《模具制造技术》1-6.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,模具制造工艺,程万军,机械工业出版社,二一四年三月,1/200,第,1,章 绪论,1.1,模具制造技术现实状况及发展趋势,1.1.1,模具制造技术现实状况,模具是当代生产中生产各种工业产品主要工艺装备，是制造水平主要标志之一。伴随社会经济发展，人们对生活必需品数量、品种、质量要求越来越高。为了满足人们这种要求，世界各工业发达国家都十分重视模具技术开发，在模具行业重点投资，制模水平有了很大提升并取得了可观经济效益。当前，我国模具制造技术已发展到能够制造大型、精密、复杂、长寿命模具。当前，我国模具制造技术已发展到能够制造大型、精密、复杂、长寿命模具。,2/200,1.1.2,影响模具制造技术原因,1,制造设备水平,2,模具新材料应用,3,标准化程度,4,模具当代设计与制造技术,5,专业化生产,1.1.3,模具制造技术发展趋势,1,模具粗加工技术向高速加工发展,2,成形表面加工向精密、自动化方向发展,3,光整加工技术向自动化方向发展,4,逆向模具制造工程技术发展,5,模具,CAD,CAM,CAE,技术应用发展,3/200,1.2,模具制造过程,模具制造过程就是模具制造工艺，是把模具,设计转化为模具产品过程。包含了设计、零件,制造、标准件采购、模具装配与试模验收等工作。,成本、周期、质量是模具制造主要技术经济指标,设计、制造和使用三个步骤相互协调,4/200,模具制造过程图,制件图样,制件分析与模具设计,模,具,零,件,加,工,下料,热处理,钳工,/,机械加工,特种加工,检验,模,具,标,准,件,模具装配,试模,检验验收,5/200,1.3,模具制造特点及基本要求,1.3.1,模具制造特点,1,单件、多品种生产,2,制造质量要求高,3,形状复杂,4,材料硬度高,1.3.2,影响制造主要原因,从制造角度考虑，影响制造主要原因有：,1,表面,2,精度,3,表面粗糙度,4,型孔和型腔数量,5,热加工热处理,6/200,1.3.3,模具制造基本要求,1,模具寿命高,2,生产周期短,3,成本低,4,成套性生产,5,要求进行试模和试修,7/200,第,2,章 模具工艺规程设计,模具加工工艺规程是要求模具零部件机械加工工艺过程和操作方法等工艺文件。,也就是说，一个模具零件能够用几个不一样加工工艺方法来制造。在详细生产条件下，确定一个较合理加工工艺和操作方法，并按要求形式书写成工艺技术文件，经审批后用来指导生产，这类文件就是模具加工工艺规程。,模具生产工艺水平高低、处理各种工艺问题方法和伎俩都要经过模具加工工艺规程来表达，在很大程度上决定了能否高效、低成当地加工出合格产品。所以，模具加工工艺规程编制是一项十分主要工作。,8/200,2.1,基本概念,1,生产过程,生产过程是将原材料或半成品转变成为成品各相关劳动过程总和。,普通模具产品，其生产过程主要包含：,（,1,）生产技术准备过程,（,2,）毛坯制造过程,（,3,）零件各种加工过程,（,4,）模具装配过程,（,5,）各种生产服务活动,9/200,2,工艺过程,工艺过程是指在模具产品生产过程中，那些使原材料成为成品直接相关过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等。,3,模具机械加工工艺过程组成,用机械加工方法，直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件那部分工艺过程，称为模具机械加工工艺过程。,将合理机械加工工艺过程确定后，以文字和图表形式作为加工技术文件，即为模具机械加工工艺规程。,10/200,模具机械加工工艺过程是由若干个按次序排列工序组成，而每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。,（,1,）工序,工序是工艺过程基本单元。工序是指一个（或一组）工人，在一个固定工作地点（如机床或钳工台等），对一个（或同时几个）工件所连续完成那部分工艺过程。,（,2,）工步,当加工表面、切削工具和切削用量中转速与进给量均不变时，所完成那部分工序称为工步。,（,3,）走刀,在一个工步内因为被加工表面需切除金属层较厚，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。走刀是工步一部分，一个工步可包含一次或几次走刀。