模具制造工艺规程

1、第 1 章 模具制造工艺规程 1.1 模具制造工艺规程编制的基本概念 1.1.1 生产过程与工艺过程 1. 生产过程 制造模具时，将原材料或半成品转变成为成品的各有关劳动过程的总和称为生产过程。 具体地讲， 模具制造是在一定的工艺条件下， 改变模具材料的形状、尺寸和性质， 使之成为 符合设计要求的模具零件， 再经装配、 试模和修整而得到整副模具产品的过程。 广义的模具 生产制造过程还应包括生产技术准备、模具零件加工和模具装配等阶段。 （ 1）生产技术准备 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； 制定生产计划， 制定并实施工具、材料

2、、 标准件等外购和零件外协加工 计划。 各种生产服务活动如生产中原材料、半成品和工具的供应、 运输、保管以及产品的包 装和发运等。 （ 2）模具零件加工 在模具零件加工中，加工的工艺方法非常多，基本可以概括为： 1）传统的切削加工，如车、钳、刨、铣、磨等； 2）非切削加工，如电加工加工、冷挤压、铸造等； 3）数控加工，如数控铣削、加工中心加工等； 4）焊接、热处理和其它表面处理等。 根据模具零件的分类加工对象可以分为两种： 1）非成形零件加工，结构零件类零件加工。这些零件大多具有国家或行业标准，部分 实现了标准化批量生产。 在模具工艺规划中， 根据设计的实际要求和企业的生产实际可选择 外购或由

3、本企业加工。 2）成形零件加工，型腔类零件的加工。如注射模具的成形零件一般结构比较复杂，精 度要求高， 有些模具型腔表面要求有纹饰图案。 其加工过程主要由成形加工、 热处理和表面 加工等环节构成。 特种加工、 数控加工在模具成形零件加工中应用非常普遍。 （ 3）模具装配 模具装配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，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

4、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。 2. 工艺过程 在模具制造过程中， 直接改变被加工工件形状、 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 械加工艺过程。 将合理的机械

5、加工工艺过程确定后， 以文字形式作为加工的技术文件， 即称 为模具机械加工工艺规程。 1.1.2 模具的机械加工工艺过程 模具的机械加工工艺过程是比较复杂的。 在这个过程中， 根据被加工零件的结构特点和 技术要求， 常需要采用各种不同的加工方法和设备， 并通过一系列加工步骤， 才能将毛坯变 成所需的零件。 为了客观地反映和分析这一过程， 也为了对这一过程描述的比较准确， 就需 要研究这一过程的组成。 并对其组成单元做出科学的定义。 机械加工艺过程是由一个或若干 个工序组成，而工序又分为安装、工位、工步和走刀。 表 1.1.1 导柱尺寸 单位： 图 1.1.1 有肩导柱 1. 工序 一个或一组工

6、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。 工序的划分基本依据是加工对象或加工地点是否变更， 加工内容是否连续。 工序的划分与生 产批量、加工条件和零件结构特点有关。例如，如图1.1.1 所示的有肩导柱，如果数量很少 或单件生产时，其工序的划分见表1.1.2。而当批量生产时，各工序内容可划分得更细，如 表 1.1.1 序号 3 中倒角和切槽都可在专用车床进行，从而成为独立的工序。 表 1.1.2 有肩导柱加工工艺过程 序号 工序 工序要求 1 锯切割 H（ L 4）棒料

7、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 HT 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 60HRC 5 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 2. 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。 在某一工 序中，有时需要对工件进行多次装夹加工， 工件经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。 如表 1.1.2工序 2 中，先装夹工件一端，车

8、端面至长度（ L2），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。 3. 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，即是多工位加工。 4. 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，可能需要加工若干 个表面只用一把刀具， 也可能虽只加工一个表面， 但却要用若干把不同刀具。 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

9、分工序， 称为一个工步。 如果上述两项中有一项改变，就成为另一工步。如表 1.1.2 工序 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 工艺文件上可看作一个工步。 5. 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。 1.1.3 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称为该产品的生产纲领。 机械产品 中某零件的生产纲领除了

