模具制造工艺学基础知识总结
模具制造工艺学
一工艺过程的基本知识
生产过程中为改变生产对象的形状、尺寸相对位置和性质等。使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。
工序是一个或一组工人在一个工作地点对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程。
工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。
复合工步用几把刀具或复合刀具同时加工同一工件上的几个表面进给刀具从被加工表面每切下一层金属层。
工艺规程的内容：1、工艺分析2、材料及毛坯的方式；3、工艺方案：表面加工方法加工顺序、尺寸、热处理安排4、加工余量及尺寸；5、设备、刀具、量具；6、时间定额。
生产纲领工厂制造产品（或零件）的年产量分为单件生产和成批生产。
N=Qn(1+a+b)Q－产品的生产纲领；n－每台产品中该零件的数量；a－该零件的备品率；b－该零件的废品率
工序余量相邻两工序的工序尺寸之差。是被加工表面在一道工序切除的金属层厚度。
加工总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差。也称毛坯余量。
影响加工余量的因素1）被加工表面上由前道工序生产的微观不平度和表面缺陷层深度。2）被加工表面上由前道工序生产的尺寸误差和几何形状误差。3）前道工序引起的被加工表面的位置误差。4）本道工序的装夹误差。
确定加工余量的方法1．经验估计法2．分析计算法3．查表修正法工艺规程内容是描述由毛坯加工成为零件的过程的工艺文件。规定了加工顺序、选用的机床、工具和加工方法，技术条件和检验手段等内容。
作用：指导生产和组织工艺准备
制定工艺规程的原则在一定的生产条件下，以最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合图纸和技术要求的零件。体现在①技术上的先进性②经济上的合理性③有良好的劳动条件。
制定工艺规程的基本步骤⑴总装图和零件图的研究分析和工艺审查；⑵确定生产类型；⑶确定毛坯的种类和尺寸；⑷选择定位基准和主要表面的加工方法，拟定加工路线；⑸确定工序尺寸、公差和技术要求；⑹确定加工机床、工艺装备、切削用量和时间定额；⑺填写工艺文件。工件定位确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程称为定位；使其在加工过程中保持位置不变的操作称为夹紧；定位、夹紧称为装夹。
要求：（1）应使工件相对于机床处于一个正确的位置。（2）要保证加工精度，位于机床或夹具上的工件还必须相对于刀具有一个正确位置。
设计基准在设计图样上所采用的基准。工艺基准在工艺过程中采用的基准。
工序基准在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。
定位基准在加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置（即将工件定位）所使用。
测量基准测量时所采用的基准的基准。
装配基准装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。
粗基准选择1）为保证加工表面与不加工表面之间的位置尺寸要求，应选不加工表面作粗基准。2）若要保证某加工表面切除的余量均匀，应选该表面作粗基准3）为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量小的表面作粗基准。4）选作粗基准的表面，应尽可能平整，不能有飞边、浇注系统、冒口或其它缺陷。5）一般情况下粗基准不重复使用。
精基准1）基准重合原则选设计基准作定位基准，容易保证加工精度。2）基准统一原则应选择几个被加工表面（或几道工序）都能使用的定位基准为精基准。3）自为基准原则精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，这时应尽可能用加工表面自身为精基准。4）互为基准原则两个被加工表面之间位置精度较高，要求加工余量小而均匀时。
工件的装夹方法1．找正法装夹工件（1）直接找正法用百分表、划
针或目测在机床上直接找正工件的有关基准，使工件占有正确的位置称为直接找正法。单件和小批生产（2）划线找正法在机床上用划线盘按毛坯或半成品上预先划好的线找正工件，使工件获得正确的位置称划线找正法。多用于单件小批生产。2．用夹具装夹工件利用夹具上的定位元件使工件获得正确位置。一般用于成批和大量生产。二模具的机械加工
导柱和导套的工艺过程可以归纳为：备料→粗加工和半精加阶段→热处理→精加工阶段→光整加工阶段。
数控加工中心是在一般的数控镗铣床上加装刀库和自动换刀装置，工件在一次装夹后通过自动更换刀具，连续地对其各加工面自动地完成铣、镗、钻、锪、铰、攻螺纹等多种工序加工。三成型磨削四特种加工工艺
电火花加工是在特定介质中，通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种方法，可以加工各种高熔点、高硬度、高强度、高纯度、高韧性材料。
电火花加工的基本原理脉冲放电用于零件加工应具备以下基本条件。(1)接在不同极性上的工具和工件之间必须保持一定距离以形成放电间隙。为了使脉冲放电能连续进行，在加工过程中必须保持放电间隙不变。(2)放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。(3)脉冲波形基本是单向的。(4)有足够的脉冲放电能量，以保证放电部位的金属熔化或气化。
电火花加工的特点(1)便于加工用机械加工难以加工或无法加工的材料，如淬火钢、硬质合金、耐热合金等。(2)电极和工件在加工过程中不接触，两者间的宏观作用力很小，所以便于加工小孔、深孔、窄缝等零件，而不受电极和工件刚度的限制。(3)电极材料不要求比工件材料硬。(4)直接利用电、热能进行加工，便于实现加工过程的自动控制。
电火花加工的工艺范围1）穿孔加：2）型腔加工：3）强化金属表面4）磨削平面及圆柱面。
