全套课件400页模具制造工艺学课件

模具制造工艺学,绪论,1.什么是模具？ 利用模具成型是利用模具型腔成型的一种成型过程。是一种少切削或无切削、多工序重合的一种加工方法。,绪论,2.模具在国民经济中的地位 模具成型方法在现代工业的主要部门，如机械、电子、轻工、交通和国防工业中得到了极其广泛的应用。例如70以上的汽车、拖拉机、电机、电器、仪表零件，80以上的塑料制品，70以上的日用五金及耐用消费品零件，都采用模具成型的方法来生产。,绪论,它对于保证制品质量，缩短试制周期，进而争先占领市场，以及产品更新换代和新产品开发都具有决定性意义。因此德国把模具称为“金属加工中的帝王”，把模具工业视为“关键工业”；美国把模具称为“美国工业的基石”，把模具工业视为“不可估量其力量的工业”；日本把模具说成是“促进社会富裕繁荣的动力”，把模具工业视为“整个工业发展的秘密”。我国将模具工业视为整个制造业的“加速器”。,绪论,3.我国模具工业发展现状 1）专业化生产和标准化程度低，当前专业化程度小于10；标准化程度小于20； 2）模具品种少，生产效率低，经济效益较差； 3）模具生产制造周期长，精度不高，制造技术落后； 4） 模具寿命短，新材料使用量少； 5） 模具生产力量分散，管理落后。,绪论,模具制造的基本要求和要点 (1)制造精度高 (2)使用寿命长 (3)制造周期短 (4)模具成本低,绪论,模具制造的生产过程,绪论,4.本课程的性质、任务和要求 本课程是模具专业的一门专业课。在学习本课程之前，学生应修完了“机械制造基础”课程，并开始学习“冷冲压与塑料成型机械”、“冲压工艺与模具设计”、“塑料成型工艺与模具设计”等有关课程，对模具设计已有初步的了解。由于模具设计与制造工艺之间有着密切的关系，作为一个模具设计人员如果不熟悉模具制造工艺知识，甚至连自己设计出来的模具都不知道应该用什么方法制造，那么不管其设计的模具功能多全，精度定得多高，我们仍然不可以说这是一副好的模具，因为所设计的模具未必是合理的，可能不仅工艺性和经济性很差，甚至无法加工。因此，作为模具设计人员，在掌握设计知识后还必须熟悉模具制造方面的工艺知识，只有这样才能避免理论脱离实际，也只有这样，才能成为一个优秀设计师，即“一个好的设计师首先必须是一个好的工艺师”。本课程的任务是使学生掌握,绪论,模具设计与制造必须具备的工艺知识，提高合理设计模具的能力。由于工业生产的发展和金属成型新技术的应用，对模具制造技术的要求越来越高，使之趋于复杂化和多样化。模具的制造方法已不再是过去的手工作业和传统的一般机械加工，而是广泛采用电火花成型、数控线切割、电化学加工、超声波加工、激光加工以及成型磨削、数控仿形、快速加工等现代加工技术。通过本课程的学习，要求学生掌握各种现代模具加工方法的基本原理、特点及加工工艺，掌握各种制造方法对模具结构的要求，以提高学生分析模具结构工艺性的能力。本课程的实践性很强，涉及的知识面很广。因此，在学习本课程时，既要重视必要的工艺原理与特点等理论学习，又要注重实践环节，认真参加现场教学和实训，不断丰富自己的实践知识。,第一章 机械加工工艺过程 第一节 概述,模具零件的加工方法主要包括机械加工和特种加工。 模具零件机械加工方法主要包括车、铣、刨、镗、磨 特种加工方法包括电火花成型加工、电火花线切割加工、电化学加工和超声加工等。,刨削,钻削,钻削运动构成:钻头的旋转运动 为主切削运动，加工精度较低。,镗削,镗削运动构成:镗刀随镗杆一 起转动，形成主切削运动， 而工件不动。,车床,数控车床,普通车床,仿形铣,仿形铣:必须有原型作为靠模， 加工中球头仿形头始终以一定 压力接触原型曲面。 仿形头的运动变换为电感量， 信号经过放大控制铣床运动， 形成刀头沿曲面运动的轨迹。,第一节 概述,一、生产过程 概念： 将原材料转变成为产品的全过程称为生产过程 生产过程主要包括几个方面： 1、产前技术投入 2、毛坯制造 3、零件加工过程 4、产后服务,第一节 概述,第一节 概述,二、几个基本概念 1、工艺过程： 生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为半成品和成品的过程成为工艺过程。,第一节 概述,由若干个顺序排列的工序组成的，而工序又可分为安装、工位、工步和进给,第一节 概述,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刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置,在一个工步内，若被加工表面需切去的金属层很厚，就可分几次切削，每切削一次为一次走刀,工步,工位,进给,第一节 概述,2、机械加工工艺过程：用机械加工的办法对工艺过程进行加工叫做机械加工工艺过程 3、工序：工序是一个或一组工人，在一个工作地点对同一个或同时对几个工件进行加工缩连续完成的那一部分内容。 4、安装： 工件(或装配单元)经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。一个工序中可以只有一次安装，也可以有多次安装。,第一节 概述,5、工位： 为完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件(或装配单元)与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。,工位举例,第一节 概述,6、工步：工步是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内容。 