模具制造工藝學基礎知識總結

模具制造工藝學

一工藝過程的基本知識

生產過程中為改變生產對象的形狀、尺寸相對位置和性質等。使其成為成品或半成品的過程稱為工藝過程。

工序是一個或一組工人在一個工作地點對同一個或同時對幾個工件進行加工所連續(xù)完成的那部分工藝過程。

工步是在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續(xù)完成的那一部分工序。

復合工步用幾把刀具或復合刀具同時加工同一工件上的幾個表面進給刀具從被加工表面每切下一層金屬層。

工藝規(guī)程的內容：1、工藝分析2、材料及毛坯的方式；3、工藝方案：表面加工方法加工順序、尺寸、熱處理安排4、加工余量及尺寸；5、設備、刀具、量具；6、時間定額。

生產綱領工廠制造產品（或零件）的年產量分為單件生產和成批生產。

N=Qn(1+a+b)Q－產品的生產綱領；n－每臺產品中該零件的數(shù)量；a－該零件的備品率；b－該零件的廢品率

工序余量相鄰兩工序的工序尺寸之差。是被加工表面在一道工序切除的金屬層厚度。

加工總余量是毛坯尺寸與零件圖的設計尺寸之差。也稱毛坯余量。

影響加工余量的因素1）被加工表面上由前道工序生產的微觀不平度和表面缺陷層深度。2）被加工表面上由前道工序生產的尺寸誤差和幾何形狀誤差。3）前道工序引起的被加工表面的位置誤差。4）本道工序的裝夾誤差。

確定加工余量的方法1．經驗估計法2．分析計算法3．查表修正法工藝規(guī)程內容是描述由毛坯加工成為零件的過程的工藝文件。規(guī)定了加工順序、選用的機床、工具和加工方法，技術條件和檢驗手段等內容。

作用：指導生產和組織工藝準備

制定工藝規(guī)程的原則在一定的生產條件下，以最少的勞動量和最低的費用，可靠地加工出符合圖紙和技術要求的零件。體現(xiàn)在①技術上的先進性②經濟上的合理性③有良好的勞動條件。

制定工藝規(guī)程的基本步驟⑴總裝圖和零件圖的研究分析和工藝審查；⑵確定生產類型；⑶確定毛坯的種類和尺寸；⑷選擇定位基準和主要表面的加工方法，擬定加工路線；⑸確定工序尺寸、公差和技術要求；⑹確定加工機床、工藝裝備、切削用量和時間定額；⑺填寫工藝文件。工件定位確定工件在機床或夾具中占有正確位置的過程稱為定位；使其在加工過程中保持位置不變的操作稱為夾緊；定位、夾緊稱為裝夾。

要求：（1）應使工件相對于機床處于一個正確的位置。（2）要保證加工精度，位于機床或夾具上的工件還必須相對于刀具有一個正確位置。

設計基準在設計圖樣上所采用的基準。工藝基準在工藝過程中采用的基準。

工序基準在工序圖上用來確定本工序被加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準。

定位基準在加工時，為了保證工件相對于機床和刀具之間的正確位置（即將工件定位）所使用。

測量基準測量時所采用的基準的基準。

裝配基準裝配時用來確定零件或部件在產品中的相對位置所采用的基準。

粗基準選擇1）為保證加工表面與不加工表面之間的位置尺寸要求，應選不加工表面作粗基準。2）若要保證某加工表面切除的余量均勻，應選該表面作粗基準3）為保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選擇毛坯余量小的表面作粗基準。4）選作粗基準的表面，應盡可能平整，不能有飛邊、澆注系統(tǒng)、冒口或其它缺陷。5）一般情況下粗基準不重復使用。

精基準1）基準重合原則選設計基準作定位基準，容易保證加工精度。2）基準統(tǒng)一原則應選擇幾個被加工表面（或幾道工序）都能使用的定位基準為精基準。3）自為基準原則精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，這時應盡可能用加工表面自身為精基準。4）互為基準原則兩個被加工表面之間位置精度較高，要求加工余量小而均勻時。

