模具制造工艺与装备

模具制造工艺与装备课程性质：本课程是模具设计与制造专业的一门核心技术课程，又是一门实践性、应用性、综合性很强的课程。绪论课程任务：1.熟悉各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，充分考虑模具设计、模具加工工艺、模具材料的关系；2.具有分析模具零件加工工艺性的能力，并能够设计出确保模具零件加工质量、效率、成本的加工方案；3.了解国内外先进的模具制造技术。一、课程简介：二、课程目标1．掌握模具制造工艺的基本知识；2．掌握模具零件一般机械加工方法及模具的特种加工方法，重点掌握模具典型零件的加工工艺，会编制一般模具零件的工艺规程；3.熟悉数控加工的编程方法和数控加工工艺；4.掌握冷冲模及塑料模的装配方法及装配工艺和检验方法，会编制冷冲模及塑料模的装配工艺规程；5.初步具备解决模具制造现场及管理方面问题的能力。三、课程内容(目录)第1章机械加工工艺规程的制定第2章模具零件的加工第3章成形磨削第4章电火花线切割及电火花加工第5章模具装配工艺第6章其他制模加工技术四、模具制造技术简介1.模具制造技术与以下技术密切相关制造设备水平新材料的应用标准化程度计算机辅助设计与制造（模具CAD/CAM)2.模具制造的特点（1）制造质量要求高,.（2）形状复杂：（3）模具生产为单件、多品种生产（4）材料硬度高：（5）要求模具生产周期短；（6）模具为单件成套性生产3.模具制造基本要求四项指标制造精度高使用寿命长制造周期短模具成本低（1）理论与实际相结合（2）企业实际生产过程。（3）做好课程工艺设计本课程的学习方法4.本课程学习方法课堂讨论与一般的机械产品的生产相比，模具生产和制造工艺具有哪些特点？1.1概述1.1.1工艺过程1.生产过程，将用户提供的产品信息和制件的技术信息，通过结构分析、工艺性分析，设计成满足用户需要的模具。模具生产过程分以下五个阶段：（1)技术准备（2)备料（3)零部件加工(5)验收与试用（4)装配第一章机械加工工艺规程的制定2．模具制造工艺过程模具制造工艺过程是模具生产过程的主要部分，即从生产准备到验收、试用合格之前，共五个阶段属于制造工艺过程。模具零件主要有：标准、通用零件和成形件两大类。这些零件加工工艺过程的组成包括以下内容：（1）工序(连续性)是指一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（如机床或钳台），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那部分工艺过程。（2）安装（3）工位（4）工步（5）走刀(占位)(相对固定)(仅仅是一个工位)(去除)工序工序是工艺规程的基本单元；是指一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（如机床或钳台），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那部分工艺过程。☆划分工序的主要依据：零件在加工过程中工作地点（或机床）是否发生变更。加工内容是否连续。工序号工序内容（单件小批量）设备1车一端面，钻中心孔；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床阶梯轴工序加工工序工序号工序内容（大批量）设备1铣两端面，钻两端中心孔铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台安装工件的定位和夹紧过程。定位:确定工件在机床或夹具上占有一个正确位置的过程。夹紧:工件定位后将其固定，使之在加工过程中保持定位位置不变。工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。加工过程中，应尽量减少安装次数，以减少安装误差和辅助时间。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和设备的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。（工件在机床上占据的每一个加工位置为一个工位）多工位工位1：装卸工件工位2：钻孔工位3：扩孔工位4：铰孔工步，工序进一步划分即为工步。工步:一个工序中，在加工表面和加工工具（转速与进给量均不变）不变的情况下，所连续完成的那一部分工序，称为工步。如果上述两项中有一项改变，就成为另一工步。复合工步：用几把刀具同时加工几个表面的工步。复合中心钻钻孔、锪锥面复合工步走刀（行程）刀具对工件每进行一次切削就是一次走刀（层）（行程），走刀是工步的一部分，一个工步可包括一次或多次走刀。3.生产纲领与生产类型•1.生产纲领机械产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。N0=N×n(1十α十β)式中：N0—机械零件的生产纲领（件）；N—机械产品在计划期内的产量(件)；n—每台机械产品中该零件的数量(件)；α—该零件的备品率（%）；β—该零件的废品率（%）。2.生产类型⑴单件生产模具工作零件的生产。⑵成批生产模具的标准件（半成品）的生产。同一产品或零件每批投入生产的数量称为批量(3)大量生产产品数量很大，。•1.1.2、模具工艺工作•在模具生产过程中，直接改变制件的形状、尺寸、相互位置、性能的生产过程称为工艺过程。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工艺技术文件，用于指导生产。••1.模具工艺工作的主要内容•(1)编制工艺文件模具工艺文件主要包括模具零件加工工艺规程、模具装配工艺要点或工艺规程、原材料清单、外购件清单和外协件清单等。••模具工艺技术人员应在充分理解模具结构、工作原理和要求的前提下，结合本企业冷、热加工设备条件，本企业生产和技术状态等条件编制模具零件加工和模具装配等工艺文件。•••(2)二类工具的设计和工艺编制二类工具(二级工具)是指加工模具零件和模具装配中所用的各种专用工具。这些专用的二类工具，•。•(3)处理加工现场技术问题处理模具零件加工和装配过程中出现的技术、质量和生产管理问题是模具工艺技术人员的经常性工作之一。如解释工艺文件和进行技术指导、调整加工方案和方法、办理尺寸超差和代料等。在处理加工现场技术问题时，既要保证质量又要保证生产进度。•(4)试模和鉴定工作模具在装配之后的试模是模具生产的主要环节，模具设计人员、工艺人员和其他人员通过试模中出现的问题，提出解决问题的对策，并对模具的最终技术质量状态作出正确的结论。•2.模具工艺文件的编制模具零件加工工艺规程的常用格式。模具装配工艺规程的编制，对于一般模具只编制装配要点、重要技术要求的保证措施以及在装配过程中需要机械加工和其他加工配合的要求，而模具的具体装配程序多由模具装配钳工自行掌握。