模具制造技術(shù)

《模具制造技術(shù)》

第1章緒論

1.1模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1模具制造技術(shù)的現(xiàn)狀模具是現(xiàn)代生產(chǎn)中生產(chǎn)各種工業(yè)產(chǎn)品的重要工藝裝備，是制造水平的重要標(biāo)志之一。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對生活必需品的數(shù)量、品種、質(zhì)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(dá)國家都十分重視模具技術(shù)的開發(fā)，在模具行業(yè)重點(diǎn)投資，制模水平有了很大的提高并取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。目前，我國的模具制造技術(shù)已發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。目前，我國的模具制造技術(shù)已發(fā)展到可以制造大型、精密、復(fù)雜、長壽命的模具。

1.1.2影響模具制造技術(shù)的因素

1．制造設(shè)備水平

2．模具新材料的應(yīng)用

3．標(biāo)準(zhǔn)化程度

4．模具現(xiàn)代設(shè)計(jì)與制造技術(shù)

5．專業(yè)化生產(chǎn)1.1.3模具制造技術(shù)的發(fā)展趨勢

1．模具粗加工技術(shù)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(shù)向自動化方向發(fā)展

4．逆向模具制造工程技術(shù)的發(fā)展

5．模具CAD／CAM／CAE技術(shù)的應(yīng)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(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為模具產(chǎn)品的過程。包括了設(shè)計(jì)、零件制造、標(biāo)準(zhǔn)件采購、模具裝配與試模驗(yàn)收等工作。成本、周期、質(zhì)量是模具制造的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)設(shè)計(jì)、制造和使用三個(gè)環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)

模具制造過程圖制件圖樣制件分析與模具設(shè)計(jì)模具零件加工下料熱處理鉗工/機(jī)械加工特種加工檢驗(yàn)?zāi)＞邩?biāo)準(zhǔn)件模具裝配試模檢驗(yàn)驗(yàn)收1.3模具制造的特點(diǎn)及基本要求1.3.1模具制造的特點(diǎn)

1．單件、多品種生產(chǎn)

2．制造質(zhì)量要求高

3．形狀復(fù)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(chǎn)周期短

3．成本低

4．成套性生產(chǎn)

5．要求進(jìn)行試模和試修

第2章模具工藝規(guī)程設(shè)計(jì)

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

也就是說，一個(gè)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(chǎn)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(shù)文件，經(jīng)審批后用來指導(dǎo)生產(chǎn)，這類文件就是模具加工的工藝規(guī)程。

模具生產(chǎn)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(chǎn)品。因此，模具加工工藝規(guī)程編制是一項(xiàng)十分重要的工作。

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

一般模具產(chǎn)品，其生產(chǎn)過程主要包括：

（1）生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)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(chǎn)服務(wù)活動

2．工藝過程工藝過程是指在模具產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，那些使原材料成為成品直接有關(guān)的過程，如毛坯制造、機(jī)械加工、熱處理和裝配等。3．模具機(jī)械加工工藝過程的組成用機(jī)械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質(zhì)量，使之成為產(chǎn)品零件的那部分工藝過程，稱為模具機(jī)械加工工藝過程。將合理的機(jī)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(shù)文件，即為模具機(jī)械加工工藝規(guī)程。

模具機(jī)械加工工藝過程是由若干個(gè)按順序排列的工序組成，而每一個(gè)工序又可依次細(xì)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(gè)（或一組）工人，在一個(gè)固定的工作地點(diǎn)（如機(jī)床或鉗工臺等），對一個(gè)（或同時(shí)幾個(gè)）工件所連續(xù)完成的那部分工藝過程。

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

（3）走刀在一個(gè)工步內(nèi)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(jìn)行一次切削就是一次走刀。走刀是工步的一部分，一個(gè)工步可包括一次或幾次走刀。

（4）定位工件在加工之前，在機(jī)床或夾具上先占據(jù)一個(gè)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(jīng)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(gè)不同位置進(jìn)行加工。此時(shí)，工件在機(jī)床上占據(jù)的每一個(gè)加工位置稱為工位。4．生產(chǎn)綱領(lǐng)（1）生產(chǎn)綱領(lǐng)

生產(chǎn)綱領(lǐng)是指包括廢品、備件在內(nèi)的該產(chǎn)品（或零件）的年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)可按公式計(jì)算得出。

