模具零件制造工艺编制毛坯

2.4毛坯选择

在编制工艺规程时，必须考虑毛坯方案，正确选择毛坯，对降低生产成本作用较大。2.4.1毛坯的分类和选择原则2.4.2毛坯的结构工艺性2.4.3毛坯加工

2.4.1毛坯的分类和选择原则

用以制造模具零件毛坯的有型材、型材焊接件、铸件、锻件四类。铸造毛坯又分为砂型铸造、金属模铸造、压力铸造、精密铸造。锻造毛坯又分为自由锻、普通模锻、精密模锻等。返回

应根据所用材料、零件结构、复杂程度、生产类型和本厂的生产条件几个方面来决定。

此外，异型钢材、粉末冶金、工程塑料都在迅速推广，它们可以制造小余量、无余量毛坯。有些精密铸造件，只需精加工即可成为成品，有些根本不需要机械加工，即可直接装配在产品中使用。1毛坯的分类2毛坯的选择原则返回2.4.2毛坯的结构工艺性

根据被加工零件情况，在设计毛坯图时应注意两方面问题。1.毛坯的形状和尺寸

工艺人员在分析产品图纸后，应该对所负责设计的工艺过程的那部分零件决定毛坯方案，

而后在编制工艺过程的同时，逐步决定毛坯尺寸和形状，画出毛坯图。

返回

根据所采用的毛坯方案，在原零件尺寸基础上加上各表面在各工序所有的加工余量的总和(总加工余量)，构成毛坯的初步形状，

而后根据毛坯制造和零件机械加工所要求的结构工艺性修改其形状，绘制毛坯图。2.毛坯的结构工艺性

为了有利于毛坯成型、有利于机械加工，在设计毛坯时应充分注意其结构工艺性。

(1) 铸件的结构工艺性分型面——一般取在制件中间部位截面较大处。由于液态金属在冷凝过程中，缺陷、夹渣大部分都集中在上部，所以上半部的加工余量比下半部略大些。

预制孔——为了减轻毛坯重量，减小机械加工量，带孔零件的毛坯应制出预制孔，但小孔不便制出。

铸件的壁厚——壁厚均匀，转接处带圆角。为了便于液态金属的流动，防止局部严重缩孔，铸件壁厚应均匀，并带圆角。返回图2.3铸件壁厚和转接处形状(a)工艺性好；(b)工艺性差加强筋——为减轻铸件的重量，铸件结构往往有许多凹缺。但铸铁性能较脆，所以在凹缺的地方应加上加强筋(图2.4)。图2.4带加强筋的铸件返回

大型铸件上表面应尽量不采取水平位置——由于铸件上部容易集中气孔、夹渣或充填不足等现象，大型铸件上表面面积较大，最好做成斜面，并把冒口放置在这一部位，以保证铸件质量(图2.5)。ab

图2.5减速箱盖形状

(a)不合理；(b)合理

(2) 锻件的结构工艺性分模面——应放置在两个尺寸最大的，相互垂直的外廓尺寸所在平面。因为模锻件有飞边，大都用整体(两块、最多三块)模坯，分模面在最大外廓部位有利于拔模。返回

圆角和斜度——为了便于锻件成型，在转接处应有圆角；为便于拔模，锻件的拔模方向表面应有斜度或锥度。一般上模部分斜度或锥度大于下模部分斜度(图2.6)。外形尽量简单平直，以便于制造模腔，便于锻件成型。预制孔——锻件锻造后，金属内部的晶粒被压扁或拉长成纤维状，增加了材料的强度。所以带孔零件最好预制孔，大孔可以制成通孔，但当L/d>2时，或d<30mm时，只能做成盲孔(图2.7)。返回(3) 其他结构工艺性问题

