第4讲 模具工艺规程

2模具设计与制造专业主要专业课程1.4.1模具加工表面分类1.4.2各类表面的加工分析1.4.3零件的工艺性分析1.5.1毛坯的种类和选择第4讲模具工艺规程1.4.1模具加工表面分类从模具制造的角度看，根据每个零件的表面在模具中的作用和制造阶段的不同，可分为外形表面、成形和结构表面。1、外形表面指构成模具零件基本外形特征的表面。外形表面多由平面组成的矩形体或由圆柱面、圆锥面组成的旋转体。零件的粗加工首先是加工外形表面，板类零件的外形表面采用铣削加工，回转体零件外形表面采用车削加工。外形表面中要求高的表面有：划线面、基准面、成形面、分型面，这些表面在铣削加工后还需磨削加工。零件粗加工时，首先加工外形表面，然后再加工成形表面和结构表面。采用外购标准模坯的精料时，外形表面已加工好，可直接加工成形表面和结构表面。这样可缩短模具制造周期。2、成形表面成形表面是指在模具中直接决定产品零件形状、尺寸的表面及与这些表面协调的相关表面。例如，冲裁模的凹模、凸模工作表面，卸料板和固定板的型孔表面都是成形表面。成形表面形状复杂，精度要求高，表面粗糙度值较小，而且多有热处理要求，各相关零件的成形表面的一致性和协调性都要有严格要求。成形表面的加工是模具工艺工作的重点和难点。3、结构表面结构表面是指要模具中起定位、导向、限位、联接、驱动等作用的表面。结构表面在模具中，对保证各个零件的相关尺寸和位置精度，对于联接和相互运动的可靠性起着十分重要的作用。模具中的结构表面主要有销孔、螺钉过孔、固定冲针的沉孔、弹簧孔等，除了成形表面和外形表面，其余的表面都是结构表面。图示弯曲凸模的外形表面可以理解为80×60×20的矩形体。弯曲凸模端部的曲面是成形表面。弯曲凸模的两个销孔是结构表面，它是和模柄相联的定位和固定表面。1.4.2各类表面的加工分析1、外形表面的加工模具零件的加工都是从外形表面开始，先为成形表面和结构表面的后续加工准备基准面。板类零件的外形表面一般采用立式铣床铣削加工，质量要求高的表面如基准面、划线面、分型面等还需磨削加工，以保证平面的平面度、平行平面的平行度或相邻平面的垂直度要求。大型平面用龙门刨加工效率较高。对于外圆柱或圆锥体的外形表面，在车床上进行加工，一次装夹，在轩外圆的同时，车削端面，并可以在中心部位进行钻孔、铰孔、镗孔，以保证相关表面的同轴度和垂直度要求。对于母线为曲线的复杂旋转体零件，多采用数控车床加工或仿形车床加工。大型工件采用立车加工，中、小型工件或轴类零件用普通卧式车床架，细长轴类采用两端装卡和中间支承的方法进行车削。2、成形表面的加工成形表面分内型面和外形面；当内型面为通孔时，称为型孔；当内型面为盲孔时，称为型腔；当凸模为等截面时，称为直通式凸模。成型表面的加工方法，主要是线切割、电火花加工、成形磨削，或者采用数控铣加工。型孔多采用线切割加工；型腔多采用数控铣加工；型腔中的窄槽、小孔及尖角处采用电火花加工；数控铣适合加工硬度不高的材料，电火花适合加工硬材料。弯曲模凸模零件图型孔或直通式凸模宜采用线切割加工；型腔或三维曲面的型芯宜采用数控铣加工；型腔的尖角和深槽等刀具难切削的地方宜采用电火花加工；型腔材料硬度大的宜采用电火花加工。在某种特定条件下，型腔可采用精密铸造、挤压成形、超塑性成形等专门加工。3、结构表面的加工结构表面一般在立式铣床上加工；孔的加工在摇臂钻床上加工。有些零件的结构表面可以零件加工阶段完成，而有的零件的结构表面必须在装配阶段才能按相关零件的实际尺寸进行配合加工，以保证相关零件的协调性。