,11/200,（,4,）定位,工件在加工之前，在机床或夹具上先占据一个正确位置，这就是定位。,（,5,）装夹,工件定位后再给予夹紧过程称为装夹。,（,6,）,安装,工件经一次装夹后所完成那一部分工序称为安装。,（,7,）,工位,使工件在一次安装中先后处于几个不一样位置进行加工。此时，工件在机床上占据每一个加工位置称为工位。,12/200,4,生产纲领,（,1,）生产纲领,生产纲领是指包含废品、备件在内该产品（或零件）年产量。,零件生产纲领可按公式计算得出。,13/200,5,生产类型,生产类型是指依据产品生产纲领大小和品种多少。,模具制造业生产类型主要可分为：单件生产和成批生产两种类型,（,1,）单件生产,生产产品品种较多，每种产品产量极少，同一个工作地点加工对象经常改变，且极少重复生产。如：新产品试制用各种模具等都属于单件生产。,（,2,）成批生产,产品品种不是很多，但每种产品都有一定数量。工作地点加工对象周期性更换，这种生产称为成批生产。比如：模具中惯用标准模板、模座、导柱、导套及标准模架等多属于成批生产。,14/200,2.2,工艺规程制订标准和步骤,1,工艺规程作用,（,1,）是指导生产主要技术文件。,（,2,）是生产组织和生产管理依据，即生产计划、调度、工人操作和质量检验等依据。,（,3,）生产前用它作生产准备，生产中用它作生产指挥，生产后用它作生产检验。,2,制订工艺规程标准,制订工艺规程标准是在一定生产条件下，所编制工艺规程能以最少劳动量和最低费用，可靠地加工出符合图样及技术要求零件。也就是在确保产品质量同时兼顾经济性。,15/200,制订工艺规程要表达以下三个方面要求：,（,1,）技术上先进性,（,2,）经济上合理性,（,3,）有良好劳动条件,3,制订工艺规程步骤,（,1,）对产品装配图和零件图分析与工艺审查。,（,2,）确定生产类型。,（,3,）确定毛坯种类和尺寸。,（,4,）选择定位基准和主要表面加工方法，拟订零件加工工艺路线。,（,5,）确定各工序余量，计算工序尺寸、公差，提出其技术要求。,（,6,）确定机床、工艺装备、切削用量及时间定额。,（,7,）填写工艺文件。16/200,4,模具工艺规程形式,模具工艺规程形式已经标准化。常见模具工艺规程形式有模具机械加工工艺过程卡、模具机械加工工序卡、模具机械加工工序操作指导卡、检验卡等。,最惯用是模具机械加工工艺过程卡和模具机械加工工序卡。,（,1,）模具机械加工工艺过程卡,它是以工序为单位，简明说明产品或零、部件加工过程一个工艺文件。广泛用于成批生产和单件小批生产中比较主要零件。,（,2,）模具机械加工工序卡,它是以工序为单位，详细说明零件工艺过程工艺文件，用来指导工人操作和帮助管理人员及技术人员掌握零件加工过程。主要用于大批大量生产中全部零件、中批生产中主要零件和单件小批生产中关键工序。,17/200,5工艺规程应用,（,1,）工艺过程综合卡片,主要列出了整个零件加工所经过工艺路线（包含毛坯、机械加工和热处理等），它是制订其它工艺文件基础，也是生产技术准备、编制作业计划和组织生产依据。,在单件小批生产中，普通简单零件只编制工艺过程综合卡片，作为工艺指导文件。,（,2,）工艺卡片,是以工序为单位，详细说明整个工艺过程工艺文件。它不但标出工序次序、工序内容，同时对主要工序还表示出工步内容、工位及必要加工简图或加工说明。另外，还包含零件工艺特征（材料、质量、加工表面及其精度和表面粗糙度要求等）、毛坯性质和生产纲领。在成批生产中广泛采取这种卡片。,对单件小批生产中一些主要零件也要制订工艺卡片。,18/200,（,3,）工序卡片,是在工艺卡片基础上分别为每一个工序制订，是用来详细指导工人进行操作一个工艺文件。工序卡片中详细记载了该工序加工所必需工艺资料，如定位基准、安装方法、机床、工艺装备、工序尺寸及公差、切削用量及工时定额等。,在大批量生产中，广泛采取这种卡片。在中、小批生产中，对个别主要工序有时也编制工序卡片,19/200,2.3,产品图样工艺分析,在制订工艺时，首先要认真分析，了解零件功用和相关零件间配合，以及主要技术要求制订依据，深刻地了解零件结构上特征和主要技术要求，方便从加工制造角度来分析零件工艺性是否良好，为合理制订工艺规程作好必要准备。,总标准：,是在满足使用要求前提下，按现有生产条件能用较经济方法方便地加工出来。,1,模具零件结构工艺分析,不一样结构零件在工艺上往往有着较大差异。首先要分析该零件是由哪些表面组成；其次，表面尺寸对工艺也有主要影响。所以，在分析零件结构时，不但要注意零件各个组成表面本身特征，而且还要注意这些表面不一样组合。