7、进给,第一节 概述,三、生产纲领和生产类型 1、生产纲领 企业在计划期内应生产的产品量和进度计划成为生产的产品量（年产量）和进度计划称为生产纲领,第一节概述,2、生产类型的确定 按年产量分可以分为：1）单件生产 2）成批生产 3）大量生产,第一节 概述,四、工艺规程,工艺规程,指导生产的主要技术文件； 组织生产和管理的基本依据； 新建、扩建工厂（车间）的基本资料,作用,规定产品或零部件制 造工艺过程和操作方 法等的工艺文件,定义,第一节 概述,第一节 概述,2、工艺规程的种类 机械加工工艺过程卡片 机械加工工序卡片,第一节 概述,第一节 概述,3、编制工艺规程的步骤：,确定工序尺寸、公差及其技术要求,第二节 零件的工艺分析,一、零件结构的工艺分析 1、 零件的几何形状分析 机械零件都是根据使用需要而设计的，所以各个零件的形状、尺寸相差很大。但如果从形体上分析，都是由单一的表面所组成，这些表面大致可分为： (1)基本表面： 常见的简单几何形状，如平面、圆柱面、圆球面以及由这些表面所派生的圆锥、圆台、棱柱、棱台等。 (2)特形表面： 都属较为复杂的曲线、曲面所组成，如螺旋面、椭圆或椭球面、抛物面、双曲面及渐开线或摆线齿轮表面等。,第二节 零件的工艺分析,2、产品精度分析 零件的精度、粗糙度要求和零件的几何形状，决定了它应采取什么样的加工方法。一般，精度要求和粗糙度要求是相适应的，精度、粗糙度要求高的，需要采取精密的加工方法，同时需要预加工，整个工艺过程的工序数较多。,第二节 零件的工艺分析,3、各零件所用原材料分析 原材料对工艺设计的影响主要有两个方面。一是毛坯方案，如铸铁应该选择铸造毛坯，锻件应该选择锻造毛坯；二是精加工方案，如钢材精加工用磨削，有色金属用车削、铣削。,第二节 零件的工艺分析,4、其它技术要求分析 (1) 热处理、表面处理及其他防腐处理。 (2) 特殊检验方法，如磁力探伤、X光检查、荧光检验 (3) 其他要求，如动平衡、退磁处理等。 这些技术要求，一般每一项单独列一个工序,第二节 零件的工艺分析,二、零件的工艺性分析,读图和审图,分析零件图是否完整正确 ； 零件的技术要求分析 ； 尺寸标注应符合机械加工的特点； 定位基准可靠,零件结构工艺性,零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理和切削加工工艺性等。好的工艺性会使零件加工容易，节省工时，降低消耗,第二节 零件的工艺分析,1.原材料 机械零件所采用的原材料，除满足强度要求外，还应考虑： (1)便于采购，不随意使用贵重、稀缺材料； (2)便于加工，不随意使用在原始状态下具有过高硬度、过高韧性的材料。,第二节 零件的工艺分析,2、各表面形状，结构应便于加工 下表列出了几种零件的结构并对零件结构的工艺性进行对比。,第二节 零件的工艺分析,第二节 零件的工艺性,第二节零件的工艺分析,第二节 零件的工艺分析,第二节 零件的工艺分析,练习,第二节 零件的工艺分析,第三节 毛坯的选择,常用毛坯的种类有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等 。,毛坯种类,铸件,适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件，不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法,锻件,适用于强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件一般用自由锻；中、小型零件选模锻；形状复杂的钢质零件不宜自由锻,第三节 毛坯的选择,热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工,对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件小批生产可大大缩短生产周期。但焊接后变形大，需经时效处理,适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸件的大批大量生产,焊接件,冷冲压件,毛坯种类,型材,第三节 毛坯的选择,大型齿轮毛坯,工业汽轮机叶片毛坯,连杆毛坯,毛坯种类选择的依据,零件材料及机械性能 零件的功能 生产类型 具体生产条件,第三节 毛坯的选择,第三节 毛坯的选择,二、毛坯形状与尺寸的确定,第四节 定位基准的选择,一、基准及其分类,基准的概念,零件是由若干表面组成，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准,第四节 定位基准的选择,加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准,第四节 定位基准的选择,1、设计基准 在设计图样上所采用的基准称为设计基准。,水平方向基准 ？ 垂直方向基准,第四节 定位基准的选择,2、工艺基准 在工艺过程中采用的基准称为工艺基准。,第四节 定位基准的选择,1）工序基准： 在工序图上用来确定本工序加工表面尺寸、形状和位置所依据的基准,第四节 定位基准的选择,2）定位基准：在加工中用作定位的基准 3）测量基准：工件在加工中或加工后，测量尺寸和形位误差所依据的基准,第四节 定位基准的选择,4） 装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所依据的基准。,装配基准 a) 定位环 b) 装配好的定位环 1定位环 2凹模 3螺钉 4销钉,第四节 定位基准的选择,二、工件定位的基本原理 1、工件定位 工件正确定位应满足一下要求： 1）应使工件相对于机床处于一个正确的位置。 2）要保证加工精度，位于机床或夹具上的工件还必须相对于刀具有一个正确位置。,第四节 定位基准的选择,2.