模具制造工藝學(xué)第1章 模具制造工藝學(xué)緒論

模具制造工藝學(xué) 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 我國模具工業(yè)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 模具制造的要求、特點(diǎn)、過程和方法 本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求 第 1章 緒論 返回目錄 第 1章 緒 論 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 利用模具成型零件的方法，是一種少切削、無切削、多工序重合的生產(chǎn)方法。采用模具成型的工藝代替?zhèn)鹘y(tǒng)的切削加工工藝，可以提高生產(chǎn)效率、保證零件質(zhì)量、節(jié)約材料、降低生產(chǎn)成本，從而取得很高的經(jīng)濟(jì)效益。因此，模具成型方法在現(xiàn)代工業(yè)的主要部門，如機(jī)械、電子、輕工、交通和國防工業(yè)中得到了極其廣泛的應(yīng)用。例如 70以上的汽車、拖拉機(jī)、電機(jī)、電器、儀表零件， 80以上的塑料制品，70以上的日用五金及耐用消費(fèi)品零件，都采用模具成型的方法來生產(chǎn)。 返回 由此可見，利用模具生產(chǎn)零件的方法已成為工業(yè)上進(jìn)行成批或大批生產(chǎn)的主要技術(shù)手段，它對于保證制品質(zhì)量，縮短試制周期，進(jìn)而爭先占領(lǐng)市場，以及產(chǎn)品更新?lián)Q代和新產(chǎn)品開發(fā)都具有決定性意義。因此德國把模具稱為 “ 金屬加工中的帝王 ” ，把模具工業(yè)視為 “ 關(guān)鍵工業(yè) ” ；美國把模具稱為 “ 美國工業(yè)的基石 ” ，把模具工業(yè)視為 “ 不可估量其力量的工業(yè) ” ；日本把模具說成是 “ 促進(jìn)社會富裕繁榮的動力 ” ，把模具工業(yè)視為 “ 整個工業(yè)發(fā)展的秘密 ” 。我國將模具工業(yè)視為整個制造業(yè)的 “ 加速器 ” 。 從另一方面來看，機(jī)床、刀具工業(yè)素有 “ 工業(yè)之母 ” 之稱，在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家中都占有非常重要的地位。由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床、刀具工業(yè)的產(chǎn)值。 返回 從另一方面來看，機(jī)床、刀具工業(yè)素有 “ 工業(yè)之母 ” 之稱，在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家中都占有非常重要的地位。由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床、刀具工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說明了在國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家對世界市場進(jìn)行激烈爭奪的過程中，愈來愈多的國家采用模具來進(jìn)行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯地成為技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵。 從我國的情況來看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開發(fā)不出來，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消耗指標(biāo)高，材料消耗量大，這都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒有一個強(qiáng)大的、先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。 因此，要使國民經(jīng)濟(jì)各個部門獲得高速發(fā)展，盡快縮短和發(fā)達(dá)國家之間的差距，加速實(shí)現(xiàn)社會主義現(xiàn)代化步伐，惟一的出路就是必須盡快將模具工業(yè)搞上去，使模具生產(chǎn)形成一個獨(dú)立的工業(yè)部門，從而充分發(fā)揮模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的關(guān)鍵作用。 返回 模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中的地位 從另一方面來看，機(jī)床、刀具工業(yè)素有 “ 工業(yè)之母 ” 之稱，在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家中都占有非常重要的地位。由于模具工業(yè)的重要性，模具成型工藝在各個工業(yè)部門得到了廣泛的應(yīng)用，使得模具行業(yè)的產(chǎn)值已經(jīng)大大超過機(jī)床、刀具工業(yè)的產(chǎn)值。