,20/200,2,模具零件技术要求分析,（,1,）分析主要加工表面尺寸精度；,（,2,）分析主要加工表面几何形状精度；,（,3,）分析主要加工表面之间相互位置精度；,（,4,）分析零件表面质量；,（,5,）分析零件材料、热处理要求及其它要求。,（,a,）结构工艺性差；（,b,）结构工艺性,结构工艺性比较图,21/200,2.4毛坯设计,模具零件毛坯是依据模具零件所要求形状、工艺尺寸等而制成供深入加工用生产对象。,毛坯设计基本任务就是确定毛坯制造方法及制造精度。,模具零件毛坯设计是否合理，对于模具零件加工工艺性与质量、模具寿命以及生产率、经济性都有很大影响，不能片面地追求某一项指标而忽略了其它指标，要综合考虑，以取得最正确效果。,在毛坯设计中，主要考虑以下两个方面：,1,模具零件几何形状特征和尺寸关系,2,模具材料类别,模具零件毛坯形式主要分为原型材、铸造件、铸造件和半成品件四种。,22/200,2.5,定位基准选择,1,基准概念,基准就其普通意义来讲，就是零件上用以确定其它点、线、面位置所依据点、线、面。,基准按其作用不一样，可分为设计基准和工艺基准两大类。,（,1,）设计基准 在零件图上用以确定其它点、线、面基准，称为设计基准。,（,2,）工艺基准 零件在加工和装配过程中所使用基准，称为工艺基准。,23/200,工艺基准按用途不一样，又分为定位基准、测量基准和装配基准。,1,）定位基准 加工时使工件在机床或夹具中占据一正确位置所用基准，称为定位基准。,2,）测量基准 零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置基准，称为测量基准。,3,）装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中位置基准，称为装配基准。,24/200,2,工件安装方式,将工件从,“,定位,”,到,“,夹紧,”,整个过程，统称为,“,安装在各种不一样机床上加工零件时，有各种不一样安装方法。它能够归纳为直接找正法、划线找正法和夹具安装法等,3,种。,（,1,）直接找正法,工件在机床上应占有正确位置，是经过一系列尝试而取得。详细方式是在工件直接装在机床上后，用千分表或划针，以目测法校正工件正确位置，一边校验，一边找正，直至合乎要求。,缺点：花费时间多，生产率低，且要凭经验操作，对工人技术水平要求高。,仅用于单件、小批量生产中。,25/200,（,2,）划线找正法,是在机床上用划针按毛坯或半成品上所划线来找正工件，使其取得正确位置一个方法。,缺点：有划线误差，校正工件位置时还有观察误差，误差累计较多。,多用于生产批量较小，毛坯精度较低，以及大型工件等不宜使用夹具粗加工中。,（,3,）夹具安装法,夹具是机床一个附加装置，它在机床上相对刀具位置，在工件未安装前已预先调整好，在加工一批工件时，无须再逐一找正定位，就能确保加工技术要求，既省工又省事，是先进定位方法。,适合用于成批和大量生产中。,26/200,3,定位基准选择,设计基准已由零件图给定，而定位基准能够有各种不一样方案。普通在第一道工序中只能选取毛坯表面来定位，在以后工序中能够采取已经加工过表面来定位。,有时可能碰到这么情况：工件上没有能作为定位基准用恰当表面，此时就必须在工件上专门设置或加工出定位基面，称为辅助基准。辅助基准在零件工作中普通并无用途，完全是为了工艺上需要。加工完成后能够去掉。,选择定位基按时，要从确保工件加工精度要求出发，应先选择精基准，再选择粗基准。,27/200,（,1,）粗基准选择,在起始工序中，毛坯工件定位只能选择未经加工毛坯表面，这种定位表面称为粗基准。粗基准选择主要是为后续工序提供必要定位基面。详细选择时应考虑以下标准：,1,）假如工件要求首先确保某主要表面加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。,2,）假如工件要求首先确保不加工表面与加工表面之间位置要求，则应选择不加工表面为粗基准。,3,）对于含有较多加工表面工件，应按合理分配各加工表面加工余量为标准进行粗基准选择。,4,）在同一尺寸方向上，粗基准只能使用一次。,5,）选作粗基准表面应尽可能光洁，方便定位准确、稳定，夹紧方便、可靠。,28/200,（,2,）精基准选择,在最终工序和中间工序，应采取已加工表面定位，这种定位基面称为精基准。选择精基按时，主要应考虑确保加工精度，其选择标准以下：,1,）基准重合标准,即选取设计基准作为定位基准，防止定位基准与设计基准不重合而引发基准不重合误差。