工件的裝夾方法1．找正法裝夾工件（1）直接找正法用百分表、劃

針或目測在機床上直接找正工件的有關基準，使工件占有正確的位置稱為直接找正法。單件和小批生產（2）劃線找正法在機床上用劃線盤按毛坯或半成品上預先劃好的線找正工件，使工件獲得正確的位置稱劃線找正法。多用于單件小批生產。2．用夾具裝夾工件利用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置。一般用于成批和大量生產。二模具的機械加工

導柱和導套的工藝過程可以歸納為：備料→粗加工和半精加階段→熱處理→精加工階段→光整加工階段。

數(shù)控加工中心是在一般的數(shù)控鏜銑床上加裝刀庫和自動換刀裝置，工件在一次裝夾后通過自動更換刀具，連續(xù)地對其各加工面自動地完成銑、鏜、鉆、锪、鉸、攻螺紋等多種工序加工。三成型磨削四特種加工工藝

電火花加工是在特定介質中，通過工具電極和工件電極之間脈沖放電時的電腐蝕作用，對工件進行加工的一種方法，可以加工各種高熔點、高硬度、高強度、高純度、高韌性材料。

電火花加工的基本原理脈沖放電用于零件加工應具備以下基本條件。(1)接在不同極性上的工具和工件之間必須保持一定距離以形成放電間隙。為了使脈沖放電能連續(xù)進行，在加工過程中必須保持放電間隙不變。(2)放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質中進行。(3)脈沖波形基本是單向的。(4)有足夠的脈沖放電能量，以保證放電部位的金屬熔化或氣化。

電火花加工的特點(1)便于加工用機械加工難以加工或無法加工的材料，如淬火鋼、硬質合金、耐熱合金等。(2)電極和工件在加工過程中不接觸，兩者間的宏觀作用力很小，所以便于加工小孔、深孔、窄縫等零件，而不受電極和工件剛度的限制。(3)電極材料不要求比工件材料硬。(4)直接利用電、熱能進行加工，便于實現(xiàn)加工過程的自動控制。

電火花加工的工藝范圍1）穿孔加：2）型腔加工：3）強化金屬表面4）磨削平面及圓柱面。

電火花穿孔加工的工藝過程1、選擇加工方法2、選擇電極材料3、設計電極4、加工電極5、裝夾電極6、被加工零件準備7、校正電極8、零件裝夾與定位9、調整主軸頭上、下位置10、加工準備11、開機加工12、規(guī)準轉換與中間檢查13、零件檢查。

保證凸、凹模配合間隙的方法(1)直接配合法直接配合法是用加長的鋼凸模作電極加工凹模的型孔，加工后將凸模上的損耗部分去除。(2)間接配合法間接配合法是將凸模的加長部分選用與凸模不同的材料，如鑄鐵等粘接或釬焊在凸模上，與凸模一起加工，以粘接或釬焊部分作穿孔電極的工作部分。(3)修配凸模法凸模和工具電極分別制造，在凸模上留一定的修配余量，按電火花加工好的凹模型孔修配凸模，達到所要求的凸、凹模的配合間隙。(4)二次電極法二次電極法加工是利用一次電極制造出二次電極，再分別用一次和二次電極加工出凹模和凸模，并保證凸、凹模配合間隙。五模具裝配工藝

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1生產過程：將原材料或半成品轉變成為成品的各有關勞動過程的總和。

2工藝過程：在模具產品的生產過程中，對于那些使原材料成為成品的直接有關的過程，如毛坯制造、機械加工、熱處理和裝配等。

3工序是工藝過程的基本單元。工序是指一個（或一組）工人，在一個固定的工作地點,對一個（或同時幾個）工作所連續(xù)完成的那部分工藝過程。

4工步是當加工表面、切削工具和切削用量中的轉速與進給量均不變時，所完成的那部分工序。

5走刀：在一個工步內由于被加工表面需切除的金屬層較厚，需要分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。

