模具制造工艺学之模具机械加工基础知识

模具制造工艺学之模具机械加工基础知识模具制造工艺学之模具机械加工基础知识11231.1制订模具加工工艺流程1.2模具零件的机械加工精度概述1.3模具零件的加工表面质量目录2024/4/31231.1制订模具加工工艺流程1.2模具零件的机械加工1.1制订模具加工工艺规程

模具加工工艺规程一般包括模具加工工艺路线、各工序加工内容、设备和工艺装备、切削用量和时间定额、质量检验方法等。

制订模具零件加工工艺规程要遵循“优质、高产、低成本”的原则，其制订过程如下：（1）分析研究零件图样，了解该零件的作用，找出零件的主要技术要求及要求较高的主要表面，并了解各项技术要求制订的依据，审查零件的结构工艺性。（2）选择和确定毛坯；（3）拟订模具的加工工艺路线；（4）拟订工序的加工内容；（5）对工艺方案进行技术经济分析；（6）填写工艺文件。2024/4/31.1制订模具加工工艺规程模具加工工艺规程一般包括1.1.1模具加工工艺规程的基本概念1.生产过程

制造模具时，将原材料或半成品转变为成品的各相关劳动过程的总和称为生产过程。

模具生产制造过程主要包括生产技术准备阶段、模具零件加工阶段和模具装配阶段等。

1）生产技术准备阶段生产技术准备阶段的主要任务是分析模具图样，制订工艺规程；编制数控加工程序；设计和制造工装夹具；制订生产计划，制订并实施工具、材料、标准件等外购和零件外协加工计划。2024/4/31.1.1模具加工工艺规程的基本概念1.生产过程2024/1传统的切削加工，如车、铣、刨、磨、钳等。加工

方法非切削加工，如电加工、冷挤压、铸造等。23

数控加工，如数控铣削加工、加工中心加工等。焊接、热处理和其他表面处理等。42）模具零件加工阶段模具零件加工阶段的加工方法很多，基本可以概括为：2024/4/31传统的切削加工，如车、铣、加工

方法3）模具装配阶段模具装配阶段是根据模具装配图样要求的质量和精度，将加工好的零件组合在一起构成一副完整模具的过程。除此之外，模具装配阶段的任务还有清洗、修配模具零件，试模及修整等。由上述过程可以看出，模具产品的生产过程是相当复杂的。为了便于组织生产和提高劳动生产率，现代模具工业的发展趋势是自动化、专业化生产。这样各工厂的生产过程就变得比较简单，有利于保证质量、提高效率和降低成本。如模具零件毛坯的生产，由专业化的毛坯生产工厂来承担。模具上的导柱、导套、顶杆等零件，由专业化的标准件厂来完成。这既有利于模具上各种零件质量的保证，也利于降低成本。2024/4/33）模具装配阶段2024/4/32.工艺过程

在模具制造过程中，直接改变被加工工件的形状、尺寸、物理性质和装配过程等称为工艺过程。

按照完成零件制造过程中采用的不同工艺方法，工艺过程可以分为铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、机械加工、表面处理和装配等工艺过程。以机械加工方法（主要是切削加工方法）直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为合格模具零件的过程，称为模具机械加工工艺过程。

机械加工艺过程是由一个或若干个工序组成。一个或一组工人在同一个工作地点，对一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。工序不仅是组成工艺过程的基本单元，也是组织生产、核算成本和进行检验的基本单元。2024/4/32.工艺过程2024/4/3图1-1有肩导柱2024/4/3图1-1有肩导柱2024/4/3序号工序工序要求1锯切割H×（L＋4）棒料2车车端面至长度（L＋2），钻中心孔；调头车端面，长度至L，钻中心孔3车车外圆H×T至尺寸要求；粗、精车外圆D×（L－T），留磨量、倒角、切槽、3°角等4热热处理55～60HRC5车研中心孔，调头研另一中心孔6磨磨D（N-T），D（L-N）至各自的尺寸要求表1-1有肩导柱机械加工工艺过程的工序划分2024/4/3序号工序工序要求1锯切割H×（L＋4）棒料2车车端面至长度

工序可分为安装、工位、工步和走刀（行程）。

1）安装

确定工件在机床或夹具上占有一个正确位置的过程，称为定位。工件定位后将其固定，使之在加工过程中保持定位位置不变，即夹紧。工件的定位和夹紧过程称为装夹。工件经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。

在某一工序中，有时需要对工件进行多次装夹加工，表1-1序号2中，先装夹工件一端，车端面至长度（L＋2），钻中心孔，称为装夹1；再掉头装夹工件，车端面，长度至L，钻中心孔，称为装夹2。加工过程中，应尽量减少安装次数，以减少安装误差和辅助时间。2024/4/3工序可分为安装、工位、工步和走刀（行程）。2024/

2）工位

为了完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具和设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。利用回转工作台对模板上圆周分布的孔系的加工，即为多工位加工。