工件定位的原理,第四节 定位基准的选择,第四节 定位基准的选择,3、定位基准有三个特点。 (1) 工件定位时，所选定位基准可能是点或线，这些点或线应由某些具体的表面体现出来，这些表面称为定位基准面。例如以中心线作定位基准，可由内、外圆表面或两对称的侧平面体现。 (2) 工件定位时，往往通过它的定位表面放置在机床上或夹具中，这时定位基准面起支承作用，但并不是所有定位表面都起支承作用。如直接找正、划线找正定位，所找正的那条线或那个面本身是定位基准，有时它是被加工表面，不能起支承作用，而用以起支承作用的表面不作定位用。,第四节 定位基准的选择,(3) 工件定位时，应视零件加工的具体情况，根据六点定位原则选择定位基准。需要限制的自由度少，可能只需一个表面定位(如平面)；所需要限制的自由度多，则需要一组表面定位；限制六个自由度，必须沿三个坐标方向以三个表面作定位基准。,第四节 定位基准的选择,三、定位基准的选择 粗基准：用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。 精基准：用加工过的表面作定位基准，这种定位基准称为精基准。,第四节 定位基准的选择,1、粗基准的选择,第四节 定位基准的选择,（1）保证不加工表面位置正确原则：选不加工面为粗基准。 这样可以保证不 加工表面相对于加 工表面具有一定的 相对位置关系。,第四节 定位基准的选择,（2）余量均匀原则 从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准，床身加工就是一个很好的实例。,第四节 定位基准的选择,在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高,而且要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时,导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求在加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀；故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，这样做可以保证从导轨面上切除的加工余量少而均匀。,第四节 定位基准的选择,精基准,用加工过的表面作定位基准,第四节 定位基准的选择,2.精基准的选择 上述四项选择精基准的原则，有时不可能同时满足， 应根据实际条件决定取舍。 1）精基准考虑的重点是如何减小误差，提高定位精度 2）粗基准考虑的重点是加工面有足够的余量，加工面与不加工面的尺寸，位置精度，提供精基准。 3）粗、精基准选择的各条原则，从不同方面提出的要求，在具体使用时常常会相互矛盾，必须结合具体的生产条件进行分析，抓住主要矛盾，灵活选用这些原则。,第四节 定位基准的选择,4） 粗、精基准的选择使用，必须注意精基准选择在前，使用在后，粗基准选择在后使用在先。因为对零件图进行工艺分析之后，必须首先选择精基准，以保证零件的主要加工精度。此后，才考虑选择粗基准，将零件加工出来。,第四节 定位基准的选择,四、工件的装夹方法 1、找正法装夹工件 1）直接找正法 2）划线找正法 2、用夹具装夹工件,第五节 工艺路线的拟定,工艺路线是工艺设计的总体布局，其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分工序。 一、表面加工方法的选择 机器零件的结构形状虽然多种多样，但它们都是由一些最基本的几何表面（外圆、孔、平面等）组成的，机器零件的加工过程实际就是获得这些几何表面的过程。同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的。,第五节 工艺路线的拟定,工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件（生产类型、设备状况、工人的技术水平等）选用最适当的加工方法，加工出合乎图样要求的机器零件。 具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图样要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。 在选择加工方法时，一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定该表面终加工工序加工方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。主要表面的加工方案和加工方法选定之后,再选定次要表面的加工方案和加工方法。,第五节 工艺路线的拟定,常见加工方法： 一、车削,车削 用车刀在车床上加工工件的工艺过程。,加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=1.66.3um,车削加工适宜各种回转体表面的加工。,第五节 工艺路线的拟定,二、钻削加工 钻削加工 用钻头在实体零件上加工孔的方法。,加工精度：IT13IT11，表面粗糙度：Ra=2512.5um,第五节 工艺路线的拟定,三、. 扩孔和铰孔 1 . 扩孔用扩孔钻对工件上已有的孔进行扩大加工。 特点-扩孔钻的刚度、强度都比钻头高， 加工精度- IT10IT9、Ra 3.21.6m 2、铰孔-用绞刀对工件上已有的孔进行精加工。 加工精度-IT9IT7、Ra 0.41.6m 。,第五节 工艺路线的拟定,四、镗削加工 用镗刀对已有的孔进行再加工。 