10、该产品在计划期内的产量以外， 还需包括一定的备品率和平均废品 率。零件的生产纲领可按下式计算 : N 0= Nn（1 十十 ） 式中 N 0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 根据产品的生产纲领，模具机械加工的生产类型主要可分为：单件生产和批量生产。 （1）单件生产 生产的产品品种较多， 每种产品的产量很少， 同一个工作地点的加工对象经常改变， 很 少重复生产。 如新产品试制用的各种模具和大型模具等都属于单件生产。 （2）成批生产 产品的品种不是很多，

11、但每一种产品均有一定的数量， 同一个工作地点的加工对象周期 性地更换，这种生产称为成批生产。如模具的标准模架、模座、导柱导套等属于成批生产。 生产类型不同， 则无论是在生产组织、 生产管理、 车间机床布置， 还是在选用毛坯方法、 机床种类、 工具、加工或装配方法及工人技术要求等方面均有所不同。 为此，制订模具零件 的机械加工工艺过程和模具的装配工艺过程时， 都必须考虑不同生产类型的特点， 取得最大 的经济效益。 1.1.4 制订工艺规程的原则和步骤 1.工艺规程的性质和作用 模具零件机械加工工艺规程就是以规范的表格形式和必要的图文， 将模具制造的工艺过 程以及各工序的加工顺序、内容、方法和技术

12、要求， 所配置的设备和辅助工装，所需加工工 时和加工余量等内容， 按加工顺序， 完整有序的编入所形成的模具制造过程的指导性技术文 件。因此， 模具制造工艺规程的作用即是用以组织、 指导、管理和控制模具制造的各个工序。 与模具设计图一样， 模具制造工艺规程一经编制、 审核和批准确认无误并签字之后， 即具有 企业法规的性质，任何人未经填报“更改通知单” ，说明更改原因并证明更改的必要和正确 性，未经审核和批准者确认更改并签字，均不得进行任何改动。 2.制订工艺规程的要点 制定工艺规程的目的就是为了能有效地指导并控制各工序的加工质量， 使之能有序地按 要求实施， 最终能以先进而又可靠的技术和最低的生

13、产成本、 最短的时间制造出质量符合用 户要求的模具。为达此目的，制定工艺规程时必须做到： 1）技术上具有先进性， 尽可能采用国内外的先进工艺技术和设备， 取人之长补己之短； 2）选择成本最低，即能源、物资消耗最低，最易于加工的方案； 3）既要选择机械化、自动化程度高的加工方法以减轻工人的体力劳动，又要适应环保 的绿色要求，为工人创造一个安全、良好的工作环境。 3. 制订工艺规程的步骤 1）首先应对模具的设计意图和整体结构、各零部件的相互关系和功能以及配合要求等 有详尽透彻的了解，即把每个零部件的加工工艺性和装配性都吃透，方能制订出切合实际、 正确无误、行之有效的工艺规程； 2）根据每个零件的数

14、量确定其采用单件生产还是多件生产方式（多型腔模具 ） ； 3）根据所采用的毛坯类型确定毛坯的下料尺寸； 4）根据图纸的技术要求，选定主要加工面的加工方法和定位基准，并确定该零件的加 工顺序； 5）确定各工序的加工余量即各工序尺寸和公差以及技术要求； 6）配置相应的机床、刀具、夹具、工具、量具； 7）确定各工序的切削参数和工时定额； 8）填写并完成工艺过程综合卡的制订，经审批后下达实施。 4. 工艺规程的内容和常用格式 （ 1）工艺规程的内容要求 1）工艺规程应具有模具或零件的名称、图号、材料、加工数量和技术要求等标题栏； 有编制、审核、批准者的签字栏和签字日期； 2）工艺规程必须明确毛坯尺寸和

15、供货状态（锻坯、型坯）； 3）工艺规程必须明确工艺定位基准，该基准力求与设计基准一致； 4）工艺规程必须确定成型件的加工方法和顺序；确定各工序的加工余量、工序尺寸和 公差要求以及工装、设备的配置； 5）工艺规程必须确定各工序的工时定额； 6）工艺规程必须确定装配基准（应力求与设计、工艺基准一致），装配顺序、方法和要 求； 7）工艺规程必须确定试模要求和验收标准。 （2）工艺规程的常用格式 工艺规程包括机械加工工艺规程、 装配工艺规程和检验规程三部分， 但通常以加工工艺 规程为主， 而将装配和检验规程的主要内容加入其中。 而生产中常以工艺过程卡和工序卡来 指导、规范生产。 表 1.1.3 是一工

