模具制造技術

《模具制造技術》

第1章緒論

1.1模具制造技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1模具制造技術的現(xiàn)狀模具是現(xiàn)代生產中生產各種工業(yè)產品的重要工藝裝備，是制造水平的重要標志之一。隨著社會經濟的發(fā)展，人們對生活必需品的數(shù)量、品種、質量的要求越來越高。為了滿足人們的這種要求，世界各工業(yè)發(fā)達國家都十分重視模具技術的開發(fā)，在模具行業(yè)重點投資，制模水平有了很大的提高并取得了可觀的經濟效益。目前，我國的模具制造技術已發(fā)展到可以制造大型、精密、復雜、長壽命的模具。目前，我國的模具制造技術已發(fā)展到可以制造大型、精密、復雜、長壽命的模具。

1.1.2影響模具制造技術的因素

1．制造設備水平

2．模具新材料的應用

3．標準化程度

4．模具現(xiàn)代設計與制造技術

5．專業(yè)化生產1.1.3模具制造技術的發(fā)展趨勢

1．模具粗加工技術向高速加工發(fā)展

2．成形表面的加工向精密、自動化方向發(fā)展

3．光整加工技術向自動化方向發(fā)展

4．逆向模具制造工程技術的發(fā)展

5．模具CAD／CAM／CAE技術的應用發(fā)展1.2模具制造過程

模具制造過程就是模具制造工藝，是把模具設計轉化為模具產品的過程。包括了設計、零件制造、標準件采購、模具裝配與試模驗收等工作。成本、周期、質量是模具制造的主要技術經濟指標設計、制造和使用三個環(huán)節(jié)相互協(xié)調

模具制造過程圖制件圖樣制件分析與模具設計模具零件加工下料熱處理鉗工/機械加工特種加工檢驗模具標準件模具裝配試模檢驗驗收1.3模具制造的特點及基本要求1.3.1模具制造的特點

1．單件、多品種生產

2．制造質量要求高

3．形狀復雜

4．材料硬度高1.3.2影響制造的主要因素從制造角度考慮，影響制造的主要因素有：

1．表面

2．精度

3．表面粗糙度

4．型孔和型腔的數(shù)量

5．熱加工熱處理1.3.3模具制造的基本要求

1．模具壽命高

2．生產周期短

3．成本低

4．成套性生產

5．要求進行試模和試修

第2章模具工藝規(guī)程設計

模具加工工藝規(guī)程是規(guī)定模具零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。

也就是說，一個模具零件可以用幾種不同的加工工藝方法來制造。在具體的生產條件下，確定一種較合理的加工工藝和操作方法，并按規(guī)定的形式書寫成工藝技術文件，經審批后用來指導生產，這類文件就是模具加工的工藝規(guī)程。

模具生產工藝水平的高低、解決各種工藝問題的方法和手段都要通過模具加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)，在很大程度上決定了能否高效、低成本地加工出合格產品。因此，模具加工工藝規(guī)程編制是一項十分重要的工作。

2.1基本概念1．生產過程生產過程是將原材料或半成品轉變成為成品的各有關勞動過程的總和。

一般模具產品，其生產過程主要包括：

（1）生產技術準備過程（2）毛坯的制造過程（3）零件的各種加工過程（4）模具的裝配過程（5）各種生產服務活動

2．工藝過程工藝過程是指在模具產品的生產過程中，那些使原材料成為成品直接有關的過程，如毛坯制造、機械加工、熱處理和裝配等。3．模具機械加工工藝過程的組成用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量，使之成為產品零件的那部分工藝過程，稱為模具機械加工工藝過程。將合理的機械加工工藝過程確定后，以文字和圖表形式作為加工的技術文件，即為模具機械加工工藝規(guī)程。

模具機械加工工藝過程是由若干個按順序排列的工序組成，而每一個工序又可依次細分為安裝、工位、工步和走刀。

（1）工序工序是工藝過程的基本單元。工序是指一個（或一組）工人，在一個固定的工作地點（如機床或鉗工臺等），對一個（或同時幾個）工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。

（2）工步當加工表面、切削工具和切削用量中的轉速與進給量均不變時，所完成的那部分工序稱為工步。

（3）走刀在一個工步內由于被加工表面需切除的金屬層較厚，需要分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。走刀是工步的一部分，一個工步可包括一次或幾次走刀。