3）工步

对工序进一步划分即为工步。一道工序（一次安装或一个工位）中，加工若干个表面可能只需一把刀具，也可能只加工一个表面，但却要用若干把不同的刀具。在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序，称为一个工步。2024/4/32）工位2024/4/3

如果上述两项中有一项改变，就成为另一工步。表1-1序号3中，包括车外圆、倒角、切槽等几个工步。

为了提高加工效率和加工质量，用几把刀具同时加工几个表面的工步称为复合工步，在工艺文件上可看做一个工步。

4）走刀（行程）

有些工步，由于余量较大或其他原因，需要用同一刀具对同一表面进行多次切削，则刀具对工件每进行一次切削就是一次走刀（行程）。走刀是工步的一部分，一个工步可包括一次或多次走刀。2024/4/3如果上述两项中有一项改变，就成为另一工步。表1-1序号31.1.2

模具零件的工艺分析

零件图是编制模具加工工艺规程最主要的原始资料。在编制时，应了解该零件的功用、结构特点及与其他零件的关系，分析各项公差和技术要求的制订依据，从中找出主要技术要求和关键技术问题。2024/4/31.1.2模具零件的工艺分析零件图是编制模1便于达到零件图上要求的加工质量。即模具零件的结构应能保证在加工时用比较容易、工作量较小的方法来达到规定的质量要求。要求便于采用高生产率的加工方法。如模具零件加工表面形状的分布应合理；模具零件的结构应标准化、规格化；模具零件应具有足够的刚性等。23

有利于减少模具零件的加工工作量。模具零件设计时应尽量减少加工表面，减少工作量和刀具、电极、材料的消耗。有利于缩短辅助时间。如模具零件加工时便于定位和装夹，既可简化夹具结构，又可缩短辅助时间。4

1.模具零件的结构工艺性2024/4/31便于达到零件图上要求的加工质量。即模具零件的结表1-2几种模具零件结构的工艺性对比2024/4/3表1-2几种模具零件结构的工艺性对比2024/4/32024/4/32024/4/3技术要求加工表面的尺寸精度。主要加工表面的形状精度。主要加工表面之间的相互位置精度。各加工表面的粗糙度，以及表面质量方面的其他要求。热处理要求及其它要求。

2.模具零件的技术要求2024/4/3技术要求加工表面的尺寸精度。主要加工表面的形状精度。主要加工

1.1.3

毛坯的选择

1.毛坯的种类

模具零件常用的毛坯主要有原型材、锻造件、铸造件和半成品件四种。

1）原型材

原型材是指利用冶金材料厂提供的各种截面的棒料、丝料、板料或其他形状截面的型材，经过下料后直接送往加工车间进行表面加工的毛坯。

2）锻造件

经原型材下料，再通过锻造获得合理的几何形状和尺寸的坯料，称为锻造件。2024/4/31.1.3毛坯的选择2024/4/33）铸造件

在模具零件中常见的铸造件有冲压模的上、下模座，大型塑料模的框架等，其材料为HT200和HT250；精密冲裁模的上、下模座，其材料为ZG270-500；大、中型冲压成形模的工作铸造件零件，其材料为球墨铸铁和合金铸铁。

2024/4/33）铸造件2024/4/3对铸件的要求铸造件的化学成分和力学性能应符合图样规定的材料牌号标准。铸造件的形状和尺寸要求应符合铸造件图的规定。铸造件的表面应进行清砂处理，去除结疤、飞边和毛刺，其残留高度应小于1~3mm。铸造件内部，特别是靠近工作面处不得有气孔、砂眼、裂纹等缺陷。铸造件应及时进行热处理，铸钢件依据牌号确定热处理工艺，一般以完全退火为主，退火后硬度不大于229HBS；铸铁件应进行时效处理，以消除内应力和改善加工性能，铸铁件热处理后的硬度不大于269HBS。2024/4/3对铸件的要求铸造件的化学成分和力学性能应符合图样规定的材料牌4）半成品件

随着模具专业化和专门化的发展以及模具标准化的提高，以商品形式出现的冷冲模架、矩形凹模板、矩形模板、矩形垫板等零件，以及塑料注射模标准模架的应用日益广泛。当采购这些半成品件后，再进行成形表面和相关部位的加工，有利于降低模具成本和缩短模具制造周期。这种毛坯形式应该成为模具零件毛坯的主导方向。2024/4/34）半成品件2024/4/32.选择毛坯时应考虑的因素