16、艺规程卡的实例，所加工的零件是图1.1.2 。 图 1.1.2 动模型腔镶件 表 1.1.2 工艺规程卡实例 1.2 模具零件图的工艺分析 模具零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。 在制订工艺时必须认真分析各个模具零 件图。为了更深刻地理解零件结构上的特征和主要技术要求， 通常还需要研究模具的总装图、 部件装配图及验收标准。 从中了解该零件在的模具中的功用和与相关零件间的配合， 以及主 要技术要求制订的依据。 1.2.1 零件的结构分析 但是，如果从形体上加以分 模具零件的结构由于使用要求不同而具有各种形状和尺寸。 析，各种零件都是由一些基本的表面和特形表面组成的。 基本表面有内、外圆柱表面

17、、 圆锥 表面和平面等， 特形表面主要有螺旋面、 渐开线齿形表面及其它一些成型表面等。 在研究具体零件的结构特点时， 首先要分析该零件是由哪些表面组成的， 因为表面形状 是选择加工方法的基本因素。 例如， 外圆表面一般是由车削和磨削加工出来， 内孔则多通过 钻、扩、铰、镗和磨削等加工方法获得。除表面形状外，表面尺寸对工艺也有重要的影响。 以内孔为例，大孔与小孔、深孔与浅孔在工艺上均有不同的特点。 在分析零件的结构时， 不仅要注意零件的各个构成表面本身的特征， 而且还要注意这些 表面的不同组合。正是这些不同的组合才形成零件结构上的特点。 例如，以内、外圆为主的 表面，即可组成盘、环类零件，也可构

18、成套筒类零件。对于套筒类零件，既可是一般的轴套 也可以是形状复杂的薄壁套筒。虽然，上述不同结构的零件在工艺上往往有着较大的差异， 在模具制造中， 通常按照零件结构和加工工艺过程的相似性， 将各种零件大致分为轴类零件、 套类零件、板类零件和腔类零件等。 1.2.2 零件的技术要求分析 模具零件的技术要求包括下列几个方面。 1）加工表面的尺寸精度； 2）主要加工表面的形状精度； 3）主要加工表面之间的相互位置精度； 4）各加工表面的粗糙度，以及表面质量方面的其它要求； 5）热处理要求及其它要求。 根据零件结构特点， 在认真分析了零件主要表面的技术要求之后， 对零件加工工艺即可 有一个初步的方案。首

19、先 ,根据零件主要表面的精度和表面质量的要求，可初步确定为达到 这些要求所要的最终加工方法和相应的中间工序，及粗加工工序所需要的加工方法。例如， 对于孔径不大的 IT7 级精度的内孔， 最终加工方法取精铰时， 在精铰孔之前， 通常要经过钻 孔、扩孔和粗铰孔等加工。 加工表面之间的相对位置要求， 包括表面之间的距离尺寸联系和相对位置精度。 认真分 析零件图上尺寸的标注及主要表面的位置精度，即可初步确定各加工表面的加工顺序。 零件的热处理要求影响加工工艺方法和加工余量的选择。 而且对零件加工工艺路线的安 排也有一定的影响。 例如，要求渗碳淬火的零件， 热处理后一般变形较大。 对于零件上精度 较高的

20、表面，工艺上要安排精加工工序（多为磨削加工 ），而且要适当加大精加工的工序加工 余量。 在研究零件图时，如发现图样上的视图、 尺寸标注、 技术要求有错误或遗漏、 或结构工 艺性不好时， 应提出修改意见。 但修改时必须征得设计人员的同意， 并经过一定的批准手续。 1.3 零件的基准选择和安装 模具设计人员为保证模具工作性能， 零件设计时都需确定设计基准， 工艺人员在编制工 艺时应按设计基准选择合理的定位基准、 装配基准、 测量基准、 工序基准以保证零件加工后 达到设计要求。 在制订零件加工的工艺规程时， 正确地选择基准有着十分重要的意义。 如定位基准选择 的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且

21、对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。 1.3.1 基准的概念 零件总是由若干表面组成， 各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求。 模具零件表面间 的相对位置包括两方面要求：表面间的距离尺寸精度和相对位置精度（如同轴度、平行度、 垂直度等 ）。研究零件表面间的相对位置关系是离不开基准的，不明白基准就无法确定零件 表面的位置。基准就其一般意义来讲，就是零件上用以确定其它点、线、面的位置所依据的 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它点、线、面的基准，称为设计基准。例如图 1.3.1 所示的零件 导套。轴心线 O-O 是各外圆表面和内孔

