模具制造技术课件

1、模具制造技术模具制造技术（一） 多工位级进模具翻边零件压筋零件塑料模具制品塑料模具制品模具标准件模具标准件冲压模具冲压模具塑料模具塑料模具模具生产机床模具生产机床模具制造技术1.11.1模具制造技术的现状与发展模具制造技术的现状与发展1.模具行业的现状 1）模具行业带来了前所未有的发展机遇 在机械、电子、汽车、电机、电器、仪表、家电、通讯、建筑、玩具等产品中，60%-80%的零部件都要依靠模具来成型。 现有模具企业超过2万家，从业人员90多万，2/3集中在华南华东。 2）美日等发达国家，模具工业的产值已超过机床工业。模具制造技术2.影响模具制造技术发展的因素1）机床设备 普通机械加工设备、数控

2、设备、电加工设备、三坐标测量机、快速成型机等。精度效率CAD/CAM一体化。2）新材料的应用 模具材料影响模具寿命、质量、效率、成本等。 热处理很重要。3）标准化程度 标准化商品化专业化生产成本周期质量。4）CAD/CAM/CAE技术的应用 周期质量劳动强度。模具制造技术1.2模具制造工艺的任务1.模具制造工艺把模具设计转化为模具产品的过程。模具制造工艺的主要经济指标 成本、周期、质量、寿命。特种加工特种加工电火花电火花线切割线切割热加工热加工铸造铸造锻造锻造焊接焊接热处理热处理机械加工机械加工车、钻车、钻铰、镗铰、镗铣、刨铣、刨插、拉插、拉磨、钳磨、钳装配装配清洗修配调试模具制造工艺模具制造

3、技术2.影响制造的主要因素1）表面 “外表面” 比 “内表面” 加工易。 “规则表面” 比 “异型表面” 加工易。 “型孔” 比 “型腔” 加工易。2）精度 精度提高则制造难度可能成几何级数增加。3）表面粗糙度和装饰表面粗糙度 对模具很重要，占1/3制造时间。表面装饰 虽增加制造工序，但可降低对表面粗糙度的要求。4）型孔和型腔数量数量增加，模具的制造尺寸和位置要求提高，增加模具制造复杂性和难度。5）热加工热处理影响模具寿命、各道工序的制造效率。工作零件常用锻造毛坯。模具制造技术1.3模具生产和制造工艺的特点1.单件多品种生产 多采用万能通用机床、通用刀量具夹具。 工序相对集中，保证加工质量和进

4、度、周期。2.生产周期短 新产品更新换代加快，竟争激烈。3.要求成套性生产 冲压零件要求多副模具加工时，只有最终零件合格，这一系列模具才算合格。4.高精度和高的表面粗糙度要求5.高寿命模具寿命要数十万次、甚至数百万次。提高的途径：选材、热处理。6.需要试模检验模具合格的方法，成型零件是否合格。模具制造技术1.4学习本课程的基本要求模具设计与制造专业的主干课程设置: :1.是模具设计与制造专业的主干课程。2.掌握模具制造所需的主要工艺方法及其选用。3.能安排一般模具零件的制造工艺、并进行其工艺性分析。4.在学完本课程后，安排一次模具制造工艺的课程设计，以巩固和加深学过的理论知识，提高综合分析问题

5、各解决工程实际问题的能力。专业主干课程专业主干课程制造模块制造模块设计模块设计模块模具制造技术模具制造技术机械加工实训机械加工实训钳工实训钳工实训特种加工实训特种加工实训模具数控加工模具数控加工 其它模具设计其它模具设计 冲压模具设计冲压模具设计塑料模具设计塑料模具设计主主 运运 动动 ：转转 速速 最最 高高 、 消消 耗耗 功功 率率 最最 多多进进 给给 运运 动动 ：使使 新新 的的 金金 属属 层层不不 断断 投投 入入 切切 削削 的的 运运 动动合合 成成 切切 削削 运运 动动切削加工的基本概念切削加工的基本概念1.切削运动 各种复杂零件可分解为圆柱面、圆锥面、平面、成型面等。