1）模具零件材料的工艺特性。

2）模具零件的结构形状及外形尺寸。

3）模具零件的生产工艺和经济性。3.毛坯形状与尺寸的确定

由于毛坯制造技术的限制，模具零件被加工表面的技术要求还不能从毛坯制造直接得到，所以毛坯上某些表面需要留有一定的加工余量，通过机械加工达到模具零件的质量要求。毛坯尺寸与零件的设计尺寸之差称为毛坯余量或加工总余量，毛坯尺寸的制造公差称为毛坯公差。毛坯余量和毛坯公差的大小与零件材料、零件尺寸及毛坯制造方法有关，可根据相关手册或资料确定。一般情况下将毛坯余量叠加在加工表面上即可求得毛坯尺寸。2024/4/32.选择毛坯时应考虑的因素2024/4/3毛坯形状与尺寸不仅和毛坯余量大小有关，在某些情况下还要受工艺需要的影响。为了便于毛坯制造和机械加工，对某些形状比较特殊或小尺寸的模具零件，单独加工比较困难，可将两个或两个以上的模具零件制成一个毛坯，经加工后再切割成单个的模具零件。如图1-2所示，毛坯长度L的表达式为

L＝20n＋（n－1）B

式中，L为毛坯长度（mm）；n为切割零件的个数；B为切口宽度（mm）。2024/4/3毛坯形状与尺寸不仅和毛坯余量大小有关，在某些情况下还

（a）零件

（b）毛坯

图1-2一坯多件的毛坯2024/4/3（a）零件1.1.4

基准1.基准的概念

基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准按其作用不同可分为设计基准和工艺基准两大类。1）设计基准

在零件图上用以确定其他点、线、面的基准称为设计基准。如图1-3所示的零件，其轴心线O-O′是各外圆表面和内孔的设计基准，端面A是端面B、C的设计基准，内孔表面D体现的轴心线O—O′是φ40h6外圆表面径向圆跳动和端面B的端面圆跳动的设计基准。2024/4/31.1.4基准2024/4/32024/4/32024/4/32）工艺基准模具零件在加工和装配过程中所使用的基准称为工艺基准。工艺基准按其用途不同分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。

（1）工序基准。在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。工序图是一种工艺附图，加工表面用粗实线表示，其余表面用细实线绘制，如图1-4所示。外圆柱面的最低母线B为工序基准。模具生产属于小批生产，除特殊情况外一般不绘制工序图。2024/4/32）工艺基准2024/4/3

（2）定位基准。在加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置所使用的基准称为定位基准。图1-3中零件，零件套在心轴上磨削φ40ｈ6外圆表面时，内孔即为定位基准。

（3）测量基准。零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及其位置的基准称为测量基准。图1-3中当以内孔为基准（套在检验心轴上）检验φ40ｈ6外圆的径向圆跳动和端面B的端面圆跳动时，内孔即为测量基准。

（4）装配基准。装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准称为装配基准。图1-3中的零件

φ40h6

和端面B即为装配基准。2024/4/3（2）定位基准。在加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间2.工件的安装方式工件安装的好坏是模具加工中的重要问题，它不仅直接影响加工精度、工件安装的快慢、稳定性，还影响生产率的高低。为了保证加工表面与其设计基准间的相对位置精度，工件安装时应使加工表面的设计基准相对机床占据一个正确的位置。

1）直接找正法

采用直接找正法时，工件在机床上应占有的正确位置，是通过一系列的尝试而获得的。

直接找正法的定位精度和找正的快慢，取决于找正方法、找正工具和工人的技术水平。

它的缺点是花费时间多，生产率低，且要凭经验操作，对工人技术水平要求高，故仅用于单件、小批量生产中。2024/4/32.工件的安装方式2024/4/3

2）划线找正法

划线找正法是在机床上用划针按毛坯或半成品件上所划的线来找正工件，使其获得正确位置的一种方法。显而易见，此法要多一道划线工序。划线本身有一定宽度，在划线时尚有划线误差，校正工件位置时还要观察误差。因此，该法多用于生产批量较小，毛坯精度较低，以及大型工件等不宜使用夹具的粗加工中。

3)采用夹具安装法

夹具是机床的一种附加装置，它在机床上相对刀具的位置，在工件未安装前已预先调整好，所以在加工一批工件时，不必再逐个找正定位，就能保证加工的技术要求，既省工又省事，是先进的定位方法，在成批和大量生产中广泛应用。2024/4/32）划线找正法2024/4/33.定位基准的选择

定位基准不仅要影响工件的加工精度，而且对同一个被加工表面所选用的定位基准不同，其工艺路线也可能不同，所以选择工件的定位基准是十分重要的。机械加工的最初工序只能用工件毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准。用已加工过的表面作定位基准称为精基准。2024/4/33.定位基准的选择2024/4/3粗基准的选择原则如下：

（1）具有非加工表面的工件，为保证非加工表面与加工表面之间的相对位置要求，一般应选择非加工表面为粗基准。若工件有几个非加工表面，则粗基准应选位置精度要求较高的一个，以达到壁厚均匀、外形对称的要求。

如图1-6所示零件，外圆柱面1为非加工表面，选择其作为粗基准加工孔和端面，加工后能保证孔与外圆柱面间的壁厚均匀。2024/4/3粗基准的选择原则如下：2024/4/3