22、的设计基准；端面A 是端面 B、C 的设计基准， 内孔表面 D 的轴心线是 40h6 外圆表面径向圆跳动和端面 B 端面圆跳动的设计基准。 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。 工艺基准按用途不同， 又分为 定位基准、 测量基准、 工序基准和装配基准。 在选择工艺基准时应尽量使工艺基准与设计基 准一致，但是工艺基准须随不同的加工方法而变更。 （ 1）定位基准是加工零件时以此确定刀具与被加工表面的相对位置的基准。 （2）工序基准是在工序图上用来表示被加工表面位置的基准，即加工尺寸的起点，表 示被加工表面位置的尺寸称为工序尺寸。 （3）测量基准是测量零件已加工表面位置

23、及尺寸的基准。 图 1.3.1 导套 （4）装配基准是装配时用于确定零件在模具中位置的基准，零件的主要设计基准常作 为零件的装配基准。 图 1.3.2 注射模型芯 如图 1.3.2 所示零件，是经铣削、磨削加工后的注射模型芯。为了便于型芯加工，型芯 与推料板和固定板配合部分采用基轴制配合，H 及 H3 尺寸均留有组装修配余量。零件的A 平面为尺寸 H 、H 3的设计及工艺基准，中心线 O-O 是零件外形的设计及工艺基准，圆心O1 是半径 R的设计及工艺基准，平面 B 是尺寸 t的设计及工艺基准。 1.3.2 工件的安装方式 工件安装的好坏， 是模具加工的一个重要问题， 它不仅直接影响零件的加工

24、精度、 工件 安装的快慢， 还影响生产率的高低。 为了保证加工表面与设计基准间的相对位置精度， 零件 在加工前应以工艺基准找正并定位，在机床上占有正确的位置后夹紧（总称为装夹） 。常用 装夹方式有三种，如图 1.3.3 所示。 1）直接找正装夹如图 1.3.3（ a），利用千分表检查工件 A、B、C 三个基面，靠平后 夹紧，并以此为工序基准，移动刀具加工型腔。 2）按划线装夹如图 1.3.3 （b），以 A 、B二面为基准找平工件，以平面 C 及划线中 心点 O 为定位基准，移动刀具加工型腔。 3）夹具装夹如图 1.3.3（ c），工件直接装夹到已调整好角度的正弦夹具上，不必找 正即可磨出要求

25、的斜度。 c） 图 1.3.3 工件安装方式 1.3.3 定位基准的选择 设计基准已由零件图给定， 而定位基准可以有多种不同的方案。 正确地选择定位基准是 设计工艺过程的一项重要内容。 在最初的工序中只能选择未经加工的毛坯表面 （ 即铸造、锻造或轧制等表面 ）作为定位基 准，这种表面称为粗基准。用加工过的表面作定位基准称为精基准。另外， 为了满足工艺需 要在工件上专门设计的定位面，称为辅助基准。 1.粗基准的选择 粗基准的选择影响各加工面的余量分配及不需加工表面与加工表面之间的位置精度。 这两方面的要求常常是相互矛盾的，因此在选择粗基准时，必须先明确哪一方面是主要的。 如果必须首先保证工件上加

26、工表面与不加工表面之间的相对位置要求，一般应选择不 加工表面为粗基准。 如果在工件上有很多不需加工的表面， 则应以其中与加工表面的位置精 度要求较高的表面作粗基准。 如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。如图 1.3.4 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， 然后以下平面为定位基准， 加工 上表面与模座其他部位， 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 精基准加工下表面，这时下平面的加工余量就比较均匀，且较小。 图 1.3.4 冲压模座粗基准的选择 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， 以便使工件定

27、位可 靠，夹紧方便。粗基准一般只能使用一次，即不能重复使用，以免产生较大的位置误差 2.精基准的选择 选择精基准应考虑如何保证加工精度和装夹准确方便， 一般应遵循如下原则。 1）应尽可能选用加工表面的设计基准作为精基准，避免基准不重合造成的定位误差。 这一原则就是“基准重合”原则。如图 1.3.1 所示的导套，当精磨外圆时，从基准重合原则 出发 ,。应选择内孔表面 （设计基准 ）为定位基准。 2）当工件以某一组精基准定位，可以比较方便地加工其他各表面时，应尽可能在多数 工序中采用同一组精基准定位，这就是“基准统一”原则。例如，导柱、复位杆、拉杆等轴 类零件的大多数工序都采用顶尖孔为定位基准。