6、只要研究几种表面的加工，就可对所有零件进行加工。切削运动-在切削加工中，刀具与工件之间必须有相对运动。包括主运动和进给运动。主运动-速度最高，消耗功率最大的运动。只有1个。进给运动-速度较低，消耗功率较小的运动。可有1个或几个。 切削运动的形式 4种：旋转、平移、连续、间歇。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念进给进给运动运动主运动主运动待加工表面待加工表面过渡表面过渡表面已加工表面已加工表面金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念铣削运动金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概

7、念金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念2.切削用量三要素1）切削速度Vc切削刃上一点在主运动方向上相对于工件的瞬时速度。m/s,r/min2）进给量f进给方向上，刀具相对工件的位移量。m/r3）吃刀量as俗称切削深度。mm金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念1）切削速度Vc金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念2）进给量f金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念3）吃刀量as金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念

8、切削加工的基本概念3.3.切削层切削层 刀具切削刃在一次进给中，从工件待加工表面上切下来的金属层称为切削层。 如车外圆时，工件转一转，车刀从位置移到位置，前进了一个进给量，图中阴影部分即为切削层。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念切削层参数切削层参数 切削层尺寸可用以下三个参数表示： （1）切削层公称厚度切削层公称厚度h hD D 切削层公称厚度是指切削刃两瞬时位置过渡表面间 的距离。 （2）切削层公称宽度切削层公称宽度b bD D 切削层公称宽度是指沿过渡表面测量的切削层尺寸。 （3）切削层公称横截面面积切削层公称横截面面积A AD D 切削层公称

9、横截面面积是指切削层横截面的面积大小。研究切削层的意义研究切削层的意义 切削层参数决定了刀具所承受负荷的大小及切削尺寸，还影响切削力、刀具磨损、工件表面质量和生产率。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念切削要素切削要素切切 削削 用用 量量 要要 素素切切 削削 层层 横横 截截 面面 要要 素素切切 削削 要要 素素进给量进给量切削速度切削速度切削深度切削深度切削厚度切削厚度切削宽度切削宽度切削层横切削层横截面积截面积金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本

10、概念切削加工的基本概念4.刀具角度所有的刀具都可看作由车刀演变而来。研究刀具时，总是以车刀为基础。1）组成：刀头+刀杆金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念2)外圆车刀切削部分的组成前面前面主后面主后面副后面副后面主切削刃主切削刃副切削刃副切削刃刀尖刀尖刀杆刀杆刀头刀头3面（前面、主后面、副后面）2刃（主切削刃、副切削刃）1尖（刀尖）金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念3)3)刀具静止角度参考系刀具静止角度参考系 1.1.基面基面PP： PVc PVc 、 刀具安装面（车刀）刀具安装面（车刀） 2.2.切削平面切

11、削平面 Ps: Ps: 与与 S S相切相切 且且 P P 3. 3.主剖面主剖面PoPo： Ps Po Ps Po金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念基面基面Pr假定主运动方向假定主运动方向主切削主切削刃上选刃上选定点定点刀柄底面平面刀柄底面平面金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念基面基面P： PVc 刀具安装面（车刀）刀具安装面（车刀）主剖面（正交平面主剖面（正交平面 ）Po： Ps P切削平面切削平面 Ps: 与与 S相切相切 且且 P假定主运动方向假定主运动方向Vc主切削刃主切削刃上选定点上选定点金属切

12、削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念前角主偏角刃倾角后角副偏角4）刀具的5个角度 前角O 主剖面中,前刀面与基面之间的夹角称为前角。 作用：（1）使主切削刃锋利（2）影响切削刃强度选取原则：工件材料：塑性材料，大前角；脆性，小前角。 强度、硬度低，大前角，否则，小前角。 刀具材料：高速钢，大前角；硬质合金，小前角。 加工性质：精加工，大前角；粗加工，小前角。后角O 主剖面中,后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。作用：（1）减少刀具主后刀面与工件之间的摩擦 （2）后刀面的磨损。选取原