,2,）基准统一标准,应采取同一组基准定位加工零件上尽可能多表面，这就是基准统一标准。,3,）自为基准标准,一些要求加工余量小而均匀精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准标准。,4,）互为基准标准,当对工件上两个相互位置精度要求很高表面进行加工时，需要用两个表面相互作为基准，重复进行加工，以确保位置精度要求。,5,）便于装夹标准,所选择精基准应确保工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。,29/200,2.6,零件工艺路线分析与确定,在制订模具加工工艺规程时，应在充分调查研究基础上，提出各种方案并进行分析比较。,确定工艺路线就是制订了工艺过程总体布局。其主要任务是选择各个表面加工方法和加工方案，确定各个表面加工次序以及整个工艺过程中工序数目等。,除定位基准合理选择外，确定工艺路线还要考虑零件各表面加工方法、加工阶段划分、工序集中与分散和加工次序等四个方面。,30/200,1,零件各表面加工方法选择,（,1,）首先要确保加工表面加工精度和表面粗糙度要求2,）工件材料性质对加工方法选择也有影响，,（,3,）在确保质量前提下，还应考虑生产效率和经济性要求。,（,4,）要考虑本厂、本车间现有设备情况及技术条件。,2,加工阶段划分,（,1,）粗加工阶段,（,2,）半精加工阶段,（,3,）精加工阶段,（,4,）光整加工阶段,31/200,工艺过程分阶段主要原因,：,（,1,）确保加工质量,（,2,）合理使用设备,（,3,）便于安排热处理工序,3,工序集中与分散,工序集中是使每个工序中包含尽可能多工步内容，因而使总工序数目降低，夹具数目和工件安装次数也对应地降低。工序集中有利于确保各加工面间相互位置精度要求，有利于采取自动化程度高机床设备，节约装夹工件时间，降低工件搬动次数。,工序分散是将工艺路线中工步内容分散在更多工序中去完成，因而每道工序工步少，工艺路线长。工序分散可使每个工序使用设备和夹具比较简单，调整、对刀也比较轻易，对操作工人技术水平要求较低。,32/200,4,加工次序安排,（,1,）切削加工次序安排标准：,1,）先粗后精,2,）先主后次,3,）基面先行,4,）先面后孔,（,2,）热处理工序安排大致分为预先热处理和最终热处理两大类,（,3,）辅助工序安排,辅助工序包含工件检验、去毛刺、清洗和涂防锈油等。其中，检验工序是主要辅助工序，它对确保零件质量有极主要作用。,33/200,检验工序应安排在：,1,）粗加工全部结束后，精加工之前；,2,）零件从一个车间转向另一个车间前后；,3,）主要工序加工前后；,4,）零件加工完成之后。,钳工去毛刺普通安排在易产生毛刺工序之后，检验及热处理工序之前。清洗和涂防锈油工序安排在零件加工之后，进人装箱和成品库前进行。,外圆表面、内孔表面、平面三种简单几何表面惯用加工方案见表,2-4,2-6,34/200,2.7,加工余量与工序尺寸确实定,1,加工余量,为了使加工表面到达所需精度和表面质量而切除金属层称为加工余量。,加工余量过大，不但浪费金属，增加切削工时，增大机床和刀具负荷和磨损，有时还会将加工表面所需保留耐磨表面层（如床身导轨表面）切掉；,加工余量过小，则不能消除前道工序误差和表层缺点，以致产生废品，或者使刀具切削在很硬表层（如氧化皮、白口层）上，造成刀具急剧磨损。总之确定加工余量基本标准是在确保加工质量前提下尽可能降低加工余量。,确定加工余量是制订加工工艺主要问题之一,35/200,加工余量又分为工序余量和总加工余量。,工序余量是指某表面在一道工序中所切除金属层厚度，它等于上道工序加工尺寸（工序尺寸）与本工序要得到加工尺寸之差。,总加工余量是指由毛坯变为成品过程中，在某表面上切除金属层总厚度，它等于毛坯尺寸与成品尺寸之差，也等于该表面各工序余量之和。,36/200,2,影响工序余量原因,（,1,）上工序尺寸公差愈大，则本道工序余量愈大。本道工序应切除上道工序尺寸公差中包含各种可能产生误差。,（,2,）上道工序产生表面粗糙度和表面缺点层深度应在本道工序加工时切除掉。,（,3,）上道工序留下需要单独考虑空间误差。应依据详细情况分析处理。空间误差是指轴线直线度误差和各种位置误差。,（,4,）本工序装夹误差会直接影响被加工表面与切削刀具相对位置，应考虑这项误差。装夹误差包含定位误差和夹紧误差。,37/200,3,确定加工余量方法,确定加工余量方法有经验法、查表法和计算法三种。