模具是工业生产中用于成型物品的关键工具，其制造精度直接影响最终产品的质量。模具的机械加工是模具制造的核心环节，主要包括多种加工方法并遵循严谨的加工步骤。
一、模具的主要机械加工方法
模具的机械加工方法多样，根据加工原理和设备的不同，主要可分为以下几大类：
- 传统切削加工：
- 铣削加工：应用最广泛的方法之一，使用立式铣床、卧式铣床或数控铣床（加工中心）对模具的型腔、型芯、平面、曲面等进行粗加工和精加工。数控铣削（CNC）尤其适合复杂三维曲面的高精度加工。
- 车削加工：主要用于加工模具中的回转体零件，如导柱、导套、圆形型芯等，在车床或数控车床上完成。
- 钻削与铰削加工：用于加工模具上的各种孔，包括顶杆孔、水道孔、螺丝孔等。钻床用于钻孔，铰削则用于提高孔的尺寸精度和表面光洁度。
- 磨削加工：精密加工的关键方法。包括平面磨床加工模板的基准面；内外圆磨床加工精密圆柱面；成形磨床和坐标磨床用于高精度的轮廓与孔距加工；光学曲线磨床用于精密冲模的凸模、凹模加工。
- 特种加工（非传统加工）：
- 电火花加工（EDM）：特别适用于加工高硬度材料（如淬火后的模具钢）和复杂形状的型腔、窄缝、深槽。分为电火花成形加工（使用成形电极）和电火花线切割加工（WEDM）。线切割利用移动的金属丝（电极丝）按程序轨迹进行切割，精度高，无需制作成形电极。
- 电解加工：基于电化学阳极溶解原理，适合加工难切削材料及复杂型面，表面质量好，工具无损耗，但精度控制要求高。
- 精密加工与光整加工：
- 坐标镗削与铣削：在坐标镗床或高性能加工中心上进行，用于保证模具上精密孔系之间的位置精度。
- 研磨与抛光：模具装配前的最后工序。使用油石、砂纸、研磨膏等手工或机械方式，对型腔表面进行光整，以降低表面粗糙度，满足制品表面光泽度要求。
二、模具机械加工的一般步骤
模具的机械加工是一个系统化、多工序的过程，通常遵循以下主要步骤：
- 分析与准备阶段：
- 图纸分析与工艺设计：详细分析模具设计图纸，确定技术要求（尺寸、公差、表面粗糙度、材料硬度）。
- 制定加工工艺规程：规划合理的加工路线，选择适当的加工方法、设备、刀具、夹具及切削参数。
- 材料准备：根据图纸备料，通常为锻打或轧制的模具钢模块，进行必要的预处理（如退火以降低硬度，便于切削）。
- 粗加工阶段：
- 基准加工：首先在铣床或刨床上加工出模具模板的六个面，并磨削上下平面及相邻侧面作为后续加工的工艺基准。
- 轮廓与型腔粗加工：使用铣床（普通铣或数控铣）去除型腔、型芯部位的大部分余量，为后续精加工留出均匀、适量的余量（通常为0.3-1mm）。此阶段追求高效率。
- 半精加工与精加工阶段：
- 半精加工：进一步细化形状，消除粗加工留下的较大误差和不均匀余量，为精加工创造良好条件。可能包括二次铣削或初步的电火花加工准备。
- 精加工：采用高精度设备和方法达到最终尺寸和形状要求。关键型面、曲面采用数控精铣；高硬度零件或细微结构采用电火花加工；精密孔系采用坐标镗或坐标磨；导向柱、套等采用磨削。
- 热处理与后处理阶段：
- 热处理：根据材料要求，在精加工前或粗精加工之间安排淬火、回火等工序，以提高模具的硬度和耐磨性。热处理后可能产生变形，需后续精加工修正。
- 表面处理与抛光：对型腔、型芯等工作表面进行研磨、抛光，达到镜面或所需的光洁度等级。
- 修配与组装：对所有加工完成的零件进行去毛刺、倒角等清理，然后进行钳工修配、组装、试模，并根据试模结果进行最终微调。
三、关键机械设备
完成上述加工方法及步骤，需要依赖一系列关键机械设备：
- 常规机床：普通铣床、车床、钻床、平面磨床。
- 数控机床：数控铣床/加工中心（核心设备）、数控车床、数控电火花成形机、数控慢走丝/快走丝线切割机床。
- 高精度机床：坐标磨床、坐标镗床、光学曲线磨床、精密平面磨床。
- 辅助设备：合模机、抛光机、三坐标测量机等检测设备。
现代模具制造是多种机械加工方法的综合应用，并严格遵循从粗到精、从整体到局部、穿插热处理的科学步骤。随着数控技术和特种加工技术的发展，模具加工的精度、效率和复杂形状的加工能力得到了极大的提升。
