模具制造工艺第1章概论课件

1、模具制造工艺机械工程系第1章 概论模具制造在一定的装备和制造工艺条件下，直接对模具材料进行加工改变其形状、尺寸、相对位置和性质，使之成为符合要求的零件，经配合、定位、连接与固定装配成为模具的过程。包括三方面内容：1、模具材料（加工设备）2、加工（机械加工或特种加工）3、装配（定位、连接、固定） 1.1 模具技术的发展一、模具的技术要求1、具有较高的强度、刚度、耐磨性、耐冲击性以及切削加工性。工作零件要求不变形、少磨损、寿命长。选材2、成形部分的表面形状、位置精度、尺寸精度要求高；表面粗糙度要求低。对凸模、凹模的表面形状要求是：侧壁应平行或稍有斜度，不允许有反向斜度一、模具的技术要求对凸模、凹模

2、的位置精度要求是：圆形凸模工作部分对固定部分的同轴度误差不得超过工作部分公差的一半，凸模端面应与中心线垂直；连续模、复合模的多孔凹模，均有位置要求，其公差的大小根据工件的位置精度而定。 要求表面光洁、刃口锋利，刃口部分的表面粗糙度为0.4um，固定部分的粗糙度为0.8um，其余为6.3um一、模具的技术要求3、模具零件的标准化 影响模具的制造周期、制造成本、制造质量4、凸凹模间的间隙间隙值的大小对冲裁件质量、模具寿命、冲裁力的影响很大，是一重要的工艺参数。三、模具制造的特点1、模具为非定型产品，不同的模具有不同的技术要求和加工方法2、模具为定单产品，随机性强，计划性差3、模具零件属于单件小批量

3、 加工特点： 1）不用或少用专用工具，尽量采用通用夹具；三、模具制造的特点3、模具零件属于单件小批量 加工特点： 2）尽量采用通用刀具避免非标准刀具 3）采用通用量具检验 4）加工采用通用机床，少用专用机床三、模具制造的特点4、模具形状复杂、加工精度高形状一般为二维或三维复杂曲面（型腔模具），加工难度大。加工精度高表现为两个方面： 1）零件本身精度要求高 2）零件配合精度要求高三、模具制造的特点5、加工过程复杂，周期长6、加工后模具零件需反复修配、调整（试模中）7、模具工作中存在磨损及热胀冷缩三、模具制造的工作内容1、编制工艺文件包括：零件加工工艺规程、装配工艺要点、原材料外购件外协件清单2、

4、二类工具设计和工艺编制二类工具指加工和装配中使用的各种专用工具，如型面检验样板、成形电极、非标准量规等3、处理加工现场技术问题4、试模和鉴定工作 1.2 模具制造基本要求1.3 模具制造工艺路线毛坯的种类、形状和特性影响模具的质量和寿命、加工工序的多少、加工的难易程度、制造成本等。因此，要合理选择毛坯。一、毛坯种类及选择1、种类：锻件、铸件、焊接件、各种型材及板料等 铸件包括铸钢、铸铁、有色金属及合金的铸件等。流动性好，耐磨、抗压强度较 好且吸振性能较好 。用于形状复杂件。但铸件的机械性能较低，一般壳体零件的毛坯多用铸件。锻件 组织细密，强度、硬度和冲击韧性高,力学性能较好，但毛坯的形状不宜复

5、杂，如轴类和齿轮类零件的毛坯常用锻件毛坯种类型材 包括圆形、方形、六角形及其它断面形状的棒料、管料及板料。棒料常用在普通车床、六角车床及自动和半自动车床上加工轴类、盘类及套类等中小型零件。冷拉棒料比热轧棒料精度高且机械性能好，但直径较小。板料常用冷冲压的方法制成零件，但毛坯的厚度不宜过大。 焊接件 对尺寸较大、形状较复杂的毛坯，可采用型钢或锻件焊接成毛坯，吸振性能差，容易变形，尺寸误差大。但密封性能好工程塑料 它是近年来在机械制造业中普遍推广的一种毛坯，其形状可以很复杂，尺寸精度高，但机械性能差。 二、毛坯种类的选择1、考虑因素：1）模具材料的类别 标准上下模座铸件 ；非标准上下模座型材 工作

6、零件锻件； 一般构件型材2）模具零件几何形状特征和尺寸关系 尺寸相差大，选择锻件；大型模具采用合金铸件3）模具图纸规定4）生产批量2选择原则（1）零件材料的工艺性及组织和力学性能要求。 凸、凹模 型芯-锻件 垫板、固定板-板件（2）零件的结构形状和尺寸 模座铸件 直径差距大的阶梯轴（3）生产类型 箱体：大批量-铸件，单件-焊件（4）工厂生产条件 三、毛坯尺寸的确定1、锻件1）加工余量确定 过大：浪费材料，加工工作量大，加工工时长； 过小：锻造夹层、表面裂纹、氧化层、脱碳层等不能消除；2）锻件下料尺寸确定对于圆棒料，下料长度与棒料直径的关系：L=(1.252.5)D 尽量选择小规格棒料；下料方式

7、：锯床切割。3）锻件毛坯下料尺寸确定体积：V坯=K V锻 K损耗系数；1.051.1圆棒料直径：毛坯形状确定：尽可能与模具零件形状相一致，小零件的毛坯考虑一坯多件；为了降低加工难度，考虑留工艺搭子。模具材料及毛坯（冲模）模柄 Q235/20 棒料上下模座 HT200/HT400 铸件垫板、固定板、卸料板导料板 45/20 板料导柱(套 ) 20 棒料凸、凹模 T10 9SiCr 9Mn2V Cr12 Cr12MoV CrWMn 40Cr 硬质合金 锻件 模具装配完后在使用前，进行试模。内容包括：1、产品成形工艺是否合理2、模具结构设计是否合理3、模具制造质量4、制品质量是否符合要求5、模具采用

