第4講 模具工藝規(guī)程

2模具設計與制造專業(yè)主要專業(yè)課程1.4.1模具加工表面分類1.4.2各類表面的加工分析1.4.3零件的工藝性分析1.5.1毛坯的種類和選擇第4講模具工藝規(guī)程1.4.1模具加工表面分類從模具制造的角度看，根據(jù)每個零件的表面在模具中的作用和制造階段的不同，可分為外形表面、成形和結構表面。1、外形表面指構成模具零件基本外形特征的表面。外形表面多由平面組成的矩形體或由圓柱面、圓錐面組成的旋轉體。零件的粗加工首先是加工外形表面，板類零件的外形表面采用銑削加工，回轉體零件外形表面采用車削加工。外形表面中要求高的表面有：劃線面、基準面、成形面、分型面，這些表面在銑削加工后還需磨削加工。零件粗加工時，首先加工外形表面，然后再加工成形表面和結構表面。采用外購標準模坯的精料時，外形表面已加工好，可直接加工成形表面和結構表面。這樣可縮短模具制造周期。2、成形表面成形表面是指在模具中直接決定產品零件形狀、尺寸的表面及與這些表面協(xié)調的相關表面。例如，沖裁模的凹模、凸模工作表面，卸料板和固定板的型孔表面都是成形表面。成形表面形狀復雜，精度要求高，表面粗糙度值較小，而且多有熱處理要求，各相關零件的成形表面的一致性和協(xié)調性都要有嚴格要求。成形表面的加工是模具工藝工作的重點和難點。3、結構表面結構表面是指要模具中起定位、導向、限位、聯(lián)接、驅動等作用的表面。結構表面在模具中，對保證各個零件的相關尺寸和位置精度，對于聯(lián)接和相互運動的可靠性起著十分重要的作用。模具中的結構表面主要有銷孔、螺釘過孔、固定沖針的沉孔、彈簧孔等，除了成形表面和外形表面，其余的表面都是結構表面。圖示彎曲凸模的外形表面可以理解為80×60×20的矩形體。彎曲凸模端部的曲面是成形表面。彎曲凸模的兩個銷孔是結構表面，它是和模柄相聯(lián)的定位和固定表面。1.4.2各類表面的加工分析1、外形表面的加工模具零件的加工都是從外形表面開始，先為成形表面和結構表面的后續(xù)加工準備基準面。板類零件的外形表面一般采用立式銑床銑削加工，質量要求高的表面如基準面、劃線面、分型面等還需磨削加工，以保證平面的平面度、平行平面的平行度或相鄰平面的垂直度要求。大型平面用龍門刨加工效率較高。對于外圓柱或圓錐體的外形表面，在車床上進行加工，一次裝夾，在軒外圓的同時，車削端面，并可以在中心部位進行鉆孔、鉸孔、鏜孔，以保證相關表面的同軸度和垂直度要求。對于母線為曲線的復雜旋轉體零件，多采用數(shù)控車床加工或仿形車床加工。大型工件采用立車加工，中、小型工件或軸類零件用普通臥式車床架，細長軸類采用兩端裝卡和中間支承的方法進行車削。2、成形表面的加工成形表面分內型面和外形面；當內型面為通孔時，稱為型孔；當內型面為盲孔時，稱為型腔；當凸模為等截面時，稱為直通式凸模。成型表面的加工方法，主要是線切割、電火花加工、成形磨削，或者采用數(shù)控銑加工。型孔多采用線切割加工；型腔多采用數(shù)控銑加工；型腔中的窄槽、小孔及尖角處采用電火花加工；數(shù)控銑適合加工硬度不高的材料，電火花適合加工硬材料。彎曲模凸模零件圖型孔或直通式凸模宜采用線切割加工；型腔或三維曲面的型芯宜采用數(shù)控銑加工；型腔的尖角和深槽等刀具難切削的地方宜采用電火花加工；型腔材料硬度大的宜采用電火花加工。在某種特定條件下，型腔可采用精密鑄造、擠壓成形、超塑性成形等專門加工。3、結構表面的加工結構表面一般在立式銑床上加工；孔的加工在搖臂鉆床上加工。有些零件的結構表面可以零件加工階段完成，而有的零件的結構表面必須在裝配階段才能按相關零件的實際尺寸進行配合加工，以保證相關零件的協(xié)調性。