只有对于大型复杂模具才编制较详细的装配工艺规程。•1）工艺规程的作用•指导生产•生产组织和生产管理的依据•改、扩建企业的基本资料•2）对工艺规程的要求•质量可靠•技术先进•经济性•良好的劳动条件返回模具零件加工工艺规程格式•编制工艺规程的依据(P8)•编制模具工艺规程的4个环节•分析•毛坯•二类工具•填写内容•作业•1、在生产过程中，为什么要编程工艺规程？•2、比较工序与工步的区别？1.2零件的工艺分析1.2.1零件的几何形状分析通过分析，判断其可行性和合理性，合理选择零件的各种加工方法和工艺路线。1.2.2零件的技术要求分析1.2.3零件的结构工艺性分析1.原材料（强度刚度力学性能采购便于加工）2.加工与装配分析表1-3几种零件的结构工艺性比较1.3零件的基准选择和安装基准的分类1．设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面的基准，称为设计基准。端面A是B、C基准轴线是外圆、内孔的基准2.工艺基准零件在加工和装配过程中所使用的基准，称为工艺基准。工艺基准测量基准定位基准工序基准设计基准设计基准课堂讨论：加工B时，设计基准？定位基准？B1.3.2工件定位的基本原理工件的自由度完全定位不完全定位过定位欠定位熟悉表1-41-51.3.3定位基准的选择2）粗基准及选择原则使用未经机械加工的表面作定位基准，称为粗基准1为保证加工表面与不加工表面之间的位置尺寸要求，应选不加工表面作粗基准非加工表面原则2若零件上有多个表面要加工，则应该选择其中加工余量最少的表面为粗基准，以保证加工表面都有足够的加工余量余量最小原则3对于工件的重要表面，为保证其本身的加工余量小而均匀，应优先选择该重要表面为粗基准重要表面原则床身加工粗基准的两种方案比较底面加工余量不均匀导轨面加工余量均匀导轨面加工余量不均匀底面加工余量均匀4粗基准一般只能使用一次，选作粗基准的表面，应尽可能平整，不能有飞边、浇注系统、冒口或其它缺陷。不重复使用原则粗基准是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低2．精基准的选择原则1）基准重合原则选设计基准作定位基准，容易保证加工精度。2）基准统一原则应选择几个被加工表面（或几道工序）都能使用的定位基准为精基准。如：轴类零件加工以轴线为基准。基准统一的好处：a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差。b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。3）互为基准原则：相互位置精度要求高的零件，采用互为基准反复加工的原则。采用互为基准磨内孔和外圆a)工件简图b)用三爪卡盘磨内孔c)在心轴上磨外圆注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。无心外圆磨削精磨床身导轨调整楔铁５）精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度和宽度，以提高其位置精度。4）自为基准原则：在精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。•1.4毛坯•定义：根据零件所要求的形状、尺寸而制定的供进一步加工用的生产对象。•分析：由零件的形状决定•1.4.1毛坯种类及选择•1种类•型材•锻件•铸件•焊接件•其他毛坯•2选择毛坯时应考虑的因素•1）零件的材料与力学性能•2）零件的结构形状与尺寸大小•3）现有生产条件•4）充分利用新工艺、新材料•1.4.2毛坯形状和尺寸的确定•少无切削是现代机械制造技术的发展趋势之一1.5工艺路线的拟定工艺路线是工艺设计的总体布局。提出几个方案，分析比较，选择最佳。基本原则:保证质量、生产效率、经济性（成本价格）1.5.1表面加工方法的选择1）首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求2）工件材料的性质，对加工方法选择也有影响3）应考虑生产率和经济性的要求4）所选择的加工方法要与工厂现有的生产条件相适应，不能脱离现有设备和工人技术水平，要充分利用现有设备，挖掘生产潜力表1.4~1.6中列出了选择不同的加工方案，被加工表面能达到的经济精度及表面粗糙度。模具制造技术选择加工方法时总是根据各种工艺方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度等因素来选定它的最后加工方法。再选择前一系列工序的加工方法。外圆柱面加工方法序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT11～1312.5～50适用于淬火钢以外的各种金属2粗车-半精车IT8～103.2～6.33粗车-半精车-精车IT7～80.8～1.64粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT7～80.025～0.25粗车-半精车-磨削IT7～80.4～0.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨IT6～70.1～0.47粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工IT50.12～0.18粗车-半精车-精车-精细车（金刚石车）IT6～70.025～0.4主要用于要求较高的有色金属加工9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨）IT5以上0.006～0.025极高精度的外圆加工10粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.006～0.1孔加工方法序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/μm适用范围1钻IT11～1312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于15～20mm2钻-铰IT8～101.6～6.33钻-粗铰-精铰IT7～80.8～1.64钻-扩IT10～116.3～12.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于15～20mm5钻-扩-铰IT8～91.6～3.26钻-扩-粗铰-精铰IT70.8～1.67钻-扩-机铰-手铰IT6～70.2～0.48钻-扩-拉IT7～90.1～1.6大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）9粗镗(或扩孔）IT11～136.3～12.5除淬火钢外的各种材料