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第二章模具机械加工基本理论第一节模具制造工艺规程编制第二节模具制造精度分析第三节机械加工表面质量第四节模具技术经济分析1．生产过程与工艺过程第一节模具制造工艺规程编制1)产品投产前的生产技术准备工作2)毛坯制造如毛坯的锻造、铸造和冲压等。3)零件的加工过程如机械加工、特种加工、焊接、热处理和表面处理等。4)产品的装配过程5)各种生产服务活动一、基本概念（1）生产过程：将原材料转变为成品的全过程称为生产过程。它主要包括：（2）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，则称其为机械加工工艺过程。2．机械加工工艺过程及其组成（1）工序机械加工工艺过程是由一个或若干个按顺序排列的工序组成。工序:是一个或一组工人，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。它是组成工艺过程的基本单元，又是生产计划和经济核算的基本单元。例1：每一个工件在同一台机床上钻孔后就接着铰孔，若在该机床上将这批工件都钻完孔后再逐个铰孔，对一个工件的钻铰加工过程就不连续了，钻、铰加工应该划分成两道工序。则该孔的钻、铰加工过程是连续的，应算作一道工序。表1-1模柄的工艺过程工序编号工序内容设备1车两端面钻中心孔车床2车外圆（φ32留磨削余量）车槽并倒角车床3磨φ32外圆外圆磨床走刀：一个工步内每进行一次切削即为一次走刀。工序≥工步≥走刀（2）工步及走刀工步：是在加工表面和加工工具（切削用量中的转速与进给量）不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。安装：定位后并将其夹紧。工件定位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。（3）安装及工位定位：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。工位：为了完成一定的工序部分，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。企业在计划期内应生产的产品量(年产量)，称为生产纲领。某种零件的年产量可用以下公式计算N＝Qn(1+a％+b％)（2）生产类型根据产品的生产纲领大小、品种多少、结构大小为划分依据。3．生产纲领和生产类型（1）生产纲领年产量与生产类型的关系模具生产极少有大量生产生产类型同类零件的年产量/件轻型零件（质量‹100kg）中型零件（质量‹100~2000kg）重型零件（质量›2000kg）单件生产﹤100﹤10﹤5成批生产小批100~50010~2005~100中批500~5000200~500100~300大批5000~50000500~5000300~1000大量生产﹥50000﹥5000﹥1000各种生产类型的工艺特征类型特点单件生产成批生产大量生产加工对象经常改变周期性改变固定不变毛坯的制造方法及加工余量铸件用木模、手工造型；锻造用自由锻。毛坯精度低，加工余量大部分铸件用金属模，部分锻件采用模锻。毛坯精度中等，加工余量中等铸件广泛采用金属模机器造型。锻件广泛采用模锻以及其它高生产率的毛坯制造方法。毛坯精度高，加工余量小机床设备及其布置形式采用通用机床。机床按类别和规定大小采用“机群式”排列布置采用部分通用机床和部分高生产率的专用机床。机床设备按加工零件类别分“工段”排列布置广泛采用高生产率的专用机床及自动机床。按流水线形式排列布置工艺装备多用标准夹具，很少采用专用夹具，靠划线及试切法达到尺寸精度采用通用刀具与万能量具广泛采用专用夹具部分靠划线进行加工较多采用专用刀具和专用量具广泛采用先进高效夹具，靠夹具及调整法达到加工要求广泛采用高生产率的刀具和量具对操作工人的要求需要技术熟练的操作工人操作工人需要一定的技术熟练程度对操作工人的技术要求较低，对调整工人的技术要求较高工艺文件有简单的工艺过程卡片有较详细的工艺规程，对重要零件需编制工艺卡片有详细编制的工艺文件零件的互换性广泛采用钳工修配零件大部分有互换性，少数用钳工修配零件全部有互换性，某些配合要求很高的零件采用分组互换生产率低中等高单件加工成本高中等低作用：(1)工艺规程是指导生产的重要技术文件(2)工艺规程是生产组织和生产管理工作的基本依据(3)工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料二、工艺规程制定的原则和步骤1．工艺规程的作用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。机械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。2．机械加工工艺规程的基本原则：三个方面的要求：(1)技术上的先进性(2)经济上的合理性。(3)有良好的劳动条件。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产品。(7)确定切削用量及时间定额3．制订工艺规程的步骤：(1)研究产品的装配图和零件图进行工艺分析(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(8)填写工艺文件4．工艺文件及其作用：(1)工艺过程综合卡片小批量(2)机械加工工艺过程卡片成批(3)机械加工工序卡片大批量三、产品图样（零件）的工艺分析零件的工艺分析零件结构的工艺分析零件的技术要求分析对零件进行工艺分析目的：从加工制造的角度出发分析零件结构的工艺性是否良好，技术要求是否恰当。并从中找出主要的技术要求和关键。1．零件结构的工艺分析零件结构的工艺分析表面组成表面尺寸大小表面的不同组合零件结构的工艺性：是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。零件结构的工艺性好是指零件的结构形状在满足使用要求的前提下，按现有的生产条件能用较经济的方法方便地加工出来。零件结构的工艺性比较零件结构的工艺分析重点：(1)零件尽量由简单且有规律的表面构成。(2)零件表面有关尺寸应标准化、规格化。(3)零件有关表面形状应与加工刀具形状相适应。(4)尽量减少加工面积。(5)尺寸标注要保证加工的方便性。(6)合理地标注加工精度和表面粗糙度。(7)合理地选择零件的材料。