模具制造工艺模具专业讲义系别：机械系绪论0．1中国模具工业的发展现状中国模具工业以15%的增长速度发展。

冲压模已能生产2微米精度多工位级进模，工位数达160个，寿命1~2亿次，在大型塑料模已能生产51英寸6.5KG大容量洗衣机内桶模具，以及汽车保险杠、整体仪表板等模具，还能生产手机外壳模具等。

但同国外相比存在差距，精密加工设备的应用，CAD/CAE/CAM技术的普及不高等等。

0．2模具制造技术的基本要求及特点0．2．1模具制造的基本要求1、制造精度高2、使用寿命长3、制造周期短4、模具成本合理0．2．2模具加工程序模具加工的一般程序：模具标准件准备→坯料准备→模具零件形状加工→热处理→模具零件精加工→模具装配。

一副模具的零件多达100个以上。

其中除了标准件可以外购，其他零件都要进行加工。

0．2．3传统模具制造向现代模具制造的过渡传统模具技术主要是根据设计图样，用仿形加工、成型磨削以及电火花加工方法来制造模具。

现代模具制造能够利用CAD/CAE/CAPP/CAM技术和数控加工技术。

0．2．4现代模具制造技术的特点0．3模具先进制造技术的发展0．3．1模具先进制造技术的应用♦1．信息技术在现代模具制造中的应用♦①CAD技术。

♦②CAE技术。

♦③CAPP技术。

♦④CAM技术。

♦⑤仿真技术。

♦⑥虚拟现实（V irtual Reality，VR）技术。

♦⑦网络通信技术。

♦⑧多媒体技术。

♦⑨智能化技术。

♦2．自动化技术在现代模具制造中的应用♦①数控机械加工技术。

♦②数控电加工技术。

♦③数控特种加工技术。

♦3．现代系统管理技术在现代模具制造中应用♦①集成化思想。

♦②并行化思想。

♦③协同设计思想与团队精神。

0．3．2中国模具工业的技术的发展前景♦1．巨大的市场需求将推动中国模具工业发展♦中国经济的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求。

♦例，2005年国内汽车年产量已经接近300万辆，需要的各种塑料件达36万吨。

♦1989年，国务院将模具被列为机械工业技术改造序列的首位。

♦2．国内模具技术的发展方向♦①提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设计制造水平。

♦②CAD/CAE/CAM技术。

♦③快速制造原型和快速制造模具技术。

♦④热流道、气辅注射成型、高压成型技术。

♦⑤模具标准化和标准件的使用。

♦⑥优质模具材料和先进表面处理技术。

♦⑦高速铣削技术的应用。

♦⑧模具光整加工制备。

♦⑨高速测量技术与逆向工程，新的工艺和模具。

0．3．3学习本课程的基本要求模具设计与制造专业的主要专业课之一，是已学课程的综合应用。

第1章模具制造工艺规程基础知识1.1 模具制造工艺过程♦模具生产过程——通过设计、加工、装配，转变为具有使用性能的成型模具的全过程。

分为6个阶段：♦①模具方案策划。

♦②模具结构技术设计。

♦③生产准备。

♦④模具非标准件加工。

♦⑤装配与试模。

♦⑥验收与试模具。

1.1 模具制造工艺过程1．模具制造工艺过程——从生产准备到模具验收之前的3个阶段。

是模具生产过程的主要部分2．模具制造工艺过程的组成工艺过程可以分为若干个工序，1个工序可以分为1个或若干个工步，而1个工步又可以分为1次或若干次进给。

（1）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所连续完成的那一部分工艺过程。

♦表1-1 模柄加工工艺过程（2）工步工步是在加工表面和加工工具都不变的情况下所连续完成的那一部分工序内容。

用几把刀具或复合刀具同时加工同一工件上的几个表面，称为复合工步。

（3）进给——刀具从被加工表面每切下一层金属被称为一次进给。

1.1 模具制造工艺过程1、定义——将模具制造工艺过程及其中各工序的内容，采用表格或卡片形式规定下的文件，称为模具制造工艺规程。

2、模具制造工艺规程的内容1）模具及其零件图分析2）零件毛坯的选择与确定3）工艺基准及其选择与确定4）设计、制定模具成型件制造工艺过程5）设计、制定模具装配、试模工艺6）确定工序的加工余量7）计算、确定工序尺寸与公差8）选择、确定加工机床与工装9）计算、确定工序、工步切削用量10）计算、确定工时定额3、模具制造工艺规程的特点1）单件生产。

2）重点为：模具成型件制造和模具装配。

应合理提高成型件的成型加工精度及其型面粗糙度，力求减少手工作业工时。

3）现代模具制造工艺技术多采用CNC机床与计算机技术组成模具CAD/CAM、FMS制造技术。

1.2 模具零件工艺分析分析产品零件图及装配图，了解零件在产品结构中的功用和装配关系，从加工的角度出发对零件的技术要求进行审查。

经过分析，找出主要的技术要求和关键技术问题，为合理制定工艺规程作好必要的准备。

①零件的几何形状及其结构工艺要素力求简化、合理；力求减少加工面和加工面积，以减少加工量、节约工时，缩短制造工艺过程，减少刀具等工装配置。

②零件的结构刚度好，使在装夹和加工时，能避免夹紧力和切削力导致的变形误差，从而影响加工精度。

③零件上的过渡圆角、退刀槽尺寸与结构、槽形宽度和孔径等应当按规范和标准进行设计。

④零件结构要素的加工可行性好，使之能够加工、便于加工；力求减少或避免斜孔、深孔、过小孔、过深或过窄的槽及缝形结构。

1.3 工艺路线的拟定♦工艺路线的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。

♦1.3.1 表面加工方法的选择♦对于精度要求较高的表面，先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。