不同截面形状的通槽、半通槽及不同形状的台阶孔，精度要求不高时多在立式铣床上进行加工。

台阶孔加工示意图1.4.3零件的工艺性分析制订模具零件的加工工艺规程,首先要对零件进行工艺分析，以便从加工的角度出发分析零件结构的工艺性是否良好，要求是否恰当。并从中找出主要的技术要求和关键的技术问题，以便采取相应的工艺措施，为合理制订工艺规程做好必要的准备。

模具零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。

在制订工艺时必须认真分析各个模具零件图。为了更深刻地理解零件结构上的特征和主要技术要求，通常还需要研究模具的总装图、部件装配图及验收标准。从中了解该零件在的模具中的功用和与相关零件间的配合，以及主要技术要求制订的依据。零件工艺性分析的内容主要有：审查设计图纸的完整性和正确性审查零件的技术要求是否合理审查零件的选材是否恰当审查零件的结构工艺性良好的结构工艺性就是在满足使用功能要求的前提下，能以较高的生产率和最低的成本而方便地加工出来。一个优秀的模具技术人员，应该对模具制造和试模过程中可能出现的问题以及制成后的使用情况有充分的了解和估计，同时还要考虑到不可预见的情况。

一、零件图纸的完整性与正确性检查

零件图纸的完整性与正确性检查包括：（1）检查相关零件的结构与尺寸是否吻合；（2）检查零件图的投影关系是否正确、表达是否清楚；（3）检查零件的现状尺寸和位置尺寸是否完整、正确。二、零件材料加工性能审查需审查零件的材料及热处理标准是否完整、合理。三、零件结构工艺性审查

零件结构工艺性是指所设计的零件进行加工时的难易程度。模具零件结构工艺性差的主要情况有：（1）不必要的清角现状。（2）不必要的极窄槽。（3）不必要的极小尺寸型孔或外表面。（4）矩形凸模类零件四面都设计了吊装台肩。（5）孔距过小的圆形过孔和圆形排料孔。（6）不必要的平园底锪孔。四、零件的技术要求检查模具零件的技术要求包括下列几个方面。1）加工表面的尺寸精度；2）主要加工表面的形状精度；3）主要加工表面之间的相互位置精度；4）各加工表面的粗糙度，以及表面质量方面的其它要求；5）热处理要求及其它要求。工艺性分析的目的:

（1）首先，应了解零件、性能及技术要求，以便采取相应的工艺措施；（2）其次，能对设计中的不足、错误有所发现，以作零件制造前最后审查；（3）最终，能对设计提出工艺性改进，使零件易于制造，并获得高效益。内部结构不易加工，改为外部加工外沟槽比内沟槽容易加工零件的结构工艺性对比：沉孔转角为尖角的型芯固定板不能铣削加工，在四角钻孔后可铣削加工，不影响固定型芯的功能。凹槽四角要有退刀槽，结构要便于加工和装配

铸件凸台高度尽量设计在同一平面，便于加工。凸台高度应为同一平面，加工时只需一次安装和一次对刀，易保证加工精度

减少底座加工面积，减少加工量，且有利于减小不平度误差，提高接触精度。铸件应尽量避免大平面的加工。（a）细长凸模尽量设计成阶梯状；（b）冲槽凸模要防止受侧向力F变形，可加强非工作部分或在非工作部分增加一导向台阶，先导向后冲槽，从而抵消侧向力。零件结构工艺性（a）（b）

尽量避免在斜面上或曲面上钻孔，钻孔出面也应避免斜面，否则钻头容易引偏，甚至折断；如果必须在斜面上或曲面上钻孔则应先铣平面后钻孔。零件结构工艺性1.5毛坯的选择1、确定毛坯形式