5．生產(chǎn)類型

生產(chǎn)類型是指根據(jù)產(chǎn)品生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小和品種的多少。模具制造業(yè)的生產(chǎn)類型主要可分為：單件生產(chǎn)和成批生產(chǎn)兩種類型

（1）單件生產(chǎn)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種較多，每種產(chǎn)品的產(chǎn)量很少，同一個(gè)工作地點(diǎn)的加工對象經(jīng)常改變，且很少重復(fù)生產(chǎn)。如：新產(chǎn)品試制用的各種模具等都屬于單件生產(chǎn)。（2）成批生產(chǎn)產(chǎn)品的品種不是很多，但每種產(chǎn)品均有一定的數(shù)量。工作地點(diǎn)的加工對象周期性的更換，這種生產(chǎn)稱為成批生產(chǎn)。例如：模具中常用的標(biāo)準(zhǔn)模板、模座、導(dǎo)柱、導(dǎo)套及標(biāo)準(zhǔn)模架等多屬于成批生產(chǎn)。

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(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件。（2）是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)管理的依據(jù)，即生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、工人操作和質(zhì)量檢驗(yàn)等的依據(jù)。（3）生產(chǎn)前用它作生產(chǎn)的準(zhǔn)備，生產(chǎn)中用它作生產(chǎn)的指揮，生產(chǎn)后用它作生產(chǎn)的檢驗(yàn)。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(chǎn)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(fèi)用，可靠地加工出符合圖樣及技術(shù)要求的零件。也就是在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性。制訂工藝規(guī)程要體現(xiàn)以下三個(gè)方面的要求：

（1）技術(shù)上的先進(jìn)性（2）經(jīng)濟(jì)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(chǎn)品裝配圖和零件圖的分析與工藝審查。（2）確定生產(chǎn)類型。（3）確定毛坯的種類和尺寸。（4）選擇定位基準(zhǔn)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(jì)算工序尺寸、公差，提出其技術(shù)要求。（6）確定機(jī)床、工藝裝備、切削用量及時(shí)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(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。常見的模具工藝規(guī)程形式有模具機(jī)械加工工藝過程卡、模具機(jī)械加工工序卡、模具機(jī)械加工工序操作指導(dǎo)卡、檢驗(yàn)卡等。最常用的是模具機(jī)械加工工藝過程卡和模具機(jī)械加工工序卡。（1）模具機(jī)械加工工藝過程卡它是以工序?yàn)閱挝唬喴f明產(chǎn)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(chǎn)和單件小批生產(chǎn)中比較重要的零件。（2）模具機(jī)械加工工序卡它是以工序?yàn)閱挝?，詳?xì)說明零件工藝過程的工藝文件，用來指導(dǎo)工人操作和幫助管理人員及技術(shù)人員掌握零件的加工過程。主要用于大批大量生產(chǎn)中的所有零件、中批生產(chǎn)中的重要零件和單件小批生產(chǎn)中的關(guān)鍵工序。5．工藝規(guī)程的應(yīng)用（1）工藝過程綜合卡片主要列出了整個(gè)零件加工所經(jīng)過的工藝路線（包括毛坯、機(jī)械加工和熱處理等），它是制訂其他工藝文件的基礎(chǔ)，也是生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備、編制作業(yè)計(jì)劃和組織生產(chǎn)的依據(jù)。在單件小批生產(chǎn)中，一般簡單零件只編制工藝過程綜合卡片，作為工藝指導(dǎo)文件。（2）工藝卡片是以工序?yàn)閱挝唬敿?xì)說明整個(gè)工藝過程的工藝文件。它不僅標(biāo)出工序順序、工序內(nèi)容，同時(shí)對主要工序還表示出工步內(nèi)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(zhì)量、加工表面及其精度和表面粗糙度要求等）、毛坯性質(zhì)和生產(chǎn)綱領(lǐng)。在成批生產(chǎn)中廣泛采取這種卡片。對單件小批生產(chǎn)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(chǔ)上分別為每一個(gè)工序制訂的，是用來具體指導(dǎo)工人進(jìn)行操作的一種工藝文件。工序卡片中詳細(xì)記載了該工序加工所必需的工藝資料，如定位基準(zhǔn)、安裝方法、機(jī)床、工藝裝備、工序尺寸及公差、切削用量及工時(shí)定額等。在大批量生產(chǎn)中，廣泛采用這種卡片。在中、小批生產(chǎn)中，對個(gè)別重要工序有時(shí)也編制工序卡片2.3產(chǎn)品圖樣的工藝分析

