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1、,第,2,章模具机械加工基础,模具加工工艺规程制定,2.1,模具零件的机械加工精度,2.2,模具零件的机械加工表面精度,2.3,模具的技术经济分析,2.4,2.1,模具加工工艺规程制订,用机械加工的方法直接改变毛坯形状、,尺寸和机械性能等，使之变为合格零件的,过程，称为机械加工工艺过程。,模具加工工艺规程是规定模具零部件,机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文,件。它集中体现了模具生产工艺水平的高,低和解决各种工艺问题的方法和手段。,将原材料或半成品转变为成品的全过,程称为生产过程。主要包括：,（,1,）产品投产前的生产技术准备过程,（,2,）毛坯的制造过程,（,3,）零件的加工过程,（,4,）
2、产品的装配过程,（,5,）各种生产服务活动,2.1.1,模具的生产过程和工艺过程,1,生产过程,2,工艺过程及其组成,模具的机械加工工艺过程是由一个或,几个按顺序排列的工序组成。,（,1,）工序,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零件进行加工，,所连续完成的那一部分工艺过程。,每一个工序又可以分为安装、工位、,工步和走刀。,（,2,）安装,零件加工前，使其在机床或夹具中相,对刀具占据正确位置并给予固定的过程，,称为装夹。（装夹包括定位和夹紧两过,程）。零件通过一次装夹后所完成的那一,部分工序称为安装。,（,3,）工位,为了减少零件装夹次数，在零件的一,次安装中，使零件与
3、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。,（,4,）工步,工步是在加工表面、切削刀具、切削,速度和进给量都不变的情况下所连续完成,的那一部分工序，称为工步。工步是构成,工序的基本单元。,（,5,）走刀,有些工步，由于加工余量较大，需,要对同一表面分几次切削，刀具从被加,工表面每切下一层金属层即称为一次走,刀。每个工步可以包括一次走刀或几次,走刀。,3,生产纲领和生产类型,（,1,）生产纲领,企业在计划内应生产的产品的年生产量,称为生产纲领。零件的年生产纲领由下式计,算：,N,Qn,（,1+a,）（,1+b,）,（,2,）生产类型,企业（或车间、工段、
4、班组、工作地）,生产专业化程度的分类称为生产类型。,工艺规程的作用体现在以下方面：,（,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的,依据。,（,3,）工艺规程是新建或扩建工厂或车间,主要技术资料。,2.1.2,模具工艺规程制定的原则和步骤,1,模具工艺规程的作用,2,制定模具工艺规程的基本原则,（,1,）必须可靠保证加工出符合图样及,所有技术要求的产品或零件。,（,2,）保证最低的生产成本和最高的生,产效率。,（,3,）保证良好的安全工作条件。,（,4,）保证工艺技术的先进性。,3,制定工艺规程所需的原始资料,主要有：产品装配图、零件图；产品,验收质量
5、标准；产品的年生产纲领；毛坯,材料与毛坯生产条件；工厂的生产条件；,工艺规程设计、工艺装备设计所用设计手,册和有关标准；国内外先进制造技术资料,等。,4,制定工艺规程的步骤,（,1,）研究产品的装配图和零件图，进行,工艺,分析。,（,2,）由零件生产纲领确定零件生产类型。,（,3,）确定毛坯的种类、技术要求和制造,方法。,（,4,）拟订零件加工工艺路线。,（,5,）确定各工序的加工余量，计算工序,尺寸及其公差。,（,6,）确定各工序的技术要求及检验方法。,（,7,）选择各工序使用的机床设备及刀具、,夹具、量具和辅助工具等工艺装备。,（,8,）确定各工序的切削用量及时间定额。,（,9,）填写工艺