28、3）当精加工和光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基 准，而该加工表面与其他表面之间的位置精度则要求由先行工序保证，即遵循“自为基准” 的原则。 4）为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，在选择精基准时，可遵循“互为基准” 的原则。 5）精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠。为此，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。 1.4 工艺路线的拟订 模具加工工艺规程的制订， 在具体工作中应该在充分调查研究的基础上， 提出多种工艺 方案进行分析比较。 因工艺路线不但影响加工的质量和生产效率， 而且影响到工人的劳动强 度、设备投资、车间面积和生

29、产成本等。 工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局。 其主要任务是选择各个加工表面的加工方 法和加工方案。 确定各个表面的加工顺序以及整个工艺过程中工序的多少等。 关于工艺路线的拟订，目前还没有一套普遍而完整的方法。但经过多年来的生产实践， 已总结出一些综合性原则。在应用这些原则时，要结合生产实际， 分析具体条件， 避免生搬 硬套。 除定位基准的合理选择外， 拟订工艺路线还要考虑以下几个方面。 1.4.1 表面加工方法的选则 零件表面的加工方法， 首先取决于加工表面的技术要求。 但应注意， 这些技术要求不一 定就是零件图样所规定的要求， 有时还可能由于工艺上的原因而在某些方面高于零件图上的 要

30、求。 当明确了各加工表面的技术要求后， 即可据此选择能保证该要求的最终加工方法， 并确 定需几个工步及各工步的加工方法。 所选择的加工方法， 应满足零件的质量、 加工经济性和 生产效率的要求。选择加工方法时应考虑下列因素： 1）首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度及表面粗 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 热处理的要求全面考虑。例如对于 IT7 级精度的孔，采用镗削、铰削、拉削和磨削均可达到 要求， 但型腔体上的孔， 一般不宜选择拉削和磨孔。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

31、性质，对加工方法的选择也有影响。如淬火钢应采用磨削加工，有色金 属零件，为避免磨削时堵塞砂轮，一般都采用高速镗削或高速精密车削进行精加工。 3）表面加工方法的选择，除了首先保证质量要求外，还应考虑生产效率和经济性的要 求。大批大量生产时，应尽量采用高效率的先进工艺方法。任何一种加工方法，可以获得的 加工精度和表面质量均有一个相当大的范围。 但只有在一定的精度范围内才是经济的， 这种 一定范围的加工精度， 即为该种加工方法的经济精度。 选择加工方法时， 应根据工件的精度 要求选择与经济精度相适应的加工方法。 例如， 对于 IT7 级精度、 表面粗糙度 Ra值为 0.4 m 的导柱外圆， 通过精密

32、车削虽然可以达到要求。 但在经济上就不如磨削合理。 4）为了能够正确地选择加工方法，还要考虑本厂、本车间现有设备情况及技术条件。 应该充分利用现有设备， 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。 零件上比较精确的表面， 是通过粗加工、 半精加工和精加工逐步达到的。 对这些表面仅 仅根据质量要求， 选择相应的最终加工方法是不够的。 还应正确地确定从毛坯到最终成型的 加工路线（即加工方案） 。表 1.4.1、表 1.4.2、表 1.4.3 为常见的外圆、平面和内孔的加工方 案，制订工艺时可作参考。 表 1.4.1 外圆

33、表面加工方案 表 1.4.2 平面加工方案 表 1.4.3 孔加工方案 1.4.2 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。为达此目的， 必须对成型件的结构特点、 加工工艺、 材质等进行深入透彻的分析， 才能根据各成型件的具体情况， 恰当地确定其加工 方法。比如粗加工，多来用高速、大切削量加工，以节约工时，加快进度。圆形件多选用高 速车削； 矩形件多采用高速铣削加工； 小孔的粗加工多采用钻或配钻， 精加工则用铰或配铰； 大孔多采用铣镗或配镗。 而热处理后的精加工多采用磨削加工如平

