模具设计与制造第9章课件.ppt

第9章 模具制造基础 9.1 模具制造工艺 9.2 模具零件的机械加工 9.3 模具零件的特种加工 习题,模具设计与制造,9.1 模具制造工艺,模具设计与制造,9.1.1 模具制造特点,1 模具的生产特点 模具作为一种高寿命的专用工艺装备有以下生产特点： （1）单件、多品种生产 模具是高寿命专用工艺装备，每副模具只能生产某一特定形状、尺寸和精度的制件，这就决定了模具生产属于单件、多品种生产的性质 （2）生产周期短 当前由于产品更新的速度加快和市场的激烈竞争，客观上要求模具生产周期要短 （3）模具生产的成套性 当某个制件需要多副模具来加工时，各副模具之间往往相互牵连和影响只有最终制件合格，这一系列模具才算合格4）试模和修模 由于模具生产的上述特点和模具设计的经验性，模具在装配后必须通过试冲或试压，才能确定是否合格同时有些部位需要边试边修才能最后确定因此在生产进度的安排上必须留有一定的试模周期 （5）模具向精密化和自动化发展 目前产品零件对模具要求越来越高，要求高精度、高寿命、高效率而加工精度主要取决于加工机床精度、加工工艺条件、测量手段和方法目前精密成形磨床、CNC高精度磨床、精密数控电火花线切割机床、高精度连续轨迹坐标磨床以及三坐标测量机等先进设备的使用越来越普遍，使模具加工向高技术密集型发展。

2 模具的工艺特点 （1）模具加工上尽量采用万能通用机床、通用工量具和仪器，尽可能地减少专用二类工具的使用数量 （2）在模具制造上较多地采用“实配法”、“同镗法”等，使得模具零件的互换性降低，但这是保证加工精度，减小加工难度的有效措施今后随着加工技术手段的提高，互换性程度将会提高 （3）制造工序安排上，工序相对集中，以保证模具加工质量和进度，简化管理和减少工序周转时间9.1.2 模具制造工艺过程及组成,1 模具制造工艺过程 生产过程中为改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程若采用机械加工方法来完成上述过程，称为机械加工工艺过程 模具零件制造工艺过程由一个或若干个按顺序排列的工序组成，毛坯依次经过这些工序而变为成品2 模具制造工艺过程的组成 （1）工序 工序是由一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程它是组成千艺过程的基本单元 划分工序的依据是工作地（设备）、加工对象（工件）是否改变以及加工是否连续完成，如果其中之一改变或者加工不连续，则应另外划分一道工序 如图9-1所示模柄的机械加工工艺过程划分为三道工序，见表9-1,表9-1 模柄的加工工艺过程,（2）安装 工件在加工之前，应使其在机床上（或夹具中）处于一个正确的位置并将其夹紧。

工件具有正确位置及夹紧的过程称为装夹工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装有的工序中，工件需要进行多次安装，如表9-1中的工序1，当车削第一端面、钻中心孔时要进行一次装夹，调头车另一端面、钻中心孔时又需要重新装夹工件，该工序中，工件要进行两次安装多一次安装，不仅增加装卸工件的辅助时间，同时还会产生装夹误差3）工位 一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位在加工中为了减少工件的装夹次数，常采用一些不需要重新装卸就能改变工件位置的夹具或其他机构来实现工件加工位置的改变，以完成对不同部位（或零件）的加工4）工步 为了便于分析和描述工序内容，有必要把工序划分为工步工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序一个工序可以包含几个工步，也可能只有一个工步如表9-1中工序1可划分成四个工步（车端面、钻中心孔、车另一端面、钻中心孔）5）进给 有些工步，由于需要切除的余量较大或其他原因，需要对同一表面进行多次切削，刀具从被加工表面每切下一层金属层即称为一次进给因此一个工步可能只一次进给，也可能有几次进给3 模具工艺人员的工作内容 作为模具工艺技术人员，应该根据模具的特点和要求、模具生产具体条件和工艺规律等编制合理的工艺技术文件并指导生产。