6、文件。,5,工艺文件的形式,（,1,）机械加工工艺过程卡片,它是以工序为单位，简要说明产品或,零、部件的加工过程（包括毛坯制造、机,械加工、热处理等）的一种工艺文件。模,具零件一般都制定机械加工工艺过程卡片,作为工艺文件。机械加工工艺过程卡片的,格式见见表,1,2,。,（,2,）机械加工工序卡片,它是在工艺过程卡片的基础上按每道工,序所编的一种工艺文件，一般具有工序简图，,并详细说明该工序的每一个工步的加工内容、,工艺参数、操作要求以及所用设备和工艺装,备等。机械加工工序卡片的格式见表,1,3,。,零件结构的工艺性是指所设计的零件,在满足使用性能要求的前提下制造的可行,性和经济性。当某个零件的
7、结构形状在现,有的工艺条件下，既能方便地制造，又有,较低的制造成本，这种零件结构的工艺性,就好。,表,1,4,列举了几种在常规工艺条件下,零件的结构工艺性分析的实例。,2.1.3,模具零件的工艺分析,1,零件结构的工艺性分析,零件的技术要求包括：尺寸精度、几何,形状精度、各表面的相互位置精度、表面,质量、零件材料、热处理及其它要求。分,析时应注意以下两点：,（,1,）零件的技术要求既要满足设计要求，,又要便于加工。,（,2,）在满足产品使用性能的条件下，零件,图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要,求应取最经济值。,2,零件的技术要求分析,模具零件所用的毛坯种类主要有：型材、,铸件、锻件和半成品
8、件四种。,2,选择毛坯的原则,（,1,）零件材料对加工工艺性能和力学,性能的要求。,（,2,）零件的形状结构和尺寸。,（,3,）生产类型。,（,4,）生产条件。,2.1.4,毛坯的选择,1,毛坯的种类,基准是在零件图上或实际的零件上，,用来确定其它点、线、面位置时所依据的,那些点、线、面。基准按其功用不同可分,为设计基准和工艺基准。,（,1,）设计基准,在零件图上用来确定其它点、线、面,位置的基准，称为设计基准。,2.1.5,定位基准的选择,1,定位基准的概念和种类,（,2,）工艺基准,在加工、测量和装配过程中使用的基,准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同,可分为工序基准、定位基准、测量基准和
9、,装配基准。,在加工时，为了使零件相对于机床和,刀具占据的正确位置（即将零件定位），,所使用的基准称为定位基准。,2,零件的安装,在机械加工中，为了在零件的某一部,位上加工出符合规定技术要求的表面，加,工前，必须使零件在机床或夹具中相对于,刀具占据正确的位置，这一过程称为定位。,零件定位后，为了防止切削力、重力、惯,性力等破坏定位，必须使零件的定位位置,保持不变，这一操作称为夹紧。将零件从,定位到夹紧的整个过程，称为安装。,3,定位基准的选择,（,1,）粗基准的选择,1,）为了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。,2,）如果需要保证某重要加工表面的加,工余量
10、均匀，应选该表面作粗基准。,3,）对于有较多加工面的零件，为了,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。,4,）选作粗基准的表面，应尽可能平整，,不能有飞边、浇口、冒口或其它缺陷，以,确保零件定位准确、夹紧可靠。,5,）一般情况下粗基准不重复使用。,3,定位基准的选择,（,2,）精基准的选择,1,）基准重合原则。,2,）基准统一原则。,3,）自为基准原则。,4,）互为基准原则。,5,）保证零件安装准确、可靠，操作方,便的原则。,（,1,）选择定位基准,（,2,）表面加工方法的选择,（,3,）加工阶段的划分,（,4,）工序的集中与分散,（,5,）加工顺序的安排,2.1
