环境艺术设计(宾馆空间设计)课程教案

课程教案授课时间第周第节课年月课次4授课方式（请打√）理论课（√）讨论课（）实践课（√）习题课（）其他（）课时安排6+2授课题目（教学章、节或主题）：§3模具零件机械加工及其他成形方法教学目的、要求（分掌握、熟悉、了解三个层次）：目的要求：掌握零件的常规加工、配作加工、成形磨削、精密加工和数控加工的原理、方法、注意事项和技巧。教学内容重点及难点：重点：零件的常规加工、配作加工、成形磨削、精密加工和数控加工的原理、方法、注意事项和技巧难点：精密加工和数控加工的原理、方法、注意事项和技巧教具多媒体作业思考题课后小结熟悉零件的常规加工、配作加工、成形磨削、精密加工和数控加工的原理、方法、注意事项和技巧教学基本内容方法及手段§3模具零件机械加工及其他成形方法机械加工方法广泛用于制造模具零件。根据模具设计图样中的模具构成、零件的结构要素和技术要求，制造完成一副完整模具的工艺过程一般可分为：毛坯外形的加工；工作型面的加工；模具零部件的再加工；模具装配。模具零件的机械加工方法有以下几种情况普通精度零件用通用机床加工，例如，车削、铣削、刨削、钻削、磨削等。这些加工方法对工人的技术水平要求较高，具有生产率低，模具制造周期长，成本高等特点。加工完成后要进行必要的钳工修配再装配。精度要求较高的模具零件用精密机床加工；形状复杂的空间曲面，采用数控机床加工；对特种零件可考虑其他加工方法，如挤压成型、超塑成型加工、快速成型等。用于模具加工的精密机床有坐标镗床、坐标磨床等。这些设备多用于加工固定板的凸模固定孔、模座上的导柱和导套孔、某些凸模和凹模的刃口轮廓等。加工模具零件常用的数控机床有：三坐标数控铣床、加工中心、数控磨床等。由于数控加工对工人的操作技能要求低、成品率高、加工精度高、生产率高、节省工装、工程管理容易、对设计更改的适应性强、可以实现多机床管理等一系列优点，对实现机械加工自动化，使模具生产更加合理机械加工的传统方式具有十分重要的意义。这也是今后模具发展的方向。ξ3.1机械加工一、车削加工1、车削加工工艺范围车削能形成的工件型面有内表面和外表面的圆柱面、端面、圆锥面、球面、椭圆柱面、沟槽、螺旋面和其它特殊型面，如表1所示。车削加工的经济精度为IT11～IT12，也可达IT6。经济的表面粗糙度Ra值为12.5～6.3μm。模架中的导柱和导套是典型的轴类和套类零件。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。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。(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。用中心孔定位的优点是：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。用中心孔定位的缺点是：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。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。(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。加工工艺过程二、铣削加工1、铣削加工工艺范围铣削能形成的工件型面有平面、槽、成形面、螺旋槽、齿轮和其他特殊型面。铣削加工的经济精度为IT9～IT7，也可达IT6。经济的表面粗糙度Ra值为6.2～1.6μm。2、工件的定位方式模板加工常用三个相互垂直的平面作定位基准，还有利于保证孔系和各平面间的相互位置精度，定位准确可靠，夹具结构简单，工件装卸方便，在生产中应用较广。