（4）定位工件在加工之前，在機床或夾具上先占據一個正確的位置，這就是定位。（5）裝夾工件定位后再予以夾緊的過程稱為裝夾。（6）安裝工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。（7）工位使工件在一次安裝中先后處于幾個不同位置進行加工。此時，工件在機床上占據的每一個加工位置稱為工位。4．生產綱領（1）生產綱領

生產綱領是指包括廢品、備件在內的該產品（或零件）的年產量。零件的生產綱領可按公式計算得出。

5．生產類型

生產類型是指根據產品生產綱領的大小和品種的多少。模具制造業(yè)的生產類型主要可分為：單件生產和成批生產兩種類型

（1）單件生產生產的產品品種較多，每種產品的產量很少，同一個工作地點的加工對象經常改變，且很少重復生產。如：新產品試制用的各種模具等都屬于單件生產。（2）成批生產產品的品種不是很多，但每種產品均有一定的數(shù)量。工作地點的加工對象周期性的更換，這種生產稱為成批生產。例如：模具中常用的標準模板、模座、導柱、導套及標準模架等多屬于成批生產。

2.2工藝規(guī)程制定的原則和步驟1．工藝規(guī)程的作用

（1）是指導生產的主要技術文件。（2）是生產組織和生產管理的依據，即生產計劃、調度、工人操作和質量檢驗等的依據。（3）生產前用它作生產的準備，生產中用它作生產的指揮，生產后用它作生產的檢驗。2．制訂工藝規(guī)程的原則制訂工藝規(guī)程的原則是在一定的生產條件下，所編制的工藝規(guī)程能以最少的勞動量和最低的費用，可靠地加工出符合圖樣及技術要求的零件。也就是在保證產品質量的同時兼顧經濟性。制訂工藝規(guī)程要體現(xiàn)以下三個方面的要求：

（1）技術上的先進性（2）經濟上的合理性（3）有良好的勞動條件

3．制訂工藝規(guī)程的步驟（1）對產品裝配圖和零件圖的分析與工藝審查。（2）確定生產類型。（3）確定毛坯的種類和尺寸。（4）選擇定位基準和主要表面的加工方法，擬訂零件加工工藝路線。（5）確定各工序余量，計算工序尺寸、公差，提出其技術要求。（6）確定機床、工藝裝備、切削用量及時間定額。（7）填寫工藝文件。

4．模具工藝規(guī)程的形式

模具工藝規(guī)程的形式已經標準化。常見的模具工藝規(guī)程形式有模具機械加工工藝過程卡、模具機械加工工序卡、模具機械加工工序操作指導卡、檢驗卡等。最常用的是模具機械加工工藝過程卡和模具機械加工工序卡。（1）模具機械加工工藝過程卡它是以工序為單位，簡要說明產品或零、部件的加工過程的一種工藝文件。廣泛用于成批生產和單件小批生產中比較重要的零件。（2）模具機械加工工序卡它是以工序為單位，詳細說明零件工藝過程的工藝文件，用來指導工人操作和幫助管理人員及技術人員掌握零件的加工過程。主要用于大批大量生產中的所有零件、中批生產中的重要零件和單件小批生產中的關鍵工序。5．工藝規(guī)程的應用（1）工藝過程綜合卡片主要列出了整個零件加工所經過的工藝路線（包括毛坯、機械加工和熱處理等），它是制訂其他工藝文件的基礎，也是生產技術準備、編制作業(yè)計劃和組織生產的依據。在單件小批生產中，一般簡單零件只編制工藝過程綜合卡片，作為工藝指導文件。（2）工藝卡片是以工序為單位，詳細說明整個工藝過程的工藝文件。它不僅標出工序順序、工序內容，同時對主要工序還表示出工步內容、工位及必要的加工簡圖或加工說明。此外，還包括零件的工藝特性（材料、質量、加工表面及其精度和表面粗糙度要求等）、毛坯性質和生產綱領。在成批生產中廣泛采取這種卡片。對單件小批生產中的某些重要零件也要制訂工藝卡片。