這一情況充分說明了在國民經(jīng)濟(jì)蓬勃發(fā)展的過程中，在各個工業(yè)發(fā)達(dá)國家對世界市場進(jìn)行激烈爭奪的過程中，愈來愈多的國家采用模具來進(jìn)行生產(chǎn)，模具工業(yè)明顯地成為技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和國力發(fā)展的關(guān)鍵。 從我國的情況來看，不少工業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量上不去，新產(chǎn)品開發(fā)不出來，老產(chǎn)品更新速度慢，能源消耗指標(biāo)高，材料消耗量大，這都與我國模具生產(chǎn)技術(shù)落后，沒有一個強(qiáng)大的、先進(jìn)的模具工業(yè)密切相關(guān)。 近年來，我國模具技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步主要表現(xiàn)在： (1)研究開發(fā)了模具新鋼種及硬質(zhì)合金、鋼結(jié)硬質(zhì)合金等新材料，并采用了一些新的熱處理工藝，延長了模具的使用 壽命。 返回 (2)開發(fā)了一些多工位級進(jìn)模和硬質(zhì)合金模等新產(chǎn)品，并根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)需要研制了一批精密塑料注射模。 (3)研究開發(fā)了一些模具加工新技術(shù)和新工藝。如三維曲面數(shù)控、仿形加工；模具表面拋光、表面皮紋加工及皮紋輥制造技術(shù)；模具鋼的超塑性成型技術(shù)和各種快速成型技術(shù)等。 (4)模具加工設(shè)備已得到較大發(fā)展，國內(nèi)已能批量生產(chǎn)精密坐標(biāo)磨床、計算機(jī)數(shù)字控制 (床、 (5)模具計算機(jī)輔助設(shè)計和制造 (模具 在國內(nèi)得到了廣泛的開發(fā)應(yīng)用。 我國的模具技術(shù)雖然得到了較大的發(fā)展，但仍然不能滿足國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要，還需花費(fèi)大量資金從國外進(jìn)口模具，其原因是 : 專業(yè)化生產(chǎn)和標(biāo)準(zhǔn)化程度低。當(dāng)前專業(yè)化程度小于 10；標(biāo)準(zhǔn)化程度小于 20； 模具品種少，生產(chǎn)效率低，經(jīng)濟(jì)效益較差； 返回 模具生產(chǎn)制造周期長，精度不高，制造技術(shù)落后； 模具壽命短，新材料使用量少； 模具生產(chǎn)力量分散，管理落后。 根據(jù)我國模具技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀及存在問題，今后的發(fā)展方向是： 開發(fā)和發(fā)展精密、復(fù)雜、大型、長壽命的模具，以滿足 國內(nèi)外市場的需要； 加速模具的標(biāo)準(zhǔn)化和商品化，以提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期 ; 大力開發(fā)和推廣應(yīng)用模具 高模具制造過程的自動化程度； 積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術(shù)和新材料； 發(fā)展模具加工成套設(shè)備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè)需要。 返回 模具制造的要求、特點(diǎn)、過程和方法 在模具生產(chǎn)中，除了正確進(jìn)行模具設(shè)計、采用合理的模具結(jié)構(gòu)外，還必須以先進(jìn)的模具制造工藝作為保證。制造模具時，應(yīng)滿足以下幾個基本要求。 (1)制造精度高 為了生產(chǎn)合格的產(chǎn)品和發(fā)揮模具的效能，設(shè)計、制造的模具必須具有較高的精度。模具的精度主要是由模具零件精度和模具結(jié)構(gòu)的要求來決定的。為了保證制品精度，模具工作部分的精度通常要比制品精度高 2 4級；模具結(jié)構(gòu)對上、下模之間的配合有較高要求，因此組成模具的零件都必須有足夠的制造精度。 返回 (2)使用壽命長 模具是比較昂貴的工藝裝備，其使用壽命長短直接影響產(chǎn)品成本的高低，因此，除了小批量生產(chǎn)和新產(chǎn)品試制等特殊情況外，一般都要求模具有較長的使用壽命。在大批量生產(chǎn)的情況下，模具的壽命是先決條件。 (3)制造周期短 模具制造周期的長短主要取決于制模工藝和生產(chǎn)管理水平的高低。為了滿足生產(chǎn)需要，提高產(chǎn)品競爭能力，必須在保證質(zhì)量的前提下盡量縮短模具制造周期。 (4)模具成本低 模具成本與模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具材料、制造精度要求及加工方法等有關(guān)，必須根據(jù)制品要求合理設(shè)計模具和制定其加工工藝。 上述四項(xiàng)指標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)、相互影響的，片面追求模具精度和使用壽命必然會導(dǎo)致制造成本的增加。當(dāng)然，只顧降低成本和縮短制造周期而忽視模具精度和使用壽命的做法也是不可取的。在設(shè)計與制造模具時，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況作全面考慮，即在保證制品質(zhì)量的前提下，選擇與制品生產(chǎn)量相適應(yīng)的模具結(jié)構(gòu)和制造方法，使模具成本降低到最低限度。 