模具制造工艺学

1、一、 1 模具的生产过程包括五个阶段：即 生产技术准备；材料的准备；模具零、组 件的加工；装配调试和试用鉴定。 2 生产技术准备阶段工作包括模具图样的 设计；工艺技术文件的编制；材料定额和 加工工时定额的制定；模具成本的估价。 3 工艺过程：在模具生产过程中，直接改 变制件的形状，尺寸，精度，性能和装配 关系的生产过程。 4 模具的工艺文件主要包括模具零件加工 工艺规程、模具装配工艺要点和工艺规 程、原材料清单、外购件清单和外协件清 单。模具工艺人员应该在充分理解模具结 构、工作原理和要求的情况下。 5 模具工艺工作的主要内容： 1 编制工艺 文件 2 二类工具设计和工艺编制 3处理加 工现场

2、技术问题 4 参加试模和鉴定工作。 6 模具工艺的特点： 1 模具上尽量采用万 能通用机床、通用刀量具和仪器，尽可能 地减少专用二类工具的数量。 2 在模具设 计和制造上较多的采用“实配法” 、“同镗 法”。3 在制造工序安排上， 工序相对集中， 以保证模具加工质量和进度， 简化管理和 减少工序周转时间。 7 模具的技术经济指标：模具的精度和刚 度、模具的生产周期、模具的生产成本和 模具的寿命四个基本方面。 8 影响模具精度的主要因素有： 1 产品制 件的精度 2 模具加工技术手段的水平 3 模 具装配钳工的技术水平 4 模具制造的生产 方式和管理水平。 9 模具的生产周期是从接受模具订货任务

3、 开始到模具试模鉴定后交付合格模具所 用的时间。 10 影响模具生产周期的主要因素有： 1 模 具技术和生产的标准化程度 2 模具企业的 专门化程度 3 模具生产技术手段的现代化 4 模具生产的经营和管理水平。 11模具生产成本主要因素有： 1 模具结构 的复杂程度和模具功能的高低 2 模具精度 的高低 3 模具材料的选择 4 模具加工设备 5 模具的标准化程度和企业生产的专门化 程度。 12 模具寿命：是指模具在保证产品零件质 量的前提下，所能加工的制件的总数量， 它包括工作面的多次修磨和易损件更换 后的寿命。 13 不同类型的模具正常损坏的形式也不 一样，但总的来说工作表面损坏的形式有 摩

4、擦损坏、塑性变形、开裂、疲劳损坏、 啃伤。 14 模具零件表面的分类方法很多， 可以分 为外形表面、成形表面和结构表面。 15 成形表面：是指在模具中直接决定产品 零件形状、尺寸、精度的表面及与这些表 面协调的相关表面。 16 平面外形表面的加工可以在牛头刨床、 立铣床、龙门刨床上进行刨削和铣削加 工，去除毛坯上的大部分加工余量。从生 产效率上考虑， 大型平面多采用龙门刨床 刨削加工； 中型平面多采用牛头刨床刨削 加工；中、小型平面多采用立铣床铣削加 工。 17 成形表面的加工分为两大步骤， 第一步 是尺寸加工，通用各种不同的方法达到设 计图样所要求尺寸精度和位置精度。 第二 步是通过研磨和抛

5、光的光整加工， 使成形 表面达到设计图样所要求的表面粗糙度 和形状精度。 18 毛坯主要考虑以下几个方面： 1 模具材 料的类别 2 模具零件的类别和作用 3模具 零件几何形状特征和尺寸关系。 19 模具零件的毛坯形式主要分为：原型 材、锻造件、铸造件和半成品件四种。 20 原型材的主要下料方式： 剪切法、锯切 法、薄片砂轮切割法、火焰切割法。 21 锻件的质量要求有四个方面： 原材料的 质量状态和备料情况；锻锤吨位的选择是 否合理；锻件坯料的加热、冷却温度、每 次锻压变形量等工艺参数是否正确； 锻造 方式的选择和锻造比的大小。 22 机械仿形按照靠模样板安装位置不同 分为靠板靠模仿形、 刀架