（3）工序卡片是在工藝卡片的基礎上分別為每一個工序制訂的，是用來具體指導工人進行操作的一種工藝文件。工序卡片中詳細記載了該工序加工所必需的工藝資料，如定位基準、安裝方法、機床、工藝裝備、工序尺寸及公差、切削用量及工時定額等。在大批量生產中，廣泛采用這種卡片。在中、小批生產中，對個別重要工序有時也編制工序卡片2.3產品圖樣的工藝分析

在制訂工藝時，首先要認真分析，了解零件的功用和相關零件間的配合，以及主要技術要求制訂的依據，深刻地理解零件結構上的特征和主要技術要求，以便從加工制造的角度來分析零件的工藝性是否良好，為合理制訂工藝規(guī)程作好必要的準備。總的原則：是在滿足使用要求的前提下，按現(xiàn)有的生產條件能用較經濟的方法方便地加工出來。1．模具零件的結構工藝分析不同結構的零件在工藝上往往有著較大的差異。首先要分析該零件是由哪些表面組成的；其次，表面尺寸對工藝也有重要的影響。因此，在分析零件的結構時，不僅要注意零件的各個構成表面本身的特征，而且還要注意這些表面的不同組合。2．模具零件的技術要求分析（1）分析主要加工表面的尺寸精度；（2）分析主要加工表面的幾何形狀精度；（3）分析主要加工表面之間的相互位置精度；（4）分析零件表面質量；（5）分析零件材料、熱處理要求及其他要求。

（a）結構工藝性差；（b）結構工藝性結構工藝性比較圖2.4毛坯的設計模具零件毛坯是根據模具零件所要求的形狀、工藝尺寸等而制成的供進一步加工用的生產對象。毛坯設計的基本任務就是確定毛坯的制造方法及制造精度。模具零件的毛坯設計是否合理，對于模具零件加工的工藝性與質量、模具壽命以及生產率、經濟性都有很大的影響，不能片面地追求某一項指標而忽略了其他指標，要綜合考慮，以獲得最佳效果。在毛坯設計中，主要考慮以下兩個方面：

1．模具零件幾何形狀特征和尺寸關系

2．模具材料的類別模具零件的毛坯形式主要分為原型材、鍛造件、鑄造件和半成品件四種。

2.5定位基準的選擇1．基準的概念基準就其一般意義來講，就是零件上用以確定其他點、線、面的位置所依據的點、線、面?；鶞拾雌渥饔貌煌煞譃樵O計基準和工藝基準兩大類。

（1）設計基準在零件圖上用以確定其他點、線、面的基準，稱為設計基準。（2）工藝基準零件在加工和裝配過程中所使用的基準，稱為工藝基準。

工藝基準按用途不同，又分為定位基準、測量基準和裝配基準。

1）定位基準加工時使工件在機床或夾具中占據一正確位置所用的基準，稱為定位基準。

2）測量基準零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準，稱為測量基準。

3）裝配基準裝配時用以確定零件在部件或產品中位置的基準，稱為裝配基準。2．工件的安裝方式將工件從“定位”到“夾緊”的整個過程，統(tǒng)稱為“安裝”在各種不同的機床上加工零件時，有各種不同的安裝方法。它可以歸納為直接找正法、劃線找正法和夾具安裝法等3種。（1）直接找正法工件在機床上應占有的正確位置，是通過一系列的嘗試而獲得的。具體的方式是在工件直接裝在機床上后，用千分表或劃針，以目測法校正工件的正確位置，一邊校驗，一邊找正，直至合乎要求。缺點：花費時間多，生產率低，且要憑經驗操作，對工人技術水平要求高。僅用于單件、小批量生產中。

（2）劃線找正法是在機床上用劃針按毛坯或半成品上所劃的線來找正工件，使其獲得正確位置的一種方法。缺點：有劃線誤差，校正工件位置時還有觀察誤差，誤差累計較多。多用于生產批量較小，毛坯精度較低，以及大型工件等不宜使用夾具的粗加工中。（3）夾具安裝法夾具是機床的一種附加裝置，它在機床上相對刀具的位置，在工件未安裝前已預先調整好，在加工一批工件時，不必再逐個找正定位，就能保證加工的技術要求，既省工又省事，是先進的定位方法。適用于成批和大量生產中。3．定位基準的選擇設計基準已由零件圖給定，而定位基準可以有多種不同的方案。一般在第一道工序中只能選用毛坯表面來定位，在以后的工序中可以采用已經加工過的表面來定位。有時可能遇到這樣的情況：工件上沒有能作為定位基準用的恰當表面，此時就必須在工件上專門設置或加工出定位的基面，稱為輔助基準。輔助基準在零件工作中一般并無用途，完全是為了工藝上的需要。加工完畢后可以去掉。選擇定位基準時，要從保證工件加工精度的要求出發(fā)，應先選擇精基準，再選擇粗基準。（1）粗基準的選擇在起始工序中，毛坯工件定位只能選擇未經加工的毛坯表面，這種定位表面稱為粗基準。粗基準的選擇主要是為后續(xù)工序提供必要的定位基面。具體選擇時應考慮下列原則：