模具工艺人员工作的主要内容如下： （1）编制工艺文件 （2）二类工具的设计制造和工艺编制 （3）处理加工现场技术问题 （4）参加试模和鉴定工作,9.1.3 模具制造工艺规程,规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程模具加工工艺规程一般应规定工件加工的工艺路线、工序的加工内容、检验方法、切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等 制定工艺规程的基本原则是：保证以最低的生产成本和最高的生产效率，可靠地加工出符合设计图样要求的模具因此在制定工艺规程时应从工厂的实际条件出发充分利用现有设备，尽可能采用国内外的先进技术和经验1 工艺规程的作用 在生产过程中工艺规程有如下几个方面的作用： （1）工艺规程是指导生产的重要技术文件 合理的工艺规程是在总结广大工人和技术人员长期实践经验的基础上，结合工厂具体生产条件，根据工艺理论和必要的工艺试验而制定的按照它进行生产，可以保证产品的质量、较高的生产效率和经济性 （2）工艺规程是生产组织和生产管理工作的基本依据 有了工艺规程，在产品投产前就可以根据它进行原材料、毛坯的准备和供应，机床设备的准备和负荷的调整，专用工艺装备的设计和制造，生产作业计划的编排，劳动力的组织以及生产成本的核算等，使整个生产有计划地进行。

（3）工艺规程是新建工厂或车间的基本资料,2 模具工艺规程卡片的种类 工艺规程是生产中使用的重要工艺文件，为了便于科学管理和交流，其格式都有相应的标准（见JBZ187.31988）常用的有以下三种： （1）加工工艺过程卡片 （2）加工工序卡 （3）装配工艺卡,3. 对工艺规程的要求 对某一个产品而言，合理的工艺规程要体现以下几个方面的基本要求： （1）产品质量的可靠性 （2）工艺技术的先进性 （3）经济性 （4）有良好的劳动条件 制定工艺规程时的原始资料主要有：产品的零件图和装配图，产品的生产纲领，有关手册、图册、标准、类似产品的工艺资料和生产经验，工厂的生产条件（机床设备、工艺设备、工人技术水平等）以及国内外有关工艺技术的发展情况等4 编制工艺规程的步骤 （1）分析研究模具的装配图和零件图 （2）确定生产类型 （3）确定毛坯 （4）拟定工艺路线 （5）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差 （6）选择各工序使用的机床设备及刀具、夹具、量具和辅助工具 （7）二类工具的设计和工艺编制 （8）确定切削用量及时间定额 （9）填写工艺文件 模具工艺规程内容的填写，应该文字简洁、明确、符合工厂习惯用语。

对关键工序的技术要求、检验方法做出必要的说明根据需要画出工序加工简图9.2 模具零件的机械加工,模具设计与制造,9.2.1 模具零件的常用机械加工方法 模具零件的外形表面通常采用切削效率较高的铣床、车床、刨床、磨床及较先进的加工中心等进行加工模具成形表面的加工主要采用包括各类金属切削机床的切削加工和利用电能、超声波、化学能等技术的特种加工方法 （1）车削加工 （2）铣削加工 （3）刨削加工 （4）钻削加工 （5）磨削加工 （6）仿形加工 （7）坐标镗床加工 （8）坐标磨床加工 （9）成形磨削,（1）车削加工 车削用于加工内外回转表面、螺旋面、端面、钻孔、镗孔、铰孔及滚花等工件的加工通常经过粗车、半精车和精车等工序来达到设计要求精车的尺寸精度可达IT6IT8，表面粗糙度为Ra=1.60.8m （2）铣削加工 在模具零件的铣削加工中，应用最广的是立式铣床和万能工具铣床，其主要加工对象是各种模具的型腔和型面，加工精度可达IT10，表面粗糙度为Ra=1.6m3）刨削加工 刨削主要用于模具零件外形的加工中小型零件广泛采用牛头刨床加工，而大型零件则需用龙门刨床加工一般刨削加工的精度可达ITl0，表面粗糙度为Ra=1.6m。