一般镗孔加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=1.60.8um 精细镗加工精度：IT7IT6，表面粗糙度：Ra=0.80.2um,在镗床上除可加工孔或孔系外，还可加工平面、沟槽、 钻、扩铰孔等。,第五节 工艺路线的拟定,五、刨削加工 刨削是平面加工的主要方法之一。 加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=6.31.6um,刨床,牛头刨床：适于加工中、小型零件。,龙门刨床：适于加工大型零件。,插床：主要加工工件内表面，如键槽、花键等。,第五节 工艺路线的拟定,六、铣削加工 铣削是平面加工的主要方法之一。 加工精度：IT8IT7，表面粗糙度：Ra=6.31.6um,第五节 工艺路线的拟定,七、磨削加工 用砂轮作为刀具磨削工件的工艺过程。是零件精加工的主要方法之一。 加工精度：IT7IT6，表面粗糙度：Ra=0.80.2um 高精度磨削：表面粗糙度：Ra=0.10.008um,第五节 工艺路线的拟定,孔的加工方法及加工精度,第五节 工艺路线的拟定,第五节 工艺路线的拟定,第五节 工艺路线的拟定,第五节 工艺路线的拟定,选择零件各表面加工方法的基本思路： (1) 被加工表面的精度和表面质量要求一般情况下所采用加工方法的经济精度应能保证零件图样所规定的精度和表面质量要求。 (2) 零件材料的性质及热处理要求 对于加工质量要求高的有色金属零件，一般采用精细车、精细铣或金刚镗进行加工，应避免采用磨削加工，因为磨削有色金属易堵塞砂轮。淬火后的钢质零件宜采用磨削加工和特种加工。 (3)生产率和经济性要求,第五节 工艺路线的拟定,二、工艺阶段的划分： 1、工艺阶段的划分 (1) 粗加工阶段 (2) 半精加工阶段 (3) 精加工阶段 (4) 光整加工阶段,第五节 工艺路线的拟定,2、工艺阶段划分的意义 （1）保证零件加工质量 （2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理 （3）有利于合理利用机床设备 应当指出，将工艺过程划分为几个阶段进行是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工，例如，工件的定位基准,在半精加工阶段（有时甚至在粗加工阶段）中就需要加工得很精确；而在精加工阶段中安排某些钻、攻螺纹孔之类的粗加工工序也是常见的。,第五节 工艺路线的拟定,三、工序的划分 确定加工方法之后，就要按零件加工的生产类型和工厂（车间）具体条件确定工艺过程的工序数。确定零件加工过程工序数有两种退然不同的原则，一种是工序集中原则，另一种是工序分散原则。,第五节 工艺路线的拟定,1.工序集中： 按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，组成一个集中工序；最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。 工序集中的特点： （1）工件在一次装夹后，可以加工多个表面。 （2）可减少机床数量、操作工人，节省车间生产面积，简化生产计划和生产组织工作。 （3）采用的设备和工装结构复杂、投资大，调节和维修的难度大，对工人的技术水平要求高。 （4）单件小批生产采用工序集中,第五节 工艺路线的拟定,2、工序分散： 按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些；最大限度的工序分散就是使每个工序只包括一个简单工步。 工序分散的特点： （1）机床设备及工装比较简单，调整方便，生产工人易于掌握。 （2）可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。 （3）设备数量多，操作工人多，生产面积大。 （4）大批、大量生产采用工序集中和分散,第五节 工艺路线的拟定,按工序集中原则和工序分散原则组织工艺过程各有特点，生产上都有应用。传统的以专用机床、组合机床为主体组建的流水生产线、自动生产线基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。采用数控机床和加工中心加工零件都按工序集中原则组织工艺过程，虽然设备的一次性投资较高，但由于可重组生产的能力较强，生产适应性好，转产相对容易 ，仍然受到愈来愈多的重视。,第五节 工艺路线的拟定,四、加工顺序的安排 1机械加工工序的安排 机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则： l）先粗后精。 2）先主后次。 3）基面先行。 4）先面后孔。,第五节 工艺路线的拟定,（1）打中心孔,第五节 工艺路线的拟定,（2）钻孔,第五节 工艺路线的拟定,（3）装芯轴,第五节 工艺路线的拟定,（4）最后加工外圆,第五节 工艺路线的拟定,2.热处理工序的安排 热处理工序在工艺路线中的安排，主要取决于零件热处理的目的。 (1)改善金属组织和加工性能的热处理工序，如退火、正火和调质等，一般安排在粗加工前、后。 (2)提高零件硬度和耐磨性的热处理工序，如淬火、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。渗氮处理温度低、变形小，且渗氮层较薄，渗氮工序应尽量靠后，如安排在工件粗磨之后，精磨、光整加工之前。 (3)时效处理工序，时效处理的目的在于减小或消除工件的内应力，一般在粗加工之后精加工之前进行。对于高精度的零件，在加工过程中常进行多次时效处理。,常用热处理方法及作用小结,常用热处理方法及作用小结,第五节 工艺路线的拟定,人工时效：就是将铸件以50100/小时的速度加热到500550，保温35h,然后以2050/h的速度随炉冷却。 