1）如果工件要求首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選擇該表面為粗基準。

2）如果工件要求首先保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，則應選擇不加工表面為粗基準。

3）對于具有較多加工表面的工件，應按合理分配各加工表面的加工余量為原則進行粗基準的選擇。

4）在同一尺寸方向上，粗基準只能使用一次。

5）選作粗基準的表面應盡可能光潔，以便定位準確、穩(wěn)定，夾緊方便、可靠。（2）精基準的選擇

在最終工序和中間工序，應采用已加工表面定位，這種定位基面稱為精基準。選擇精基準時，主要應考慮保證加工精度，其選擇原則如下：

1）基準重合原則即選用設計基準作為定位基準，避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。

2）基準統(tǒng)一原則應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。

3）自為基準原則某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。

4）互為基準原則當對工件上兩個相互位置精度要求很高的表面進行加工時，需要用兩個表面互相作為基準，反復進行加工，以保證位置精度要求。

5）便于裝夾原則所選擇的精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。

2.6零件工藝路線分析與擬定在制定模具的加工工藝規(guī)程時，應在充分調查研究的基礎上，提出多種方案并進行分析比較。擬定工藝路線就是制訂了工藝過程的總體布局。其主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案，確定各個表面的加工順序以及整個工藝過程中工序數(shù)目等。除定位基準的合理選擇外，擬定工藝路線還要考慮零件各表面加工方法、加工階段劃分、工序的集中與分散和加工順序等四個方面。1．零件各表面加工方法的選擇（1）首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。（2）工件材料的性質對加工方法的選擇也有影響，（3）在保證質量的前提下，還應考慮生產效率和經濟性的要求。（4）要考慮本廠、本車間現(xiàn)有設備情況及技術條件。2．加工階段的劃分（1）粗加工階段（2）半精加工階段（3）精加工階段（4）光整加工階段工藝過程分階段的主要原因：

（1）保證加工質量（2）合理使用設備（3）便于安排熱處理工序3．工序的集中與分散

工序集中是使每個工序中包括盡可能多的工步內容，因而使總的工序數(shù)目減少，夾具的數(shù)目和工件的安裝次數(shù)也相應地減少。工序集中有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用自動化程度高的機床設備，節(jié)省裝夾工件的時間，減少工件的搬動次數(shù)。工序分散是將工藝路線中的工步內容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工藝路線長。工序分散可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單，調整、對刀也比較容易，對操作工人的技術水平要求較低。4．加工順序的安排（1）切削加工順序的安排原則：

1）先粗后精

2）先主后次

3）基面先行

4）先面后孔（2）熱處理工序的安排大致分為預先熱處理和最終熱處理兩大類

（3）輔助工序的安排輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺、清洗和涂防銹油等。其中，檢驗工序是主要的輔助工序，它對保證零件質量有極重要的作用。

檢驗工序應安排在：

1）粗加工全部結束后，精加工之前；

2）零件從一個車間轉向另一個車間前后；

3）重要工序加工前后；

4）零件加工完畢之后。鉗工去毛刺一般安排在易產生毛刺的工序之后，檢驗及熱處理工序之前。清洗和涂防銹油工序安排在零件加工之后，進人裝箱和成品庫前進行。外圓表面、內孔表面、平面三種簡單幾何表面的常用加工方案見表2-4～2-62.7加工余量與工序尺寸的確定