6為減少工件安裝次數(shù)，常采用各種回轉工作臺，回轉夾具或移位夾具。使工件在一次安裝中先后處于幾個不同位置進行加工。此時，工件在機床上占據(jù)的每一個加工位置稱為工位。7在制定工藝規(guī)程時，要體現(xiàn)以下三個方面的要求：（1）技術上的先進性。（2）經濟上的合理性。（3）有良好的勞動條件。（4）生產質量的可靠性

8工藝文件就是將工藝規(guī)程的內容，填入一定格式的卡片，即為生產準備和施工依據(jù)的技術文件。工藝文件常見的有以下幾種：（1）工藝過程綜合卡片。（2）工藝卡片。（3）工序卡片。9工序卡片是在工藝卡片的基礎上分別為每一個工序制訂的，是用來具體指導工人進行操作的一種工藝文件。

10零件結構的工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性。零件結構的工藝性好是指零件的結構形狀在滿足使用要求的前提下，按現(xiàn)有的生產條件能用較經濟的方法方便地加工出來。

11基準就是零件上用以確定其他點、線、面的位置所依據(jù)的點、線、面。12基準按其他作用不同，可分為設計基準和工藝基準。

13在零件圖上用以確定其他點、線、面的基準，稱為設計基準。14工藝基準就是零件在加工和裝配過程中所使用的基準。

15工藝基準按用途不同又可以分為（1）定位基準（2）測量基準（3）裝配基準。定位基準就是加工時使工件在機床或夾具中占據(jù)一正確位置所用的基準。測量基準就是零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準。裝配基準就是裝配時用以確定零件在部件或產品中位置的基準。

16選擇精基準的原則：基準重合原則、基準統(tǒng)一原則、自為基準原則、互為基準原則。17除定位基準的合理選擇外，擬定工藝路線還要考慮表面加工方法（1從保證加工表面的加工精度和表面粗糙度要求考慮。2考慮工件材料的性質3表面加工方法選擇,首先保證質量要求外，還應考慮生產效率和經濟性要求。）、加工階段劃分（1粗加工階段主要任務是切除各加工表面上的大部分加工余量，使毛坯在形狀和尺寸上盡量接近成品。2半精加工階段它的任務是是使主要表面消除粗加工留下的誤差，達到一定的精度及留有精加工余量，為精加工做好準備。3精加工階段主要是去除半精加工所留的加工余量，使工件各主要表面達到圖樣要求的尺寸精度和表面粗糙度。4光整加工階段如衍磨、拋光等。用于精度及表面粗糙度要求很高的場合。）、工序的集中與分散和加工順序（1切削加工順序的安排：先粗后精；先主后次；基面先行；先面后孔2熱處理工序的安排：預先熱處理，包括退火、正火、時效和調質等；最終熱處理，包括各種淬火、回火、滲碳和氮化處理等3輔助工序安排）等四個方面

18確定加工余量的方法有計算法、查表法、經驗法三種。19影響模具精度的主要因素：1.制件的精度2.模具加工技術手段的水平3.模具裝配鉗工的技術水平4.模具制造的生產方式和管理水平

20對模具技術經濟分析的的主要指標有：模具精度和表面質量，模具的生產周期，模具的生產成本和模具的壽命。模具壽命：是指模具在保證所加工產品零件質量的前提下，所能加工的制件的總數(shù)量，它包括工作面的多次修磨和易損件更換后的壽命。影響模具壽命的因素有：（1）模具結構（2）模具材料（3）模具加工質量（4）模具工作狀態(tài)（5）產品零件狀況21機械加工表面質量也稱表面完整性，包括表面幾何特征（表面粗糙度，表面波度，表面加工紋理，傷痕）、表面層力學物理性能（表面層加工硬化，表面層金相組織的變化，表面層殘余應力）