自然时效：就是将铸件在露天放置几个月到几年时间，让铸件在自然界经受日晒雨淋的“锤炼”，使材料组织内部应力松弛并逐渐趋于稳定。,第五节 工艺路线的拟定,3其他工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序： l）粗加工全部结束之后； 2）送往外车间加工的前后； 3）工时较长工序和重要工序的前后； 4）最终加工之后。除了安排几何尺寸检验工序之外,有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。,第五节 工艺路线的拟定,零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大,切削加工之后，应安排去毛刺工序。 零件在进人装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑；研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。 在用磁力夹紧的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。,图一,图二,图一,图二,第五节 工艺路线的拟定,练习 1、模具加工过程中，抛光一般只能得到光滑表面，不能提高_。 A、加工精度； B、表面精度； C、产品质量； D、模具寿命。 2、零件加工顺序安排一般是（ ）。 A、先加工基准表面，后加工其它表面 B、先加工次要表面，后加工主要表面 C、先加工孔，后加工平面 3、导套材料为40#钢，要求硬度为HRC5862，内孔精度为I77表面Ra为0.2um，则内孔加工方案可选（ ）。 A、钻孔镗孔粗磨精磨研磨 B、钻孔扩孔精铰 C、钻孔铰孔磨孔,4、下列哪种机械加工方法可能达到的公差等级不符合要求（ ）。 A、车削加工可达到IT7IT11 B、铣削加工可达到IT8IT11 C、钻削加工可达到IT6IT10 5、对于未经淬火直径较小孔的精加工应采用（ ）。 A、钻削 B、铰削 C、磨削 6、某导柱材料为40钢，外圆面要达到IT6级精度，R0.8m，则加工方案可选 。 A.粗车半精车粗磨精磨 B.粗车半精车粗车 C.粗车半精车粗磨 D.粗车半精车粗磨细磨,凸轮锻 件毛坯,凸轮铸件毛坯,其它铸件毛坯,第六节加工余量的确定,一、加工余量的概念 用去除材料方法制造机器零件时，一般都要从毛坯上切除一层层材料之后最后才能制得符合图样规定要求的零件。 正确规定加工余量的数值是十分重要的，加工余量规定得过大，不仅浪费材料而巨耗费机时、刀具和电力；但加工余量也不能规定得过小，如果加工余量留得过小，则本工序加工就不能完全切除上工序留在加工表面上的缺陷层，因而也就没有达到设置这道工序的目的。,第六节 加工余量的确定,1、工序余量和加工总余量 为完成某一个工序而从该表面上切除的金属层，称为工序加工余量。 为了得到零件上某一表面所要求的精度和表面质量而从毛坯表面上切除的全部多余的金属层，称为该表面的总加工余量。,第六节加工余量的确定,加工余量,总余量,工序余量,单边余量：如图a） 双边余量：如图b）、c）,第六节加工余量的确定,2、基本余量、最大余量、最小余量,第六节加工余量的确定,二、影响加工余量的因素 加工余量的大小直接影响零件的加工质量和成本 影响加工余量的因素包括： 1、被加工表面上由前道工序产生的微观不平度Ra1和表面缺陷层H1 2、被几个表面上由前道工序产生的尺寸误差和几何形状误差 3、前道工序引起的被加工表面的位置误差1 4、本道工序的装夹误差,第六节加工余量的确定,三、确定加工余量的方法 1.分析计算法 这种方法以一定的试验资料和计算公式，对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定余量的大小。用这种方法确定加工余量经济合理，但需要积累较全面的试验资料，且计算过程也比较复杂，目前较少使用。 2.查表修正法 此法是以工艺手册、生产实践和各种试验研究积累的有关加工余量的资料数据为基础，并结合实际的加工情况来确定加工余量的方法，应用比较广泛。在查表时应注意表中的数据是公称值，对称表面(轴和孔)是加工余量的双边值，非对称表面的加工余量是单边值。,第六节加工余量的确定,3.经验估算法 此法是根据工艺人员的实践经验来确定加工余量的方法。这种方法不太准确，并且为了避免因加工余量不够而产生废品的情况，估计的加工余量一般偏大，常用于模具零件。,第七节 工序尺寸及其公差的确定,零件图上所标注的尺寸公差是零件加工最终所要求达到的尺寸要求，工艺过程中许多中间工序的尺寸公差，必须在设计工艺规程中予以确定。 某工序加工应达到的尺寸称为工序尺寸。正确确定工序尺寸及其公差是制定零件工艺规程的重要工作之一。工序尺寸及其公差的大小不仅受到加工余量大小的影响，而且与工序基准的选择有密切关系。,第七节 工序尺寸及其公差的确定,工序尺寸 及公差,每道工序完成后应保证的尺寸,定义,基准重合时，计算顺序是：先确定各工序的基 本尺寸，再由后往前，逐个工序推算；工序尺寸 的公差，则都按各工序的经济精度确定，并按 “入体原则”确定上下偏差,基准不重合时，需用工艺 尺寸链来分析计算,计 算,第七节 工序尺寸及其公差的确定,一、工艺基准与设计基准重合时工序尺寸及其公差的确定 要确定工序尺寸，首先必须确定零件各工序的基本余量。 