模具制造工艺与装备.ppt

模具制造工艺与装备,课程性质：本课程是模具设计与制造专业的一门核心技术课程，又是一门实践性、应用性、综合性很强的课程。,绪论,课程任务：1.熟悉各种模具制造方法的基本原理和特点，在设计、制造模具时，充分考虑模具设计、模具加工工艺、模具材料的关系；2.具有分析模具零件加工工艺性的能力，并能够设计出确保模具零件加工质量、效率、成本的加工方案；3.了解国内外先进的模具制造技术。,一、课程简介：,二、课程目标,1掌握模具制造工艺的基本知识；2掌握模具零件一般机械加工方法及模具的特种加工方法，重点掌握模具典型零件的加工工艺，会编制一般模具零件的工艺规程；3.熟悉数控加工的编程方法和数控加工工艺；4.掌握冷冲模及塑料模的装配方法及装配工艺和检验方法，会编制冷冲模及塑料模的装配工艺规程；5.初步具备解决模具制造现场及管理方面问题的能力。,三、课程内容(目录),第1章机械加工工艺规程的制定第2章模具零件的加工第3章成形磨削第4章电火花线切割及电火花加工第5章模具装配工艺第6章其他制模加工技术,四、模具制造技术简介,1.模具制造技术与以下技术密切相关,制造设备水平,新材料的应用,标准化程度,计算机辅助设计与制造（模具CAD/CAM),2.模具制造的特点,（1）制造质量要求高,.（2）形状复杂：（3）模具生产为单件、多品种生产（4）材料硬度高：（5）要求模具生产周期短；（6）模具为单件成套性生产,3.模具制造基本要求,四项指标,制造精度高,使用寿命长,制造周期短,模具成本低,（1）理论与实际相结合（2）企业实际生产过程。（3）做好课程工艺设计,本课程的学习方法,4.本课程学习方法,课堂讨论,与一般的机械产品的生产相比，模具生产和制造工艺具有哪些特点？,1.1概述,1.1.1工艺过程,1.生产过程，将用户提供的产品信息和制件的技术信息，通过结构分析、工艺性分析，设计成满足用户需要的模具。,模具生产过程分以下五个阶段：,（1)技术准备,（2)备料,（3)零部件加工,(5)验收与试用,（4)装配,第一章机械加工工艺规程的制定,2模具制造工艺过程,模具制造工艺过程是模具生产过程的主要部分，即从生产准备到验收、试用合格之前，共五个阶段属于制造工艺过程。,模具零件主要有：标准、通用零件和成形件两大类。,这些零件加工工艺过程的组成包括以下内容：,（1）工序(连续性)是指一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（如机床或钳台），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那部分工艺过程。,（2）安装,（3）工位,（4）工步,（5）走刀,(占位),(相对固定),(仅仅是一个工位),(去除),工序工序是工艺规程的基本单元；是指一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点（如机床或钳台），对一个（或同时几个）工件所连续完成的那部分工艺过程。划分工序的主要依据：零件在加工过程中工作地点（或机床）是否发生变更。加工内容是否连续。,阶梯轴工序加工工序,安装工件的定位和夹紧过程。定位:确定工件在机床或夹具上占有一个正确位置的过程。夹紧: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。,工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。,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。,工位：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。（工件在机床上占据的每一个加工位置为一个工位）多工位,工位1：装卸工件工位2：钻孔工位3：扩孔工位4：铰孔,工步，工序进一步划分即为工步。工步:一个工序中，在加工表面和加工工具（转速与进给量均不变）不变的情况下，所连续完成的那一部分工序，称为工步。如果上述两项中有一项改变，就成为另一工步。复合工步：用几把刀具同时加工几个表面的工步。,钻孔、锪锥面复合工步,走刀（行程）刀具对工件每进行一次切削就是一次走刀（层）（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。,3.生产纲领与生产类型1.生产纲领机械产品在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。,N0=Nn(1十十)式中：N0机械零件的生产纲领（件）；N机械产品在计划期内的产量(件)；n每台机械产品中该零件的数量(件)；该零件的备品率（%）；该零件的废品率（%）。,2.生产类型单件生产模具工作零件的生产。成批生产模具的标准件（半成品）的生产。同一产品或零件每批投入生产的数量称为批量(3)大量生产产品数量很大，。,1.1.2、模具工艺工作在模具生产过程中，直接改变制件的形状、尺寸、相互位置、性能的生产过程称为工艺过程。工艺技术人员应该根据模具的特点和要求、模具生产具体条件和工艺规律等编制工艺技术文件，用于指导生产。1.模具工艺工作的主要内容(1)编制工艺文件模具工艺文件主要包括模具零件加工工艺规程、模具装配工艺要点或工艺规程、原材料清单、外购件清单和外协件清单等。,模具工艺技术人员应在充分理解模具结构、工作原理和要求的前提下，结合本企业冷、热加工设备条件，本企业生产和技术状态等条件编制模具零件加工和模具装配等工艺文件。