13、则：精加工，大后角；粗加工，小后角。4）刀具的5个角度金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念主偏角主偏角r r 基面中，主切削刃与进给运动方向之间的夹角称为主偏角。 作用：（1）影响切屑的形状和刀具寿命 （2）影响背向力 与进给力 的比例 （3）影响表面粗糙度 u对切屑的形状和刀具寿命的影响u主偏角对表面粗糙度大小的影响pFfF主偏角小：切屑宽且薄。（散热好，刀具寿命提高）主偏角大：切屑窄且厚。主偏角小： 表面粗糙度小。主偏角大： 表面粗糙度大。(4)副偏角 基面内，副切削刃与进给运动方向之间的夹角。 作用：（1）影响副切削刃与工件已加工表面的摩擦 （2

14、）影响表面粗糙度的大小rk 副偏角小：表面粗糙度小。副偏角大：表面粗糙度大。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念刃倾角刃倾角ss 切削平面中，主切削刃与过刀尖所作基面之间的夹角。 作用：（1）影响刀头的强度 （2）影响排屑方向 刀尖刀尖刀尖5）刀具安装位置对刀具工作角度的影响刀具正确安装时金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念刀具装高时刀具安装高低 对刀具工作角度的影响刀具装低时金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概

15、念切削加工的基本概念刀杆中心面（线）不垂直于进给运动方向的影响金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念6）刀具几何角度选取原则： 锐字当先，锐中求固。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念5.刀具材料的选用1）基本要求要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动，因此应具备以下性能：(1)高硬度 刀具材料的硬度 工件材料的硬度，硬度 HRC60。(2)高耐磨性硬度越高，耐磨性越好。(3)高热硬性（红硬性）即在高温下仍能保持较高硬度的性能。(4)高强度和韧性是为了承受切削力的反力、冲击和振动，以防刀具脆性断裂和崩刃。(5)较好的

16、工艺性为便于制造刀具，其材料应具有较好的工艺性，如锻造性、焊接性、切削加工性和热处理性等。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念2）常用刀具材料(1)碳素工具钢淬火后硬度为HRC61HRC616565，热硬性差2002002502500 0C C,淬火后易变形和开裂。常用作低速、简单的手工工具，如锉刀、刮刀、手用锯条等。常用牌号为T8T8、T10T10、T12T12等。(2)合金工具钢 淬火后硬度为HRC60HRC606565。热硬性温度为3003003503500 0C C，热处理变形小、淬透性好。用以制造丝锥、板牙、铰刀等形状较为复杂、切削速度不高的

17、刀具。常用牌号有CrWMnCrWMn等。(3)高速钢（锋钢、白钢）淬火后硬度为HRC62HRC626767，热硬性温度为 5505506006000 0C C，抗弯强度和韧性较高，易磨出锋利的刀刃，热处理变形小。常用于制造形状复杂的刀具，如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具等。常做成整体式。常用牌号有W18Cr4VW18Cr4V。(4)硬质合金 硬度HRC74HRC748282，热硬性温度为850850100010000 0C C。但其抗弯强度和韧性比高速工具钢低，工艺性也不如高速工具钢。硬质合金一般制成各种型式的刀片，焊接或夹固在刀体上使用，很少制成整体刀具。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识

18、-切削加工的基本概念切削加工的基本概念金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念(5)陶瓷材料 主要是金属陶瓷，其主要成分是A1203。硬度可达HRC8696，热硬性温度为1200l4500C，允许的切削速度比硬质合金高25倍，而且价廉。但其抗弯强度低，韧性差。目前主要用于半精加工和精加工高硬度、高强度钢及冷硬铸铁等。(6)人造金刚石 硬度极高(约10000 Hv，而硬质合金为13001800 Hv)，热硬性温度为7008000C，粒度一般小于0.5mm，金刚石可加工硬质合金、陶瓷、玻璃、有色金属及其合金。(7)立方氮化硼 硬度(80009000 HV)和耐

19、磨性仅次于人造金刚石，但热硬性(1300l5000C)和化学稳定性高于金刚石。它的抗弯强度低，焊接性差。立方氮化硼适于半精加工、精加工高硬度、高强度淬火钢和耐热钢，也可精加工有色金属。5.切屑的形成过程及切屑种类1）切屑的形成过程金属切削过程其实质是一种挤压过程。在挤压过程中，被切削的金属要经过剪切滑移变形而形成切屑。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念切屑种类切屑种类及特点.flv及特点视频金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念2）切屑的种类 切削时，由于被加工材料性能与切削条件的不同，滑移变形的程度有很大差异