1．加工余量為了使加工表面達到所需的精度和表面質量而切除的金屬層稱為加工余量。加工余量過大，不但浪費金屬，增加切削工時，增大機床和刀具的負荷和磨損，有時還會將加工表面所需保留的耐磨表面層（如床身導軌表面）切掉；加工余量過小，則不能消除前道工序的誤差和表層缺陷，以致產生廢品，或者使刀具切削在很硬的表層（如氧化皮、白口層）上，導致刀具急劇磨損?？傊_定加工余量的基本原則是在保證加工質量的前提下盡量減少加工余量。

確定加工余量是制定加工工藝的重要問題之一

加工余量又分為工序余量和總加工余量。工序余量是指某表面在一道工序中所切除的金屬層厚度，它等于上道工序的加工尺寸（工序尺寸）與本工序要得到的加工尺寸之差?？偧庸び嗔渴侵赣擅髯?yōu)槌善返倪^程中，在某表面上切除的金屬層總厚度，它等于毛坯尺寸與成品尺寸之差，也等于該表面各工序余量之和。

2．影響工序余量的因素（1）上工序的尺寸公差愈大，則本道工序的余量愈大。本道工序應切除上道工序尺寸公差中包含的各種可能產生的誤差。（2）上道工序產生的表面粗糙度和表面缺陷層深度應在本道工序加工時切除掉。（3）上道工序留下的需要單獨考慮的空間誤差。應根據具體情況分析處理?？臻g誤差是指軸線直線度誤差和各種位置誤差。（4）本工序的裝夾誤差會直接影響被加工表面與切削刀具的相對位置，應考慮這項誤差。裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差。

3．確定加工余量的方法確定加工余量的方法有經驗法、查表法和計算法三種。（1）經驗法由一些有經驗的工程技術人員或工人根據經驗確定加工余量的大小。為了保證不致由于加工余量不夠而出廢品，估計出來的余量總是偏大，多用于單件小批生產，在模具生產中廣泛采用。（2）查表法以工廠生產實踐和實驗研究積累的經驗所制成的表格為基礎，并結合實際加工情況加以修正，確定加工余量。這種方法方便、迅速，生產上應用廣泛。（3）計算法在影響因素清楚的情況下，用計算法是比較準確的。要做到對余量影響因素清楚，必須具備一定的測量手段和掌握必要的統(tǒng)計分析資料。在掌握了各種誤差因素大小的條件下，才能比較準確地計算余量。4．工序尺寸及公差的計算工序尺寸及公差的計算分工藝基準與設計基準重合和不重合兩種情況。（1）基準重合時工序尺寸及公差的計算生產上大部分加工面都是基準重合，確定工序尺寸及公差時由最后一道工序開始向前推算，計算步驟如下：

1）查表或憑經驗估計確定毛坯總余量和工序余量。

2）求工序基本尺寸。從設計尺寸開始，一直倒著推算到毛坯尺寸。

3）確定工序尺寸公差。最終工序尺寸及公差等于設計尺寸及公差，其余工序尺寸公差按經濟精度確定。

4）標注工序尺寸及偏差。最后一道工序尺寸的公差按設計尺寸標注，其余工序尺寸公差按“入體原則”標注，毛坯尺寸公差按對稱偏差標注。（2）基準不重合時工序尺寸及公差的計算當工藝基準與設計基準不重合時，確定各工序尺寸及公差必須運用工藝尺寸鏈原理來解決。在零件加工過程中，由相互聯(lián)系的一組尺寸所形成的尺寸封閉圖形稱為工藝尺寸鏈。直接通過調刀得到的，稱為組成環(huán)。間接得到的，稱為封閉環(huán)。若某組成環(huán)尺寸變化時引起封閉環(huán)做同向變化，則該組成環(huán)稱為增環(huán)，反之稱為減環(huán)。工藝尺寸鏈的計算公式與符號說明見表2-82.8工藝裝備的選擇設備及工裝的選擇對保證零件的加工質量和提高生產率有著直接的作用。

1．機床的選擇

1）機床的主要規(guī)格尺寸應與零件的外廓尺寸相適應

2）機床的精度應與工序要求的加工精度相適應

3）機床的生產率與加工零件的生產類型相適應

4）機床選擇還應結合現(xiàn)場的實際情況2．夾具的選擇

選擇夾具主要應考慮生產類型，同時，夾具的精度應與加工精度相適應。

模具零件的生產屬于單件小批生產，一般選用通用夾具、拼裝夾具等，但當零件形狀結構較復雜，且各表面間的相互位置精度要求較高時，也可采用專用夾具或考慮采用成組夾具。模具標準件屬于大批量生產，可采用高生產率的氣、液傳動的專用夾具。