（2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作为粗基准。如图1-7所示为冲压模模座粗基准的选择。此时应以下平面为粗基准，加工上平面与模座其他部位，这样可减少毛坯误差，使上、下平面基本平行，最后再以上平面为精基准加工下平面，这时下平面的加工余量就比较均匀，且较小。2024/4/3（2）如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择

（3）具有较多加工表面的工件在选择粗基准时，应按下述原则合理分配各加工表面的加工余量。

①为保证各加工表面都有足够的加工余量，选择毛坯上加工余量最小的表面作为粗基准。

②若零件必须首先保证其重要表面加工余量均匀，则应选择该表面为粗基准。

③若有几个不加工表面，则粗基准应选位置精度要求较高者。

（4）粗基准的表面应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，以使工件定位可靠，夹紧方便。

（5）由于粗基准是毛坯表面，比较粗糙，不能保证重复安装的位置精度，定位误差很大。因而，粗基准一般只使用一次。2024/4/3（3）具有较多加工表面的工件在选择粗基准时，应按下述原则合

2）精基准的选择

选择精基准时，主要应考虑减少定位误差和安装方便、准确。其选择原则如下：

（1）基准重合原则。选择被加工表面的设计基准为精基准，以避免因基准不重合引起基准不重合误差，容易保证加工精度。如图1-8

所示，当加工表面

B、C时，从基准重合的原则出发，应选择表面A（设计基准)为精基准。加工后，表面B、C

相对表面A的平行度取决于机床的几何精度，尺寸精度误差则取决于机床—刀具—工件等工艺系统的一系列因素。2024/4/32）精基准的选择2024/4/3（2）基准统一原则。应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，简化夹具的设计和制造工作。例如，轴类零件的大多数工序都采用顶尖孔作为定位基准，齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及基准端面作为定位基准。（3）自为精基准原则。有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。而该表面与其他表面之间的位置精度，则用先行工序保证。例如，在导轨磨床上磨削导轨时，安装后用百分表找正工件的导轨表面本身，此时床脚仅起支承作用。此外珩磨、铰孔及浮动镗孔等都是自为精基准的例子。2024/4/3（2）基准统一原则。应选择多个表面加工时都能使用的定位基准

（4）互为精基准原则。当两个表面相互位置精度要求高，并且它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用互为精基准的原则。

3）辅助基准的应用

工件定位时，为了保证其加工表面的位置精度，多优先选择设计基准或装配基准作为定位基准，这些基准一般均为零件上的重要工作表面。但有些零件的加工，为了安装方便或易于实现基准统一，人为地制造一种定位基准，如图1-9所示车床小刀架的工艺凸台A应和定位面B同时加工出来，以使定位稳定可靠。辅助基准在零件工作中并无用途，完全是为了工艺上的需要，加工完毕后如有必要可以去掉辅助基准。2024/4/3（4）互为精基准原则。当两个表面相互位置精度要求高，并且它图1-9具有工艺凸台的车床小刀架2024/4/3图1-9具有工艺凸台的车床小刀架2024/4/31.1.5模具加工工艺路线的拟定1.表面加工方法的选择表1-3外圆柱面的加工方法序号加工方法经济加工精度(公差等级表示)经济表面粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT13～IT1150～12.5适用于淬火钢以外的各种金属2粗车—半精车IT10～IT86.3～3.23粗车—半精车—精车IT8～IT73.2～1.64粗车—半精车—精车—滚压(或抛光)IT8～IT70.2～0.0255粗车—半精车—磨削IT8～IT70.8～0.4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IT7～IT60.4～0.17粗车—半精车—粗磨—精磨—超精加工IT50.1～0.0122024/4/31.1.5模具加工工艺路线的拟定表1-3外圆柱面的加工方8粗车—半精车—精车—精细车（金刚石车）IT7～IT61.25～0.32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—研磨IT6～IT50.16～0.08适用于极高精度的外圆加工10粗车—半精车—粗磨—精磨—超精磨（或镜面磨）IT5以上＜0.0252024/4/38粗车—半精车—精车—精细车（金刚石车）IT7～IT61.2表1-4平面的加工方法序号加工方法经济加工精度(公差等级表示)经济表面粗糙度Ra/μm适用范围1粗车IT13～IT1150～12.5主要用于加工端面2粗车—半精车IT10～IT86.3～3.23粗车—半精车—精车IT8～IT71.6～0.84粗车—半精车—磨削IT8～IT60.8～0.25粗刨(或粗铣)IT13～IT1125～6.3一般不用于淬硬平面(端铣表面粗糙度Ra值较小)6粗刨(或粗铣)—精刨(或精铣)IT10～IT86.3～1.62024/4/3表1-4平面的加工方法序号加工方法经济加工精度经济表面粗糙7粗刨(或粗铣)—精刨(或精铣)-刮研IT7～IT60.8～0.1主要用于加工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以宽刃精刨代替上述刮研IT70.8～0.29粗刨(或粗铣)—精刨(或精铣)—磨削IT70.8～0.2主要用于加工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IT7～IT60.4～0.02511粗铣—拉IT9～IT70.8～0.2主要用于大量生产较小的平面(精度视拉刀精度而定)12粗铣—精铣—磨削—研磨IT5以上0.1～0.006主要用于加工高精度平面2024/4/37粗刨(或粗铣)—精刨(或精铣)-刮研IT7～IT60.8～表1-5孔的加工方法序号加工方法经济加工精度(公差等级表示)经济表面粗糙度Ra/μm适用范围1钻IT13～IT1112.5主要用于加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。孔径小于15～20㎜2钻—铰IT10～IT86.3～1.63钻—粗铰—精铰IT8～IT71.6～0.84钻—扩IT11～IT1012.5～6.3主要用于加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属。径大于15～20㎜5钻—扩—铰IT9～IT83.2～1.66钻—扩—粗铰—精铰IT71.6～0.87钻—扩—机铰—手铰IT7～IT60.4～0.28钻—扩—拉IT9～IT71.6～0.1主要用于大批量生产(精度由拉刀的精度而定)2024/4/3表1-5孔的加工方法序号加工方法经济加工精度经济表9粗镗(或扩孔)IT13～IT1112.5～6.3除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔10粗镗(粗扩)—半精镗(精扩)IT10～IT93.2～1.611粗镗(粗扩)—半精镗(精扩)—精镗(铰)IT8～IT71.6～0.812粗镗(粗扩)—半精镗(精扩)—精镗—浮动镗刀精镗IT7～IT60.8～0.413粗镗(扩)—半精镗—磨孔IT8～IT70.8～0.2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—精磨IT7～IT60.2～0.115粗镗—半精镗—精镗—精细镗(金刚镗)IT7～IT60.4～0.05主要用于加工精度要求高的有色金属16钻—(扩)—粗铰—精铰—珩磨，钻—(扩)—拉—珩磨，粗镗—半精镗—精镗—珩磨IT7～IT60.2～0.025主要用于加工精度要求很高的孔17以研磨代替上述方法中的珩磨IT6～IT50.1～0.0062024/4/39粗镗(或扩孔)IT13～IT1112.5～6.3除淬火钢外表面加工方法的选择应着重考虑以下几个问题：