3、工艺过程铣削加工主要是平面加工，以上模座的机械加工为例。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，一般都由模具工艺技术人员负责设计和工艺编制(特殊的部分由专门技术人员完成)。二类工具的质量和效率对模具质量和生产进度起着重要的作用。在客观条件允许下可以利用通用工具改制，注意应该将二类工具的数量和成本降低到客观允许的最小程度。4.工艺分析三、刨削加工1、铣削加工工艺范围刨削是以刨刀相对工件的往复直线运动与工作台(或刀架)的间歇进给运动实现切削加工的。刨削主要用于加工平面、斜面、沟槽或成形表面。刨削加工的经济精度为IT9～IT7，也可达IT6，表面粗糙度Ra值一般为6.3～1.6μm，也可达0.8μm。2、加工工艺特点（1）加工质量中等；（2）生产率低；（3）加工成本较低。四、钻削及绞削加工1、钻削加工钻削加工在切削加工中应用很广，主要有钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、攻丝和套丝等。铣削加工的经济精度为IT11～IT12。经济的表面粗糙度Ra值为6.3～3.2μm。多媒体讲授教学基本内容方法及手段2、绞削加工绞削加工用于孔的精加工及半精加工，也可用于磨孔或研孔前的预加工。由于绞削的切削余量小、切削厚度薄，所以绞削加工的经济精度为IT9～IT7。经济的表面粗糙度Ra值为0.65～5μm。五、磨削加工1、磨削加工范围零件经刨、铣及淬硬后，均需经过平面磨床磨削平面。磨削加工的经济精度为IT6～IT5。经济的表面粗糙度Ra值为1.25－0.32μm。2、磨削加工工艺ξ3.2零件配作一、压印锉修压印锉修是利用经淬硬并已加工完成的凸模、凹模或另外制造的工艺冲头(又称样冲)作为压印基准件，垂直放置在未经淬硬(或硬度较低)并留有一定压印锉修余量的对应刃口或工件上，施以压力，经压印基准件的切削与挤压作用，在工件上压出印痕，钳工再按此印痕修整而作出刃口或工件。1、压印方法包括如下几种：（1）单型孔压印挫修压印前，工件(凸模的外形或凹模的型孔)需经加工基本成型并留单面余量0.2mm~0.8mm，当与基准件位置找正后即可在压床上进行第一次压印，钳工按此印痕将多余的金属挫修除去并使余量减少而均匀后，再次压印、再次挫修，如此反复，直至达到要求为止。首次压印深度一般控制在0.2mm左右，以后各次的压印深度可适当增大一些。压印过程中用角尺或用精密方铁校正压印凸模垂直度。如图3.12(b)所示。（2）多型孔压印挫修多型孔压印的基本方法与单型孔压印方法相同，但需控制各成型孔之间的距离，并保证各零件之间(如凹模与固定板之间)的成型孔相对位置。用精密方箱夹具进行多型孔压印各型孔之间的距离用精密方箱夹具及量块来保证。精密方箱夹具的结构及使用方法如图3.13所示。精密方箱夹具由角尺板2、9和底板8组成。角尺板2具有一对相互垂直的经研光的基准面。工件7的一对垂直基准面靠住角尺板2的基准面，并用螺钉紧固。此时成型孔基面至夹具基准点O之间的垂直距离A与B可由计算得出。斜度垫铁基准面至基准点之间的距离A'与B'均为已知，则所垫量块高度为：多媒体讲授教学基本内容方法及手段H1=A-A'H2=B+B'计算压印坐标尺寸时需要将凸模间隙考虑进去。配压印用精密方箱夹具或按工艺孔可分别对凹模、卸料板、凸模固定板、塑压模模框等进行压印。为了保证有关各板间相对位置的一致性，生产中往往利用已经制成的多型孔凹模(或卸料板)作为导向件，对其他各板进行压印。如图3.15所示。利用已制成的多型孔凹模作为导向件对固定板进行压印。