二、工艺基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的确定,第七节 工序尺寸及其公差的确定,第七节 工序尺寸及其公差的确定,封闭环,在加工过程中最后形成（间接获得）的尺寸,注意： 一个尺寸链中只能有一个封闭环； 封闭环的精度决定于其他环的精度； 要求保证的尺寸(设计尺寸)为封闭环或不要求保证的尺寸(非设计尺寸)为封闭环的说法都是错误的；,第七节 工序尺寸及其公差的确定,三 、尺寸链的建立,第七节 工序尺寸及其公差的确定,尺 寸 链,直线尺寸链：由彼此平行的直线尺寸 组成 平面尺寸链：由位于一个或几个平行 平面内但相互不都平行 的尺寸组成 空间尺寸链：由位于几个不平行平面 内的尺寸组成,2尺寸链的分类,第七节 工序尺寸及其公差的确定,图示工件如先以A面定位加工C 面，得尺寸A1然后再以A面定位 用调整法加工台阶面B，得尺寸 A2，要求保证B面与C面间尺寸A0； A1、A2和A0这三个尺寸构成了一 个封闭尺寸组，就成了一个尺寸链。 A0是间接得到的尺寸，它就是尺寸 链的封闭环。A1是增环，A2是减环。 如右图,第七节 工序尺寸及其公差的确定,尺寸链 的计算 （极值法）,封闭环的 基本尺寸,式中各增环的基本尺寸； m增环的环数；各减 环的基本尺寸；n尺寸链 的总环数。,封闭环的 极限尺寸,第七节 工序尺寸及其公差的确定,尺寸链 的计算 （极值法）,封闭环的 上偏差,封闭环的 公差,封闭环的 下偏差,第七节 工序尺寸及其公差的确定,例1: 某零件如图示，设计尺寸50-0.17 、10-0.36，因10-0.36不好测量，而改为测量A2，试确定工序尺寸A2。,A2,第七节 工序尺寸及其公差的确定,例2 如图所示轴套，其加工工序如图所示，试校验工序尺寸标注是否合理。,第七节 工序尺寸及其公差的确定,第七节 工序尺寸及其公差的确定,右图所示为一齿轮内孔的简图。内孔为 mm ，键槽尺寸深度为 90.4 mm。内孔及键槽的加工顺序如下： 精镗孔至84.8 mm； 插键槽至尺寸A（通过工艺计算确定）； 热处理； 磨内孔至 mm，同时间接保证键槽深度90.4 mm要求。 要求：通过工艺尺寸链计算尺寸A,第七节 工序尺寸及其公差的确定,第七节 工序尺寸及其公差的确定,第七节 工序尺寸及其公差的确定,第七节 工序尺寸及其公差的确定,分析：根据以上加工顺序可以看出，磨孔后不仅要能保证内孔 的尺寸 mm，而且要能同时自动获得键槽的深度尺寸 90.4 mm。为此必须正确地算出以镗孔后表面为测量基准的 插键槽的工序尺寸A。由尺寸链简图知，精镗后的半径 42.4 mm，磨孔后的半径42.5 mm以及键槽尺寸A都是直接获得的， 是组成环。键槽深度90.4 mm，是间接获得的，为封闭环。按 照工艺尺寸链的公式A值计算如下：,第七节 工序尺寸及其公差的确定,按公式求基本尺寸： 90.4A42.542.4 A90.442.442.590.3mm 按公式求上偏差： 0.20ESA0.1750 ESA0.200.1750.1825mm 按公式求下偏差： 0EIA00.035 EIA0.035mm 插键槽工序尺寸：A90.3 mm,第七节 工序尺寸及其公差的确定,练习1：下图工件，先以A面定位加工C面，得尺寸A1；然后再以A面定位用调整法加工台阶面B，得尺寸A2，要求保证B面与C面间尺寸A0。试求工序尺寸A2。,第七节 工序尺寸及其公差的确定,练习2： 一批如图示轴套零件，在车床上已加工好外圆、内孔及端面，现须在铣床上铣右端缺口，并保证尺寸5-00.06及260.2，求采用调整法加工时控制尺寸H、A及其偏差并画出尺寸链图。,第七节 工序尺寸及其公差的确定,练习3：如下图所示轴套零件的轴向尺寸，其外圆、内孔及端面均已加工。试求：当以A面定位钻直径为10mm孔时的工序尺寸A1及其偏差；当以B面定位钻直径为10mm孔时的工序尺寸B1及其偏差。,第七节 工序尺寸及其公差的确定,练习4、如图所示零件，除了25H7孔外，其它各表面均已加工，试求当以A面定位加工25H7孔是的工序尺寸L及其公差。,第八节 机床与工艺装备的选择,一、机床的选择,机床规格应与工件的外形尺寸相适应即大件用大 机床、小件用小机床； 机床精度应与工件加工精度要求相适应 机床精度 过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工 件的制造成本，应根据工件的精度要求合理选择； 机床的生产效率应与工件的生产类型相适应 单件小 批生产用通用设备或数控机床，大批大量生产应选高效 专用设备； 与现有条件相适应 要根据现有设备及设备负荷状况、 外协条件等确定，避免“闭门造车”,机床的选择,第八节 机床与工艺装备的选择,二、工艺装备的选择,工艺装备 的选择,刀具的选择 一般优先采用标准刀具。必要时， 可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具 等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求,夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本 要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对 固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸,第八节 机床与工艺装备的选择,三、刀具的选择,同一批刀具的切削性能和使用寿命要稳定，以便实现 按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命的管理,刀具必须具有较高的精 度，以适应数控加工的高 精度和自动换刀的要求。 