(1)首先要保证加工表面的经济加工精度和经济表面粗糙度的要求。由于获得同一经济加工精度和经济表面粗糙度的加工方法往往有若干种，实际选择时还要结合零件的结构形状、尺寸大小以及材料和热处理等要求。例如，对于精度等级为

IT7

的孔，采用镗孔、铰孔、拉孔和磨孔均可达到要求，但型腔体上的孔一般不宜选择拉孔或磨孔，而常选择镗孔或铰孔；孔径大时选择镗孔，孔径小时选择铰孔。

(2)工件材料的性质对表面加工方法的选择也有影响。如淬火钢应采用磨削加工，对于有色金属零件，为避免磨削时堵塞砂轮，一般都采用高速镗、精密铣或高速精密车削进行精加工。2024/4/3表面加工方法的选择应着重考虑以下几个问题：2024/4/3

(3)在表面加工方法选择时，除了首先要保证质量要求外，还应考虑生产效率和经济性的要求。大批量生产时，应尽量采用高效率的先进工艺方法。

(4)为了能够正确地选择加工方法，还要考虑本厂、本车间现有的设备情况及技术条件，充分利用现有设备，挖掘企业潜力，发挥工人及技术人员的积极性和创造性。同时也应考虑不断改进现有的方法和设备，推广新技术，提高工艺水平。2024/4/3(3)在表面加工方法选择时，除了首先要保证质量要求外，模具加工的工艺过程光整加工阶段对于精度和表面粗糙度要求很高(如精度等级为IT6及IT7，表面粗糙度Ra≤0.4μm)的零件可采用光整加工。但光整加工一般不用于纠正几何形状和相互位置误差。精加工阶段精加工阶段的主要任务是去除半精加工阶段所留的加工余量，使工件各主要表面达到图纸要求的尺寸精度和表面粗糙度。半精加工阶段半精加工阶段的主要任务是使主要表面消除粗加工阶段留下的误差，达到一定的精度及留有精加工余量，为精加工做好准备，并完成一些次要表面(如钻孔、铣槽等)的加工。粗加工阶段粗加工阶段的主要任务是切除各加工表面上的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品。因此，在此阶段中应采取措施尽可能提高生产率。2.加工阶段的划分2024/4/3模具加工的工艺过程光整加工阶段对于精度和表面粗糙度要求很高(