,（,1,）经验法 由一些有经验工程技术人员或工人依据经验确定加工余量大小。为了确保不致因为加工余量不够而出废品，预计出来余量总是偏大，多用于单件小批生产，在模具生产中广泛采取。,（,2查表法 以工厂生产实践和试验研究积累经验所制成表格为基础，并结合实际加工情况加以修正，确定加工余量。这种方法方便、快速，生产上应用广泛。,（,3,）计算法 在影响原因清楚情况下，用计算法是比较准确。要做到对余量影响原因清楚，必须具备一定测量伎俩和掌握必要统计分析资料。在掌握了各种误差原因大小条件下，才能比较准确地计算余量。,38/200,4,工序尺寸及公差计算,工序尺寸及公差计算分工艺基准与设计基准重合和不重合两种情况。,（,1,）基准重合时工序尺寸及公差计算,生产上大部分加工面都是基准重合，确定工序尺寸及公差时由最终一道工序开始向前推算，计算步骤以下：,1,）查表或凭经验预计确定毛坯总余量和工序余量。,2,）求工序基本尺寸。从设计尺寸开始，一直倒着推算到毛坯尺寸。,3,）确定工序尺寸公差。最终工序尺寸及公差等于设计尺寸及公差，其余工序尺寸公差按经济精度确定。,4,）标注工序尺寸及偏差。最终一道工序尺寸公差按设计尺寸标注，其余工序尺寸公差按,“,入体标准,”,标注，毛坯尺寸公差按对称偏差标注。,39/200,（,2,）基准不重合时工序尺寸及公差计算,当工艺基准与设计基准不重合时，确定各工序尺寸及公差必须利用工艺尺寸链原理来处理。,在零件加工过程中，由相互联络一组尺寸所形成尺寸封闭图形称为工艺尺寸链。直接经过调刀得到，称为组成环。间接得到，称为封闭环。若某组成环尺寸改变时引发封闭环做同向改变，则该组成环称为增环，反之称为减环。,工艺尺寸链计算公式与符号说明见表,2-8,40/200,2.8,工艺装备选择,设备及工装选择对确保零件加工质量和提升生产率有着直接作用。,1,机床选择,1,）机床主要规格尺寸应与零件外廓尺寸相适应,2,）机床精度应与工序要求加工精度相适应,3,）机床生产率与加工零件生产类型相适应,4,）机床选择还应结合现场实际情况,41/200,2,夹具选择,选择夹具主要应考虑生产类型，同时，夹具精度应与加工精度相适应。,模具零件生产属于单件小批生产，普通选取通用夹具、拼装夹具等，但当零件形状结构较复杂，且各表面间相互位置精度要求较高时，也可采取专用夹具或考虑采取成组夹具。模具标准件属于大批量生产，可采取高生产率气、液传动专用夹具。,42/200,3,刀具选择,选择刀具主要应考虑各工序所采取加工方法、加工表面尺寸大小、工件材料、所要求加工精度和表面粗糙度、生产率和经济性等，刀具类型、规格及精度等级应符合加工要求，尤其是对刀具耐用度要求是一项主要指标。,模具零件加工普通采取标准刀具。必要时也可采取各种高生产率复合刀具及其它一些专用刀具。,43/200,4,量具选择,量具主要依据生产类型和所要求检验精度来选择。,所选取量具能到达准确度应与零件精度要求相适应。,单件小批生产中广泛采取游标卡尺、千分尺等通用量具；大批生产常采取极限量规等高效量具；当零件形状结构较复杂，且各表面间相互位置精度要求较高时，可考虑采取专用检具。,44/200,第,3,章 模具技术经济与质量分析,就是在模具零件加工上必须进行经济分析比较，选择一个在给定生产条件下最为经济方案。,不能为追求最大化经济效益而降低模具制造精度、模具寿命，也不能单纯为提升模具质量不考虑经济性，综合考虑在一起就是模具技术经济指标。,模具依在工作状态和非工作状态精度，可分别称为动态精度和静态精度。,在工作状态下，受到工作条件影响，其静态精度数值往往发生了改变，这时精度称为动态精度。,45/200,影响模具精度主要原因：,（,1,）制件精度产品制件精度越高，模具工作零件精度就越高。,（,2,）模具加工技术伎俩水平,（,3,）模具装配钳工技术水平,（,4,）模具制造生产方式和管理水平,模具工作部位精度高于产品制件精度,46/200,3.1,模具技术经济分析,模具技术经济指标概括起来能够归纳为：模具生产周期、模具生产成本和模具寿命、模具精度、模具刚度等。,它们相互影响，相互制约，又相互依存，影响原因是多方面。在模具生产过程中应依据设计要求和客观情况，抓住主要矛盾，综合考虑平衡各项指标，求得最正确经济效益，满足生产需要。,47/200,3.1.1,模具生产周期,模具生产周期是指从接收模具订货任务开始到模具试模判定后交付合格模具所用时间。