此时，将凹模与固定板用平行夹固定其相对位置，然后分别另一种方法是：多型孔凹模在压印修正成型孔后暂不扩大间隙，用这种未经扩大间隙和淬硬的凹模作导向压印固定板，在固定板加工完毕后再扩大凹模的间隙并淬硬。但这样做。可能会便凹模淬硬后各型孔孔距变形，影响与固定板孔距的一致。配合间隙对压印方法的影响当凹模、凸模间隙较小时，可直接以淬硬凹模为导向对固定板进行压印。由于凸、凹模间隙较小，凹模孔能很好地导向凸模，因此凹模与固定板成型孔的孔距一致性好。当凸、凹模间隙较大，单面间隙在0.03mm~0.05mm时，可在凸模一端(压印端)镀铜或涂漆，镀(涂)到略小于凹模孔尺寸(成间隙配合)，然后通过凹模孔对固定板压印。ξ3.3模具零件成形磨削一、概述成型磨削用来对模具的工作零件进行精加工，不仅用于加工凸模，也可以加工镶拼式凹模的工作型面，还可以加工硬质合金和热处理后硬度很高的模具零件。采用成型磨削加工零件可以获得高精度的尺寸和形状。根据工厂的设备条件，成型磨削可以在平面磨床上采用成型砂轮或利用专用夹具。二、成形砂轮磨削法（仿行法）成型砂轮磨削法是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，以获得所需要的成型表面，如图3.18所示。此法一次磨削的表面宽度不能太大。用成型砂轮磨削法进行磨削，其首要任务是把砂轮修整成所需要的形状，并保证必要的精度。二、轨迹运动磨削法(范成法)轨迹法是利用刀具或工件作一定规律的轨迹运动来进行加工的方法。图3.19所示是用夹具磨削圆弧面的加工示意图。工件除了靠机床做纵向进给运动外，还可以借助于夹具使工件作断续的圆周进给，完成要加工的表面的运动轨迹，这种磨削圆弧的方法叫轨迹法。常见的成型磨削夹具有以下几种。多媒体讲授教学基本内容方法及手段1、正弦精密平口钳如图3.20(a)所示，夹具由带正弦规的虎钳和底座6组成。正弦圆柱4被固定在虎钳体3的底面，用压板5使其紧贴在底座6的定位面上。在正弦圆柱和底座间垫入适当尺寸的量块，可使虎钳倾斜成所需要的角度，以磨削工件上的倾斜面，如图3.20(b)所示。量块尺寸按下式计算：式中：h1——垫入的量块尺寸，mm；L——正弦圆柱的中心距，mm；α——工件需要倾斜的角度，°。正弦精密平口钳的最大倾斜角度为45°。为了保证磨削精度，应使工件在夹具内正确定位，工件的定位基面应预先磨平并保证垂直。2、正弦磁力夹具正弦磁力夹具的结构和应用情况与正弦精密平口钳相似，两者的区别在于正弦磁力夹具是用磁力代替平口钳夹紧工件，如图3.21所示。电磁吸盘能倾斜的最大角度也是45°。3、正弦分中夹具正弦分中夹具主要用来磨削凸模上具有同一轴线的不同圆弧面、等分槽及平面，夹具结构如图3.25所示。工件支承在顶尖7和6上，顶尖座4可沿底座上的T形槽移动，用螺钉3固定，旋转手轮5能使尾顶尖6移动，用以调节工件和顶尖间的松紧程度。顶尖7装在主轴的锥孔内。转动手轮(图中未显示)，通过蜗杆13、蜗轮9传动，带动主轴和通过鸡心夹头装夹的工件及装在主轴后端的分度盘11一起转动。使工件实现圆周进给，磨出圆弧面。分度盘的作用是控制工件的回转角度，其工作原理如图3.26所示。分度盘上有四个正弦圆柱，其中心均处于直径为D的圆周上，并将所在圆周四等分。磨削时，如果工件回转角度的精度要求不高，则转角可直接由分度盘外圆面上的刻度和读数指示器10读出(见图3.25)。若回转角的精度要求较高，可在量块垫板14和正弦圆柱12之间垫入适当尺寸的量块进行控制。2）双顶尖装夹法当工件上没有圆柱孔，不具备作出穿心轴的工艺孔的条件时，可采用双顶尖装夹工件。夹具上除前后顶尖外，还装有一个副顶尖，与此相对应，凸模上除两端的主顶尖孔外还有一个副顶尖孔，主顶尖孔用来将工件正确定位。副顶尖孔连同副顶尖用来拨动工件回转。副顶尖成弯曲状，可以在叉形滑板的槽内上下移动，用螺母3调节其伸出的长短并锁紧。