如整体式立铣刀径向尺寸 精度应高达0.005mm等,刀具的选择,整体硬质合金刀具,第八节 机床与工艺装备的选择,刀具及其刀柄等附件的可靠性及 适应性要高，以免在数控加工中发 生意外损坏而影响加工的顺利进行,刀具的耐用度应比普通机床用的刀具更高，以减少 更换、刃磨刀具及对刀次数，发挥数控机床的效益,刀具的断屑和排屑性能要好,刀具的 选择,第八节 机床与工艺装备的选择,夹具 的选择,单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹 具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生 产费用。下图为卧式加工中心上加工阀体零件的 孔系组合夹具（其它组合夹具 ）,工件装夹前,工件装夹后,第八节 机床与工艺装备的选择,夹具 的选择,零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短 机床的停顿时间,夹具上各零件应不妨碍机床对零件各表 面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧 元件不能影响加工中的走刀,为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工 可以采用多工位、气动或液压夹具,在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并 力求结构简单,第八节 机床与工艺装备的选择,常见的 组合夹 具（1）,常见的 组合夹 具（2）,瑞士EROWA组合 夹具适用于航天零 件、模具制造、精 密加工等，手动、 自动替换工作可达 1m 。,第八节 机床与工艺装备的选择,常见专 用夹具,连杆加 工夹具,东风电机 转子夹具,第九节 切削用量与时间定额的确定,一、切削用量的选择 正确选择切削用量，对保证加工质量、提高生产率、提高生产率和降低刀具的消耗等有重要意义。,第九节 切削用量与时间定额的确定,二、时间定额的确定 时间定额：是指在一定生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间。 时间定额是安排作业计划、进行成本核算的重要依据,也是设计或扩建工厂（或车间）时计算设备和工人数量的依据。,第九节 切削用量与时间定额的确定,时间定额规定得过紧会影响生产工人的劳动积极性和创造性，并容易诱发忽视产品质量的倾向；时间定额规定得过松就起不到指导生产和促进生产发展的积极作用。合理制订时间定额对保证产品加工质量、提高劳动生产率、降低生产成本具有重要意义。,第九节 切削用量与时间定额的确定,时间定额由以下几个部分组成： 1基本时间 基本时间：直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对位置关系所消耗的时间称为基本时间。对切削加工、磨削加工而言，基本时间就是去除加工余量所花费的时间,第九节 切削用量与时间定额的确定,2辅助时间 辅助时间：为实现基本工艺工作所作各种辅助动作所消耗的时间，称为辅助时间；例如，装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量加工尺寸、引进或退回刀具等动作所花费的时间。,第九节 切削用量与时间定额的确定,确定辅助时间的方法与零件生产类型有关。在大批大量生产中，为使辅助时间规定得合理，须将辅助动作进行分解，然后通过实测或查表求得各分解动作时间，再累积相加；在中小批生产中，一般用基本时间的百分比进行估算。基本时间与辅助时间的总和称为作业时间。,第九节 切削用量与时间定额的确定,3布置工作地时间 布置工作地时间：为使加工正常进行，工人为照管工作地（例如更换刀具、润滑机床、清理切屑、收拾工具等）所消耗的时间，称为布置工作地时间，又称工作地服务时间。 一般按作业时间的27估算。,第九节 切削用量与时间定额的确定,4休息和生理需要时间 休息和生理需要时间：工人在工作班内为恢复体力和满足生理需要所消耗的时间，称为休息和生理需要时间；一般按作业时间的2估算。 单件时间是以上四部分时间的总和。 5准备与终结时间,第二章 模具零件的机械加工,选择模具加工方法的原则 （1）在保证加工表面的IT、Ra的前提下，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全面考虑。 （2）工件材料的性质对加工方法的选择影响。 （3）考虑生产效率和经济性。 （4）考虑本厂的现有设备及技术条件。,第一节 模架的加工,一、冷冲模模架 模架：用来安装模具的工作零件和其他结构零件，并保证模具的工作部分在工作时具有正确的相对位置。 模架是由模座、模板及导向零件等构成的一种模具组合结构体，用来安装或支承成型零件和其他结构零件，并保证模具的工作部分在工作时具有正确的相对位置。模架的主要组成零件是：模板、垫板、固定板等平板类零件和导柱、导套等轴套类零件。,第一节 模架的加工,1、导柱和导套的加工 1.加工要点 模架中的导柱和导套是典型的轴类和套类零件。图3.2所示为冷冲模的一种标准导柱和导套。它们在模具中起导向作用，保证凸模和凹模在工作时具有正确的相对位置。为了保证良好的导向性，导柱和导套装配后应保证模架的活动部分运动平稳、无滞阻现象。所以，在加工中必须保证导柱和导套配合表面的尺寸精度和形状精度，同时还应保证导柱和导套配合面之间的同轴度。,第一节模架的加工,第一节 模架的加工,2.工件的定位方式 对轴类零件，一般采用轴两端中心孔作为定位基准。因为轴类零件的各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准一般都是中心线，选择两端中心孔定位符合基准重合原则，加工时能达到较高的相互位置精度，且工件装夹方便。套类零件加工一般采用互为基准的原则，即加工内圆表面以外圆为基准，加工外圆表面以内圆为基准。