在制訂工藝時(shí)，首先要認(rèn)真分析，了解零件的功用和相關(guān)零件間的配合，以及主要技術(shù)要求制訂的依據(jù)，深刻地理解零件結(jié)構(gòu)上的特征和主要技術(shù)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(zhǔn)備。總的原則：是在滿足使用要求的前提下，按現(xiàn)有的生產(chǎn)條件能用較經(jīng)濟(jì)的方法方便地加工出來。1．模具零件的結(jié)構(gòu)工藝分析不同結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)時(shí)，不僅要注意零件的各個(gè)構(gòu)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(shù)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(zhì)量；（5）分析零件材料、熱處理要求及其他要求。

（a）結(jié)構(gòu)工藝性差；（b）結(jié)構(gòu)工藝性結(jié)構(gòu)工藝性比較圖2.4毛坯的設(shè)計(jì)模具零件毛坯是根據(jù)模具零件所要求的形狀、工藝尺寸等而制成的供進(jìn)一步加工用的生產(chǎn)對象。毛坯設(shè)計(jì)的基本任務(wù)就是確定毛坯的制造方法及制造精度。模具零件的毛坯設(shè)計(jì)是否合理，對于模具零件加工的工藝性與質(zhì)量、模具壽命以及生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性都有很大的影響，不能片面地追求某一項(xiàng)指標(biāo)而忽略了其他指標(biāo)，要綜合考慮，以獲得最佳效果。在毛坯設(shè)計(jì)中，主要考慮以下兩個(gè)方面：

1．模具零件幾何形狀特征和尺寸關(guān)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(zhǔn)的選擇1．基準(zhǔn)的概念基準(zhǔn)就其一般意義來講，就是零件上用以確定其他點(diǎn)、線、面的位置所依據(jù)的點(diǎn)、線、面?；鶞?zhǔn)按其作用不同，可分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類。

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

工藝基準(zhǔn)按用途不同，又分為定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)。

1）定位基準(zhǔn)加工時(shí)使工件在機(jī)床或夾具中占據(jù)一正確位置所用的基準(zhǔn)，稱為定位基準(zhǔn)。

2）測量基準(zhǔn)零件檢驗(yàn)時(shí)，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準(zhǔn)，稱為測量基準(zhǔn)。

3）裝配基準(zhǔn)裝配時(shí)用以確定零件在部件或產(chǎn)品中位置的基準(zhǔn)，稱為裝配基準(zhǔn)。2．工件的安裝方式將工件從“定位”到“夾緊”的整個(gè)過程，統(tǒng)稱為“安裝”在各種不同的機(jī)床上加工零件時(shí)，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(jī)床上應(yīng)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(jī)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(yàn)，一邊找正，直至合乎要求。缺點(diǎn)：花費(fèi)時(shí)間多，生產(chǎn)率低，且要憑經(jīng)驗(yàn)操作，對工人技術(shù)水平要求高。僅用于單件、小批量生產(chǎn)中。

（2）劃線找正法是在機(jī)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(diǎn)：有劃線誤差，校正工件位置時(shí)還有觀察誤差，誤差累計(jì)較多。多用于生產(chǎn)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(jī)床的一種附加裝置，它在機(jī)床上相對刀具的位置，在工件未安裝前已預(yù)先調(diào)整好，在加工一批工件時(shí)，不必再逐個(gè)找正定位，就能保證加工的技術(shù)要求，既省工又省事，是先進(jìn)的定位方法。適用于成批和大量生產(chǎn)中。3．定位基準(zhǔn)的選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)已由零件圖給定，而定位基準(zhǔn)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(jīng)加工過的表面來定位。有時(shí)可能遇到這樣的情況：工件上沒有能作為定位基準(zhǔn)用的恰當(dāng)表面，此時(shí)就必須在工件上專門設(shè)置或加工出定位的基面，稱為輔助基準(zhǔn)。輔助基準(zhǔn)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(zhǔn)時(shí)，要從保證工件加工精度的要求出發(fā)，應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。（1）粗基準(zhǔn)的選擇在起始工序中，毛坯工件定位只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面，這種定位表面稱為粗基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)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(shí)應(yīng)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(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。

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(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。

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

4）在同一尺寸方向上，粗基準(zhǔn)只能使用一次。

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

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

1）基準(zhǔn)重合原則即選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的基準(zhǔn)不重合誤差。

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

3）自為基準(zhǔn)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(zhǔn)，稱為自為基準(zhǔn)原則。