返回 模具制造屬于機(jī)械制造范疇，但與一般機(jī)械制造相比，它具有許多特點(diǎn)。 單件生產(chǎn) 用模具成型制品時，每種模具一般只生產(chǎn) 1 2副，所以模具制造屬于單件生產(chǎn)。每制造一副模具，都必須從設(shè)計開始，制造周期比較長。 制造質(zhì)量要求高 模具制造不僅要求加工精度高，而且還要求加工表面質(zhì)量好。一般來說，模具工作部分制造公差應(yīng)控制在 作部分的表面粗糙度 求小于 形狀復(fù)雜 模具的工作部分一般都是二維或三維復(fù)雜曲面，而不是一般機(jī)械的簡單幾何體。 材料硬度高 模具實(shí)際上相當(dāng)于一種機(jī)械加工工具，硬度要求高，一般采用淬火工具鋼或硬質(zhì)合金等材料，采用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法制造有時十分困難。 返回 模具制造的工藝過程如圖 先根據(jù)制品零件圖或?qū)嵨镞M(jìn)行工藝分析，然后進(jìn)行模具設(shè)計、零件加工、裝配調(diào)整、試模，直到生產(chǎn)出符合要求的制品。 返回 (1) 分析估算 在接受制造模具的委托時，首先根據(jù)制品零件圖樣或?qū)嵨锓治鲅芯坎捎檬裁礃拥某尚头桨浮⒋_定模具套數(shù)、模具結(jié)構(gòu)及主要加工方法，然后估算模具費(fèi)用及交貨期等。 (2)模具設(shè)計 經(jīng)過認(rèn)真的工藝分析，然后進(jìn)行模具設(shè)計。 裝配圖設(shè)計 模具設(shè)計方案及結(jié)構(gòu)確定后，就可繪制裝配圖。 零件圖設(shè)計 根據(jù)裝配圖拆繪零件圖，使其滿足裝配關(guān)系和工作要求，并注明尺寸、公差、表面粗糙度等技術(shù)要求。 (3)零件加工 每個需要加工的零件都必須按照圖樣制定其加工工藝，然后分別進(jìn)行毛坯準(zhǔn)備、粗加工、半精加工、熱處理及精加工或修研拋光。 (4)裝配調(diào)整 裝配就是將加工好的零件組合在一起構(gòu)成一副完整的模具。除緊固定位用的螺釘和銷釘外，一般零件在裝配調(diào)整過程中仍需一定的人工修研或機(jī)械加工。 (5)試模 裝配調(diào)試好的模具，需要安裝到機(jī)器設(shè)備上進(jìn)行試模。檢查模具在運(yùn)行過程中是否正常，所得到的制品是否符合要求。如有不符合要求的則必須拆下模具加以修正，然后再次試模，直到能夠完全正常運(yùn)行并能加工出合格的制品。 返回 模具零件絕大多數(shù)為金屬材料，主要的加工方法有機(jī)械加工、特種加工和表面精加工等。 (1)機(jī)械加工 機(jī)械加工 (即傳統(tǒng)的切削與磨削加工 )與現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床加工，是模具制造中不可缺少的一種重要加工方法。即使采用其他方法加工制造模具，機(jī)械加工也常作為零件粗加工和半精加工的主要方法。機(jī)械加工的主要特點(diǎn)是加工精度和生產(chǎn)效率高，通用性好，用相同的設(shè)備和工具可以加工出各種形狀和尺寸的工件。但是，用機(jī)械加工方法加工形狀復(fù)雜的工件時，其加工速度很慢，高硬度材料難以加工。 (2)特種加工 特種加工是有別于傳統(tǒng)機(jī)械加工的加工方法，因?yàn)樗皇怯昧M(jìn)行加工的，所以不要求工具的硬度大于工件的硬度。它是直接利用電能、聲能、光能、化學(xué)能等來去除工件上的余量，以達(dá)到一定形狀、尺寸和表面粗糙度要求的加工方法，其中包括電火花成型加工、電火花線切割加工、超聲波加工、激光加工、化學(xué)加工等。 返回 本課程的性質(zhì)、任務(wù)和要求 本課程是模具專業(yè)的一門專業(yè)課。在學(xué)習(xí)本課程之前，學(xué)生應(yīng)修完了 “ 機(jī)械制造基礎(chǔ) ” 課程，并開始學(xué)習(xí) “ 冷沖壓與塑料成型機(jī)械 ” 、 “ 沖壓工藝與模具設(shè)計 ” 、 “ 塑料成型工藝與模具設(shè)計 ” 等有關(guān)課程，對模具設(shè)計已有初步的了解。由于模具設(shè)計與制造工藝之間有著密切的關(guān)系，作為一個模具設(shè)計人員如果不熟悉模具制造工藝知識，甚至連自己設(shè)計出來的模具都不知道應(yīng)該用什么方法制造，那么不管其設(shè)計的模具功能多全，精度定得多高，我們?nèi)匀徊豢梢哉f這是一副好的模具，因?yàn)樗O(shè)計的模具未必是合理的，可能不僅工藝性和經(jīng)濟(jì)性很差，甚至無法加工。因此，作為模具設(shè)計人員，在掌握設(shè)計知識后還必須熟悉模具制造方面的工藝知識，只有這樣才能避免理論脫離實(shí)際，也只有這樣，才能成為一個優(yōu)秀設(shè)計師，即 “ 一個好的設(shè)計師首先必須是一個好的工藝師 ” 。本課 程的任務(wù)是使學(xué)生掌握 返回 模具設(shè)計與制造必須具備的工藝知識，提高合理設(shè)計模具的能力。由于工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和金屬成型新技術(shù)的應(yīng)用，對模具制造技術(shù)的要求越來越高，使之趨于復(fù)雜化和多樣化。模具的制造方法已不再是過去的手工作業(yè)和傳