,影响模具生产周期主要原因：,（,1,）模具技术和生产标准化程度,（,2,）模具企业专门化程度,（,3,）模具生产技术伎俩当代化,（,4,）模具生产经营和管理水平,48/200,3.1.2,模具生产成本,模具生产成本是指企业为生产和销售模具所支付费用总和。模具生产成本包含原材料费、外购件费、外协件费、设备折旧费、经营开支等。,影响模具生产成本主要原因：,（,1,）模具结构复杂程度和模具功效高低,（,2,）模具精度高低,（,3,）模具材料选择,（,4,）模具加工设备,（,5,）模具标准化程度和企业生产专门化程度,49/200,3.1.3,模具寿命,模具寿命是指模具在确保所加工产品零件质量前提下，所能加工制件总数量，它包含工作面屡次修磨和易损件更换后寿命。影响模具寿命主要原因：,（,1,）模具结构,（,2,）模具材料,（,3,）模具加工质量,（,4,）模具工作状态,（,5,）产品零件情况,50/200,3.1.4,模具精度,模具精度主要表达在模具零件加工精度和相关模具零部件配合精度两个方面，是一项综合指标。,影响模具精度主要原因：,（,1,）产品制件精度,（,2,）模具加工技术伎俩水平,（,3,）模具装配钳工技术水,（,4,）模具制造生产方式和管理水平,51/200,3.1.5,模具刚度,模具刚度是指模具在工作状态下抵抗变形能力。,模具不但要求精度高，还应有良好刚度。对于高速冲压模、大型件冲压成形模、精密塑料模和大型塑料模，这类模具工作负荷较大，当出现较大弹性变形时，不但要影响模具动态精度，而且关系到模具能否继续正常工作。所以，在模具设计中，在满足强度要求同时，对于模具刚度也应得到确保，同时，在制造时也要防止因为加工不妥而造成附加变形。,52/200,3.2,模具零件制造精度分析,模具零件加工质量是确保产品质量基础。零件机械加工质量包含零件机械加工精度和加工表面质量两大方面，也就是说零件加工精度包含：尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度。,模具零件制造精度是指零件加工后实际几何参数与设计几何参数符合程度。,模具零件机械加工中尺寸精度、形状精度、位置精度三者之间是有联络。通常形状公差应限制在位置公差之内，而位置误差普通也应限制在尺寸公差之内。当尺寸精度要求高时，对应位置精度、形状精度也应提升要求，但形状精度要求高时，对应位置精度和尺寸精度有时不一定要求高，这要依据零件功效要求来决定。,53/200,3.2.1,影响模具零件制造精度原因,在机械加工中，零件尺寸、几何形状和表面间相对位置形成，取决于工件和刀具在切削运动过程中相互位置关系，而工件和刀具，又安装在夹具和机床上，并受到夹具和机床约束。,在机械加工时，机床、夹具、刀具和工件就组成了一个完整系统，称之为工艺系统,把工艺系统误差称之为原始误差。,54/200,1,工艺系统几何误差对加工精度影响,（,1,）加工原理误差,加工原理误差是指采取了近似成形运动或近似刀刃轮廓进行加工而产生误差。,即使会带来加工原理误差，但往往可简化机床结构或刀具形状，或可提升生产效率，且能得到满足要求加工精度。所以，只要其误差不超出要求精度要求，在生产中仍能得到广泛应用。,55/200,（,2,）调整误差,通常工艺系统调整有两种基本方法：试切法和调整法。,1,）试切法 加工时先在工件上试切，依据测得尺寸与要求尺寸差值，用进给机构调整刀具与工件相对位置，然后再进行试切、测量、调整，直至符合要求尺寸要求时再正式切削出整个待加工表面。,试切调整比较符合实际加工情况，可得到较高加工精度。,2,）调整法 在成批、大量生产中，广泛采取试切法预先调整好刀具与工件相对位置，并在一批零件加工过程中保持这种相对位置不变，来取得所要求零件尺寸。,调整法较费时。,56/200,（,3,）机床误差,机床制造误差、安装误差和磨损是引发机床误差原因。机床误差项目很多，但对工件加工精度影响较大主要有：,1,）机床导轨导向误差 是指机床导轨副运动件实际运动方向与理想运动方向符合程度。导轨是机床中确定主要部件相对位置基准，也是运动基准，它各项误差直接影响被加工工件精度。,2,）机床主轴回转误差 是指机床主轴回转精度。机床主轴是用来装夹工件或刀具，并传递主要切削运动主要零件，是机床精度一项很主要指标。主要影响零件加工表面几何形状精度、位置精度等。,57/200,（,4,）夹具制造误差与磨损,夹具制造误差与磨损主要有：定位元件、刀具导向元件、分度机构、夹详细等制造误差；夹具装配后，各元件工作面间相对尺寸误差；夹具在使用过程中工作表面磨损。,普通来说，夹具误差对加工表面位置误差影响最大。