4）互為基準(zhǔn)原則當(dāng)對工件上兩個(gè)相互位置精度要求很高的表面進(jìn)行加工時(shí)，需要用兩個(gè)表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)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(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)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(shí)，應(yīng)在充分調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，提出多種方案并進(jìn)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(wù)是選擇各個(gè)表面的加工方法和加工方案，確定各個(gè)表面的加工順序以及整個(gè)工藝過程中工序數(shù)目等。除定位基準(zhǔn)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(gè)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(zhì)對加工方法的選擇也有影響，（3）在保證質(zhì)量的前提下，還應(yīng)考慮生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性的要求。（4）要考慮本廠、本車間現(xiàn)有設(shè)備情況及技術(shù)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(zhì)量（2）合理使用設(shè)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(gè)工序中包括盡可能多的工步內(nèi)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(yīng)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(jī)床設(shè)備，節(jié)省裝夾工件的時(shí)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(nèi)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(gè)工序使用的設(shè)備和夾具比較簡單，調(diào)整、對刀也比較容易，對操作工人的技術(shù)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(yù)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(yàn)、去毛刺、清洗和涂防銹油等。其中，檢驗(yàn)工序是主要的輔助工序，它對保證零件質(zhì)量有極重要的作用。

檢驗(yàn)工序應(yīng)安排在：

1）粗加工全部結(jié)束后，精加工之前；

2）零件從一個(gè)車間轉(zhuǎn)向另一個(gè)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(chǎn)生毛刺的工序之后，檢驗(yàn)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(jìn)人裝箱和成品庫前進(jìn)行。外圓表面、內(nèi)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(dá)到所需的精度和表面質(zhì)量而切除的金屬層稱為加工余量。加工余量過大，不但浪費(fèi)金屬，增加切削工時(shí)，增大機(jī)床和刀具的負(fù)荷和磨損，有時(shí)還會將加工表面所需保留的耐磨表面層（如床身導(dǎo)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(chǎn)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(dǎo)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(zhì)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(yīng)切除上道工序尺寸公差中包含的各種可能產(chǎn)生的誤差。（2）上道工序產(chǎn)生的表面粗糙度和表面缺陷層深度應(yīng)在本道工序加工時(shí)切除掉。（3）上道工序留下的需要單獨(dú)考慮的空間誤差。應(yīng)根據(jù)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(yīng)考慮這項(xiàng)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(jīng)驗(yàn)法、查表法和計(jì)算法三種。（1）經(jīng)驗(yàn)法由一些有經(jīng)驗(yàn)的工程技術(shù)人員或工人根據(jù)經(jīng)驗(yàn)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(jì)出來的余量總是偏大，多用于單件小批生產(chǎn)，在模具生產(chǎn)中廣泛采用。（2）查表法以工廠生產(chǎn)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn)研究積累的經(jīng)驗(yàn)所制成的表格為基礎(chǔ)，并結(jié)合實(shí)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(chǎn)上應(yīng)用廣泛。（3）計(jì)算法在影響因素清楚的情況下，用計(jì)算法是比較準(zhǔn)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(jì)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(zhǔn)確地計(jì)算余量。4．工序尺寸及公差的計(jì)算工序尺寸及公差的計(jì)算分工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合和不重合兩種情況。（1）基準(zhǔn)重合時(shí)工序尺寸及公差的計(jì)算生產(chǎn)上大部分加工面都是基準(zhǔn)重合，確定工序尺寸及公差時(shí)由最后一道工序開始向前推算，計(jì)算步驟如下：

1）查表或憑經(jīng)驗(yàn)估計(jì)確定毛坯總余量和工序余量。

2）求工序基本尺寸。從設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)尺寸及公差，其余工序尺寸公差按經(jīng)濟(jì)精度確定。

4）標(biāo)注工序尺寸及偏差。最后一道工序尺寸的公差按設(shè)計(jì)尺寸標(biāo)注，其余工序尺寸公差按“入體原則”標(biāo)注，毛坯尺寸公差按對稱偏差標(biāo)注。（2）基準(zhǔn)不重合時(shí)工序尺寸及公差的計(jì)算當(dāng)工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合時(shí)，確定各工序尺寸及公差必須運(yùn)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(diào)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(shí)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(jì)算公式與符號說明見表2-82.8工藝裝備的選擇設(shè)備及工裝的選擇對保證零件的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率有著直接的作用。

1．機(jī)床的選擇

1）機(jī)床的主要規(guī)格尺寸應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)