6、靠模仿形和尾座 靠模仿形。 23 压印加工凸模： 先制凹模， 先预加工凸 模毛坯各面，在立式铣床上按照划线粗加 工出凸模的成形表面，将凸模在充分润滑 的情况下，压入已淬硬的凹模的型孔口， 多余的金属被凹模型孔口挤出，再把挤出 的多余金属锉去。 24 孔系：凹模、凸模固定板、 上下模座等 常带有一系列圆孔， 各圆孔的尺寸及它们 之间的相对位置都有一定的要求， 保证孔 本身的精度外，还要保证孔与基准平面、 孔与孔的距离尺寸精度。 25单件孔系加工： 划线法加工、 找正法加 工、坐标法加工。相关孔加工：同镗加工 法、配镗加工法、坐标磨削法。 26 同镗加工法： 将待加工的两个或两个以 上的相关零件固

7、定在一起，经过划线后， 依次镗出相关件的各孔。 27 仿形铣削时，三种切削运动路线方式： 1 水平分行（工作台作水平移动，铣刀进 行切削，切削到型腔端头，主轴箱在垂直 方向作一进给运动， 然后铣刀再作反向水 平进给。）2垂直分行（主轴箱不断作垂直 进给运动，当切削到型腔端头，工作台在 水平方向作一横向进给， 然后铣刀再作反 向垂直进给。）3 沿轮廓加工 （适用于铣刀 不需要作纵向进给运动的工件。 ） 28 仿形铣床加工成形表面，生产效率高， 表面并不十分平滑， 对操作人员技术水平 要求高，还需要预先备好靠模。 29 成形磨削：就是把复杂的成形表面分解 成若干个平面、圆柱面等简单形状，然后 分段

8、磨削，并使其连接光滑、圆整，达到 图样要求。 30 成形磨削的方法： 1 成形砂轮磨削法 2 夹具磨削法 （将工件按一定的条件装夹在 专用的夹具上， 在加工时通过夹具调整工 件的位置、移动或转动夹具进行磨削，从 而获得所需要的形状。 ）用于成形磨削的 夹具有：精密平口钳、正弦磁力台、正弦 分中夹具、万能夹具等。 31 正弦分中夹具适于磨削同一个圆心的 凸圆弧和多边形。万能夹具主要由工件装 夹部分、回转部分、十字滑板和分度部分 组成。 32 根据成形磨削工艺要求， 应计算下列各 项工艺尺寸： 1 各圆弧中心的坐标尺寸 2 各平面至相应工艺中心的垂直距离 3 各平 面对坐标轴所倾斜的角度 4 各圆

9、弧的包 角。 33 电火花成形加工过程即电火花放电的 过程，包括液体介质击穿和通道形成、能 量的转换和传递、电蚀产屑物的抛出以及 间隙消电离四个阶段。 34 工作液循环过滤系统的作用是强迫一 定压力的工作液流经放电间隙，将电蚀产 物排出，并且对使用过的工作液进行过滤 和净化。 35 极性效应： 在脉冲放电过程中， 工件和 电极都要受到电腐蚀，实践证明，即使工 件和电极的材料完全相同，也会因为所接 电源的极性不同而有不同的蚀除速度。 36 电规准：脉冲电源提供给电火花成形加 工的脉冲宽度、 脉冲间隙和峰值电流这一 组电参数。 37 二次放电：放电间隙中存在着电蚀产 物，这些电蚀产物在经放电间隙排

10、出的过 程中，在电极和工件间产生额外的放电， 引起间隙的扩大。 38 配合间隙的电火花加工方法： 凸模修配 法、直接配合法和混合法。 39 型腔电火花成形加工主要有单电极平 动法、多电极更换法和分解电极加工法。 40 影响线切割加工的加工速度、 加工精度 和表面粗糙度等项工艺指标的因素较多， 其中主要的是机床精度、电源参数、工作 液、操作技术等。 41 按电铸的材料不同可分为电铸镍、 电铸 铜和电铸铁三种方法。 42快速成形技术： 是由计算机对产品零件 进行三维造形，然后进行平面分层处理， 再由计算机和成形装置控制从零件基层 开始，逐层成形和固化材料，最后完成零 件的加工。 43 快速成形的方