(8)零件的结构应保证加工时刀具的引进和退出。(9)零件的结构应能尽量减少加工时的装夹或工位数及换刀的次数。例:一般原则及实例分析设计零件结构时，在满足零件使用要求的条件下，应考虑以下一些原则：1、便于安装(1)增加工艺凸台(2)增设装夹凸缘或装夹孔(3)改变结构或增加辅助安装面(1)刀具的引进和退出要方便2、便于加工和测量(2)尽量避免箱体内的加工面(3)凸缘上的孔要留出足够的加工空间(4)尽可能避免弯曲的孔(5)必要时，留出足够的退刀槽、空刀槽或越程槽等(1)有相互位置精度要求的表面，最好能在一次安装中加工3、利于保证加工质量和提高生产效率(2)尽量减少安装次数(3)要有足够的刚度，减少工件在加夹紧力或切削力作用下的变形(4)孔的轴线应与其端面垂直(5)同类结构要素应尽量统一2)简化零件结构（6）尽量减少加工量1)采用标准型材3)减少加工面积(7)尽量减少走刀次数(8)便于多件一起加工（2）应能使用标准刀具加工铣凹槽：４、提高标准化程度钻盲孔：（1）尽量采用标准件铣型腔：7、合理采用零件的组合5、合理地规定表面的精度等级和粗糙度的数值6、既要结合本单位的具体加工条件（如设备和人工的技术水平），又要考虑与先进的工艺方法相适应练习题：铣平面齿轮轴滚齿三联齿轮插齿车内螺纹车外螺纹插键槽钻孔箱体镗孔2．零件的技术要求分析零件的技术要求，包括：•被加工表面的尺寸精度•表面质量•几何形状精度•各表面之间的相互位置精度•零件材料、热处理及其它要求加工顺序最终加工方法加工方法、加工余量、工艺路线四、毛坯的设计(1)零件材料的工艺性及组织和力学性能要求(2)零件的结构形状和尺寸(3)生产类型(4)工厂生产条件毛坯是根据零件(或产品)所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。1.毛坯的选择依据：2．毛坯的种类（四种）①原型材②锻件：锻件的特点：碳化物分布均匀、晶粒细化、组织致密，力学性能得到提高、加工工艺性能好、寿命高。精密冲裁模、重载冲压模（高碳高合金钢）锻件毛坯的设计：A.加工余量：各种缺陷、氧化脱碳层坯3637.0VD理L=（1.25～2.5）D实（镦粗比锻造比）C.下料尺寸Ｂ.坯料体积Ｖ坯＝Ｖ锻K=(Ｖ锻+冲孔连皮+飞边)K烧D.下料方式：锯切、蓝脆剪切、热剪切③铸件：（模座、大框架）④半成品件：模座、模板、垫板、模架（标准化）A.材料铸铁、铸钢、铸铝B.质量无严重缺陷C.热处理铸钢229HBS铸铁269HBS时效处理基准是用来确定生产对象上几何要素（点、线、面）间的几何关系（位置和尺寸）所依据的那些点、线、面。基准设计基准工艺基准定位基准装配基准测量基准按作用工序基准五、定位基准的选择1.基准及其分类设计基准：在设计图样上用来确定其他点、线、面的基准，称为设计基准。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。工序基准：在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。定位基准：在加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置(即将工件定位)所使用的基准称为定位基准。测量基准：检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准所采用的基准。装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中所采用的基准称为装配基准。装配基准通常就是零件的主要设计基准。孔D的轴线2.工件的安装方式定位+夹紧=装夹(安装)(1)直接找正法用百分表、划针或目测在机床上直接找正工件的有关基准，使工件占有正确的位置称为直接找正法。(2)划线找正法在机床上用划线盘按毛坯或半成品上预先划好的线找正工件，使工件获得正确的位置称划线找正法。(3)用夹具装夹工件３.定位基准的选择：机械加工的最初工序只能用工件毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准。用已经加工过的表面作定位基准则称为精基准。(1)粗基准的选择六原则：1)为了保证加工表面与不加工表面的位置尺寸要求，应选不加工表面作粗基准。2)若要保证某加工表面切除的余量均匀，应选该表面作粗基准。有多个不加工表面情况：若对孔同轴度：BA4)为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量小的表面作粗基准。3)尽量使工件上各加工表面的金属切除余量最小。（选加工面积大表面作粗基准）若：ZAZBZC选C表面作粗基准5)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。6)一般情况下同一方向上粗基准不重复使用。(2)精基准的选择：1)基准重合原则（避免基准不重合误差）选择精基准，主要应考虑如何减少定位误差、保证加工精度，使工件装夹方便、可靠、夹具结构简单。选取原则：基准重合的示例a)以平面2定位b)以平面1定位4)互为基准原则当两个被加工表面之间位置精度较高，要求加工余量小而均匀时，多以两表面互为基准进行加工。3)自为基准原则精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，这时应尽可能用加工表面自身为精基准。2)基准统一原则（避免因基准变换而引起的定位误差）b)用三爪卡盘磨内孔a)工件简图c)在心轴上磨外圆采用互为基准磨内孔和外圆4.工件的定位定位+夹紧=装夹(安装)(1)工件正确定位应满足以下要求：1)应使工件相对于机床处于一个正确的位置。试切法：一种通过试切测量调整再试切，反复进行到被加工尺寸达到要求为止的加工方法。单件生产调整法：先调整好刀具和工件在机床上的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这个位置不变，以保证工件被加工尺寸的方法。成批加工2)要保证加工精度，位于机床或夹具上的工件还必须相对于刀具有一个正确位置。在生产中工件、刀具之间的相对位置常用试切法或调整法来保证。(2)工件定位基本原理：工件的六个自由度六点定则：用合理分布的六个支承点来限制的六个自由度，使工件在机床上或夹具中的位置完全确定下来，这就是六点定位原理，简称“六点定则”。即L越大，工件的转角误差就越小，定位精度就越高。六个支承点限制了工件的全部自由度，称为完全定位。（有些工