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1、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
2、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,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
3、,（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NQn(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
4、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,各种生产类型的工艺特征,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
5、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
6、要求分析,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
7、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
8、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：,、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,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
9、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。,毛坯的选择依据：,2毛坯的种类（四种）,原型材,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,D理,L=（1.252.5）D实（镦粗比 锻造比）,C. 下料尺寸,. 坯料体积,坯锻K=(锻+冲孔连皮+飞边) K烧,D. 下料方式：锯切、蓝脆剪切、热剪切,铸件：（模座、大框架）,半成品件：模座、模板、垫板、模架（标准化）,A.材料 铸铁
10、、铸钢、铸铝B.质量 无严重缺陷C.热处理 铸钢229HBS铸铁A,4)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：,4)互为基准原则 当两个被加工表面之间位置精度较
11、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）,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)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,工件的六个
12、自由度,即L越大，工件的转角误差 就越小，定位精度就越高。,六、工艺路线的分析与拟定,表面加工方法的选择（补充）,（一）外圆面的加工,外圆表面的技术要求包括：本身精度（直径与长度的尺寸精度，圆度、圆柱度等形状精度）；位置精度（与其他外圆面或孔的同轴度、与端面的垂直度等）；表面质量（表面粗糙度、表面硬度、残余应力等）。,1、外圆表面的技术要求,2、外圆表面加工方案的分析,各种加工要求的外圆表面的加工方案见表。,外圆面加工方案框图（经济精度、经济粗糙度）,粗车 IT12IT11,12.550,半精车 IT10IT9,3.26.3,超精加工 IT5,0.0120.1,精细车 IT7IT6,0.025
13、0.4,精车 IT8IT7,0.81.6,研磨或超级光磨 IT5,0.0060.1,粗磨 IT8IT7,0.81.6,半精磨 IT7IT6,0.40.8,精磨 IT6IT5,0.10.4,镜面磨 IT5,0.0250.006,滚压（抛光） IT7IT6,0.0250.2,镜面车 IT6IT5,0.0120.006,（1）一般最终工序采用车加工方案的，适用于各种金属 （淬火钢除外）。 （2）最终工序采用磨加工方案的，适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁，但不宜加工强度低、韧性大的有色金属。磨削前的车削精度无需很高，否则对车削不经济，对磨削也无意义。 （3）最终工序采用精细车或研磨方案，适用于有色金属的精加工。 （4）研磨、超级光磨和高精度小粗糙度值磨削前的外圆 精度和粗糙度对生产率和加工质量影响极大，所以 在研磨或高精度磨削前一般都要进行精磨。 （5）对尺寸精度要求不高，而粗糙度值要求小而光亮的 外圆，可通过抛光达到要求。,目前研究最多、最成熟的是超精车削。图3所示的微型车床尺寸仅为普通车床的五十分之一，其主轴转速可达10000rpm，进给速度可以达到135um/s，用它加工的黄铜零件表面粗糙度可以达到Ramax 1.5um。,