为了加工方便而且能保证加工质量，可把两件或更多件零件组成整图，采用整体毛坯，在圆弧部分加工完毕之后再切开。有些小零件外形较简单，一个方向都是直母线(图2.8)，在设计毛坯时可把若干件合成一个大毛坯，加工到合适的时候再切开。ab图2.8外形简单的小零件返回为了减减少工工件装装夹变变形，，对于于薄壁壁类零零件应应考虑虑多件件合成成一个个毛坯坯，减减少加加工的的装夹夹部位位。有些些小小型型、、精精度度较较高高的的轴轴类类零零件件，，为为了了保保证证各各部部分分的的位位置置精精度度，，毛毛料料需需要要加加长长，，作作为为装装夹夹用用，，以以免免加加工工时时调调头头装装夹夹误误差差过过大大。。有些些零零件件，，如如小小型型整整体体式式刀刀具具用用作作切切削削的的部部位位要要用用高高速速钢钢，，刀刀柄柄部部一一般般只只用用碳碳钢钢就就可可以以了了，，毛毛坯坯料料应应分分成成两两部部分分，，经经对对焊焊成成一一整整体体。。返回回2.4.3毛坯坯加加工工其选选择择主主要要取取决决于于模模具具的的使使用用条条件件和和结结构构形形式式。。模具具零零件件最最常常见见的的毛毛坯坯形形式式是是锻锻件件、、型型材材、、铸铸件件等等。。1对于于模模具具工工作作状状态态下下的的承承载载能能力力要要求求高高，，或或者者是是模模具具关关键键零零件件的的结结构构形形状状不不很很复复杂杂，，采采用用锻锻造造毛毛坯坯较较合合理理。。2模具具的的一一些些较较次次要要的的和和结结构构形形状状简简单单的的零零件件，，采采用用热热轧轧圆圆钢钢、、钢钢板板或或型型材材作作为为毛毛坯坯较较合合理理。。3对于于单单件件结结构构复复杂杂而而不不便便于于或或不不允允许许拆拆散散拼拼装装的的，，或或批批量量很很大大的的模模具具，，采采用用铸铸造造毛毛坯坯较较合合理理。。返回回模具具毛毛坯坯外外形形的的机机械械加加工工方方法法，，通通常常是是按按照照这这些些外外形形表表面面的的几几何何特特征征和和质质量量要要求求来来进进行行选选择择的的。。旋转转体体表表面面，，如如圆圆柱柱面面和和圆圆锥锥面面等等，，多多在在普普通通车车床床上上进进行行加加工工，，平平面面多多采采用用铣铣床床和和刨刨床床加加工工，，长长而而窄窄的的平平面面采采用用刨刨床床加加工工效效果果更更好好。。在进进行行模模具具毛毛坯坯的的加加工工时时，，由由于于外外形形表表面面粗粗糙糙不不平平整整，，往往往往不不便便于于装装夹夹，，因因此此，，选选择择毛毛坯坯装装夹夹面面时时，，既既要要考考虑虑对对加加工工质质量量的的影影响响，，又又要要考考虑虑装装夹夹的的稳稳定定性性和和可可靠靠性性。。毛坯坯加加工工机机床床的的选选择择，，主主要要考考虑虑机机床床的的生生产产效效率率、、机机床床动动力力、、机机床床各各部部分分的的刚刚度度和和强强度度等等。。在在这这些些条条件件得得到到满满足足的的情情况况下下，，机机床床应应具具备备尽尽量量高高的的精精度度等等级级，，这这是是因因为为毛毛坯坯外外形形表表面面加加工工时时切切除除的的金金属属量量很很大大，，而而且且这这层层被被切切除除的的金金属属硬硬度度较较高高。。返回回通常常毛毛坯坯在在进进行行机机械械加加工工前前，，应应进进行行适适当当的的热热处处理理，，尤尤其其是是采采用用铸铸件件毛毛坯坯时时，，若若不不先先进进行行退退火火处处理理，，则则会会因因铸铸造造过过程程中中产产生生的的内内应应力力分分布布不不均均匀匀造造成成机机械械加加工工后后毛毛坯坯严严重重变变形形从从而而使使毛毛坯坯成成为为废废品品。。经过过退退火火处处理理后后，，毛毛坯坯的的组组织织均均匀匀，，硬硬度度下下降降，，既既有有利利于于对对材材料料性性能能的的要要求求，，又又使使切切削削加加工工变变得得容容易易进进行行。。