22車床的種類很多，其中以臥式車床的通用性較好，應用最為廣泛。在模具加工中應用主要如下：（1）圓盤類、軸類零件的加工（2）局部圓弧面的加工（3）回轉曲面的粗加工或半精加工（尺寸大的曲面采用仿形加工法；尺寸小的曲面采用成形刀加工；對拼型腔加工時，為保證型腔尺寸準確對合，通常應預先將各鑲件間的結合面磨平，兩板用銷釘定位，螺釘緊固組成一個整體后才進行車削。）

23仿形機構的形式很多，工業(yè)上應用最多的是：機械式、液壓式、電控式

24坐標機床加工與普通機床加工的根本區(qū)別在于它們具有精密傳動系統(tǒng)可作準準確的移動與定位。

25成形磨削就是將零件的輪廓線分解成若干直線與圓弧，然后按照一定的順序逐段磨削，使之達到圖樣的技術要求。成形磨削按加工原理可分為：成形砂輪磨削法、夾具磨削法兩類。26正弦精密平口鉗和正弦精密磁力臺，加工平面或斜面（對工件的固定方式不同，正弦精密平口鉗是利用鉗口夾持，工件應具有較大的剛性；正弦精密磁力臺是利用磁性吸合，工件必須是能磁化的材料。）；正弦分中夾具，加工具有一個回轉中心的工件；萬能夾具，加工具有多個回轉中心的工件。

27數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上進行零件切削加工的一種工藝方法。數(shù)控機床的組成：控制介質；數(shù)控裝置；伺服系統(tǒng)；機床本體。數(shù)控加工與普通加工方法的區(qū)別在于控制方式。在普通機床上進行加工時，機床動作先后順序和各運動部件的位移都是由人工直接控制。在數(shù)控機床上加工時，所有這些都由預先按規(guī)定形式編排并輸入到數(shù)控機床控制系統(tǒng)的數(shù)控程序來控制。

28機床原點（M）又稱機床零點，是機床上的一個固定點，由機床生產廠在設計機床時確定，原則上是不可改變的。以機床原點（M）為坐標系就稱為機床坐標系。機床原點是機床坐標系的原點，同時也是其他坐標系與坐標系值的基準點。也就是說只有確定了機床坐標系，才能進行其他操作。機床參考點（R）是由機床制造廠人為定義的，它與機床原點（M）之間的坐標位置關系是固定的，并被存放在數(shù)控系統(tǒng)的相應機床數(shù)據(jù)存儲器中，一般是不允許改變的。

29工件原點（P）又稱工件零點或編程零點，工件原點（P）是為編制加工程序而定義的點，它可由編程員根據(jù)需要來定義，一般選擇工件圖樣上的設計基準作為工件原點（P），例如回轉體零件的端面中心，非回轉體零件的角邊，對稱圖形的中心。在工件上以工件原點（P）為坐標系原點所建立的坐標系稱為工作坐標系，其坐標軸及方向與機床坐標系一致。

30起刀點指刀具起始運動的刀位點，即程序開始執(zhí)行時的刀位刀位點即刀具的基準點。如圓柱銑刀底面中心、車刀與鏜刀的理論刀尖。對刀點：與工件零點有固定聯(lián)系尺寸的圓柱銷的中心。用其對刀點作為起刀點。

31一個完整的加工程序由程序號（程序名）、若干程序段及程序結束指令組成。32程序段格式就是一條程序段中字、字符、數(shù)據(jù)的排列形式。

33G00，快速點定位指令。它命令刀具以定位控制方向從刀具所在點以最快速度移動到下一個目標位置。它只是快速定位，而無運動軌跡要求。G90表示程序輸入的坐標值按絕對坐標值�。籊91表示程序段的坐標值按增量坐標值�。籑00，程序停止。M02，程序結束。34模具電火花成形加工的基本原理就是利用工件與電極之間脈沖放電時的電腐蝕現(xiàn)象，并有控制地去除工件材料，以達到一定的形狀,尺寸和表面粗糙度要求。35常用的介質有煤油、皂化液、去離子水等。