11、.6,零件工艺路线的拟定,为了保证零件的质量，在加工过程中，,需要从加工表面上切除的金属层厚度，称,为加工余量，一般用字母,Z,表示。加工余量,一般有两种分类方法：,（,1,）总加工余量和工序余量。,（,2,）基本加工余量、最大加工余量、,最小加工余量。,2.1.7,加工余量的确定,1,加工余量的概念,2,影响加工余量的因素,（,1,）上道工序后的表面粗糙度和,表面,缺陷层深度。,（,2,）上道工序的尺寸公差,T,a,。,（,3,）上道工序各表面之间相互位置的,空间误差,a,。,（,4,）本工序加工时的安装误差,b,。,3,确定加工余量的方法,（,1,）分析计算法,以一定的实验数据资料和计算公
12、式为,依据。,（,2,）经验估计法,依靠经验采用类比法估算确定加工余,量的大小。,（,3,）查表修正法,以有关工艺手册和资料所推荐的加工,余量为基础。,计算方法如下：,D,2,D,1,Z,1,D,3,D,2,Z,2,D,1,Z,1,Z,2,D,4,D,3,Z,3,D,1,Z,1,Z,2,Z,3,D,5,D,4,Z,4,D,1,Z,1,Z,2,Z,3,Z,4,2.1.8,工序尺寸及其公差的确定,1,工序尺寸的确定,2,工序尺寸公差的确定,工序尺寸公差主要根据加工方法、加工,精度和经济性确定。一般均按该工序加工,方法的经济加工精度选定（可以从机械加,工手册中查得）。,当工序基准与设计基准重合时，最
13、终,工序的公差一般就是零件图样规定的尺寸,公差。毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或,根据所选型材的品种规格确定。,（,1,）机床的精度应与所加工零件所,要求的精度相适应。,（,2,）机床的主要规格尺寸应与所加,工零件的尺寸大小相适应。,（,3,）机床的生产率应与所加工零件,的生产类型相适应。,（,4,）选择机床应结合现有的实际情,况。,2.1.9,机床与工艺装备的选择,1,机床的选择,2,工艺装备的选择,（,1,）夹具的选择,大批量生产广泛使用专用夹具。单件,小批量生产中应尽量选用通用夹具。,（,2,）刀具的选择,依据加工方法、工件材料、所要求的,加工精度、生产率和经济性、机床类型等。,（,3,）
14、量具的选择,量具的选择主要根据检验要求的准确,度和生产类型来决定。,2.2,模具零件的机械加工精度,零件的机械加工质量主要包括零件的,机械加工精度和加工表面质量两个方面。,本节主要讨论模具零件的机械加工精度。,机械加工精度是指零件加工后的实际,几何参数（尺寸、形状和位置）与理想几,何参数的符合程度。主要包括以下方面：,（,1,）零件的尺寸精度,（,2,）零件的形状精度,（,3,）零件的位置精度,零件加工后的实际几何参数对理想几,何参数的偏离程度，称为加工误差。,2.2.1,机械加工精度概述,1,机械加工精度与加工误差,2,获得机械加工精度的方法：,（,1,）试切法,试切法是指通过试切测量调,整