34、面精密磨床， 内圆、 外圆 磨、工具磨、以及成型磨床等加工方法。 不规则的异型形面也可以采用电化学，超声波等特 种加工。形状较简单而且不很深的多型腔加工可考虑用冷挤压成型或压印修磨加工；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；用数控铣床或加工中心成型后，再用特种加工方法抛光也可加快速度，保证质量。 而 0.3 以下的深腔微型孔加工，可采用激光加工完成。 提高加工速度， 保证加工质量， 不仅要选择恰当的加工方法， 还应选择恰当的材料。比 如有镜面要求

35、的成型件，可选用 20CrNi3A1MnMo （SM2） 、1Ni3Mn2CuA1Mo （PMS）两种时效 硬化型塑料模具钢， 在预硬化后进行时效硬化 （精加工前 ），硬度可达 4045HRC ，易于加工， 精车、铣都不成问题。还有马氏体时效钢 06Ni6CrMoVTiA1 （06Ni ）都易于加工。精加工后 在（480520） 温度进行时效处理， 硬度可达 5057HRC ，适于制造高精度中、 小型成型件， 可作镜面抛光。 1.4.3 加工阶段的划分 零件表面的加工方法确定之后， 就要安排加工的先后顺序， 同时还要安排热处理、 检验 等其它工序在工艺过程中的位置。 零件加工顺序安排得是否合适

36、， 对加工质量、 生产率和经 济性有较大的影响。 1. 工艺规程划分阶段的原则 模具零件加工时， 往往不是依次加工完各个表面， 而是将各表面的粗、 精加工分开进行。 为此，一般都将整个工艺过程划分为几个加工阶段， 这就是在安排加工顺序时所遵循的工艺 规程划分阶段的原则。 （1）粗加工阶段：以高速大切削量切去成型件毛坯的大部分切削余量、使尺寸接近于 成品， 只留较少的余量作为半精加工或精加工的加工量。粗加工的加工余量为 （1.62）。 （2）半精加工：消除粗加工留下的误差，达到接近于精加工要求的精度，仅留少许加 工余量作为精加工，以进一步提高加工精度。半精加工的加工余量是（0.81）。 （3）精

37、加工：经过精加工，将半精加工留下的少许加工余量进行加工，以完全达到成 型件尺寸精度、位置精度和表面粗糙度的要求。精加工的加工余量为（0.5 0.8） 。 （4）对于粗糙度 Ra值要求小于或等于 0.4 m 的成型件，应进行光整加工即镜面抛光。 光整加工只用于降低成型面的粗糙度， 不用于修正几何形状和相互位置的尺寸。 2. 工艺过程分阶段的原因 （1）合理使用设备，发挥设备各自的特点。粗加工采用精度低但功率大、刚度高、高 效率的机床如高速车床、铣床，可实现大切削量的高速加工，提高生产率，缩短加工时间。 （2）粗、精加工分开，可将粗加工中产生的误差、变形等，在半精或精加工中去除 从而达到所需的精度

38、要求。 （ 3）便于合理安排热处理工序。 粗加工后进行调质处理或时效处理，用以消除内应力， 利于精加工后精度的稳定。 而淬火等热处理工序是保证零件性能所必不可少的工序， 则应在 半精加工后进行， 以便在精加工中将热处理中难免的少许变形连同新预留的精加工余量一起 去除，达到产品精度要求。 （ 4）毛坯中残存的缺陷如暗伤、 裂痕、夹质等能在粗加工中提前发现及早处理以减少损 失。 但下述情况之一的零件不宜进行分段加工而宜于一次校正定位后完成所有加工面的粗、 精加工。 一是刚度好， 配合精度尤其是位置精度要求高的零件，其示例如图 1.4.1 所示。 图 1.4.1（ a）所示为塑料模具中常用的导柱，不

39、仅配合精度要求高，尤其是位置精度 要求高。既要求 d1与 D、与 d的同轴度，还要求与 A 面的相互垂直度。 图 1.4.1（ b）所示为一件热固性注射模的动模型芯镶件。呈“出”字形的环形槽的各圆 中心，其同轴度要求控制在 （0.020.01）mm 范围内，而且 A 、B、C、D 四槽底的平面也要 求与 E面平行即与 d、d1、d2、d3和D 的垂直度也要求控制在 （0.020.0l）mm 的范围内。 图示类零件不宜分段加工，而只能在进行必需的热处理后 （比如调质、 时效处理、 预硬 处理等），一次定位校正后完成各加工面的粗、半精加工和精加工，减少重复装夹、定位的 误差，提高定位和加工精度，保