36電火花成形加工的物理本質：介質的擊穿與放電通道的形成，能量的轉換、分布與傳遞，電極材料的拋出，極間電質的消電離。

37電火花應用：穿孔加工，型腔加工，強化金屬表面和凹凸模的刃口，磨削平面及圓柱面。38影響電火花成型加工速度的基本因素（1）極性效應(2)脈沖參數(shù)對電蝕量的影響（3）脈沖寬度對電蝕量的影響（4）材料的熱力學常數(shù)對電蝕量的影響

39極性效應：電火花加工過程中，正極和負極的表面雖然都受到電腐蝕，但其蝕除量是不相等的，這種由于正負極不同而導致材料蝕除量不同的現(xiàn)象叫做極性效應。40電極的結構形式有：整體式鑲拼式多電極

41電規(guī)準：電火花加工過程中的電參數(shù)如電壓，電流，脈寬，間歇等稱為電規(guī)準。

42電火花切割加工的原理：與電火花成形加工的基本原理基本相同，都是利用電火花放電使金屬熔化或汽化，并通過冷卻液把融化或汽化了的金屬去掉，從而實現(xiàn)各種形狀的金屬零件加工。在線切割中電極絲與高頻脈沖電源的負極相接，工件則與電源的正極相接，利用線電極與工件之間產生的火花放電而腐蝕工件。同時，工件則按所需的形狀移動，這樣便將一定形狀的工件切割下來。

43電火花切割加工與電火花成形加工相比的特點：不需要制造專用電極，電極絲可反復使用，生產成本低，并節(jié)約電極制造時間。電極絲常用鉬絲，銅絲，可加工形狀復雜的模具。加工精度高。生產效率高，易實現(xiàn)自動化。加工過程中大都不需要電規(guī)準轉換。不能加工盲孔類及階梯類成型表面。

44快速成型加工，是一種用材料逐層或逐點堆積出制件的制造方法。

45冷沖模的模架一般由上模座、導套、導柱、下模座等零件組成。模架的作用有兩個：連接和導向。上模座和下模座是平板類零件，其主要加工工藝是平面和孔的加工；導柱和導套是軸套類零件，其加工工藝主要是內外圓柱表面的加工。

46.上，下模座的加工工藝過程：鑄坯退火處理刨削或銑削上下表面鉆導柱導套孔刨氣槽磨上下表面鏜導柱導套孔

47為了保證撒謊能夠下模座的導套導柱孔距一致，可將兩塊模座裝夾在一起同時加工。采用臥式和立式雙軸鏜床同時加工莫座上的兩孔，這樣導柱導套的孔距一致性更容易保證。48導柱導套的加工工藝：毛坯車削加工滲碳處理，淬火內外圓磨削精磨

49二次電極法：利用凸形的電極加工出凹模，再用該電極加工凹形的電極，然后用二次凹形電極加工凸模，這種方法常用語凹模制造困難的電加工。

50為了改善模具結構零件工藝性，必須考慮以下原則：（1）模具結構盡量簡單（2）模具使用過程中的易損件能方便的調整和更換（3）盡可能采用標準化零部件（4）模具零件應具有良好的工藝性（5）磨模具應便于裝配51模具裝配的工藝方法：（1）完全互換法：利用控制零件的制造誤差來保證裝配精度的方法（2）修配法：在零件上預留修配量，裝配時根據(jù)實際需要修正預留面來達到裝配要求的方法（3）調整法：調整法的實質與修配法相同，僅具體方法不同，它是用一個可調整位置的零件來調整它在機器中的位置以達到裝配精度，或增加一個定尺寸零件以達到裝配精度地方法。

52控制墊片間隙的方法：墊片法，鍍銅法，透光法，涂層法，腐蝕法，工藝尺寸法，工藝定位器法

53電火花穿孔、型腔加工特點：1）可以在淬火后進行，避免熱處理變形；2）配合間隙均勻，刃口耐磨；3）不受材料硬度限制；4）復雜凹模不用鑲拼結構。

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