在设计夹具时，凡影响工件精度尺寸应严格控制其制造误差，精加工用夹具尺寸公差普通可取工件上对应尺寸或位置公差,1/2,1/3,，粗加工用夹具则可取为,1/5,1/10,。,58/200,（,5,）刀具制造误差,刀具制造误差依据刀具种类、材料等对加工精度影响不尽相同。主要有：,1,）采取定尺寸刀具（如钻头、铰刀、键槽铣刀、镗刀块及圆拉刀等）加工时，刀具尺寸精度直接影响工件尺寸精度。,2,）采取成形刀具（如成形车刀、成形铣刀、成形砂轮等）加工时，刀具形状精度将直接影响工件形状精度。,3,）展成刀具（如齿轮滚刀、花键滚刀、插齿刀等）刀刃形状必须是加工表面共扼曲线。所以，刀刃形状误差会影响加工表面形状精度。,4,）对于普通刀具（如车刀、铣刀、镗刀），其制造精度对加工精度无直接影响，但这类刀具耐用度较低，刀具轻易磨损。,59/200,（,6,）刀具磨损,任何工具在切削过程中都不可防止地要产生磨损，并由此引发工件尺寸和形状误差。刀具尺寸磨损是指刀刃在加工表面法线方向上磨损量，它直接反应出刀具磨损对加工精度影响。,60/200,2,工艺系统受力变形引发加工误差,机床、刀具、夹具和工件组成切削加工时工艺系统，在切削力、夹紧力以及重力等作用下，将产生对应变形，使刀具和工件在静态下调整好相互位置，以及切削成形运动所需要正确几何关系发生改变，从而造成加工误差。,工艺系统受力变形通常是弹性变形，是加工中一项很主要原始误差。普通来说，工艺系统抵抗弹性变形能力越强，则加工精度越高。,61/200,（,1,）工艺系统刚度对加工精度影响,1,）切削力作用点位置改变引发工件形状误差,2,）切削力大小改变引发加工误差,3,）夹紧力和重力引发加工误差,4,）传动力和惯性力对加工精度影响,主要有以下两点：,机床传动力对加工精度影响,惯性力影响,（,2,）减小工艺系统受力变形对加工精度影响办法,1,）提升工艺系统刚度,2,）减小载荷及其改变,3,）减小工件残余应力引发变形,62/200,3,工艺系统热变形对加工精度影响,在机械加工过程中，工艺系统会受到各种热影响而产生温度变形，即所谓热变形。,引发工艺系统变形热源可分内部热源和外部热源两大类。,内部热源主要指切削热和摩擦热，它们产生于工艺系统内部，其热量主要是以热传导形式传递。,外部热源主要是指工艺系统外部、以对流传热为主要形式环境温度（它与气温改变、通风、空气对流和周围环境等相关）和各种辐射热（包含由阳光、照明、暖气设备等发出辐射热）。,工艺系统热变形会破坏刀具与工件正确几何关系和运动关系，造成工件加工误差，还影响加工效率。,63/200,（,1,）工件热变形对加工精度影响,（,2,）刀具热变形对加工精度影响,（,3,）机床热变形对加工精度影响,工艺系统在各种热源作用下，温度会逐步升高，同时它们也经过各种传热方式向周围介质散发烧量。当工件、刀具和机床温度到达某一数值时，单位时间内散出热量与热源传人热量趋于相等，这时工艺系统就到达了热平衡状态。,在热平衡状态下，工艺系统各部分温度就保持在一相对固定数值上，因而各部分热变形也就对应地趋于稳定。为降低受热变形对加工精度影响，精加工时通常需要预热机床以取得热平衡，或降低切削用量以降低切削热和摩擦热，或粗加工后停机以待热量散发后再进行精加工，或使粗、精加工分开等。,64/200,3.2.2,提升模具零件加工精度路径,生产实际中尽管有许多降低误差方法和办法，但从消除或降低误差技术上看，可将它们分成两大类，即：,（,1,）误差预防技术,指减小原始误差或降低原始误差影响，亦即降低误差源或改变误差源与加工误差之间数量转换关系。,（,2,）误差赔偿技术,指在现存原始误差条件下，经过分析、测量，进而建立数学模型，并以这些原始误差为依据，人为地在工艺系统中引入一个附加误差源，使之与工艺系统原有误差相抵消，以降低或消除零件加工误差。,65/200,3.3,模具机械加工表面质量,3.3.1,模具零件表面质量,1,加工表面质量含义,模具零件加工表面质量也称表面完整性，它主要包含两个方面内容：,（,1,）表面几何特征表面几何特征,2,）表面层力学物理性能,66/200,表面几何特征表面几何特征，主要由以下几部分组成：,1,）表面粗糙度 即加工表面上含有较小间距和峰谷所组成微观几何形状特征。,2,）表面波度：即介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间中间几何形状误差。,3,）表面加工纹理：即表面微观结构主要方向。,4,）伤痕：在加工表面上一些个别位置上出现缺点。