8、标准是否合理验收技术条件：形状、尺寸、公差、表面粗糙度、毛刺断面质量形状位置精度、导向精度、使用性能和寿命等工作零件质量、其他零部件质量制件：模具装配：模具零件：外圆柱面加工方法序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/m适用范围1粗车IT111312.550适用于淬火钢以外的各种金属2粗车-半精车IT8103.26.33粗车-半精车-精车IT780.81.64粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT780.0250.25粗车-半精车-磨削IT780.40.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜加工有色金属6粗车-半精车-粗磨-精磨IT670.10.47粗车-半精车-粗磨-精磨-超

9、精加工IT50.120.18粗车-半精车-精车-精细车（金刚石车）IT670.0250.4主要用于要求较高的有色金属加工9粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（或镜面磨）IT5以上0.0060.025极高精度的外圆加工10粗车-半精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.0060.1孔加工方法 序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/m适用范围1钻IT111312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于1520mm2钻-铰IT8101.66.33钻-粗铰-精铰IT780.81.64钻-扩IT10116.312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径

10、大于1520mm5钻-扩-铰IT891.63.26钻-扩-粗铰-精铰IT70.81.67钻-扩-机铰-手铰IT670.20.48钻-扩-拉IT790.11.6大批大量生产（精度由拉刀的精度而定）9粗镗(或扩孔）IT11136.312.5除淬火钢外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗(粗扩）-半精镗（精扩）IT9101.63.211粗镗(粗扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）IT780.81.612粗镗(粗扩）-半精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀精镗IT670.40.813粗镗(扩）-半精镗-磨孔IT780.20.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗(扩）-半精镗-粗磨-精

11、磨IT670.10.215粗镗-半精镗-精镗-精细镗（金刚镗）IT670.050.4主要用于精度要求高的有色金属加工16钻-（扩）-粗铰-精铰-衍磨；钻-（扩）-拉-衍磨；粗镗-半精镗-精镗-衍磨；IT670.0250.2精度要求很高的孔17钻-（扩）-粗铰-精铰-研磨；钻-（扩）-拉-研磨；粗镗-半精镗-精镗-研磨；IT560.0060.1平面加工方法 序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度Ra/m适用范围1粗车IT111312.550端面2粗车-半精车IT8103.26.33粗车-半精车-精车IT780.81.64粗车-半精车-磨削IT690.20.85粗刨（或粗铣）IT11136

12、.325一般不淬硬平面6粗刨（或粗铣）- 精刨（或精铣）IT8101.66.37粗刨（或粗铣）- 精刨（或精铣）-刮研IT670.10.8精度要求较高的不淬硬平面，批量较大时宜采用宽刃精刨方案8粗刨（或粗铣）- 精刨（或精铣）-宽刃精刨IT70.20.89粗刨（或粗铣）- 精刨（或精铣）-磨削IT70.20.8精度要求高的淬硬平面或不淬硬平面10粗刨（或粗铣）- 精刨（或精铣）-粗磨-精磨IT670.0250.411粗铣-拉削IT790.20.8大量生产，较小的平面(精度视拉刀精度而定)12粗铣-或精铣-磨削-研磨IT5以上0.0060.1高精度平面2热处理工序的安排1）为改善金属组织和加工性

13、能的热处理工序退火、正火和调质等，一般安排在粗加工前后 如:锻造/铸造退火/正火粗加工调质半精加工2）为提高零件硬度和耐磨性的热处理工序淬火、渗碳淬火等，一般安排在半精加工之后，精加工、光整加工之前 半精加工淬火/回火精加工（磨削、电加工） 3)时效处理工序 减小或消除工件的内应力 3辅助工序安排检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。 一、机床的选择 选用机床应与所加工的零件相适应。 3. 机床的规格与加工工件的尺寸相适应5、合理选用数控机床。2. 机床的生产率与生产类型相适应。1. 机床的精度应与要求的加工精度相适应.4、机床的选择应结合现场的实际情况。一般：单件小批：通用机床、工装；大批、大量：

14、专机、组机、专用工装数控机床：可用于各种生产类型。刀具尽可能用标准机床与工艺装备的选择1、单件小批生产：采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、虎钳、分度头等。有组合夹具站的，可采用组合夹具。3、多品种中、小批生产可采用可调夹具或成组夹具。2、大批大量生产为提高劳动生产率应采用专用高效夹具。4、采用数控加工时夹具要敞开，其定位、夹紧元件不能影响加工走刀（如碰撞等）。为提高效率，批量较大的零件加工可以采用多位、气动或液压夹具夹具的选择二. 工艺装备的选择1、一般优先采用标准刀具。3、刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。2、若采用工序集中时，应采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。4、数

15、控加工对刀具的刚性及寿命要求较普通加工严格。应合理选择各种刀具、辅具（刀柄、刀套、夹头等）。刀具的选择1、单件小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等。3、量具的精度必须与加工精度相适应。2、大批大量生产应采用各种量规和高效的专用检验夹具和量仪等。量具的选择零件形状构成1、基本表面：内、外圆柱表面、圆锥面和平面2、特殊表面:螺旋面、渐开线齿轮表面、其它成形表面 各种零件大致分为五大类：轴类零件、套类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体。零件结构工艺性：指模具的结构形状是否便于制造在、装配和维修。所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。 一、模具设计时应考虑的问题1、满足使用要求的前提下，结构尽可能简单2、合理设计模具精度 精度过高，制造困难3、考虑模具结构工艺性，分清主次4、考虑生产条件分析零件制造的可行性、经济性二、结构工艺性举例（参考下表）1、尽可能采用标准化设计 缩短制模周期，降