11、法有：立体平板印刷法、 物体分层制造法、熔丝沉积制造法和选择 性激光烧结法。 44 型腔冷挤压的方式有两种： 开式挤压和 闭式挤压。 45 开式挤压主要应用在型腔较浅， 形状简 单，精度不高，外形尚需加工的成形表面； 闭式挤压主要应用在精度高， 型腔深度较 大的情况，闭式挤压应用广泛。 46 对挤压设备的要求： 1刚性好，活塞导 向精度高 2 压力机速度可以调节 3 能观察 挤压情况 4 有安全防护装置。 47挤压工艺：1 模具坯料的准备 形状为圆 柱形、圆锥形。D=（22.5）dH=（2.53）h。 2 工艺凸模 （分为三部分： 成形工作部分、 过渡部分及导向部分） 。 3 模套（单层模套

12、和双层模套） 48从工艺上考虑， 母模设计时应合理选择 分型面、基准面和起模斜度。 49 光整加工：是以降低零件表面粗糙度， 提高表面形状精度和增加表面光泽为主 要目的的研磨和抛光加工。 50 研磨：是使用研具、 游离磨料对被加工 表面进行微量加工， 使被加工表面精度提 高、表面粗糙度降低的精密加工方法。 51研磨的主要作用： 1微切削作用 2挤压 塑性变形 3化学作用。 52 研抛余量的大小取决于零件尺寸、 原始 表面粗糙度、精度和最终的质量要求，原 则上研抛余量要能去除表面加工痕迹和 变质层即可。 53 超声波加工和抛光是利用工具端面作 超声频振动，迫使磨料悬浮液对硬脆材料 表面进行加工的

13、一种成形方法。 54 影响抛光效率的主要因素： 1 工具的振 幅的频率 2 工具对工件静压力 3 磨料的种 类和粒度 4 磨料工作液的料液比。 55 反顶尖结构适用于外圆直径较小， 长度 较大的细长杆凸模、型芯类零件；加辅助 顶尖孔结构适用于外圆直径较大的情况； 工艺夹持柄适用于细长比不太大的情况 下。 56 模具装配过程是按照模具技术要求和 各零件间的相互关系，将合格的零件连接 固定为组件、部件，直至装配成合格的模 具。 57 模具装配内容包括： 选择装配基准、 组 件装配、调整、修配、研磨抛光、检验和 试冲（试压）等环节。 58 模具装配工艺方法： 互换法、 修配法和 调整法。 59压入法

14、适用于t 6mm6勺冲裁凸模与各 类模具零件。热套法主要用于固定凹模和 凸模拼块以及硬质合金模块。 焊接法很少 选用。 60 两导套中心连线勺垂直方向， 由于同轴 度误差引起勺中心距变化最小。 61 依据模具类型不同， 导板模以导板做为 装配基准件，复合模以凸凹模做为装配基 准件，级进模以凹模做为装配基准件，模 座有窝槽结构勺以窝槽为装配基准面。 62 修磨后， 推杆端面应与型面齐平， 但可 高出0.05-0.10mm ;复位杆与分型面齐平， 但可低 0.02-0.05mm。 二、工艺性分析参考数据：冲压凸勺基本 材料有碳素工具钢如 T8A、T10A合金工 具钢如 9Mn2V Cr6WV,Cr

15、12,Cr12MoV等代 表材料。凸模零件要求淬火和回火处理， 处理后的硬度要求大于 55HRC对于简单 形状凸模和型芯热处理硬度为 45-60HRC， 对于复杂形状凸模热处理硬度为 40-50HRC 。 成 型 表 面 的 粗 糙 度 为 Ra0.2-0.1um 。 一 模具制造技术的发展趋势 答： 1 模具粗加工技术向高速加工发展 2 成形表面的加工向精密、 自动化发展 3光 整加工技术向自动化发展 4 快速成形加工 模具技术 5 模具 CAD/CAM 技术将有更快 的发展 二 模具生产的工艺特点 答： 1属于单件多品种生产 2客观要求模 具生产周期短 3 模具生产的成套性 4试模 和试修