不同截面形狀的通槽、半通槽及不同形狀的臺階孔，精度要求不高時多在立式銑床上進行加工。

臺階孔加工示意圖1.4.3零件的工藝性分析制訂模具零件的加工工藝規(guī)程,首先要對零件進行工藝分析，以便從加工的角度出發(fā)分析零件結構的工藝性是否良好，要求是否恰當。并從中找出主要的技術要求和關鍵的技術問題，以便采取相應的工藝措施，為合理制訂工藝規(guī)程做好必要的準備。

模具零件圖是制訂工藝規(guī)程最主要的原始資料。

在制訂工藝時必須認真分析各個模具零件圖。為了更深刻地理解零件結構上的特征和主要技術要求，通常還需要研究模具的總裝圖、部件裝配圖及驗收標準。從中了解該零件在的模具中的功用和與相關零件間的配合，以及主要技術要求制訂的依據(jù)。零件工藝性分析的內容主要有：審查設計圖紙的完整性和正確性審查零件的技術要求是否合理審查零件的選材是否恰當審查零件的結構工藝性良好的結構工藝性就是在滿足使用功能要求的前提下，能以較高的生產率和最低的成本而方便地加工出來。一個優(yōu)秀的模具技術人員，應該對模具制造和試模過程中可能出現(xiàn)的問題以及制成后的使用情況有充分的了解和估計，同時還要考慮到不可預見的情況。

一、零件圖紙的完整性與正確性檢查

零件圖紙的完整性與正確性檢查包括：（1）檢查相關零件的結構與尺寸是否吻合；（2）檢查零件圖的投影關系是否正確、表達是否清楚；（3）檢查零件的現(xiàn)狀尺寸和位置尺寸是否完整、正確。二、零件材料加工性能審查需審查零件的材料及熱處理標準是否完整、合理。三、零件結構工藝性審查

零件結構工藝性是指所設計的零件進行加工時的難易程度。模具零件結構工藝性差的主要情況有：（1）不必要的清角現(xiàn)狀。（2）不必要的極窄槽。（3）不必要的極小尺寸型孔或外表面。（4）矩形凸模類零件四面都設計了吊裝臺肩。（5）孔距過小的圓形過孔和圓形排料孔。（6）不必要的平園底锪孔。四、零件的技術要求檢查模具零件的技術要求包括下列幾個方面。1）加工表面的尺寸精度；2）主要加工表面的形狀精度；3）主要加工表面之間的相互位置精度；4）各加工表面的粗糙度，以及表面質量方面的其它要求；5）熱處理要求及其它要求。工藝性分析的目的:

（1）首先，應了解零件、性能及技術要求，以便采取相應的工藝措施；（2）其次，能對設計中的不足、錯誤有所發(fā)現(xiàn)，以作零件制造前最后審查；（3）最終，能對設計提出工藝性改進，使零件易于制造，并獲得高效益。內部結構不易加工，改為外部加工外溝槽比內溝槽容易加工零件的結構工藝性對比：沉孔轉角為尖角的型芯固定板不能銑削加工，在四角鉆孔后可銑削加工，不影響固定型芯的功能。凹槽四角要有退刀槽，結構要便于加工和裝配

鑄件凸臺高度盡量設計在同一平面，便于加工。凸臺高度應為同一平面，加工時只需一次安裝和一次對刀，易保證加工精度

減少底座加工面積，減少加工量，且有利于減小不平度誤差，提高接觸精度。鑄件應盡量避免大平面的加工。（a）細長凸模盡量設計成階梯狀；（b）沖槽凸模要防止受側向力F變形，可加強非工作部分或在非工作部分增加一導向臺階，先導向后沖槽，從而抵消側向力。零件結構工藝性（a）（b）

盡量避免在斜面上或曲面上鉆孔，鉆孔出面也應避免斜面，否則鉆頭容易引偏，甚至折斷；如果必須在斜面上或曲面上鉆孔則應先銑平面后鉆孔。零件結構工藝性1.5毛坯的選擇1、確定毛坯形式