40、证零件加工精度的要求。 二是刚度好但精度要求较低的零件和刚度好的大型、（重型 ）零件均不必分别粗、半精和 精加工。这样做省事、成本低。尤其是大型（重型 ）件，装夹和工序间的传送吊运均不方便， 能一次装夹定位，完成全部或大部的加工最好。但必须以保证零件的加工精度要求为前提。 1.4.4 工序的集中与分散 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， 减少重复装夹 所需的工、 夹具和重复装夹、定位、 多次装夹定位造成的定位积累误差，降低定位精度和加 工精度。图 1.4.1 所示之例也是工序集中的典型示例。工序集中利于选用高效的设备如高速 车床、铣床等，还可以节约装夹、校正定位

41、的时间，工序间传送的时间，利于提高生产率。 加工中心即是进行工序集中、高效自动化生产的典型实例。 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， 使各工序的加工面单一而相 对简单、 易于加工， 因而对工人的技术水平要求相对较低。 自动生产线和传统的流水生产线、 装配线是工序分散的典型实例。 1.4.5 加工顺序及其确定原则 加工顺序的合理确定， 对保证加工件质量， 提高工效， 降低制造成本具有至关重要的作 用。加工工序的确定应遵循下述原则： 1. 机加工序应遵循的原则 （1）先粗后精的加工原则：粗加工要求精度不高，而且工件的刚度相对于精加工时较 好,可进行高速、大切削量的加工。即使会产生

42、一些变形，也可在半精或精加工时去除，仍 可保证加工件对加工精度的要求，还可以大大提高其效率。 （2）先加工基准面后加工其余面的原则：以使后加工的各面有良好的定位基准，从而 减小定位误差以提高定位和加工精度。 （ 3）先加工主要 （的加工 ）面后加工次要面的原则：主要面即基准面、定位面以及主要 的工作面如导柱、导套的内、外圆表面，模板的分型面，其它有配合要求零件的配合面等。 （4）先加工划线表面 （平面 ），后加工孔的原则。 2. 热处理工序应遵循的原则 （1）退火、回火、调质与时效处理应在粗加工后进行，以消除粗加工产生的内应力。 （ 2）淬火或渗碳淬火应在半精加工后进行。用以提高耐磨性和机械强

43、度的淬火和渗碳 淬火中所引起的变形可在精加工中去除。 （3）渗氮或碳氮共渗等工序也应在半精加工后进行。因为渗氮或碳氮共渗处理的温度 低，变形小，精加工时，可将变形去除。另外渗氮或共渗的深度浅，只能进行精加工。 3. 辅助工序及其遵循的原则 辅助工序如检验、清洗整理 （去毛刺 ）和涂复等。检验工序为辅助工序中的主要工序，它 应遵循如下原则 : （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）热处理前应进行检测。 （ 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

44、）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。 不符合图纸要求， 不得进行装配， 也不准进入成品库。 1.4.6 确定模具组装件的配加工方案 模具是由许多零件组装而成， 而且各零件的相对位置都有较高的要求， 例如注射模中动 模与定模的同心度、 精密冲压模的凸模与卸料板间的精密配合、 冲压凸模与凹模组装后的间 这样既可 隙等。 因此，在模具制造时常采用配制、 组合加工或修配等方法来解决上述问题， 降低零件加工时的精度要求，又可保证较高的装配精度，但钳工的修配工作量增大。 对于高精度的模具， 工作零件均需淬火处理， 若采用钳工修配方法不仅

45、工作量大， 而且 很难达到高精度的要求， 此时模具均采用镶拼结构， 并用高精度机床加工， 加工误差为微米 级，从而保证零件互换。 在利用配制法加工时， 工艺人员要根据模具的要求及本厂的技术条件决定哪些零件及哪 些部位要采用配制或修配工艺， 在编制工艺时要写清楚。 配制工艺的形式很多， 现介绍几种 常用的方法。 1. 利用统一定位基准进行加工 如图 1.4.2 所示。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。 2. 利用样板划线进行加工 如图 1.4.3 所示。合