3．刀具的選擇選擇刀具主要應考慮各工序所采用的加工方法、加工表面尺寸的大小、工件材料、所要求的加工精度和表面粗糙度、生產率和經濟性等，刀具的類型、規(guī)格及精度等級應符合加工要求，特別是對刀具耐用度要求是一項重要指標。模具零件的加工一般采用標準刀具。必要時也可采用各種高生產率的復合刀具及其他一些專用刀具。4．量具選擇量具主要根據生產類型和所要求的檢驗精度來選擇。所選用量具能達到的準確度應與零件的精度要求相適應。單件小批生產中廣泛采用游標卡尺、千分尺等通用量具；大批生產常采用極限量規(guī)等高效量具；當零件形狀結構較復雜，且各表面間的相互位置精度要求較高時，可考慮采用專用檢具。

第3章模具的技術經濟與質量分析就是在模具零件的加工上必須進行經濟分析比較，選擇一個在給定的生產條件下最為經濟的方案。不能為追求最大化的經濟效益而降低模具的制造精度、模具壽命，也不能單純?yōu)樘岣吣＞叩馁|量不考慮經濟性，綜合考慮在一起就是模具的技術經濟指標。模具依在工作狀態(tài)和非工作狀態(tài)的精度，可分別稱為動態(tài)精度和靜態(tài)精度。

在工作狀態(tài)下，受到工作條件的影響，其靜態(tài)精度數(shù)值往往發(fā)生了變化，這時的精度稱為動態(tài)精度。

影響模具精度的主要因素：（1）制件的精度產品制件的精度越高，模具工作零件的精度就越高。（2）模具加工技術手段的水平（3）模具裝配鉗工的技術水平（4）模具制造的生產方式和管理水平

模具工作部位的精度高于產品制件的精度

3.1模具的技術經濟分析

模具的技術經濟指標概括起來可以歸納為：模具生產周期、模具生產成本和模具壽命、模具精度、模具剛度等。它們互相影響，相互制約，又相互依存，影響因素是多方面的。在模具生產過程中應根據設計要求和客觀情況，抓住主要矛盾，綜合考慮平衡各項指標，求得最佳的經濟效益，滿足生產的需要。

3.1.1模具生產周期模具生產周期是指從接受模具訂貨任務開始到模具試模鑒定后交付合格模具所用的時間。影響模具生產周期的主要因素：（1）模具技術和生產的標準化程度（2）模具企業(yè)的專門化程度（3）模具生產技術手段的現(xiàn)代化（4）模具生產的經營和管理水平

3.1.2模具生產成本模具生產成本是指企業(yè)為生產和銷售模具所支付費用的總和。模具生產成本包括原材料費、外購件費、外協(xié)件費、設備折舊費、經營開支等。影響模具生產成本的主要因素：（1）模具結構的復雜程度和模具功能的高低（2）模具精度的高低（3）模具材料的選擇（4）模具加工設備（5）模具的標準化程度和企業(yè)生產的專門化程度3.1.3模具壽命模具壽命是指模具在保證所加工產品零件質量的前提下，所能加工的制件的總數(shù)量，它包括工作面的多次修磨和易損件更換后的壽命。影響模具壽命的主要因素：（1）模具結構（2）模具材料（3）模具加工質量（4）模具工作狀態(tài)（5）產品零件狀況3.1.4模具精度模具精度主要體現(xiàn)在模具零件的加工精度和相關模具零部件的配合精度兩個方面，是一項綜合指標。影響模具精度的主要因素：（1）產品制件精度（2）模具加工的技術手段水平（3）模具裝配鉗工的技術水（4）模具制造的生產方式和管理水平

3.1.5模具剛度模具剛度是指模具在工作狀態(tài)下抵抗變形的能力。模具不僅要求精度高，還應有良好的剛度。對于高速沖壓模、大型件沖壓成形模、精密塑料模和大型塑料模，這類模具工作負荷較大，當出現(xiàn)較大的彈性變形時，不僅要影響模具的動態(tài)精度，而且關系到模具能否繼續(xù)正常工作。因此，在模具設計中，在滿足強度要求的同時，對于模具剛度也應得到保證，同時，在制造時也要避免由于加工不當而造成的附加變形。3.2模具零件制造精度分析