,第一节 模架的加工,(1) 用两中心孔定位装夹 工件以两中心孔为基准装夹在车床的前、后顶尖上，用鸡心夹或拨盘带动工件转动。 优点是：加工过程中不仅基准重合，而且基准统一，有利于保证各表面间较高的位置精度。 缺点是：增加了加工中心孔的工序(或工步)；顶尖孔深度不准确时，不易保证轴向尺寸精度，为此可同时用中心孔及一个端面定位。,第一节 模架的加工,(2) 用外圆柱表面定位装夹 较短的轴类零件常用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘定位夹紧；较长的轴类零件则要在另一端钻中心孔，利用后顶尖支承，以提高工件刚性。,第一节 模架的加工,(3) 用两端孔定位装夹 对于粗加工后的孔用有齿的顶尖(菊花顶尖)装夹，如图3.3所示；当零件两端有锥孔或预先做出了工艺锥孔，就可用锥套心轴或锥形堵头定位装夹。如图3.4所示。,图3.6所示是在车床上用磨削方法修正中心孔。在被磨削的中心孔处，加入少量的煤油或全损耗系统用油(即机油)，手持工件进行磨削。这种修正方法效率高，质量较好。但砂轮磨损较快，需经常修整。,第一节 模架的加工,3、加工工艺过程,第一节 模架的加工,第一节 模架的加工,第一节 模架的加工,4.工艺分析 导套加工时能否正确选择定位基准，对保证内外圆柱面的同轴度要求十分重要。表3.2所列的导套的加工工艺过程，在车削时以外圆柱面定位，一次装夹加工出32H7内孔和45r6外圆。保证了这两个重要表面的同轴度要求，为精加工提供了良好的质量准备。精加工在万能外圆磨床上，利用三爪自定心卡盘夹持48mm外圆柱面，一次装夹磨出32H7内孔和45r6外圆，可以避免由于多次装夹带来的误差。容易保证内外圆柱面的同轴度要求。,第一节 模架的加工,但每磨一件都要重新调整机床，所以这种方法只适宜单件小批生产。如果加工数量较多的同一尺寸的导套，可以先磨内孔，再把导套装在专门设计的锥度心轴上，如图3.5所示，以心轴两端的中心孔定位，借心轴和导套间的摩擦力带动工件转动，磨削外圆柱面，也能获得较高的同轴度要求，并可使操作过程简化，生产率提高。,第一节 模架的加工,导柱和导套的研磨加工，其目的在于进一步提高被加工表面的质量，以达到设计要求。在单件小批量生产中可以采用简单的研磨工具，如图3.7和图3.8所示。在普通车床上进行研磨。研磨时将导柱安装在车床上，由主轴带动旋转，在导柱表面均匀涂上研磨剂，然后套上研磨工具并用手将其握住，作轴线方向的往复运动。研磨导套和研磨导柱类似，由主轴带动研磨工具旋转，手握在研具上的导套，作轴线方向的往复直线运动。通过调节研具上的调整螺钉和螺母，可以调整研磨套的直径，以控制研磨量的大小。,第一节 模架的加工,第一节 模架的加工,二、注射模架的加工 1、注射模的结构组成 注射模的组成零件分成两类： 1）成形零件：与塑料接触，并构成模腔的那些零件，它们决定着塑料制品的几何形状和尺寸。 2）结构零件：除成形零件以外的模具零件。包括支承、导向、排气、顶出制品、侧向抽芯、侧向分型、温度调节、引导塑料熔体向模腔流动等功能或功能结构来形成。,第一节 模架的加工,图2-11不同结构形式的注射模,第一节 模架的加工,导柱、导套和复位杆等零件装配后要运动灵活、无阻滞现象。 模具主要分型面闭合时的贴合间隙值应符合模架精度要求。 级精度模架 为0.02mm 级精度模架 为0.03mm 级精度模架 为0.04mm,第一节 模架的加工,3模架零件的加工 模架的基本组成零件有：导柱、导套及各种模板（平板状零件）。 导柱、导套的加工主要是内、外圆柱面加工，在冷冲模架的加工中已经讲到。 支承零件（各种模板、支承板）都是平板状零件，在制造过程中主要进行平面加工和孔系加工。对模板进行镗孔加工时，应在模板平面精加工后以模板的大平面及两相邻侧面作定位基准，将模板放置在机床工作台的等高垫铁上，,第一节 模架的加工,第一节 模架的加工,3其它结构零件的加工 （1）浇口套的加工,1）材料：T8A 2）热处理：57HRC,第一节 模架的加工,（2）侧型芯滑块的加工,第一节 模架的加工,1）侧型芯滑块与滑槽的常见结构：如图2-14,2）滑块与滑槽配合：H8/g7或H8/h8。 3）滑块材料：45钢或碳素工具钢。 4）热处理：4045HRC。,第二节 模具工作零件的加工,一、冲裁凸模的加工 1圆形凸模的加工 （1）结构：如图2-18所示。,加工工艺路线： 毛坯车削加工（留磨削余量）热处理磨削,第二节 模具工作零件的加工,2非圆形凸模的加工 凸模的非圆形工作型面，分为平面结构和非平面结构。 （1）平面构成的凸模型面加工 1）刨削加工。 2）铣削加工倾斜平面的方法： 工件斜置； 刀具斜置； 将刀具作成一定的锥度对斜面进行加工，这种方 法一般少用。,第二节 模具工作零件的加工,（2）非平面结构的凸模加工 2）加工方法 1）仿形铣床加工：靠仿形销和靠模控制铣刀进行加工 2）数控铣床加工：加工精度比仿形铣削高。 3）普通铣床加工：采用划线法进行加工。,第二节 模具工作零件的加工,3成形磨削 （1）成形砂轮磨削法 将砂轮修整成与工件被磨削表面完全吻合的形状，进行磨削加工，以获所需要的成形表面，如图2-24所示。 成型磨削,第二节 模具工作零件的加工,（2）夹具磨削法 1）正弦精密平口钳,（1）正弦精密平口钳 精密正弦平口钳是根据正弦原理而设计制造的可调角度平口钳，适用于平面磨床、工具磨床、钻床、工具铣床上加工各种带角度的中小型零件，精度高，使用方便。 垫块规控制倾斜角度，可用于工件斜面的最大倾斜角度为45度。,第二节 模具工作零件的加工,2）正弦磁力夹具,用电磁吸盘代替平口钳装夹工件。适于加工导磁材料，扁平或薄弹性材料。 正弦磁力夹具精度较高，工件装卸迅速准确，方便可靠。它是成形磨削必不可少的通用夹具