(2)二类工具的设计和工艺编制二类工具(二级工具)是指加工模具零件和模具装配中所用的各种专用工具。这些专用的二类工具，,。(3)处理加工现场技术问题处理模具零件加工和装配过程中出现的技术、质量和生产管理问题是模具工艺技术人员的经常性工作之一。如解释工艺文件和进行技术指导、调整加工方案和方法、办理尺寸超差和代料等。在处理加工现场技术问题时，既要保证质量又要保证生产进度。,(4)试模和鉴定工作模具在装配之后的试模是模具生产的主要环节，模具设计人员、工艺人员和其他人员通过试模中出现的问题，提出解决问题的对策，并对模具的最终技术质量状态作出正确的结论。,2.模具工艺文件的编制模具零件加工工艺规程的常用格式。模具装配工艺规程的编制，对于一般模具只编制装配要点、重要技术要求的保证措施以及在装配过程中需要机械加工和其他加工配合的要求，而模具的具体装配程序多由模具装配钳工自行掌握。只有对于大型复杂模具才编制较详细的装配工艺规程。,1）工艺规程的作用指导生产生产组织和生产管理的依据改、扩建企业的基本资料2）对工艺规程的要求质量可靠技术先进经济性良好的劳动条件,返回,模具零件加工工艺规程格式,编制工艺规程的依据(P8)编制模具工艺规程的4个环节分析毛坯二类工具填写内容,作业1、在生产过程中，为什么要编程工艺规程？2、比较工序与工步的区别？,1.2零件的工艺分析,1.2.1零件的几何形状分析,通过分析，判断其可行性和合理性，合理选择零件的各种加工方法和工艺路线。,1.2.2零件的技术要求分析,1.2.3零件的结构工艺性分析1.原材料（强度刚度力学性能采购便于加工）2.加工与装配分析表1-3几种零件的结构工艺性比较,1.3零件的基准选择和安装,基准的分类1设计基准在零件图上用以确定其它点、线、面的基准，称为设计基准。端面A是B、C基准轴线是外圆、内孔的基准,2.工艺基准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,课堂讨论：加工B时，设计基准？定位基准？,B,1.3.2工件定位的基本原理,工件的自由度完全定位不完全定位过定位欠定位熟悉表1-41-5,1.3.3定位基准的选择,2）粗基准及选择原则,使用未经机械加工的表面作定位基准，称为粗基准,非加工表面原则,2,若零件上有多个表面要加工，则应该选择其中加工余量最少的表面为粗基准，以保证加工表面都有足够的加工余量,余量最小原则,重要表面原则,床身加工粗基准的两种方案比较,不重复使用原则,粗基准是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低,2精基准的选择原则1）基准重合原则选设计基准作定位基准，容易保证加工精度。,2）基准统一原则应选择几个被加工表面（或几道工序）都能使用的定位基准为精基准。如：轴类零件加工以轴线为基准。基准统一的好处：a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差。b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。,3）互为基准原则：相互位置精度要求高的零件，采用互为基准反复加工的原则。,采用互为基准磨内孔和外圆a)工件简图b)用三爪卡盘磨内孔c)在心轴上磨外圆,注意：采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。,无心外圆磨削,精磨床身导轨,调整楔铁,）精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度和宽度，以提高其位置精度。,4）自为基准原则：在精加工或光整加工工序要求余量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准。,1.4毛坯定义：根据零件所要求的形状、尺寸而制定的供进一步加工用的生产对象。分析：由零件的形状决定1.4.1毛坯种类及选择1种类型材锻件铸件,焊接件其他毛坯2选择毛坯时应考虑的因素1）零件的材料与力学性能2）零件的结构形状与尺寸大小3）现有生产条件4）充分利用新工艺、新材料,1.4.2毛坯形状和尺寸的确定少无切削是现代机械制造技术的发展趋势之一,1.5工艺路线的拟定,工艺路线是工艺设计的总体布局。提出几个方案，分析比较，选择最佳。,基本原则:保证质量、生产效率、经济性（成本价格）,1.5.1表面加工方法的选择,1）首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,2）工件材料的性质，对加工方法选择也有影响,3）应考虑生产率和经济性的要求,4）所选择的加工方法要与工厂现有的生产条件相适应，不能脱离现有设备和工人技术水平，要充分利用现有设备，挖掘生产潜力,表1.41.6中列出了选择不同的加工方案，被加工表面能达到的经济精度及表面粗糙度。,模具制造技术,选择加工方法时总是根据各种工艺方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度等因素来选定它的最后加工方法。再选择前一系列工序的加工方法。,1.4.2加工阶段的划分,1.工艺规程划分阶段的原则,半精加工,主要任务是为零件主要表面的精加工做准备，并完成一些次要表面的加工（加工余量0.81mm）,精加工,去除半精加工所留下的加工余量，使各工件各主要表面达到图样要求的尺寸精度和粗糙度（加工余量0.50.8mm）,2.