16、 5模具加工向自动化、精密化、机 械化发展 . 三 锻造的主要目的 答： 1 为了得到合理的几何形状和机械加 工余量并得到良好的机械加工性能 2改善 材料的碳化物的分布不合理状态， 提高材 料的热处理性能和模具的使用寿命 3改善 坯料的纤维方向，使纤维方向更合理，提 高了材料的力学性能和使用性能 4获得需 要的金相组织， 提高模具零件的机械加工 和热处理加工的工艺性 四 万能夹具成形该如何确定磨削顺序？ 答：用万能夹具成形磨削时采用分段磨 削，为使型面连接圆滑、光整，符合图纸 要求，应有正确的磨削顺序。 成形磨削前， 首先确定水平和垂直两方向的基准面，在 对基准面磨削后，以此基准面相对移动中

17、心位置加工型面。然后磨削与基准面直接 有关的加工面、精度要求高的面、大平面 和平行于直角坐标的面。再磨削斜面。 五 成形磨削对模具结构的要求？ 答：1 凸模应设计成直通形式 2当凸模形 状复杂或者砂轮无法进入被加工区进行 加工时，可将凸模设计成镶拼式凸模 3 凹 模结构必须设计成镶拼结构 4 模具成形零 件的设计尺寸考虑工艺尺寸的换算困难。 六 影响坐标镗床加工精度的因素 答： 1 机床的定位精度测量装置的定位精 度 2 机床与工件的温差 3 加工方法和工具 的正确性 4 工件重量及切削力所产生的机 床的热变形和弹性变形 5 操作工人的熟练 程度。 七 数控加工的特点与经济性？ 答：1 提高加

18、工质量 2提高加工效率 3 便 于实现生产管理和加工的现代化 4 缩短模 具生产周期加快新产品开发 5 为生产高质 量的模具奠定了基础。 八 电火花加工的基本条件？ 答：1 电火花成形加工必须采用脉冲电源， 提供瞬间脉冲放电 2 脉冲放电的能量足够 大 3 工具电极和工件之间保持一定的放电 间隙 4 火花放电必须在一定绝缘性能的液 体介质中进行 九 什么是阶梯？它有何特点？ 答：阶梯电极是在原有的电极上适当增 长，而增长部分的截面适当缩小，呈阶梯 形。其主要优点是能充分发挥粗加工生产 率高、加工稳定性好、 电极损耗小的特点， 此外，还有减少电规准转换次数、简化操 作、容易保证模具质量的好处，所

19、以在生 产中有广泛应用。 十 脉冲电源的基本要求？ 答： 1 要有足够的脉冲放电能量，保持一 定的生产效率 2 脉冲波形基本上是单向脉 冲 3 脉冲电源的主要参数应该有较宽的调 节范围 4工具电极损耗要小 5 性能稳定可 靠，结构简单，操作和维护方便 十一 电火花线切割的特点？ 答： 1 采用线材作线电极，省掉了成形工 具电极，大大降低了成形工具电极的设计 和制造费用，缩短了生产准备时间和模具 加工周期 2 能用很细的电极丝加工细微异 行孔、窄缝和复杂的工件 3 采用移动的长 金属丝进行加工，单位长度的金属丝损耗 小，加工精度高 4 以切缝的形式按轮廓加 工，蚀除量少，生产率高材料利用率高 5