2）機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)

3）機(jī)床的生產(chǎn)率與加工零件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)

4）機(jī)床選擇還應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況2．夾具的選擇

選擇夾具主要應(yīng)考慮生產(chǎn)類型，同時(shí)，夾具的精度應(yīng)與加工精度相適應(yīng)。

模具零件的生產(chǎn)屬于單件小批生產(chǎn)，一般選用通用夾具、拼裝夾具等，但當(dāng)零件形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且各表面間的相互位置精度要求較高時(shí)，也可采用專用夾具或考慮采用成組夾具。模具標(biāo)準(zhǔn)件屬于大批量生產(chǎn)，可采用高生產(chǎn)率的氣、液傳動的專用夾具。

3．刀具的選擇選擇刀具主要應(yīng)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(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等，刀具的類型、規(guī)格及精度等級應(yīng)符合加工要求，特別是對刀具耐用度要求是一項(xiàng)重要指標(biāo)。模具零件的加工一般采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。必要時(shí)也可采用各種高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具及其他一些專用刀具。4．量具選擇量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所要求的檢驗(yàn)精度來選擇。所選用量具能達(dá)到的準(zhǔn)確度應(yīng)與零件的精度要求相適應(yīng)。單件小批生產(chǎn)中廣泛采用游標(biāo)卡尺、千分尺等通用量具；大批生產(chǎn)常采用極限量規(guī)等高效量具；當(dāng)零件形狀結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且各表面間的相互位置精度要求較高時(shí)，可考慮采用專用檢具。

第3章模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)與質(zhì)量分析就是在模具零件的加工上必須進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析比較，選擇一個(gè)在給定的生產(chǎn)條件下最為經(jīng)濟(jì)的方案。不能為追求最大化的經(jīng)濟(jì)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|(zhì)量不考慮經(jīng)濟(jì)性，綜合考慮在一起就是模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。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(shí)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(chǎn)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(shù)手段的水平（3）模具裝配鉗工的技術(shù)水平（4）模具制造的生產(chǎn)方式和管理水平

模具工作部位的精度高于產(chǎn)品制件的精度

3.1模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

模具的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)概括起來可以歸納為：模具生產(chǎn)周期、模具生產(chǎn)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(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求和客觀情況，抓住主要矛盾，綜合考慮平衡各項(xiàng)指標(biāo)，求得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，滿足生產(chǎn)的需要。

3.1.1模具生產(chǎn)周期模具生產(chǎn)周期是指從接受模具訂貨任務(wù)開始到模具試模鑒定后交付合格模具所用的時(shí)間。影響模具生產(chǎn)周期的主要因素：（1）模具技術(shù)和生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化程度（2）模具企業(yè)的專門化程度（3）模具生產(chǎn)技術(shù)手段的現(xiàn)代化（4）模具生產(chǎn)的經(jīng)營和管理水平

3.1.2模具生產(chǎn)成本模具生產(chǎn)成本是指企業(yè)為生產(chǎn)和銷售模具所支付費(fèi)用的總和。模具生產(chǎn)成本包括原材料費(fèi)、外購件費(fèi)、外協(xié)件費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)、經(jīng)營開支等。影響模具生產(chǎn)成本的主要因素：（1）模具結(jié)構(gòu)的復(fù)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(shè)備（5）模具的標(biāo)準(zhǔn)化程度和企業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)品零件質(zhì)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(jié)構(gòu)（2）模具材料（3）模具加工質(zhì)量（4）模具工作狀態(tài)（5）產(chǎn)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(guān)模具零部件的配合精度兩個(gè)方面，是一項(xiàng)綜合指標(biāo)。影響模具精度的主要因素：（1）產(chǎn)品制件精度（2）模具加工的技術(shù)手段水平（3）模具裝配鉗工的技術(shù)水（4）模具制造的生產(chǎn)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(yīng)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(fù)荷較大，當(dāng)出現(xiàn)較大的彈性變形時(shí)，不僅要影響模具的動態(tài)精度，而且關(guān)系到模具能否繼續(xù)正常工作。因此，在模具設(shè)計(jì)中，在滿足強(qiáng)度要求的同時(shí)，對于模具剛度也應(yīng)得到保證，同時(shí)，在制造時(shí)也要避免由于加工不當(dāng)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(zhì)量是保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)。零件的機(jī)械加工質(zhì)量包括零件的機(jī)械加工精度和加工表面質(zhì)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(shí)際幾何參數(shù)與設(shè)計(jì)幾何參數(shù)的符合程度。模具零件的機(jī)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(yīng)限制在位置公差之內(nèi)，而位置誤差一般也應(yīng)限制在尺寸公差之內(nèi)。當(dāng)尺寸精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度、形狀精度也應(yīng)提高要求，但形狀精度要求高時(shí)，相應(yīng)的位置精度和尺寸精度有時(shí)不一定要求高，這要根據(jù)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(jī)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(yùn)動過程中相互位置的關(guān)系，而工件和刀具，又安裝在夾具和機(jī)床上，并受到夾具和機(jī)床的約束。