工艺规程划分阶段的作用于,2）合理使用设备，发挥设备各自的特点,1）保证零件精度,3）便于热处理工序的安排，使热处理工序与切削工序合理配合,4）便于及时发现毛坯缺陷和保护已加工表面,1.5.2成型零件加工方法的确定原则,成型零件是模具中的关键零件，所确定的加工方法应以最短的时间、最低的成本加工出尺寸和形位精度以及表面质量均符合要求的成型件。,粗加工，多采用高速、大切削量加工；圆形件多选用高速车削；矩形件多采用高速铣削加工；热处理后的精加工多采用磨削加工；深腔、不规则的异型盲孔可采用电火花加工；有镜面要求的可选用混粉电火花加工技术成型；不规则的异型镶拼组合型腔，采用线切割加工与磨削加工组合的方法，也可用慢走丝镜面加工技术成形。,1.5.3工序的集中与分散,工序集中,在一次安装中可加工出多个表面，不但减少了安装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度所用机器设备的数量少，生产线的占地面积小，使用的工人也少，易于管理,有利于采用高效的专用机床和工艺装备，机床结构通常较为复杂，调整和维修比较困难,单件小批生产采用工序集中,工序集中：即每一工序中能加工尽可能多的加工面，以减少总的加工工序。,工序分散,机床设备及工装比较简单，调整方便，生产工人易于掌握,可以采用最合理的切削用量，减少机动时间,设备数量多，操作工人多，生产面积大,大批量生产采用工序分散,工序分散即是将零件的各加工部位分别由多个工序来完成,1.5.4加工顺序的安排,1.机械加工工序应遵循原则,2.热处理工序遵循原则,改善切削性能，消除内应力,获得细致均匀的组织,提高零件的综合机械性能,消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力,获得高硬度组织,电镀、发兰、渗氮、渗硼,耐磨、耐蚀、装饰,3.辅助工序及其遵循的原则（1）应在粗加工、半精加工之后，精加工之前进行检验。不合格的工件不得进入下一工序。（2）重要工序加工前后应进行检验。（3）热处理前应进行检验。（4）特种性能检验(如磁力探伤前进行检验。（5）零件从此车间转送另一车间前后应进行检验。（6）完成全部加工,送装配前或入库(成品库)前应对尺寸和位置精度，表面质量以及技术要求等进行全面检验。,辅助工序：检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等,1.6加工余量与工序尺寸的确定,1.加工余量的基本概念加工余量是指加工过程中从加工表面切去的金属层厚度。加工余量可分为工序加工余量和总加工余量。,模具制造技术,加工余量,单边余量,双边余量,平面加工,回转加工,加工余量总和，即式中：Zt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。,模具制造技术,工序余量有标称余量(简称余量Zb)，最大余量和最小余量之分。Zb的公差大小等于本道工序尺寸与上道工序尺寸公差之和:Z=ZmaxZmin=b+a,工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即:轴的外径，实体长、宽、高最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零；而孔径、槽宽最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差为零。毛坯的尺寸公差按双向对称偏差形式标注。,2.加工余量的确定,余量过大,增大材料、动力、刀具和劳动力的消耗,切削力增大引起工件变形增大,余量过小,导致不足以去除零件上有误差和缺陷部分，达不到加工要求,确定加工余量的基本原则：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,在影响因素清楚统计分析资料齐全的情况下，可以采用分析计算法分析计算法确定加工余量的过程较为复杂，多用于大批量生产或贵重材料零件的加工。,（2）经验估计法,经验法是由一些有经验的工艺设计人员或工人根据经验确定余量。这种方法大都用于单件小批生产。,（3）查表修正法,查表法是根据机械加工工艺手册提供的资料查出各表面的总余量以及不同加工方法的工序余量，方便迅速，使用广泛。,第一章模具制造工艺规程,1)确定各工序加工余量；2)从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上（对于被包容面）或减去（对于包容面）每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸；3)除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差；4)除最终加工工序按图纸标注公差外，其余各工序按入体原则标注工序尺寸公差；5)一般毛坯余量（即总余量）已事先确定，故第1道加工工序的余量由毛坯余量（总余量）减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。,在加工过程中，多数情况属于基准重合。此时，可按如下方法确定各工序尺寸和公差：,例：某轴直径尺寸为mm（精度IT6），粗糙度为Ra0.4m。若采用加工方法为：粗车-半精车-粗磨-精磨。试确定各加工工序的工序尺寸及公差。,1.用查表法确定加工余量,2.计算各工序基本尺寸,3.确定各工序加工精度和表面粗糙度,4.根据经济加工精度查公差表，并将公差按入体原则标注在工序基本尺寸上,1.4.6确定模具组装件的配加工方案,1.利用统一定位基准进行加工,2.利用样板划线进行加工,先加工工艺孔，再以工艺孔定位，划线加工凸、凹模板,第一章模具