15、再试切的方法反复进行，直至零件,的尺寸精度达到图纸给定要求的方法。,（,2,）定尺寸刀具法,定尺寸刀具法是指用刀具的相应尺寸,来保证零件的加工尺寸达到要求的加工方,法。,（,3,）调整法,调整法是指按零件规定的尺寸预先调,整好刀具与工件的相对位置，并且在一批,零件的加工过程中始终保持这个位置不变，,来保证零件加工尺寸的方法。,(4),自动控制法,自动控制法是把测量装置、进给装置、,切削装置和控制系统等组成一个自动控制,的加工系统，自动完成加工过程中的切削,加工、尺寸测量和刀具调整等工作，当零,件尺寸达到加工要求后，机床自动退刀并,停止加工。,在机械加工时，由机床、夹具、刀具,和零件组成了一个相
16、互联系的完整系统，,称为机械加工工艺系统，简称工艺系统。,工艺系统会有各种各样的误差产生，,加工误差是工艺系统误差导致的结果，所,以工艺系统的误差也称为原始误差。,2.2.2,影响加工精度的因素,1,工艺系统的几何误差对加工精度的影响,（,1,）加工原理误差,加工原理误差是指由于采用近似的成,形运动或近似的刀具轮廓进行加工所产生,的误差。,1,）采用近似的成形运动产生的加工原,理误差。,2,）采用近似的刀具轮廓形状产生的加,工原理误差。,（,2,）机床误差,1,）主轴回转误差,2,）导轨误差,3,）传动链误差,（,3,）刀具的制造误差和磨损,（,4,）夹具的误差和磨损,（,5,）调整误差,2,
17、工艺系统受力变形对加工精度的影响,（,1,）工艺系统的受力变形对加工精度的影响,1,）切削力作用点位置变化引起的零件形,状误差。,2,）切削力大小变化引起的零件形状误差。,3,）夹紧力引起的加工误差,。,4,）重力引起的加工误差。,5,）惯性力引起的加工误差。,6,）传动力引起的加工误差。,（,2,）减小工艺系统受力变形对加工精度影,响的措施,1,）提高工艺系统刚度,合理设计零部件结构，提高其刚度。,提高连接表面的接触刚度。,采用合理的装夹方法和加工方法。,2,）减小切削力及其变化,3,工艺系统受热变形对加工精度的影响,（,1,）工艺系统的受热变形对加工精度的影,响,1,）零件受热变形。,2,
18、）机床受热变形。,3,）刀具受热变形。,（,2,）减小工艺系统热变形的措施,1,）减少发热和隔热,2,）加强散热能力,3,）均衡温度场,4,）保持工艺系统的热平衡,1,、误差预防技术,（,1,）直接减小原始误差法,2.2.3,提高零件加工精度的途径,例,如,，,加,工,细,长,轴时，主要原始误差因,素是工件刚性差，所以，,采用反向进给切削法，,并加上跟刀架，使零件,受拉伸，从而达到减小,变形的目的。,（,2,）转移原始误差法,是把影响加工精度的原始误差转移到,不影响或少影响加工精度的方向上区。,（,3,）误差分组法,采用分组调整，把毛坯件按误差大小,分成,n,组，则每组零件的误差就缩小为原来,
19、的,1/n,。,（,4,）“就地加工”法,是把各相关零件、部件先行装配，然,后就地进行最终加工。,误差补偿技术是指在现存的原始误差,条件下，通过分析、测量，并以这些误差,源为依据，人为地在工艺系统中引入一个,附加的误差源，使之与工艺系统原有的误,差相抵消，以减少或消除零件的加工误差。,特别是借助计算机辅助技术，可以达到很,好的实际效果。,2,、误差补偿技术,2.3,模具零件的机械加工表面质量,为了保证机器的使用性能和延长使用,寿命，就要提高机器零件的耐磨性、疲劳,强度、抗蚀性、密封性、接触刚度等性能，,而这些性能主要取决于零件的表面质量。,机械加工表面质量是以零件的加工表,面和表面层作为分析和
20、研究对象的。,（,1,）表面粗糙度,是指加工表面上具有的较小间距和峰,谷所组成的微观几何形状误差。,（,2,）表面波度,是介于表面宏观几何形状误差和表面,粗糙度之间的几何形状误差。,（,3,）伤痕,是指加工表面上一些个别位置上出现的,缺陷。,2.3.1,模具零件的表面质量,1,零件表面的几何特性,2,零件表面的力学性能,（,1,）表面层的加工硬化,是指机械加工过程中，表面层金属的,硬度有所提高的现象。,（,2,）表面层金相组织变化,是指机械加工过程中，由于切削热的,作用引起表面层金属的金相组织发生变化。,（,3,）表面层残余应力,是指机械加工后，零件表面层残留的,压应力或拉应力。,（,1,）表