在機(jī)械加工時(shí)，機(jī)床、夾具、刀具和工件就構(gòu)成了一個(gè)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(yùn)動或近似的刀刃輪廓進(jìn)行加工而產(chǎn)生的誤差。雖然會帶來加工原理誤差，但往往可簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)或刀具形狀，或可提高生產(chǎn)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(chǎn)中仍能得到廣泛的應(yīng)用。（2）調(diào)整誤差通常工藝系統(tǒng)的調(diào)整有兩種基本方法：試切法和調(diào)整法。

1）試切法加工時(shí)先在工件上試切，根據(jù)測得的尺寸與要求尺寸的差值，用進(jìn)給機(jī)構(gòu)調(diào)整刀具與工件的相對位置，然后再進(jìn)行試切、測量、調(diào)整，直至符合規(guī)定的尺寸要求時(shí)再正式切削出整個(gè)待加工表面。試切調(diào)整比較符合實(shí)際加工情況，可得到較高的加工精度。

2）調(diào)整法在成批、大量的生產(chǎn)中，廣泛采用試切法預(yù)先調(diào)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(diào)整法較費(fèi)時(shí)。

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

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

2）機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)誤差是指機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度。機(jī)床主軸是用來裝夾工件或刀具，并傳遞主要切削運(yùn)動的重要零件，是機(jī)床精度的一項(xiàng)很重要的指標(biāo)。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(dǎo)向元件、分度機(jī)構(gòu)、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(shè)計(jì)夾具時(shí)，凡影響工件精度的尺寸應(yīng)嚴(yán)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(yīng)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(jù)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(shí)，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(shí)，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(chǎn)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(jī)床、刀具、夾具和工件組成切削加工時(shí)的工藝系統(tǒng)，在切削力、夾緊力以及重力等的作用下，將產(chǎn)生相應(yīng)的變形，使刀具和工件在靜態(tài)下調(diào)整好的相互位置，以及切削成形運(yùn)動所需要的正確幾何關(guān)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(xiàng)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(qiáng)，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(diǎn)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(diǎn)：①機(jī)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(yīng)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(jī)械加工過程中，工藝系統(tǒng)會受到各種熱的影響而產(chǎn)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(nèi)部熱源和外部熱源兩大類。內(nèi)部熱源主要指切削熱和摩擦熱，它們產(chǎn)生于工藝系統(tǒng)內(nèi)部，其熱量主要是以熱傳導(dǎo)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(fēng)、空氣對流和周圍環(huán)境等有關(guān)）和各種輻射熱（包括由陽光、照明、暖氣設(shè)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(guān)系和運(yùn)動關(guān)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(jī)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(shí)它們也通過各種傳熱方式向周圍的介質(zhì)散發(fā)熱量。當(dāng)工件、刀具和機(jī)床的溫度達(dá)到某一數(shù)值時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)散出的熱量與熱源傳人的熱量趨于相等，這時(shí)工藝系統(tǒng)就達(dá)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(yīng)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(shí)通常需要預(yù)熱機(jī)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(jī)以待熱量散發(fā)后再進(jìn)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(chǎn)實(shí)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(shù)上看，可將它們分成兩大類，即：（1）誤差預(yù)防技術(shù)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(zhuǎn)換關(guān)系。（2）誤差補(bǔ)償技術(shù)指在現(xiàn)存的原始誤差條件下，通過分析、測量，進(jìn)而建立數(shù)學(xué)模型，并以這些原始誤差為依據(jù)，人為地在工藝系統(tǒng)中引入一個(gè)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(jī)械加工的表面質(zhì)量3.3.1模具零件的表面質(zhì)量1．加工表面質(zhì)量含義模具零件加工表面質(zhì)量也稱表面完整性，它主要包含兩個(gè)方面的內(nèi)容：（1）表面的幾何特征表面的幾何特征（2）表面層力學(xué)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