46、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。 图 1.4.2 利用统一定位基准 图 1.4.3 利用样板划线进行加工 3. 组合加工 如图 1.4.4 所示。图 (a)是利用垫块组装以保证同心，然后加工上下模的导柱孔。图(b) 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。图(c)为一次装夹加工上下模不同尺寸型孔的组合加工示 例。图 (d)是为保证两侧型孔一致的组合加

47、工示例。 图 1.4.4 组合加工 4. 复印法 如图 1.4.5 所示。图（ a）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。图（b）为保证型 腔侧孔与侧抽芯滑块上的型芯孔同心的复印示例。 图 1.4.5 复印法 5. 压印法 如图 1.4.6 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。 图 1.4.6 压印法 图 1.4.7 组装修配法 图 1.4.8 引孔加

48、工 6. 组装修配法 如图 1.4.7 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。 7. 引孔加工 如图 1.4.8 所示。为保证上下模同心，常将一零件加工成形并淬硬，然后以同一基准组 合后所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。 1.4.7 加工余量与工序尺寸的确定 1. 加工余量的基本概念 零件在机械加工工艺过程中， 各个加工表面本身的尺寸及各个加工表面相互之间的距离 尺寸和位置关系， 在每一道工序中是不相同的， 它们随着工艺过程的进行而不断改变

49、， 一直 到工艺过程结束， 达到图样上所规定的要求。 在工艺过程中， 某工序加工应达到的尺寸称为 工序尺寸。 工艺路线制定之后， 在进一步安排各个工序的具体内容时， 应正确地确定工序尺寸。 工 序尺寸的确定与工序的加工余量有着密切的关系。 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。 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。 加工余量分为单面加工余量和双面加工余量。 如平面的加工， 加工 余量是单边余量，它等于实际切除的金属层厚度，如图1.4.10 所示。 1.4.9 平面加工余量 对

50、于外表面，图 1.4.10 a)所示，有： Zb=ab 对于内表面，图 1.4.10 b)所示，有： Zb= ba 式中： Z b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) 。 图 1.4.10 旋转表面加工余量 而对于轴和孔的回转面加工， 加工余量为双边余量， 实际切除的金属层厚度为工序余量 的一半。如图 1.4.11 所示。 对于轴类，如图 1.4.11(a)所示，有： 2Zb=da db 对于孔类，如图 1.4.11(b)所示，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

51、) ；db 为本工序的工 序尺寸 (mm) 。 毛坯尺寸与零件图设计尺寸之差称为总加工余量(毛坯余量 )，其值等于各工序的加工余 量总和。即 zt zi i1 式中： Z T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。 由于工序尺寸都有公差， 所以加工余量也必然在某一公差范围内变化， 其公差大小等于 本道工序尺寸与上道工序尺寸公差之和。因此，如图 1.4.12 所示，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。 从图 1.4.12 中可知：被包容件的余量 Zb包含上道工序的尺寸公差， 余量公差可表示为： Z=Z max Z

52、min=b a 式中： Z为工序余量公差（） ；Z max为工序最大余量（） ；Zmin 为工序最小余量； b 为加工面在本道工序的工序尺寸公差（） ；a 为加工面在上道工序的工序尺寸公差（）。 一般情况下，工序尺寸的公差按“入体原则”标注。即被包容的尺寸（轴的外径，实体 的长、宽、高）的最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差为零；而包容尺寸（孔径、槽宽）的 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。 图 1.4.11 旋转表面加工余量 2. 加工余量的确定 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。 余量过大将增 加金属材料、动力、刀具和劳

53、动量的消耗，井使切削力增大而引起工件的变形较大。反之， 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 此法是依据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 算来确定加工余量的方法。 这种方法确定的加工余量比较合理， 但需要积累比较全面的资料。 （2）经验估计法 此法是根据工艺人员的经验确定加工余量的方法， 但这种方法不够准确。 为了防止加工 余量不够而产生废品， 所估计的加工余量一般偏大， 此法常用于单件小批生产。 （3）查表修正法 此法是查阅有关加工余量的手册来确定， 应用比较广泛。 在查表时应注意表中数据是公 称值。对称表面（如轴或孔）的加工余量是双边的，非对称表面的加工余量是单边的。 3. 工序尺寸与公差的确定 在零件的机械加工工艺过程中， 各工序的工序尺寸及工序余量在不断地变化，