模具是工業生產中用于成型物品的關鍵工具，其制造精度直接影響最終產品的質量。模具的機械加工是模具制造的核心環節，主要包括多種加工方法并遵循嚴謹的加工步驟。
一、模具的主要機械加工方法
模具的機械加工方法多樣，根據加工原理和設備的不同，主要可分為以下幾大類：
- 傳統切削加工：
- 銑削加工：應用最廣泛的方法之一，使用立式銑床、臥式銑床或數控銑床（加工中心）對模具的型腔、型芯、平面、曲面等進行粗加工和精加工。數控銑削（CNC）尤其適合復雜三維曲面的高精度加工。
- 車削加工：主要用于加工模具中的回轉體零件，如導柱、導套、圓形型芯等，在車床或數控車床上完成。
- 鉆削與鉸削加工：用于加工模具上的各種孔，包括頂桿孔、水道孔、螺絲孔等。鉆床用于鉆孔，鉸削則用于提高孔的尺寸精度和表面光潔度。
- 磨削加工：精密加工的關鍵方法。包括平面磨床加工模板的基準面；內外圓磨床加工精密圓柱面；成形磨床和坐標磨床用于高精度的輪廓與孔距加工；光學曲線磨床用于精密沖模的凸模、凹模加工。
- 特種加工（非傳統加工）：
- 電火花加工（EDM）：特別適用于加工高硬度材料（如淬火后的模具鋼）和復雜形狀的型腔、窄縫、深槽。分為電火花成形加工（使用成形電極）和電火花線切割加工（WEDM）。線切割利用移動的金屬絲（電極絲）按程序軌跡進行切割，精度高，無需制作成形電極。
- 電解加工：基于電化學陽極溶解原理，適合加工難切削材料及復雜型面，表面質量好，工具無損耗，但精度控制要求高。
- 精密加工與光整加工：
- 坐標鏜削與銑削：在坐標鏜床或高性能加工中心上進行，用于保證模具上精密孔系之間的位置精度。
- 研磨與拋光：模具裝配前的最后工序。使用油石、砂紙、研磨膏等手工或機械方式，對型腔表面進行光整，以降低表面粗糙度，滿足制品表面光澤度要求。
二、模具機械加工的一般步驟
模具的機械加工是一個系統化、多工序的過程，通常遵循以下主要步驟：
- 分析與準備階段：
- 圖紙分析與工藝設計：詳細分析模具設計圖紙，確定技術要求（尺寸、公差、表面粗糙度、材料硬度）。
- 制定加工工藝規程：規劃合理的加工路線，選擇適當的加工方法、設備、刀具、夾具及切削參數。
- 材料準備：根據圖紙備料，通常為鍛打或軋制的模具鋼模塊，進行必要的預處理（如退火以降低硬度，便于切削）。
- 粗加工階段：
- 基準加工：首先在銑床或刨床上加工出模具模板的六個面，并磨削上下平面及相鄰側面作為后續加工的工藝基準。
- 輪廓與型腔粗加工：使用銑床（普通銑或數控銑）去除型腔、型芯部位的大部分余量，為后續精加工留出均勻、適量的余量（通常為0.3-1mm）。此階段追求高效率。
- 半精加工與精加工階段：
- 半精加工：進一步細化形狀，消除粗加工留下的較大誤差和不均勻余量，為精加工創造良好條件。可能包括二次銑削或初步的電火花加工準備。
- 精加工：采用高精度設備和方法達到最終尺寸和形狀要求。關鍵型面、曲面采用數控精銑；高硬度零件或細微結構采用電火花加工；精密孔系采用坐標鏜或坐標磨；導向柱、套等采用磨削。
- 熱處理與后處理階段：
- 熱處理：根據材料要求，在精加工前或粗精加工之間安排淬火、回火等工序，以提高模具的硬度和耐磨性。熱處理后可能產生變形，需后續精加工修正。
- 表面處理與拋光：對型腔、型芯等工作表面進行研磨、拋光，達到鏡面或所需的光潔度等級。
- 修配與組裝：對所有加工完成的零件進行去毛刺、倒角等清理，然后進行鉗工修配、組裝、試模，并根據試模結果進行最終微調。
三、關鍵機械設備
完成上述加工方法及步驟，需要依賴一系列關鍵機械設備：
- 常規機床：普通銑床、車床、鉆床、平面磨床。
- 數控機床：數控銑床/加工中心（核心設備）、數控車床、數控電火花成形機、數控慢走絲/快走絲線切割機床。
- 高精度機床：坐標磨床、坐標鏜床、光學曲線磨床、精密平面磨床。
- 輔助設備：合模機、拋光機、三坐標測量機等檢測設備。
現代模具制造是多種機械加工方法的綜合應用，并嚴格遵循從粗到精、從整體到局部、穿插熱處理的科學步驟。隨著數控技術和特種加工技術的發展，模具加工的精度、效率和復雜形狀的加工能力得到了極大的提升。