20、 自动化程度高，操作使用方便，易于实现 微机控制 十二 影响表面粗糙度的因素？ 答： 1 脉冲电源选择不当，单个脉冲电源 过大 2 导轮及其轴承因磨损而使精度下 降，由此产生的高低条纹严重的影响了加 工表面的粗糙度 3 钼丝损耗过大变细的钼 丝在导轮内窜动 4 进给速度调节不当加工 不稳定 5 电极丝的走丝速度和抖动情况， 机械传动精度等也影响加工表面的粗糙 度。 十三 减小残余应力引起的变形的措施 答： 1 除选用合适的模具材料外还应正确 选择热加工方法和严格执行热处理规范 2 在线切割之前可安排时效处理 3 由于毛坯 边缘处的内应力较大因此工件轮廓表面 应离开毛坯边缘 810 毫米 4 切

21、割凸模类 外形工件时应正确选择起始切割位置和 加工顺序 5 线切割型孔类工件时可采用二 次切割法 6 可在淬火前进行预加工以去除 大部分余量，仅留较小的精切余量，待淬 硬后，再进行一次精切成形。 十四 电铸成形的特点 答： 1 电铸件与母模的尺寸误差小，尺寸 精度可达微米 2 可以制造形状复杂， 用机 械加工难以成形甚至无法成形的工件 3 母 模材料不限于金属 4 电铸件具有较好的机 械强度 5 电铸时，金属沉积速度缓慢，制 造周期长。 十五 电铸成形中母模设计时应掌握的几 个问题 答： 1 母模形状与所需型腔相反。 2 确定 母模的尺寸时应考虑材料的收缩率。 3 对 于非熔型轴状母模应带有

22、15-30的脱 模斜度，同时考虑脱模的措施。 4 承受电 铸的部分应按制品的需要长度放长 35 毫米以备电铸后端部粗糙来割除。 5 母模 的轮廓在较深的底部凸凹不能相差太大 同时也应尽量避免尖角。 6 选择合适的模 的材料。 十六 电解磨削的特点？ 答： 1 电解磨削能够加工任何高硬度与高 韧性的金属材料，且生产效率高。 2 加工 精度高，表面质量好。 3 砂轮寿命长。 4 机床等设备需要增加防蚀锈措施。 5 磨削 刀具时刃口不易锋利，劳动条件较差。 十七 影响电解磨削的因素 答： 1电参数 2磨削压力 3工件与磨轮的 接触面积 4磨轮的线速度 5电解液的供给 量和浓度 十八 冷挤压的工艺特点

23、 答： 1 积压过程简单迅速，生产效率高， 一个工艺凸模可以多次使用， 型腔一致性 好 2 型腔加工精度高表面粗糙度小 3可以 挤压形状复杂的型腔，更适合难于切削加 工复杂的型腔 4 冷挤压的型腔材料的纤维 未必切断材料组织致密， 型腔强度和耐磨 性高 5型腔冷挤压的单位挤压力大需要大 吨位的压力设备 十八 模具陶瓷型铸造的特点？ 答：1 便于模具的复制 2 大量减少了模具 型腔制造时的切削加工，节约了金属材 料，并且模具报废后可重溶浇铸 3 生产周 期短 4 工艺设备简单，投资不大 5 使用寿 命一般不低于机械加工的模具。 十九 研磨的特点？ 答：1 尺寸精度高 2形状精度高 3表面粗 糙度

24、低 4表面耐磨性提高 5耐疲劳强度提 高。 二十 电化学抛光的特点？ 答： 1 抛光量很小，电化学抛光后尺寸精 度和形状精度高 2 电化学抛光效率高，且 抛光速度不受材料硬度的影响。 3 电化学 抛光工艺方法简单，操作容易，而且设备 简单，投资小。 4 电化学抛光不能消除原 表面的“粗波纹” 。 二十一 影响电化学抛光质量的因素？ 答：1 电解液 2 电流密度 3 电解液温度 4 抛光时间 5 金属材料的金相组织状态和抛 光表面原始表面粗糙度。 二十二 超声波抛光的特点？ 答： 1 超声波抛光是适用于硬脆材料及不 导电的非金属材料。 2 工具对工件的作用 力和热影响小，不会引起变形和烧伤，加 工精度和表面粗糙度都很高。 3