因此它有较大的适应范围。采用双顶尖装夹工件，要求各顶尖与顶尖孔配合良好，不能有轴向窜动；要防止主顶尖孔与顶尖配合过松，副顶尖对工件的轴向推力过大，使工件产生歪斜，影响加工精度。使用正弦分中夹具进行成型磨削，被磨削表面的尺寸，用测量调整器、量块和百分表进行比较测量。为了能对高于或低于夹具回转中心线的表面都能进行测量，一般将量块支承面的位置调整到低于夹具回转中心线50mm处。为此，在夹具两顶尖间装一根直径为d的标准圆柱，如图3.25所示。在测量调整器的量块支承面上放置尺寸为(50+d/2)的量块后，调整量块座的位置，并用百分表进行测量。使量块上平面与标准圆柱面的最高点等高后，将量块座固定。4、万能夹具万能夹具是成型磨床的主要部件，也可在平面磨床或万能工具磨床上使用。多媒体讲授教学基本内容方法及手段ξ3.6模具零件的其他成形方法一、冷挤压成型（一）冷挤压的特点和应用冷挤压加工是在常温条件下，将淬硬的工艺凸模在高压下缓慢地0.1～10mm/min）压入模坯，使坯料产生塑性变形，以获得与工艺凸模工作表面形状相同的内成型表面。冷挤压方法适于以有色金属、低碳钢、中碳钢、部分有一定塑性的工具钢为材料的塑料模型腔、压铸模型腔、锻模型腔和粉末冶金压模的型腔。型腔冷挤压的工艺具有以下特点：(1)可以加工形状复杂的型腔，尤其适合于加工某些难于切削加工的形状复杂的型腔。(2)挤压过程简单迅速，生产率高；一个工艺凸模可以多次使用。对于多型腔凸模采用这种方法，生产效率的提高更明显。(3)加工精度高(可达到IT7或更高)，表面粗糙度小(Ra=0.16μm左右)。(4)冷挤压的型腔，材料纤维未被切断，金属组织更为紧密，型腔强度。(二)成型原理及挤压方式(1)冷挤压成型原理冷挤压是利用金属塑性变形的原理来加工模具型腔的。这种方法是利用淬硬的冲头，在冲压机的高压下缓慢地挤入具有一定塑性的坯料中，获得与冲头形状相同、凹凸相反的型腔。冷挤压加工是一种没有切屑的加工方法。(2)冷挤压方式型腔的冷挤压方式分为闭式挤压和开式挤压。①闭式挤压闭式挤压是将坯料放在冷挤压模套内进行挤压加工。在将工艺凸模压入坯料的过程中，由于坯料的变形受到模套的限制，金属只能朝着工艺凸模压入的相反方向产生塑性流动，迫使变形金属与工艺凸模紧密贴合，提高了型腔的成型精度。由于金属的塑性变形受到限制，所以需要的挤压力较大。闭式挤压适用于精度要求较高、深度较大、坯料体积较小的型腔，如：注射模、压缩模、压铸模的型腔等。由于闭式挤压是将工艺凸模和坯料约束在导向套与模套内进行挤压，除使工艺凸模获得良好的导向外，还能防止凸模断裂或坯料开裂飞出。②开式挤压开式挤压在挤压型腔毛坯外面不加模套，如图3.75所示。这种方式在挤压前，其准备工作比闭式挤压简单。被挤压金属的塑性流动，不但沿工艺凸模的轴线方向，也沿半径方向流动。因此开式挤压只适用于形状简单的加工精度要求不高的锻模型腔，并在模坯厚度和型腔深度之比较大的情况下使用。否则坯料将向外胀大或产生很大翘曲，使型腔的精度降低甚至使坯料开裂报废。多媒体讲授教学基本内容方法及手段(三)挤压设备的选择(1)挤压力的计算型腔冷挤压所需的力，与冷挤压方式、坯料材料及其性能、挤压时的润滑情况等许多因素有关，其计算公式为：F=Ap式中：F——冷挤压所需压力，N；A——型腔投影面积，mm2；p——单位挤压力，MPa。单位挤压力见表3.7所示。(2)设备的选择由于型腔冷挤压所需的工作运动简单、行程短、挤压工具和坯料体积小、单位挤压力大、挤压速度低，所以冷挤压一般选用构造不太复杂的小型专用油压机作为挤压设备。要求油压机刚性好、活塞运动时导向准确；工作平稳，能方便观察挤压情况和反映挤入深度。（四）挤压工艺(1)挤压型腔工艺过程挤压型腔工艺过程见