（4）钻削加工 钻削是模具零件中圆孔的主要加工方法所用的设备主要是钻床，所用的刀具是麻花钻、扩孔钻、铰刀等在模具制造中常采用钻孔对孔进行粗加工，去除大部分余量，然后经扩孔、铰孔对未淬硬孔进行半精加工和精加工，以达到设计要求5）磨削加工 为了达到模具的尺寸精度和表面粗糙度等要求，有许多模具零件必须经过磨削加工在模具制造中，形状简单（如平面、内圆和外圆表面）的零件可用一般磨床加工，而形状复杂的零件则需采用成形磨削或坐标磨床等 （6）仿形加工 仿形加工以事先制成的靠模为依据，加工时触头对靠模表面施加一定的压力并沿其表面上移动，通过仿形机构使刀具做同步仿形动作，从而在模具零件上加工出与靠模相同的型面常用的仿形加工有仿形车削、仿形刨削、仿形铣削和仿形磨削等7）坐标镗床加工 坐标镗床是一种高精度孔加工机床，主要用于加工零件各面上有精确位置精度要求的孔所加工的孔不仅具有很高的尺寸精度和几何精度，而且具有极高的孔距精度孔的尺寸精度可达IT6IT7，表面粗糙度则取决于加工方法，一般可达到Ra=1.6m，孔距精度可达0.0050.01mm （8）坐标磨床加工 坐标磨床与坐标镗床相似，也是利用准确的坐标定位实现孔的精密加工，但它不是用钻头或镗刀，而是用高速旋转的砂轮对已淬硬工件的内孔进行磨削加工。

因此其加工精度极高，可达5 左右，表面粗糙度值 0.2 ，可磨削的孔径为0.8200 mm对于精密模具，常把坐标镗床作为孔加工的预加工，用坐标磨床进行精加工9）成形磨削 成形磨削是成形表面精加工的一种方法，具有精度高、效率高的优点在模具制造中，成形磨削主要用于精加工凸模、拼块凹模及电火花加工用的电极等零件成形磨削通常在成形磨床上进行选择合适的表面加工方法，是模具制造工艺中首先要解决的问题在实际生产中，需综合考虑多种因素来确定最佳工艺路线，选择原则主要有以下几个方面： 在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，要结合零件的结构形状、尺寸大小以及材料和热处理等要求进行全面考虑 工件材料的性质对加工方法的选择也有影响例如，淬火钢应采用磨削；而对于有色金属，为避免磨削时磨屑堵塞砂轮，一般都采用高速镗或高速精密车削进行精加工 表面加工方法的选择，除了首先要保证质量要求外，还应考虑生产效率和经济性的要求 选择正确的加工方法，还要考虑本厂、本车间的现有设备及技术条件，应充分利用现有的设备9.2.2 外圆柱面的加工,在模具零件中有许多都是圆柱面，如凸模、型芯、导柱、导套、顶杆等的外形表面都是圆柱面。

在加工圆柱面的过程中，除了要保证各加工表面的尺寸精度外，还必须保证各相关表面的同轴度、垂直度要求一般可采用车削进行粗加工和半精加工，经热处理后，在外圆磨床上进行精加工，再经研磨达到设计要求车削外圆时车刀的选择见图,表9-2为常见圆柱面的加工方案、经济精度、表面粗糙度和适用范围，加工时可根据具体要求和实际条件进行选择 表9-2 圆柱面的加工方案,在普通车床上车削圆柱面时，工件一般安装在三爪卡盘中三爪卡盘的特点是可以自动定心，装夹方便而迅速当工件尺寸较大或形状较复杂时，常采用四爪卡盘或花盘来安装工件对于有些同轴度要求较高的套类工件，可采用芯轴进行安装加工 圆柱面的精加工是在外圆磨床上磨削完成的外圆磨削的尺寸精度可达IT5IT6，表面粗糙度值为只Ra=0.80.2m若采用镜面磨削工艺，表面粗糙度值可达月Ra=0.025m 为了进一步提高工件的表面质量，可以增加研磨工序在生产量大的情况下，研磨加工在专用研磨机上进行在单件或小批量生产中，可采用研磨工具进行手工研磨研磨精度可达IT5IT3，表面粗糙度值可达Ra=0.10.012m9.2.3 平面的加工,平面是模具外形表面中最多的一种表面形式就几何结构来说平面很简单，但是这些平面要作为模具使用时的安装基面，或者要作为型腔表面加工的基准，有时又要作为模具零件之间的结合面。

因此，除了要保证各平面自身的尺寸精度和平面度外，还要保证各相对。