在正正常常的的情情况况下下，，毛毛坯坯的的热热处处理理是是由由毛毛坯坯的的专专业业生生产产厂厂来来完完成成的的，，因因此此，，在在订订购购毛毛坯坯时时应应向向毛毛坯坯生生产产厂厂提提出出这这一一要要求求。。对于于一一些些精精密密模模具具或或者者结结构构复复杂杂的的模模具具，，在在进进行行毛毛坯坯外外形形加加工工后后也也要要安安排排一一些些热热处处理理工工序序，，及及时时消消除除因因切切削削大大量量金金属属后后产产生生的的内内应应力力，，减减少少零零件件内内应应力力作作用用不不平平衡衡的的程程度度，，以以便便将将零零件件的的变变形形控控制制在在最最小小的的范范围围内内。。返回回在进进行行毛毛坯坯的的机机械械加加工工时时，，还还应应该该正正确确选选择择刀刀具具，，采采用用适适当当的的切切削削方方法法。。在加加工工铸铸铁铁材材料料的的毛毛坯坯时时，，可可选选用用YG8、YG6、YG4等硬硬质质合合金金刀刀具具材材料料；；加工工合合金金钢钢毛毛坯坯时时，，可可选选用用YT30、YT60、YT15和YG3硬质质合合金金刀刀具具；；加工工45号钢钢时时，，可可选选用用YT15、YT30和YT60硬质质合合金金刀刀具具。。为了了保保证证刀刀具具的的使使用用寿寿命命，，在在毛毛坯坯进进行行第第一一刀刀加加工工时时，，应应当当将将切切削削深深度度适适当当取取大大些些，，使使锋锋利利的的刀刀刃刃深深入入到到毛毛坯坯硬硬皮皮层层内内，，避避免免刀刀刃刃被被毛毛坯坯表表层层硬硬皮皮磨磨钝钝或或撞撞坏坏。。返回回1.锻件件毛毛坯坯模具具中中的的工工作作零零件件，，大大量量使使用用高高碳碳高高铬铬工工具具钢钢，，这这类类材材料料的的冶冶金金质质量量存存在在严严重重的的缺缺陷陷，，如如大大量量共共晶晶网网状状碳碳化化物物的的存存在在，，这这种种碳碳化化物物很很硬硬也也很很脆脆，，而而且且分分布布不不均均匀匀，，降降低低了了材材质质的的力力学学性性能能，，恶恶化化了了热热处处理理工工艺艺性性能能，，降降低低了了模模具具的的使使用用寿寿命命。。只有有通通过过锻锻造造，，打打碎碎共共晶晶网网状状碳碳化化物物，，并并使使碳碳化化物物分分布布均均匀匀，，细细化化晶晶粒粒组组织织，，充充分分发发挥挥材材料料的的力力学学性性能能，，才才能能提提高高模模具具零零件件的的加加工工工工艺艺性性和和使使用用寿寿命命。。返回1.锻件毛坯综上所述，，锻造的主主要目的有有：(1)通过锻造得得到合理的的几何形状状和机械加加工余量，，节省原材材料和减少少机械加工工工作量，，并使圆棒棒料的疏松松和气泡等等缺陷得到到改善，提提高了材料料的致密度度，并得到到良好的机机械加工性性能。(2)通过锻造改改善材料碳碳化物分布布不均匀的的状态，使使碳化物偏偏析≤3级，改善由由于碳化物物分布不均均匀，造成成的热处理理易开裂、、硬度不均均、脆性加加大、冲击击韧性降低低以及碳化化物堆聚或或呈网状出出现在模具具刃口处、、易崩刃、、折断和剥剥落等现象象。提高了了材质的热热处理性能能和模具的的使用寿命命。(3)改善坯料的的纤维方向向，使纤维维方向分布布合理，满满足不同类类型模具的的要求，提提高模具零零件的承载载能力，同同时通过合合理的纤维维方向，使使模具零件件的各向淬淬火变形趋趋向一致，，提高材料料的力学性性能和使用用性能。返回通过锻造和和预处理可可以获得机机械加工和和热处理加加工需要的的金相组织织状态，从从而提高了了模具零件件的机械加加工和热处处理加工的的工艺性。。毛坯锻造的的技术要求求如下：(1)模坯机械加加工余量矩形锻件加加工余量见见表2.5。圆形锻件件的加工余余量见表2.6。(2)锻件热处理理锻造后的毛毛坯为了消消除锻造应应力，软化化锻件，便便于以后的的机械加工工，应进行行退火、正正火和调质质处理。