根據(jù)零件的材料類別、零件的作用和要求等合理選擇毛坯形式，對降低生產成本作用較大。

模具零件的毛坯形式有鍛件、鑄件、焊接件、各種型材和標準模坯等。

對于自制件要填寫毛坯備料清單。對于外購件和外協(xié)件，應分別填寫外購件清單和外協(xié)件清單。2、選擇毛坯的原則：①模具結構零件優(yōu)先選用標準件、標準模坯和型材。②毛坯形狀與零件形狀接近，材料組織和力學性能滿足設計要求。③當毛坯尺寸需用型材改制或為了提高材料的力學性能時，采用鍛件。④大型零件選用鑄件或焊接件，如大型模架。⑤模具工作零件用鍛件。⑥模具零件截面尺寸相差較大時，為了節(jié)省材料，減少加工量，應先用鍛件。這些原則并不是在任何情況下都是不變的，應該根據(jù)本廠的具體生產條件和模具的技術要求，全面權衡利弊，進行合理的選擇。3、各種毛坯的特點：型材下料的毛坯有以下特點：一是易于采購，備料周期短，對規(guī)則零件可選較小加工余量；二是材料力學性能有方向性，適合性能要求不高的結構零件。鍛件毛坯的特點：一是可改善材料的力學性能，可提高零件壽命，適合對性能要求高的模具成形零件；二是可得到合理的幾何形狀，減少加工量，適合截面變化較大的零件，如凸緣模柄。鑄件毛坯的特點：一是材料便宜，容易加工，可鑄成空心的復雜零件，節(jié)省材料；二是鑄鐵減震性和耐磨性好，球墨鑄鐵中含有石墨有自潤滑性，備料周期較長。選擇鑄件毛坯的零件通常是在模具設計中規(guī)定，一般為大型模具的零件，如上、下模座、大型拉深凹模、大型拉深凸模、大型壓邊圈等。焊接毛坯的特點：一是由型材焊成，材料易于采購，可焊成空心的復雜零件，節(jié)省材料；二是與鑄件相比強度高，備料周期更短。選擇焊接件毛坯的零件通常是在模具設計中規(guī)定，一般為大型模具的模架。標準模坯是已粗加工的半成品，采購后只需加工成形表面和其它零件相關部位，可縮短制模周期，降低成本，是模具毛坯的主導方向。標準模坯主要有模架、矩形凹模板、矩形模板及其它半成品。使用標準件和標準模坯的優(yōu)點：①能簡化模具設計，方便模具加工。②大大縮短制模周期，降低成本。③提高模具質量，便于模具維修。4、型材常用下料方法型材主要下料方法有：①鋸割用鋸床下料的方法，應用最廣泛。特點是：下料斷面質量好，精度高，加工余量可小些，單邊留加工余量為1~2mm。鋸床分臥式帶鋸床、立式帶鋸床、臥式弓鋸床、圓盤鋸床四類。②氣割用可燃氣體和氧氣通過焊槍或氣割設備混合燃燒形成的火焰切割鋼板的方法。特點是：氣割設備簡單，效率高，成本低；主要用于低碳鋼厚鋼板下料，氣割斷面質量較差，精度不高，單邊留加工余量3~5mm。注意高碳鋼、工具鋼、中碳鋼不能氣割下料。因含碳量高的鋼材燃點高于熔點，金屬燃燒前已熔化，末能形成液態(tài)金屬氧化物，而液態(tài)金屬粘性大，不能被吹離材料形成切割縫，因此無法氣割。③砂輪切割用砂輪切割機的薄片砂輪下料的方法。特點是：設備簡單，下料斷面質量好，精度高，單邊留加工余量為1~2mm，不受材料硬度的限制，主要用于小尺寸的型材或硬材料下料。缺點：下料時噪聲大，砂輪損耗大。④剪切用剪板機或棒料剪切設備下料的方法。特點：斷面不平整，端面有塌角和毛刺等缺陷，單邊留加工余量為2~3mm，適合厚度在13mm以下的鋼板或直徑為φ25mm以下的棒料下料。除以上介紹的四種下料方法外，還有陽極切割、等離子切割、線切割、車削切割、銑削切割等。陽極切割