模具加工的工艺过程分阶段的主要原因有如下几点：

(1)保证加工质量。工件粗加工时切除的金属较多，产生较大的切削力和切削热，同时也需要较大的夹紧力，而且加工后内应力要重新分布。在这些力和热的作用下，工件会发生较大的变形。如果不分阶段而进行连续粗、精加工，就无法避免上述原因所引起的加工误差。加工过程分阶段后，粗加工造成的加工误差，通过半精加工和精加工即可得到纠正，以达到逐步提高零件的加工精度，降低零件的表面粗糙度，保证零件加工质量的目的。(2)合理使用设备。模具加工的工艺过程划分阶段后，粗加工可采用功率大、刚度高、精度低的高效率机床加工，以提高生产效率。精加工可采用高精度机床加工，以确保零件的精度要求。这样既充分发挥了设备的各自特点，又做到了设备的合理使用。

2024/4/3模具加工的工艺过程分阶段的主要原因有如下几点：2024/

(3)便于安排热处理工序。对于一些精密零件，粗加工后安排去应力的时效处理可减少内应力变形对精加工的影响。而半精加工后安排淬火不仅容易满足模具零件的性能要求，而且淬火引起的变形也可通过精加工予以消除。

此外，粗、精加工分开后，毛坯的缺陷(如气孔、砂眼和加工余量不足等)可在粗加工后及早发现，及时决定修补或报废，以免对应报废的模具零件继续进行精加工而浪费工时和产生其他制造费用。2024/4/3(3)便于安排热处理工序。对于一些精密零件，粗加工后

3.工序集中与工序分散

所谓工序集中，是使每个工序中包括尽可能多的工步内容，因而使总的工序数目减少，使夹具的数目和工件的安装次数也相应地减少。

所谓工序分散，是将工艺路线中的工步内容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工艺路线长。

工序集中和工序分散的特点都很突出。工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高生产率的机床，节省装夹工件的时间，减少工件的搬动次数。工序分散可使每个工序使用的设备和夹具比较简单，调整、对刀比较容易，对操作工人的技术水平要求较低。2024/4/33.工序集中与工序分散2024/4/3

4.加工顺序的安排

1)机械加工顺序的安排

安排机械加工顺序时，应考虑以下几个原则：

（1）先粗后精。当模具零件需要分阶段进行加工时，先安排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。次要表面的精度要求不高，一般经粗、半精加工后即可完成。

（2）先主后次。零件上的装配基面和主要工作表面等先安排加工。而键槽、紧固用的光孔和螺孔等，由于加工面小，又和主要表面有相互位置要求，一般应安排在主要表面达到一定精度之后(如半精加工之后)进行加工，但应在最后精加工之前进行加工。2024/4/34.加工顺序的安排2024/4/3

（3）基准面先加工。每一加工阶段总是应先安排基准面加工。例如，轴类零件的加工中采用中心孔作为统一基准，因此，每个加工阶段开始总是先打中心孔，以其作为精基准，并使之具有足够的精度和表面粗糙度要求(常常高于原来图纸上的要求)。如果精基准面不止一个，则应按照基准面转换的次序和逐步提高精度的原则安排加工。例如，精密轴套类零件，其外圆和内孔就要互为基准，反复进行加工。

（4）先面后孔。对于模座、凸凹模固定板、型腔固定板、推板等一般模具零件，因平面所占轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠。因此，其工艺过程总是选择平面作为定位精基面，先加工平面再加工孔。2024/4/3（3）基准面先加工。每一加工阶段总是应先安排基准面加工。例

2）热处理工序的安排

模具零件常采用的热处理工艺有退火、正火、调质、时效、淬

火、回火、渗碳和氮化等。按照热处理的目的，上述热处理工艺可大致分为预先热处理和最终热处理两大类。

（1）预先热处理。预先热处理包括退火、正火、调质和时效等。这类热处理的目的是改善加工性能，消除内应力，为最终热处理做组织准备，其工序位置多在粗加工前后。

（2）最终热处理。最终热处理包括各种淬火、回火、渗碳和氮化等。这类热处理的目的是提高零件材料的硬度和耐磨性，常安排在精加工前后。2024/4/32）热处理工序的安排2024/4/3技术要求粗加工全部结束后，精加工开始之前。零件从一个车间转向另一个车间前后。重要工序加工前后。特种性能检验(磁力探伤、密封性检验等)前。零件加工完毕，进入装配和成品库时。3)辅助工序的安排检验工序的安排应遵循以下原则：2024/4/3技术要求粗加工全部结束后，精加工开始之前。零件从一个车1.1.6确定模具组装件的配制加工方案

1.利用统一定位基准进行加工如图1-10所示为利用统一定位基准进行加工。定模型腔必须与型芯固定板型孔保持同心，为此划线时两模板应统一利用合模时的A、B侧基面为基准，并将两模板同时划出每一尺寸线，加工时都以A、B侧基面为定位基准和工序基准。2024/4/31.1.6确定模具组装件的配制加工方案1.利用统一定位