然后再选定前面一系列准备工序的加工方法和顺序。

♦每一种加工方法，加工的精度越高，其加工成本也越高；反之，加工精度越低，其加工成本也越低。

一种加工方法的加工精度达到一定的程度后，即使再增加加工成本，加工精度也不易提高；反之，当加工精度降低到一定程度后，即使加工精度再低，加工成本也不随之下降。

常见的加工方法所能达到的经济精度及表面粗糙度可以查阅有关工艺手册。

表1-5 外圆柱表面的加工方法及加工精度（摘录）选择零件表面加工方法应着重考虑以下问题。

1．被加工表面的精度和零件的结构形状例：1）孔径大时宜选用镗孔和磨孔，孔径小时采用铰孔较为适当。

2）多型孔宜采用数控线切割、坐标镗床或坐标磨床加工。

2．零件材料的性质及热处理要求3．生产率和经济性要求4．现有生产条件选择加工方法应充分利用现有设备，合理安排设备负荷，同时还应重视新工艺、新技术的应用。

1.3 工艺路线的拟定1．粗加工阶段——粗加工阶段主要任务是切除加工表面上的大部分余量，主要考虑如何提高劳动生产率。

2．半精加工阶段——半精加工阶段主要任务是为表面的精加工作好必要的精度和余量准备，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、切槽等）。

3．精加工阶段——精加工阶段主要任务是提高并达到规定的表面质量要求。

4．光整加工阶段——光整加工阶段主要任务是提高被加工表面的尺寸精度和减小表面粗糙度，一般对尺寸精度和表面粗糙度要求特别高的表面才安排光整加工。

将工艺过程划分阶段有以下作用：①保证产品质量。

②合理使用设备。

③便于热处理工序的安排。

④便于及时发现毛坯缺陷和保护已加工表面。

应当指出拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则，但是在具体运用时又不能绝对化。

工艺路线划分加工阶段是就零件加工的整个工艺过程而言，不是以某一表面的加工或某一工序的加工而论。

一个零件的加工可集中在少数几道工序内完成，则称为工序集中；一个零件的加工分散在很多道工序内完成，则称为工序分散。

工序集中具有以下特点。

①工件在一次装夹后，可以加工多个表面，能较好地保证表面之间的相互位置精度；可以减少装夹工件的次数和辅助时间；减少工件在机床之间的搬运次数，有利于缩短生产周期。

②可减少机床、操作工人数量，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，调整和维修的难度大，对工人的技术水平要求高。

工序分散具有以下特点：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。

在一般情况下，单件小批量生产采用工序集中，大批、大量生产较多地采用工序分散。

具体情况需通过技术经济分析来决定。

1．切削加工工序的安排①―先粗后精‖的加工顺序——先进行粗加工，再进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。

②先加工基准表面，后加工其他表面。

③先加工主要表面，后加工次要表面。

④先加工平面，后加工内孔。

2．热处理工序的安排①退火、正火和调质等，一般安排在粗加工前后。

②淬火、正火和调质等，一般安排在半精加工之后，精加工、光整加工之前。

③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，安排在工件粗磨之后，精磨、光整加工之前。

④时效处理在粗加工之后，精加工之前进行。

对于高精度的零件，在加工过程中常多次时效处理。

3．辅助工序的安排辅助工序主要包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。

检验工序是主要的辅助工序，检验工序应作如下安排：①零件粗加工或半精加工结束之后。

②重要工序加工前后。

③零件送外车间（热处理）加工之前。

④零件全部加工结束之后。

钳工去毛刺常安排在易产生毛刺的工序之后，检验及提高硬度的热处理工序之前。

1.4 工件的定位、基准与夹紧基准是用来确定加工对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。

分为设计基准和工艺基准。

1．设计基准——在设计图样上所采用的基准称为设计基准。

图1-5 设计基准2．工艺基准在工艺过程中采用的基准称为工艺基准。

工艺基准按用途不同又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。

（1）工序基准在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。

图1-6 工序基准（2）定位基准在加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置（即将工件定位）所使用的基准称为定位基准。

（3）测量基准测量时所采用的基准称为测量基准。

如图1-7所示，用游标深度尺测量槽深时，平面A为测量基准。

图1-7 测量基准（4）装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准称为装配基准。

图1-8 装配基准1．六点定位原理任一刚体，在空间都有6个自由度，即沿直角坐标系x、y、z3轴方向移动的自由度，以及绕3轴转动的自由度，如图1-9所示。

限制工件在空间的6个自由度，使之完全定位，即为工件的六点定位原理。

例：如图1-10所示。

即采用相应的定位零件支承其6个固定点，使每个固定点限制成型件的一个自由度，则工件的6个自由度将完全被限制，此工件在机床上或夹具中将既不能移动，也不能转动，即在空间获得了正确定位。

六点定位原理是进行夹具设计与制造的技术基础理论。

2．工件的完全定位与不完全定位（1）完全定位及其条件当3个支承点布置在xOy平面上时，则限制了工件不能沿z轴移动和绕x、y轴转动3个自由度。