根据零件的材料类别、零件的作用和要求等合理选择毛坯形式，对降低生产成本作用较大。

模具零件的毛坯形式有锻件、铸件、焊接件、各种型材和标准模坯等。

对于自制件要填写毛坯备料清单。对于外购件和外协件，应分别填写外购件清单和外协件清单。2、选择毛坯的原则：①模具结构零件优先选用标准件、标准模坯和型材。②毛坯形状与零件形状接近，材料组织和力学性能满足设计要求。③当毛坯尺寸需用型材改制或为了提高材料的力学性能时，采用锻件。④大型零件选用铸件或焊接件，如大型模架。⑤模具工作零件用锻件。⑥模具零件截面尺寸相差较大时，为了节省材料，减少加工量，应先用锻件。这些原则并不是在任何情况下都是不变的，应该根据本厂的具体生产条件和模具的技术要求，全面权衡利弊，进行合理的选择。3、各种毛坯的特点：型材下料的毛坯有以下特点：一是易于采购，备料周期短，对规则零件可选较小加工余量；二是材料力学性能有方向性，适合性能要求不高的结构零件。锻件毛坯的特点：一是可改善材料的力学性能，可提高零件寿命，适合对性能要求高的模具成形零件；二是可得到合理的几何形状，减少加工量，适合截面变化较大的零件，如凸缘模柄。铸件毛坯的特点：一是材料便宜，容易加工，可铸成空心的复杂零件，节省材料；二是铸铁减震性和耐磨性好，球墨铸铁中含有石墨有自润滑性，备料周期较长。选择铸件毛坯的零件通常是在模具设计中规定，一般为大型模具的零件，如上、下模座、大型拉深凹模、大型拉深凸模、大型压边圈等。焊接毛坯的特点：一是由型材焊成，材料易于采购，可焊成空心的复杂零件，节省材料；二是与铸件相比强度高，备料周期更短。选择焊接件毛坯的零件通常是在模具设计中规定，一般为大型模具的模架。标准模坯是已粗加工的半成品，采购后只需加工成形表面和其它零件相关部位，可缩短制模周期，降低成本，是模具毛坯的主导方向。标准模坯主要有模架、矩形凹模板、矩形模板及其它半成品。使用标准件和标准模坯的优点：①能简化模具设计，方便模具加工。②大大缩短制模周期，降低成本。③提高模具质量，便于模具维修。4、型材常用下料方法型材主要下料方法有：①锯割用锯床下料的方法，应用最广泛。特点是：下料断面质量好，精度高，加工余量可小些，单边留加工余量为1~2mm。锯床分卧式带锯床、立式带锯床、卧式弓锯床、圆盘锯床四类。②气割用可燃气体和氧气通过焊枪或气割设备混合燃烧形成的火焰切割钢板的方法。特点是：气割设备简单，效率高，成本低；主要用于低碳钢厚钢板下料，气割断面质量较差，精度不高，单边留加工余量3~5mm。注意高碳钢、工具钢、中碳钢不能气割下料。因含碳量高的钢材燃点高于熔点，金属燃烧前已熔化，末能形成液态金属氧化物，而液态金属粘性大，不能被吹离材料形成切割缝，因此无法气割。③砂轮切割用砂轮切割机的薄片砂轮下料的方法。特点是：设备简单，下料断面质量好，精度高，单边留加工余量为1~2mm，不受材料硬度的限制，主要用于小尺寸的型材或硬材料下料。缺点：下料时噪声大，砂轮损耗大。④剪切用剪板机或棒料剪切设备下料的方法。特点：断面不平整，端面有塌角和毛刺等缺陷，单边留加工余量为2~3mm，适合厚度在13mm以下的钢板或直径为φ25mm以下的棒料下料。除以上介绍的四种下料方法外，还有阳极切割、等离子切割、线切割、车削切割、铣削切割等。阳极切割