2.利用样板划线进行加工

如图1-11所示为利用样板划线进行加工。合模后的凹、凸模必须同心，保持成形件壁厚均匀。加工时先按凹模和凸模尺寸作样板，然后按图示加工凸、凹模定位工艺孔，再以工艺孔定位，分别在凹、凸模分型面上划出型腔及型芯的加工线，并利用槽形样板进行铣削加工。2024/4/32.利用样板划线进行加工2024/4/3

3.组合加工

如图1-12（a）所示为利用垫块组装以保证同心，然后加工上下模的导柱孔。如图1-12（b）所示为上下模板以导柱孔为基准组合后一次装夹加工上下型芯固定孔，上下型芯也各自一次装夹加工内外型孔，保证上下模同心。如图1-12（c）所示为一次装夹加工上下模不同尺寸型孔的组合加工示例。如图1-12（d）所示为保证两侧型孔一致的组合加工示例。2024/4/33.组合加工2024/4/3

4.复印法

如图1-13（a）所示为保证安装齿轮轴的孔与齿轮型腔同心的方法，利用齿形复印顶尖，合模时在上下板上印出中心孔，然后以此为基准加工嵌件固定孔。如图1-13（b）

所示为保证型腔侧孔与侧抽芯滑块上的侧型芯固定孔同心的复印示例。2024/4/34.复印法2024/4/3

5.压印法如图1-14所示，上下型芯侧面与端面必须保证紧密配合，以防止产生飞边，加工时预先在型芯侧面端面留一定修配余量，上型芯淬火后利用合模，可在下型芯上压出印痕，然后钳工按印痕修正下型芯，保证上下型芯紧密配合。2024/4/35.压印法2024/4/3

6.组装修配法

如图1-15所示，为保证斜楔与滑块斜面的合理接触，经常采用组装修配的方法。首先在一个零件上留有余量，在组装时按实际情况修磨斜楔或滑块的斜面，直至达到合适的配合为止。2024/4/36.组装修配法2024/4/3

7.引孔加工

如图1-16所示，为保证上下模同心，常将一个零件加工成形并淬硬，然后以同一基准组合后淬硬件上的孔为导向，向另一零件引钻定心，并以此为准再加工出孔。2024/4/37.引孔加工2024/4/31.1.7

确定加工余量与工序尺寸1.加工余量与工序尺寸的基本概念1）工序加工余量

工序加工余量是指某一表面在一道工序中所切除的金属层厚度，它取决于同一表面相邻工序前后工序尺寸之差。工序加工余量分为单面加工余量和双面加工余量。如平面加工的加工余量属于单面加工余量，它等于实际切除的金属层厚度，如图1-17所示。2024/4/31.1.7确定加工余量与工序尺寸2024/4/3

对于外表面，见图1-17（a），有Zb=a－b。对于内表面，见图1-17（b），有Zb=b－a。

式中，Zb为本工序的工序加工余量(mm)；a为前工序的工序尺寸(mm)；b为本工序的工序尺寸(mm)。2024/4/3对于外表面，见图1-17（a），有Zb=a－b。2024

对于轴类，见图1-18(a)，有2Zb=da－db。对于孔类，见图1-18(b)，有2Zb=db－da。

式中，Zb为本工序的工序加工余量(mm)；da为前工序的工序尺寸(mm)；db为本工序的工序尺寸(mm)。2024/4/3对于轴类，见图1-18(a)，有2Zb=da－db。202）总加工余量

总加工余量(毛坯余量)是指毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差，其值等于各工序加工余量的总和，即

式中，Z0为总加工余量（㎜）；Zi为第i道工序的基本加工余量（㎜）；n为该表面总共加工的工序数。2024/4/32）总加工余量式中，Z0为总加工余量（㎜）；Zi2.影响加工余量的因素

（1）上道工序的表面粗糙度Ra和表面缺陷层Da。为了保证加工质量，本工序必须将上工序留下的表面粗糙度，以及由于切削加工而在表面留下的一层组织已遭破坏的塑性变形层全部切除，见图1-20（a）。2024/4/32.影响加工余量的因素（1）上道工序的表面粗糙度Ra和表面

（2）工件各表面相互位置的空间误差ρa。工件有些形状和位置误差不包括在尺寸公差的范围内，但这些误差又必须在本工序的加工中纠正，即在本工序的加工余量中必须包括它。图1-20（b）中的轴类零件，由于前工序轴线有直线度误差ω，本工序加工余量必须相应增加2ω。

（3）本工序的装夹误差εb。装夹误差包括定位误差、夹紧变形误差、夹具本身误差等，使工件在加工时位置发生偏移，本工序加工余量应考虑这些误差影响。图1-20（c）中用三爪自动定心卡盘夹持工件外圆加工孔时，若工件轴线偏移机床主轴旋转轴线一个e值，造成内孔切削余量不均匀，为使前工序的各项误差和缺陷在本工序内切除，应将孔的加工余量加大2e。

