第4講 模具工藝規(guī)程

2模具設(shè)計(jì)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(gè)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(jié)構(gòu)表面。1、外形表面指構(gòu)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhǔn)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(shí)，首先加工外形表面，然后再加工成形表面和結(jié)構(gòu)表面。采用外購標(biāo)準(zhǔn)模坯的精料時(shí)，外形表面已加工好，可直接加工成形表面和結(jié)構(gòu)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(chǎn)品零件形狀、尺寸的表面及與這些表面協(xié)調(diào)的相關(guān)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(fù)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(guān)零件的成形表面的一致性和協(xié)調(diào)性都要有嚴(yán)格要求。成形表面的加工是模具工藝工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。3、結(jié)構(gòu)表面結(jié)構(gòu)表面是指要模具中起定位、導(dǎo)向、限位、聯(lián)接、驅(qū)動(dòng)等作用的表面。結(jié)構(gòu)表面在模具中，對保證各個(gè)零件的相關(guān)尺寸和位置精度，對于聯(lián)接和相互運(yùn)動(dòng)的可靠性起著十分重要的作用。模具中的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(gè)銷孔是結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)表面的后續(xù)加工準(zhǔn)備基準(zhǔn)面。板類零件的外形表面一般采用立式銑床銑削加工，質(zhì)量要求高的表面如基準(zhǔn)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(jìn)行加工，一次裝夾，在軒外圓的同時(shí)，車削端面，并可以在中心部位進(jìn)行鉆孔、鉸孔、鏜孔，以保證相關(guān)表面的同軸度和垂直度要求。對于母線為曲線的復(fù)雜旋轉(zhuǎn)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(xì)長軸類采用兩端裝卡和中間支承的方法進(jìn)行車削。2、成形表面的加工成形表面分內(nèi)型面和外形面；當(dāng)內(nèi)型面為通孔時(shí)，稱為型孔；當(dāng)內(nèi)型面為盲孔時(shí)，稱為型腔；當(dāng)凸模為等截面時(shí)，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(jié)構(gòu)表面的加工結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)表面可以零件加工階段完成，而有的零件的結(jié)構(gòu)表面必須在裝配階段才能按相關(guān)零件的實(shí)際尺寸進(jìn)行配合加工，以保證相關(guān)零件的協(xié)調(diào)性。

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

臺(tái)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(jìn)行工藝分析，以便從加工的角度出發(fā)分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性是否良好，要求是否恰當(dāng)。并從中找出主要的技術(shù)要求和關(guān)鍵的技術(shù)問題，以便采取相應(yīng)的工藝措施，為合理制訂工藝規(guī)程做好必要的準(zhǔn)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(shí)必須認(rèn)真分析各個(gè)模具零件圖。為了更深刻地理解零件結(jié)構(gòu)上的特征和主要技術(shù)要求，通常還需要研究模具的總裝圖、部件裝配圖及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。從中了解該零件在的模具中的功用和與相關(guān)零件間的配合，以及主要技術(shù)要求制訂的依據(jù)。零件工藝性分析的內(nèi)容主要有：審查設(shè)計(jì)圖紙的完整性和正確性審查零件的技術(shù)要求是否合理審查零件的選材是否恰當(dāng)審查零件的結(jié)構(gòu)工藝性良好的結(jié)構(gòu)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(chǎn)率和最低的成本而方便地加工出來。一個(gè)優(yōu)秀的模具技術(shù)人員，應(yīng)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(jì)，同時(shí)還要考慮到不可預(yù)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(guān)零件的結(jié)構(gòu)與尺寸是否吻合；（2）檢查零件圖的投影關(guān)系是否正確、表達(dá)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(biāo)準(zhǔn)是否完整、合理。三、零件結(jié)構(gòu)工藝性審查

零件結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件進(jìn)行加工時(shí)的難易程度。模具零件結(jié)構(gòu)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(shè)計(jì)了吊裝臺(tái)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(shù)要求檢查模具零件的技術(shù)要求包括下列幾個(gè)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(zhì)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(yīng)了解零件、性能及技術(shù)要求，以便采取相應(yīng)的工藝措施；（2）其次，能對設(shè)計(jì)中的不足、錯(cuò)誤有所發(fā)現(xiàn)，以作零件制造前最后審查；（3）最終，能對設(shè)計(jì)提出工藝性改進(jìn)，使零件易于制造，并獲得高效益。內(nèi)部結(jié)構(gòu)不易加工，改為外部加工外溝槽比內(nèi)溝槽容易加工零件的結(jié)構(gòu)工藝性對比：沉孔轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)要便于加工和裝配

鑄件凸臺(tái)高度盡量設(shè)計(jì)在同一平面，便于加工。凸臺(tái)高度應(yīng)為同一平面，加工時(shí)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(yīng)盡量避免大平面的加工。（a）細(xì)長凸模盡量設(shè)計(jì)成階梯狀；（b）沖槽凸模要防止受側(cè)向力F變形，可加強(qiáng)非工作部分或在非工作部分增加一導(dǎo)向臺(tái)階，先導(dǎo)向后沖槽，從而抵消側(cè)向力。零件結(jié)構(gòu)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(yīng)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(yīng)先銑平面后鉆孔。零件結(jié)構(gòu)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(chǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(yīng)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(jié)構(gòu)零件優(yōu)先選用標(biāo)準(zhǔn)件、標(biāo)準(zhǔn)模坯和型材。②毛坯形狀與零件形狀接近，材料組織和力學(xué)性能滿足設(shè)計(jì)要求。③當(dāng)毛坯尺寸需用型材改制或?yàn)榱颂岣卟牧系牧W(xué)性能時(shí)，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(shí)，為了節(jié)省材料，減少加工量，應(yīng)先用鍛件。這些原則并不是在任何情況下都是不變的，應(yīng)該根據(jù)本廠的具體生產(chǎn)條件和模具的技術(shù)要求，全面權(quán)衡利弊，進(jìn)行合理的選擇。3、各種毛坯的特點(diǎn)：型材下料的毛坯有以下特點(diǎn)：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(xué)性能有方向性，適合性能要求不高的結(jié)構(gòu)零件。鍛件毛坯的特點(diǎn)：一是可改善材料的力學(xué)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(diǎn)：一是材料便宜，容易加工，可鑄成空心的復(fù)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(shè)計(jì)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(diǎn)：一是由型材焊成，材料易于采購，可焊成空心的復(fù)雜零件，節(jié)省材料；二是與鑄件相比強(qiáng)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(shè)計(jì)中規(guī)定，一般為大型模具的模架。標(biāo)準(zhǔn)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(guān)部位，可縮短制模周期，降低成本，是模具毛坯的主導(dǎo)方向。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)件和標(biāo)準(zhǔn)模坯的優(yōu)點(diǎn)：①能簡化模具設(shè)計(jì)，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(zhì)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(yīng)用最廣泛。特點(diǎn)是：下料斷面質(zhì)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?xì)怏w和氧氣通過焊槍或氣割設(shè)備混合燃燒形成的火焰切割鋼板的方法。特點(diǎn)是：氣割設(shè)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(zhì)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(diǎn)高于熔點(diǎn)，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(jī)的薄片砂輪下料的方法。特點(diǎn)是：設(shè)備簡單，下料斷面質(zhì)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(diǎn)：下料時(shí)噪聲大，砂輪損耗大。④剪切用剪板機(jī)或棒料剪切設(shè)備下料的方法。特點(diǎn)：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