模具零件的加工質量是保證產品質量的基礎。零件的機械加工質量包括零件的機械加工精度和加工表面質量兩大方面，也就是說零件的加工精度包括：尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度。模具零件制造精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)與設計幾何參數(shù)的符合程度。模具零件的機械加工中的尺寸精度、形狀精度、位置精度三者之間是有聯(lián)系的。通常形狀公差應限制在位置公差之內，而位置誤差一般也應限制在尺寸公差之內。當尺寸精度要求高時，相應的位置精度、形狀精度也應提高要求，但形狀精度要求高時，相應的位置精度和尺寸精度有時不一定要求高，這要根據零件的功能要求來決定。3.2.1影響模具零件制造精度的因素在機械加工中，零件的尺寸、幾何形狀和表面間相對位置的形成，取決于工件和刀具在切削運動過程中相互位置的關系，而工件和刀具，又安裝在夾具和機床上，并受到夾具和機床的約束。

在機械加工時，機床、夾具、刀具和工件就構成了一個完整的系統(tǒng)，稱之為工藝系統(tǒng)把工藝系統(tǒng)的誤差稱之為原始誤差。

1．工藝系統(tǒng)的幾何誤差對加工精度的影響（1）加工原理誤差加工原理誤差是指采用了近似的成形運動或近似的刀刃輪廓進行加工而產生的誤差。雖然會帶來加工原理誤差，但往往可簡化機床結構或刀具形狀，或可提高生產效率，且能得到滿足要求的加工精度。因此，只要其誤差不超過規(guī)定的精度要求，在生產中仍能得到廣泛的應用。（2）調整誤差通常工藝系統(tǒng)的調整有兩種基本方法：試切法和調整法。

1）試切法加工時先在工件上試切，根據測得的尺寸與要求尺寸的差值，用進給機構調整刀具與工件的相對位置，然后再進行試切、測量、調整，直至符合規(guī)定的尺寸要求時再正式切削出整個待加工表面。試切調整比較符合實際加工情況，可得到較高的加工精度。

2）調整法在成批、大量的生產中，廣泛采用試切法預先調整好刀具與工件的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對位置不變，來獲得所要求的零件尺寸。調整法較費時。

（3）機床誤差機床的制造誤差、安裝誤差和磨損是引起機床誤差的原因。機床誤差的項目很多，但對工件加工精度影響較大的主要有：

1）機床導軌導向誤差是指機床導軌副的運動件實際運動方向與理想運動方向的符合程度。導軌是機床中確定主要部件相對位置的基準，也是運動的基準，它的各項誤差直接影響被加工工件的精度。

2）機床主軸的回轉誤差是指機床主軸的回轉精度。機床主軸是用來裝夾工件或刀具，并傳遞主要切削運動的重要零件，是機床精度的一項很重要的指標。主要影響零件加工表面的幾何形狀精度、位置精度等。（4）夾具的制造誤差與磨損

夾具的制造誤差與磨損主要有：定位元件、刀具導向元件、分度機構、夾具體等的制造誤差；夾具裝配后，各元件工作面間的相對尺寸誤差；夾具在使用過程中工作表面的磨損。一般來說，夾具誤差對加工表面的位置誤差影響最大。在設計夾具時，凡影響工件精度的尺寸應嚴格控制其制造誤差，精加工用夾具的尺寸公差一般可取工件上相應尺寸或位置公差的1/2～1/3，粗加工用夾具則可取為1/5～1/10。

