量。
具体的公开成形刀具5所采用的方案：所述的成形刀具5采用钨钢材料支撑且刀身501处设置成直径6mm的圆柱状，刀头502处通过磨床一次性磨制成形。
优选的，所述的刀身501和刀头502的总长度为30mm；所述的刀头502的刃部为弧形，其半径为1.25mm，则刀头502的总宽度为2.5mm。
为了提高成形刀具5的耐磨性，对成形刀具5的表面进行处理，此处公开具体可行的方案：所述的成形刀具5的表面涂覆有耐磨涂层。
优选的，本实施例中采用碳化钨材料作为耐磨涂层。
以上即为本发明列举的实施方式，但本发明不局限于上述可选的实施方式，本领域技术人员可根据上述方式相互任意组合得到其他多种实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的实施方式。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。

Claims (6)

1.一种高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，其特征在于，包括：
将模具材料制成模具板（4），并对模具板（4）的两面进行精磨处理，使平面度及两面平行度小于等于0.01mm；
将精磨后的模具板（4）通过专用夹具设置在加工中心上，并进行分中和拉平，设置模具板（4）的坐标中心；所述的专用夹具包括基板（1），基板（1）的下表面设置有强磁连接件（3），强磁连接件（3）的周围设置有若干高度调节件（2）；所述的高度调节件（2）包括连接至基板（1）的底座（201），底座（201）上设置有用于连接支撑模具板（4）的螺杆，螺杆上套设有用于调节螺杆高度的调节螺母；
在加工中心上设置刀柄和成形刀具（5），将成形刀具（5）夹紧，并设置刀长；
按照粗加工、半精加工和精加工的顺序对精磨后的模具板（4）进行加工，在模具板（4）上加工出模具型腔（602），加工完后对模具型腔（602）进行尺寸检测；
按照粗加工、半精加工和精加工的顺序对精磨后的模具板（4）进行加工，在模具板（4）上加工出撕边槽（604），加工完后对撕边槽（604）进行尺寸检测；
所述的成形刀具（5）对模具板（4）进行加工，包括在模具板（4）上加工出四个成型区域（601），每个成型区域（601）包括两排成型槽，成型区域（601）外侧设置成下沉结构，在使用胶料成型制造O型圈的过程中，多余的胶料流入下沉结构；每个成型区域设置了两排共26个型腔，两排型腔之间设置0.15mm深的下沉槽（603），相邻两个成型区域（601）之间设置更宽的下沉槽（603）且该更宽的下沉槽（603）深0.25mm。
2.根据权利要求1所述的高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，其特征在于：
所述的模具材料为AS136-VIP，该模具材料硬度大于等于HRC38-43。
3.根据权利要求1所述的高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，其特征在于：
所述的成形刀具（5）包括圆柱形的刀身（501），刀身（501）的一端为刀头（502），刀头（502）处设置5°的前角（503），且设置14°第一后角（504）和22°第二后角（505）。
4.根据权利要求3中所述的高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，其特征在于：
所述的成形刀具（5）采用钨钢材料支撑且刀身（501）处设置成直径6mm的圆柱状，刀头（502）处通过磨床一次性磨制成形。
5.根据权利要求3所述的高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，其特征在于：
所述的刀头（502）的刃部为弧形。
6.根据权利要求1、3~5中任一项所述的高精度多腔小尺寸O型圈模具加工成型工艺，其特征在于：
所述的成形刀具（5）的表面涂覆有耐磨涂层。
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