,表面层力学物理性能改变，主要有三个方面内容：,1,）表面层加工硬化；,2,）表面层金相组织改变；,3,）表面层残余应力。,67/200,2,零件表面质量对零件使用性能影响,（,1,）零件表面质量对零件耐磨性影响,（,2,）零件表面质量对零件疲劳强度影响,（,3,零件表面质量对零件耐腐蚀性能影响,（,4,）零件表面质量对配合性质及其它方面影响,总之，提升加工表面质量，对确保零件使用性能、,提升零件寿命是很主要。,68/200,3.3.2,影响表面质量原因及改进路径,1,影响加工表面几何特征原因及其改进办法,（,1,）切削加工后表面粗糙度,影响切削加工表面粗糙度原因主要包含：刀尖圆弧半径、主偏角、副偏角及进给量等,在实际切削时，选择低速宽刀精切和高速精切，改进金相组织，合理选择切削液，适当增大刀具前角、提升刀具刃磨质量等，均能有效地减小表面粗糙度值。,（,2,）磨削加工后表面粗糙度,1,）几何原因影响,2,）表面层金属塑性变形（物理原因）影响,69/200,2,影响表层金属力学物理性能工艺原因及其改进办法,最主要改变是表层金属显微硬度改变、金相组织改变和在表层金属中产生残余应力等。,（,1,）加工表面层冷作硬化,1,）冷作硬化产生,2,）影响表面冷作硬化原因,切削力愈大，塑性变形愈大，硬化程度愈大，硬化层深度也愈大。,当变形速度很快（即切削速度很高）时，塑性变形可能跟不上，这么塑性变形将不充分，冷作硬化层深度和硬化程度都会减小。,切削温度高，回复作用增大，硬化程度减小。,工件材料塑性越大，冷作硬化程度也越严重。,70/200,金属磨削时，影响表面冷作硬化原因主要有：,磨削用量影响,砂轮粒度影响,3,）冷作硬化测量方法,冷作硬化测量主要是指表面层显微硬度和硬化层深度测量，硬化程度可由表面层显微硬度和工件内部金属原来显微硬度计算求得。,71/200,（,2,）表层金属金相组织改变,1,）磨削加工表面金相组织改变,磨削淬火钢时，因为磨削条件不一样，在工件表面层产生磨削烧伤有,3,种形式：淬火烧伤、回火烧伤、退火烧伤。,2,）影响磨削烧伤原因及改进路径,研究磨削烧伤问题能够从切削时温度人手，通常从以下三方面考虑：,合理选取磨削用量,正确选择砂轮,改进冷却条件,72/200,（,3,）表层金属残余应力,机械加工时在加工表面金属层内有塑性变形产生，使表层金属比体积增大。因为塑性变形只在表面层中产生，而表面层金属比体积增大和体积膨胀，不可防止地要受到与它相连里层金属妨碍，这么就在表面层内产生了压缩残余应力，而在里层金属中产生拉伸残余应力。,（,4,）表面强化工艺,表面强化工艺是指经过冷压加工方法使表面层金属发生冷态塑性变形，以降低表面粗糙度值，提升表面硬度，并在表面层产生压缩残余应力表面强化方法。,1,）喷丸强化,2,）滚压加工,3,）挤压加工,73/200,第,4,章 模具零件毛坯处理,模具生产属于单件、小批量生产类型，除了标准模架、模具标准件能够按标准选择购置外，其它工作部分零件加工所需原材料毛坯形状上基本都是方形或长方形，没有现成标准型材可供选择，另外，模具工作部分零件，往往要求承载能力高，需要较高硬度，所使用材料基本上都是高碳或高合金钢，钢厂提供都是原始毛坯料，需要下料、铸造加工。主要是因为这类材料冶金质量存在严重缺点，如大量共品网状碳化物存在，这种碳化物很硬也很脆，而且分布不均匀，降低了材质力学性能，恶化了热处理工艺性能，降低了模具使用寿命。,74/200,4.1,下料,普通是在铸造前在专门下料设备上把金属棒料切成所需长度。当没有专门下料设备时，也能够在其它设备上进行切料。惯用下料方法介绍以下：,1,锯切 锯切常在圆盘锯、弓形锯和带锯上进行。,2,砂轮切割 砂轮切割是在砂轮切割机上将钢坯切断。,3,气割 气割是利用氧气和可燃气体气割器（称割炬），产生温度很高火焰，使割缝上金属熔化而烧断金属材料。,4,剪切 普通在剪床上进行，能够剪切直径为,200mm,以下钢材。,5,冷折下料 在水压机或曲柄压力机上，经过冲头将压力传到材料上，从而使被折材料沿预先加工好切口折断，,75/200,4.2,铸造加工,将金属坯料加热使其含有较高塑性，然后放在铸造设备上，利用通用工具或专用模具对其施加压力，迫使其产生塑性变形，从而取得所需形状和尺寸锻件，这种压力加工方法称为铸造。,1,铸造目标,（,1,）得到合理几何形状和机械加工余量,（,2,）改进了材料碳化物分布不均匀状态和金相组织状态,（,3,）改进了坯料纤维方向,76/200,2,锻压设备,模具零件毛坯锻压方式通常是自由锻，所使用锻压设备为空气锤、水压机等,3,锻前