（5）刀具的制造誤差刀具制造誤差根據刀具的種類、材料等對加工精度的影響不盡相同。主要有：

1）采用定尺寸刀具（如鉆頭、鉸刀、鍵槽銑刀、鏜刀塊及圓拉刀等）加工時，刀具的尺寸精度直接影響工件的尺寸精度。

2）采用成形刀具（如成形車刀、成形銑刀、成形砂輪等）加工時，刀具的形狀精度將直接影響工件的形狀精度。

3）展成刀具（如齒輪滾刀、花鍵滾刀、插齒刀等）的刀刃形狀必須是加工表面的共扼曲線。因此，刀刃的形狀誤差會影響加工表面的形狀精度。

4）對于一般刀具（如車刀、銑刀、鏜刀），其制造精度對加工精度無直接影響，但這類刀具的耐用度較低，刀具容易磨損。（6）刀具的磨損任何工具在切削過程中都不可避免地要產生磨損，并由此引起工件尺寸和形狀誤差。刀具的尺寸磨損是指刀刃在加工表面的法線方向上的磨損量，它直接反映出刀具磨損對加工精度的影響。2．工藝系統(tǒng)受力變形引起的加工誤差機床、刀具、夾具和工件組成切削加工時的工藝系統(tǒng)，在切削力、夾緊力以及重力等的作用下，將產生相應的變形，使刀具和工件在靜態(tài)下調整好的相互位置，以及切削成形運動所需要的正確幾何關系發(fā)生變化，從而造成加工誤差。工藝系統(tǒng)受力變形通常是彈性變形，是加工中一項很重要的原始誤差。一般來說，工藝系統(tǒng)抵抗彈性變形的能力越強，則加工精度越高。（1）工藝系統(tǒng)剛度對加工精度的影響

1）切削力作用點位置變化引起的工件形狀誤差

2）切削力大小變化引起的加工誤差

3）夾緊力和重力引起的加工誤差

4）傳動力和慣性力對加工精度的影響主要有以下兩點：①機床傳動力對加工精度的影響②慣性力的影響（2）減小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響的措施

1）提高工藝系統(tǒng)的剛度

2）減小載荷及其變化

3）減小工件殘余應力引起的變形3．工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響在機械加工過程中，工藝系統(tǒng)會受到各種熱的影響而產生溫度變形，即所謂的熱變形。引起工藝系統(tǒng)變形的熱源可分內部熱源和外部熱源兩大類。內部熱源主要指切削熱和摩擦熱，它們產生于工藝系統(tǒng)內部，其熱量主要是以熱傳導的形式傳遞的。外部熱源主要是指工藝系統(tǒng)外部的、以對流傳熱為主要形式的環(huán)境溫度（它與氣溫變化、通風、空氣對流和周圍環(huán)境等有關）和各種輻射熱（包括由陽光、照明、暖氣設備等發(fā)出的輻射熱）。工藝系統(tǒng)的熱變形會破壞刀具與工件的正確幾何關系和運動關系，造成工件的加工誤差，還影響加工效率。

（1）工件熱變形對加工精度的影響（2）刀具熱變形對加工精度的影響（3）機床熱變形對加工精度的影響工藝系統(tǒng)在各種熱源作用下，溫度會逐漸升高，同時它們也通過各種傳熱方式向周圍的介質散發(fā)熱量。當工件、刀具和機床的溫度達到某一數(shù)值時，單位時間內散出的熱量與熱源傳人的熱量趨于相等，這時工藝系統(tǒng)就達到了熱平衡狀態(tài)。在熱平衡狀態(tài)下，工藝系統(tǒng)各部分的溫度就保持在一相對固定的數(shù)值上，因而各部分的熱變形也就相應地趨于穩(wěn)定。為減少受熱變形對加工精度的影響，精加工時通常需要預熱機床以獲得熱平衡，或降低切削用量以減少切削熱和摩擦熱，或粗加工后停機以待熱量散發(fā)后再進行精加工，或使粗、精加工分開等。3.2.2提高模具零件加工精度的途徑生產實際中盡管有許多減少誤差的方法和措施，但從消除或減少誤差的技術上看，可將它們分成兩大類，即：（1）誤差預防技術指減小原始誤差或減少原始誤差的影響，亦即減少誤差源或改變誤差源與加工誤差之間的數(shù)量轉換關系。（2）誤差補償技術指在現(xiàn)存的原始誤差條件下，通過分析、測量，進而建立數(shù)學模型，并以這些原始誤差為依據，人為地在工藝系統(tǒng)中引入一個附加的誤差源，使之與工藝系統(tǒng)原有的誤差相抵消，以減少或消除零件的加工誤差。3.3模具機械加工的表面質量3.3.1模具零件的表面質量1．加工表面質量含義模具零件加工表面質量也稱表面完整性，它主要包含兩個方面的內容：（1）表面的幾何特征表面的幾何特征（2）表面層力學物理性能

表面的幾何特征表面的幾何特征，主要由以下幾部分組成：

1）表面粗糙度即加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