2024/4/3（2）工件各表面相互位置的空间误差ρa。工件有些形状和位置2024/4/32024/4/3

3.确定加工余量加工余量的大小，对零件的加工质量和生产率及经济性均有较大的影响。加工余量过大将增加金属材料、动力、刀具和劳动量的消耗，使切削力增大而引起工件较大的变形；反之，加工余量过小则不能保证零件的加工质量。确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。1）分析计算法2）经验估计法3）查表修正法2024/4/33.确定加工余量2024/4/34.确定工序尺寸与工序尺寸公差1填写工序尺寸，并按“入体原则”标注工序尺寸公差。23从终加工工序开始（即从设计尺寸开始）到第二道加工工序，依次加上每道加工工序余量，可分别得到各工序的基本尺寸（包括毛坯尺寸）。除终加工工序以外，其他各加工工序按各自所采用加工方法的经济加工精度确定工序尺寸公差（终加工工序的公差按设计要求确定）。4确定各加工工序的加工余量。2024/4/34.确定工序尺寸与工序尺寸公差1填写工序尺寸，1机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应。即小零件应选小的机床，大零件应选大的机床，做到机床合理使用。注意机床选择还应结合现场的实际情况。23机床精度应与工序要求的加工精度相适应。对于高精度的零件加工，在缺乏精密设备时，可通过设备改造和利用工夹具来加工。机床的生产率与加工零件的生产类型相适应。单件小批生产选择通用机床，大批大量生产选择高生产率的专用机床。41.1.8机床与工艺装备的选择1.机床选择2024/4/31机床的加工范围应与零件的外廓尺寸相适应。即小

2.夹具选择在单件小批生产中，应尽量选用通用夹具，如各种卡盘、台钳和回转台等。为提高生产率，应积极推广使用组合夹具。在大批量生产中，应采用高生产率的气、液传动的专用夹具。夹具的精度应与加工精度相适应。

3.刀具选择

刀具选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时一般应尽可能采用标准刀具，必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。4.量具选择量具选择主要是根据生产类型和要求检验的精度来确定。在单件小批生产中，应采用通用量具量仪，如游标卡尺与百分表等。在大批量生产中，应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。量具的精度必须与加工精度相适应。2024/4/32.夹具选择2024/4/31.1.9

确定切削用量与时间定额1.切削用量的基本概念切削用量是切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量的总称。1）切削速度切削速度是指切削刃上选定点相对工件主运动的瞬时速度。2）进给量f进给量是刀具在进给运动方向上相对工件的位移量。3）背吃刀量（切削深度）背吃刀量是垂直于进给速度方向测量的切削层的最大值。2024/4/31.1.9确定切削用量与时间定额2024/4/31根据零件的加工余量和粗、精加工要求，选择背吃刀量。3根据刀具耐用度确定切削速度。2根据加工工艺系统允许的切削力，确定进给量f。4所选的切削用量应该在机床功率允许范围内。2.切削用量的选择切削用量的选择原则具体如下：2024/4/31根据零件的加工余量和粗、精加工要求，选择背吃刀量。3根据刀3.确定时间定额

时间定额是指在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间。

1）时间定额的组成

（1）基本时间tm。

（2）辅助时间ta。

（3）布置工作地时间ts。

（4）休息与生理需要时间tr。

（5）准备与终结时间te。2024/4/33.确定时间定额2024/4/3

2）确定时间定额的方法

（1）由工时定额员、工艺人员和工人相结合，在总结过去经验的基础上，参考有关的资料估算确定。

（2）以同类产品的时间定额为依据，进行对比分析后推算确定。

（3）通过对实际操作时间的测定和分析确定。2024/4/32）确定时间定额的方法2024/4/31.2.1

机械加工精度概述

模具的制造精度主要体现在模具零件的精度和相关部位的配合精度。模具零件的加工质量是保证模具所加工产品质量的基础。模具零件的机械加工质量包括模具零件的机械加工精度和加工表面质量两大方面。

一般情况下，模具零件加工精度越高加工成本就越高，生产效率就越

低。因此，设计人员应根据模具零件的使用要求，合理地规定其加工精度。

一般模具的精度应与产品制件的精度相协调，同时也受模具加工技术手段的制约。

1.2

模具零件的机械加工精度2024/4/31.2.1机械加工精度概述1.2模具零件的机械加工精度21.2.2

影响机械加工精度的因素1.工艺系统的几何误差对机械加工精度的影响影响加工原理误差调整误差机床误差夹具的制造误差与磨损刀具的制造误差与磨损2024/4/31.2.2影响机械加工精度的因素影响加工原理误差调整误差机模具加工方法影响1.切削力作用点的位置变化引起的工件形状误差。2.切削力大小的变化引起的加工误差。3.夹紧力引起的加工误差。4.机床传动力和惯性力引起的加工误差。2.工艺系统受力变形引起的加工误差