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,模具标准件,冲压模具,塑料模具,模具生产机床,认识模具,模具制造技术,1.1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、数控设备、电加工设备、三坐标测量机、快速成型机

2、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。,模具制造技术,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

3、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

4、 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，提高综合分析问题各解决工程实际问题的能力。,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。 只要研究几种表面的加工，就可对所有零件进行加工。

5、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-切削加工的基本概念,进给运动,主运动,待加工表面,过渡表面,已加工表面,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,铣削运动,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,金属切削加工基础知识-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/min 2）进给量f 进给方向上，刀

6、具相对工件的位移量。m/r 3）吃刀量as 俗称切削深度。mm,金属切削加工基础知识-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-切削加工的基本概念,2）进给量f,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,3）吃刀量as,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,3.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-切削加工的基本概念,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hD 切削层公称厚度是指切削刃两瞬时位置过

7、渡表面间 的距离。 （2）切削层公称宽度bD 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AD 切削层公称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 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-切削加工的基本概念,切削要素,进给量,切削速度,切削深度,切削厚度,切削宽度,切削层横截面积,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,金属切削加工基础知识-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

8、加工基础知识-切削加工的基本概念,2)外圆车刀切削部分的组成,前面,主后面,副后面,主切削刃,副切削刃,刀尖,刀杆,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-切削加工的基本概念,3)刀具静止角度参考系 1.基面P： PVc 、 刀具安装面（车刀） 2.切削平面Ps: 与 S相切 且 P 3.主剖面Po： Ps Po,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,基面Pr,假定主运动方向,主切削刃上选定点,刀柄底面平面,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,基面P： PVc 刀具安装面（车刀）,主剖面（正交平面 ）Po： Ps P,切削平

9、面Ps: 与 S相切 且 P,假定主运动方向Vc,主切削刃上选定点,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,金属切削加工基础知识-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）

10、后刀面的磨损。 选取原则：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-切削加工的基本概念,主偏角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 对切屑的形状和刀具寿命的影响 主偏角对表面粗糙度大小的影响,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）影响表面粗糙度的

11、大小,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-切削加工的基本概念,金属切削加工基础知识-切削加工的基本概念,刃倾角s 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-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-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-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

12、属切削加工基础知识-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-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HRC6165，热硬性

13、差2002500C,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T8、T10、T12等。 (2)合金工具钢 淬火后硬度为HRC6065。热硬性温度为3003500C，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、切削速度不高的刀具。 常用牌号有CrWMn等。 (3)高速钢（锋钢、白钢） 淬火后硬度为HRC6267，热硬性温度为 5506000C，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W18Cr4V。 (4)硬质合金 硬度HRC748

14、2，热硬性温度为85010000C。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-切削加工的基本概念,金属切削加工基础知识-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70

15、08000C，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-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-切削加工的基本概念,2

16、）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、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-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。

17、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、

18、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-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-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

19、成的因素 材料塑性大，易产生积屑瘤；切削脆性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-切削加工的基本概念,切削力视频,金属切削加工基础知识-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

20、件材料 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-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

21、 冷却清洗性好，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-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。在自动机床

22、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-切削加工的基本概念,金属切削加工基础知识-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、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

23、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 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、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。

24、 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,机床图片欣赏,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