交交出的锻件件要有一定定的硬度值值。各种钢钢材锻件硬硬度值见表表2.7。(3)对于模具主主要零件，，尤其是对对热处理质质量和使用用寿命有要要求的零件件，坯料应应采用改锻锻工艺，即即坯料在锻锻造时经多多次镦粗和和拔长，以以改进锻件件致密度，，使内部组组织均匀，，改进其使使用性能及及力学性能能。(4)锻件表面不不能有裂纹纹、氧化皮皮脱碳层和和表面锻造造不平现象象。尺寸应应符合图纸纸要求，内内部不应有有夹层现象象。返回返回返回返回锻造工艺要要点如下：：(1)碳素工具钢钢、低合金金钢的锻造造碳素工具钢钢及低合金金钢锻造要要点见表2.8。(2)高铬钢及高高速钢的锻锻造返回返回(2)高铬钢及高高速钢的锻锻造返回坯件的加工工方法如下下：(1)备料一般根据模模具图纸的的零件明细细表进行备备料。返回锻件在锻造造过程中的的总损耗量量包括烧损量量、切头损损耗、芯料料损耗三部部分。根据计算出出的体积与与重量，依依据材料库库现有钢材材的直径，，换算出所所需钢材的的长短，并并留有加工工余量。锻压后的各各个方向的的外形尺寸寸，应比实实际尺寸各各方向放大大5mm~6mm，即在各方方向应留有有5mm~6mm的余量。热热轧圆钢棒棒最小机械械加工余量量见表2.12。返回(2)坯料加工工工序长方体加工工工序：备料——锻造——热处理退火火——刨六面——磨平面。圆形坯料加加工工序：：备料——车加工——平磨上下平平面或内外外圆磨表面面。机械加工后后的各坯料料应打刻上上印记、编编号，超过过20kg的零件，应应在侧面设设有供吊车车提吊的凸凸起及凹口口或吊环孔孔。各个零件加加工后，各各边应倒成成(0.5~1.5)×45°°角以防后续续工序碰伤伤手。（3)坯料的留磨磨余量返回2.锻压设备的的选择模具生产属属于单件生生产。模具锻件的的锻压方式式应该是自自由锻，使使用的锻压压设备为空空气锤或蒸蒸汽—空气锤。锻锤吨位的的选择是否否合理，直直接影响锻锻件质量、、锻造生产产率和锻杆杆寿命。锻锤吨位过过小，则锻锻造打击能能量不足，，造成锻打打不深不透透，锻件件仅仅在表表层发生一一定的变形形，而锻件件心部的质质量得不到到改善，甚甚至发生恶恶化，如果果锻锤吨位位选择过大大，则打击击过重，容容易出现锻锻裂现象。。获得优良的的锻件，应应该选取足足够能量的的锻锤，以以充分的变变形进行多多向反复锻锻打，控制制锻件质量量。返回3.锻造方式锻件的锻造造方式主要要有三种，，即轴向镦镦拔、横向向镦拔和多多向镦拔。。(1)轴向镦拔轴轴向镦镦拔又称纵纵向镦拔、、单向镦拔拔或不变向向镦拔，它它是沿着钢钢材的轴向向，进行不不变换方向向的往复镦镦粗和拔长长。每次镦镦拔过程如如图2.9所示。返回返回(2)横向镦拔横横向镦镦拔又称径径向镦拔，，它是将钢钢料轴向镦镦拔之后，，转90°沿垂直于纤纤维方向的的多次镦拔拔，最终在在镦粗或者者拔长状态态下进行整整形。横向向镦拔过程程如图2.10所示。多向镦拔法法是获得优优质锻件坯坯料的一种种常用锻造造方法。它它的特点是是锻造变形形均匀，容容易锻透，，组织全面面改善，碳碳化物细碎碎。返回(3)多向镦拔多多向镦镦拔又称三三向镦拔，，它综合了了轴向及横横向镦拔的的特点，对对原棒料从从三个方向向轮番进行行反复镦拔拔。返回4.锻件的质量量要求影响锻件质质量的主要要因素有以以下四个方方面：原材材料的质量量状态和备备料情况；；锻锤吨位位的选择是是否合理；；锻件坯料料的加热、、冷却温度度，每次锻锻压变形量量等工艺参参数是否正正确；锻造造方式的选选择和锻造造比的大小小。对锻件的质质量有如下下要求：(1)锻件的形状状、尺寸要要求应应符合锻件件图的要求求，机械加加工余量要要符合规定定的要求。。(2)锻件的表面面裂纹、折折叠等缺陷陷及脱碳层层深度应控控制在