20、、因而得到不同形状的切屑。切屑的种类视频1切屑的种类视频2切屑的种类视频3金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念(1)带状切屑使用较大前角的刀具、采用较高切削速度和较小进给量切削塑性材料时，容易得到带状切屑。形成带状切屑时，切削过程较平稳，切削力波动较小，加工表面较光洁。易缠绕在刀具和工件上，且不利于清除和运输，此应采取断屑措施。(2)节状切屑（挤裂）使用较小前角的刀具、较低的切削速度和较大的进给量粗加工中等硬度的钢材时，容易得到节状切屑。形成节状切屑时，切削力波动较大，加工表面较粗糙。节状切屑是经过弹性变形、塑性变形、挤裂和切离等阶段而形成的，所以是典

21、型的切削过程。(3)粒状切屑（单元）在形成节状切屑的情况下，若进一步减小前角，降低切削速度，或增大切削厚度，则切屑在整个厚度上被挤裂，形成梯形的粒状切屑。粒状切屑的各粒形状相似，也称单元切屑。粒状切屑比较少见，形成时切削力波动最大。(4)崩碎切屑切削铸铁、黄铜等脆性材料时，切削层产生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩碎，形成不规则的碎块状屑片，称为崩碎切屑。产生崩碎切屑时，切削力和切削热都集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖容易磨损，切削过程不平稳，影响表面粗糙度。切屑形状可随切削条件的不同而变化。例如，加大前角、提高切削速度或减小进给量可将节状切屑转变成带状切屑。因此，在生产中常根据具体情况采

22、用不同措施，来得到所需形状的切屑，以保证切削顺利进行。6.积屑瘤1）积屑瘤的形成过程切塑性材料时，在一定温度和压力下，摩擦力作用，部分金属粘在刀刃上。2）积屑瘤对切削过程的影响积屑瘤硬度高于被切金属23.5倍，可进行切削。保护切削刃，减少摩损。增加前角，使刀轻快，减小切削力。形状不规则，时大时小。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念积屑瘤视频1积屑瘤视频2积屑瘤视频2金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念6.积屑瘤结论：对粗加工有一定好处。精加工时要避免。3）影响积屑瘤形成的因素材料塑性大，易产生积屑瘤；切削脆性

23、材料时不产生积屑瘤。 切削速度的影响切削速度在560 mmin范围内，易产生积屑瘤。使用切削液。4）避免产生积屑瘤的方法可用正火或调质提高硬度降低塑性。切削速度较小（100m/s)均不会产生积屑瘤。增大前角、减小切削厚度、提高刀具前面光滑程度。7.切削力1）切削力的构成空间力F可分解为主切削力（切向力Fc） 进给力（轴向力Ff）背向力（径向力Fp）金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念切削力视频金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念7.切削力总切削力F与三个切削分力Fc、Ff、Fp的关系是2）影响切削力的因素工件材

24、料 与材料硬度成正比。与塑性成正比。切削用量 吃刀量进给量切削速度(速度影响不大)。刀具角度 前角影响最大。8.切削热 1）切削热的产生与传散变形、分离、摩擦生热。切屑、工件、刀具、周围介质散热。2）影响切削温度的因素工件材料 与材料硬度成正比。切削用量 切削速度进给量吃刀量刀具角度 前角增大，切削温度下降。 主偏角减小，切削刃工作长度增加，切削温度下降。切削液 金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念切削热视频9.切削液1）切削液的作用冷却润滑清洗防锈2）切削液的种类水溶液 水+防锈剂 肥皂水、苏打水 冷却清洗性好，润滑性差，透明乳化液 水+乳化油 冷却