21、面粗糙度对耐磨性的影响,一般说表面粗糙度值越小，零件耐磨,性越好。但表面粗糙度值太小，紧密接触,的两个光滑表面之间润滑油不易储存，容,易发生分子粘接，磨损反而增加。因此，,接触面的粗糙度有一个最佳值，这个值与,零件的工作情况有关，重载荷下的表面粗,糙度最佳值比轻载荷时大。,2.3.2,机械加工表面质量对零件使用性,能的影响,1,零件的表面质量对耐磨性的影响,（,2,）表面加工硬化对耐磨性的影响,表面层的加工硬化使摩擦副表面层金,属的硬度提高，所以一般可使耐磨性提高。,但也不是冷作硬化程度越高，耐磨性就越,高，这是因为过度的加工硬化将会引起金,属组织过度疏松，甚至出现裂纹和表层金,属的剥落，使耐
22、磨性下降。所以零件的表,面硬化层必须控制在一定的范围内。,2,零件的表面质量对疲劳强度的影响,（,1,）表面粗糙度对疲劳强度的影响,表面粗糙度值越大，应力集中越严重，,越容易形成和扩展疲劳裂纹。,（,2,）表面层残余应力对疲劳强度的影响,表面层残余拉应力将使疲劳裂纹扩大，,加速疲劳破坏；而表面层残余压应力能够,阻止疲劳裂纹的扩展，延缓疲劳破坏的产,生。,（,3,）表面加工硬化对疲劳强度的影响,加工硬化可以在零件表面形成一个冷,硬层，能够防止裂纹产生并阻止已有裂纹,的扩展，从而提高零件的疲劳强度。但是,如果冷硬层过深过硬，反而容易产生疲劳,裂纹。,3,零件的表面质量对耐蚀性能的影响,表面粗糙度值
23、越大，则凹谷中聚积腐,蚀性物质就越多，渗透和腐蚀作用就越强,烈。因此，零件的表面粗糙度值越大，耐,蚀性能就越差。,表面层的残余应力对零件的耐蚀性能,也有较大影响。表面层的残余拉应力会降,低零件的耐蚀性，而残余压应力则能增强,零件的耐蚀性。,4,零件的表面质量对配合精度的影响,表面粗糙度值的大小将影响配合表面,的配合精度。对于间隙配合，表面粗糙度,值大会使磨损加大，使实际间隙增大，破,坏了要求的配合性质。对于过盈配合，装,配过程中一部分表面凸峰被挤平，使实际,过盈量减小，降低了配合件之间的连接强,度。,（,1,）切削加工对表面粗糙度的影响因素,1,）几何因素,2,）物理因素,3,）工艺系统振动,
24、2.3.3,影响机械加工表面质量的因素及,改善途径,1,机械加工后的表面粗糙度,（,2,）磨削加工对表面粗糙度的影响因素,影响磨削表面粗糙度的主要因素有：,1,）砂轮的粒度,2,）砂轮的硬度,3,）砂轮的修整,4,）磨削速度,5,）磨削深度,6,）零件转速和纵向进给量,7,）零件材料的硬度及韧性,2,机械加工后的表面层物理机械性能,（,1,）表面层加工硬化,影响加工硬化的主要因素有：,1,）刀具,2,）切削用量,3,）零件材料,零件材料的塑性越大，加工时产生的,塑性变形也越大，加工硬化现象就越严重。,（,2,）表面层材料金相组织变化,在磨削加工中，热量中的,70,以上都,传给了零件，造成当被磨削零件表面烧伤。,改善磨削烧伤具体措施有：,1,）正确选择砂轮,2,）合理选择磨削用量,3,）改善冷却条件,（,3,）表面层残余应力,产生残余应力的原因主要有：,1,）冷态塑性变形的影响,2,）热态塑性变形的影响,3,）金相组织变化的影响,表面层体积膨胀时，因为受到基体的限,制，产生了压应力；表面层体积缩小时，,则产生了拉应力。,（,4,）提高和改善零件表面层物理机械性能,的措施,1,）喷丸强,2,）滚压加工,3,）挤压加工,参考教材,2.4,模具的技术经济分析,