25、清洗性好，有一定的润滑性 不乳白色透明切削油 机油、柴油、煤油 润滑性和防锈性好，冷却清洗性差金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念切削液视频10工件材料的切削加工性切削加工性是指在一定生产条件下，材料被切削加工的难易程度。它具有一定的相对性。1）衡量材料切削加工性的主要指标(1)一定刀具耐用度下的切削速度 切削速度越高，材料的切削加工性越好。(2)相对加工性 以切削正火状态45钢作基准，而把其他各种材料与其相比（3）已加工表面质量 易获得好的表面质量，加工性就好。对精加工很重要。(4)切屑控制或断屑的难易 容易控制切屑或易于断屑的材料，其切削加工性好。

26、在自动机床或自动线上加工时，常用此项指标来衡量。(5)切削力的大小在相同的切削条件下，凡切削力小的材料，其切削加工性好。在粗加工中，当机床刚性或动力不足时，常用此项指标来衡量。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念切削加工的基本概念10工件材料的切削加工性2）改善材料切削加工性的途径 切削加工性对加工质量和生产率有很大影响，所以在保证零件使用要求的条件下，应尽可能选用切削加工性好的材料。 影响材料切削加工性的主要因素是其物理力学性能，化学成分及组织结构。材料强度和硬度高，则切削力大、切削温度高、

27、刀具易磨损，故切削加工性差；材料塑性高，不易断屑，不易获得好的表面质量，故切削加工性差；材料热导性差，切削热不易传散，切削温度高，故切削加工性差。对材料进行适当的热处理，是改善切削加工性的重要途径。 对低碳钢进行正火，可降低塑性，提高硬度，容易断屑，加工面易获得较小的粗糙度值； 对高碳钢和工具钢进行球化退火，可降低硬度，改善了加工性能； 对铸铁件在切削加工前进行退火，可降低表层硬度。金属切削机床的分类与型号的编制金属切削机床的分类与型号的编制1金属切削机床的分类金属切削机床是用刀具或磨具对金属材料进行切削加工的设备，简称机床。1）按机床的工作原理分（十二大类）：车床类、钻床类、镗床类、磨床类、

28、齿轮加工机床类、螺纹加工机床类、铣床类、刨插床类、拉床类、锯床类、电加工类、其它类。2）按机床加工工件大小和机床本身重量分：仪表机床、中小型(一般)机床、大型机床(质量达到10 t)、重型机床(质量在30 t以上)和超重型机床(质量在100 t以上)；3）按机床加工精度分为：普通精度级机床、精密级机床、高精度级机床；4）按机床自动化程度分为：手动机床、半自动机床、自动机床；5）按机床工艺范围广狭分为：通用机床、专门化机床、专用机床等。金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识机床图片欣赏金属切削机床的分类与型号的编制金属切削机床的分类与型号的编制2.金属切削机床型号的编制方法通用机床型号由汉语拼

29、音字母和阿拉伯数字按一定规律组合而成。通用机床型号主要由以下几部分组成：1）机床的类代号 以大写的汉语拼音字母表示，按其相对应的汉字字意读音。车床C 钻床Z 镗床T 齿轮加工机床 Y 螺纹加工机床S（丝） 铣床X 刨插床B 拉床L 锯床G（割） 电加工类D 其他机床Q 磨床 M （2M研磨抛光、3M专用磨如轴承、活塞等） 2）机床的特性代号用大写的汉语拼音字母表示，位于类代号之后。如高精度G 精密M 数控K金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识3）机床的组、系代号 用两位数字表示，每类机床分为10个组，每个组又分10个系，在同一类机床中，主要布局或使用范围基本相同的机床，即为同一组。在同一组

30、机床中，其主参数相同、主要结构及布局型式相同的机床，即为同一系。4）机床主参数 主参数表示机床规格的大小，在型号中用折算值(主参数乘以折算系数)表示，位于组、系代号之后。金属切削机床的分类与型号的编制金属切削机床的分类与型号的编制金属切削加工基础知识金属切削加工基础知识机床名称机床型号示例主参数名称折算系数卧式车床CK6140CK6140床身上最大回转直径l l1010摇臂钻床Z3125AZ3125A最大钻孔直径1/11/1台式钻床Z4013Z4013最大钻孔直径1/11/1卧式镗床T611T611镗轴直径1/101/10铣床X6132X6132(万能卧式升降台铣床)X5032X5032(立式升降台铣床