电火花穿孔加工的工艺过程1、选择加工方法2、选择电极材料3、设计电极4、加工电极5、装夹电极6、被加工零件准备7、校正电极8、零件装夹与定位9、调整主轴头上、下位置10、加工准备11、开机加工12、规准转换与中间检查13、零件检查。
保证凸、凹模配合间隙的方法(1)直接配合法直接配合法是用加长的钢凸模作电极加工凹模的型孔，加工后将凸模上的损耗部分去除。(2)间接配合法间接配合法是将凸模的加长部分选用与凸模不同的材料，如铸铁等粘接或钎焊在凸模上，与凸模一起加工，以粘接或钎焊部分作穿孔电极的工作部分。(3)修配凸模法凸模和工具电极分别制造，在凸模上留一定的修配余量，按电火花加工好的凹模型孔修配凸模，达到所要求的凸、凹模的配合间隙。(4)二次电极法二次电极法加工是利用一次电极制造出二次电极，再分别用一次和二次电极加工出凹模和凸模，并保证凸、凹模配合间隙。五模具装配工艺
扩展阅读：模具制造工艺知识总结
1生产过程：将原材料或半成品转变成为成品的各有关劳动过程的总和。
2工艺过程：在模具产品的生产过程中，对于那些使原材料成为成品的直接有关的过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等。
3工序是工艺过程的基本单元。工序是指一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点,对一个（或同时几个）工作所连续完成的那部分工艺过程。
4工步是当加工表面、切削工具和切削用量中的转速与进给量均不变时，所完成的那部分工序。
5走刀：在一个工步内由于被加工表面需切除的金属层较厚，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。
6为减少工件安装次数，常采用各种回转工作台，回转夹具或移位夹具。使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。7在制定工艺规程时，要体现以下三个方面的要求：（1）技术上的先进性。（2）经济上的合理性。（3）有良好的劳动条件。（4）生产质量的可靠性
8工艺文件就是将工艺规程的内容，填入一定格式的卡片，即为生产准备和施工依据的技术文件。工艺文件常见的有以下几种：（1）工艺过程综合卡片。（2）工艺卡片。（3）工序卡片。9工序卡片是在工艺卡片的基础上分别为每一个工序制订的，是用来具体指导工人进行操作的一种工艺文件。
10零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。零件结构的工艺性好是指零件的结构形状在满足使用要求的前提下，按现有的生产条件能用较经济的方法方便地加工出来。
11基准就是零件上用以确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面。12基准按其他作用不同，可分为设计基准和工艺基准。
13在零件图上用以确定其他点、线、面的基准，称为设计基准。14工艺基准就是零件在加工和装配过程中所使用的基准。
15工艺基准按用途不同又可以分为（1）定位基准（2）测量基准（3）装配基准。定位基准就是加工时使工件在机床或夹具中占据一正确位置所用的基准。测量基准就是零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准就是装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准。
16选择精基准的原则：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则、互为基准原则。17除定位基准的合理选择外，拟定工艺路线还要考虑表面加工方法（1从保证加工表面的加工精度和表面粗糙度要求考虑。2考虑工件材料的性质3表面加工方法选择,首先保证质量要求外，还应考虑生产效率和经济性要求。）、加工阶段划分（1粗加工阶段主要任务是切除各加工表面上的大部分加工余量，使毛坯在形状和尺寸上尽量接近成品。2半精加工阶段它的任务是是使主要表面消除粗加工留下的误差，达到一定的精度及留有精加工余量，为精加工做好准备。3精加工阶段主要是去除半精加工所留的加工余量，使工件各主要表面达到图样要求的尺寸精度和表面粗糙度。4光整加工阶段如衍磨、抛光等。用于精度及表面粗糙度要求很高的场合。）、工序的集中与分散和加工顺序（1切削加工顺序的安排：先粗后精；先主后次；基面先行；先面后孔2热处理工序的安排：预先热处理，包括退火、正火、时效和调质等；最终热处理，包括各种淬火、回火、渗碳和氮化处理等3辅助工序安排）等四个方面
18确定加工余量的方法有计算法、查表法、经验法三种。19影响模具精度的主要因素：1.制件的精度2.模具加工技术手段的水平3.模具装配钳工的技术水平4.模具制造的生产方式和管理水平
20对模具技术经济分析的的主要指标有：模具精度和表面质量，模具的生产周期，模具的生产成本和模具的寿命。模具寿命：是指模具在保证所加工产品零件质量的前提下，所能加工的制件的总数量，它包括工作面的多次修磨和易损件更换后的寿命。影响模具寿命的因素有：（1）模具结构（2）模具材料（3）模具加工质量（4）模具工作状态（5）产品零件状况21机械加工表面质量也称表面完整性，包括表面几何特征（表面粗糙度，表面波度，表面加工纹理，伤痕）、表面层力学物理性能（表面层加工硬化，表面层金相组织的变化，表面层残余应力）
22车床的种类很多，其中以卧式车床的通用性较好，应用最为广泛。在模具加工中应用主要如下：（1）圆盘类、轴类零件的加工（2）局部圆弧面的加工（3）回转曲面的粗加工或半精加工（尺寸大的曲面采用仿形加工法；尺寸小的曲面采用成形刀加工；对拼型腔加工时，为保证型腔尺寸准确对合，通常应预先将各镶件间的结合面磨平，两板用销钉定位，螺钉紧固组成一个整体后才进行车削。）
23仿形机构的形式很多，工业上应用最多的是：机械式、液压式、电控式
24坐标机床加工与普通机床加工的根本区别在于它们具有精密传动系统可作准准确的移动与定位。
25成形磨削就是将零件的轮廓线分解成若干直线与圆弧，然后按照一定的顺序逐段磨削，使之达到图样的技术要求。成形磨削按加工原理可分为：成形砂轮磨削法、夹具磨削法两类。26正弦精密平口钳和正弦精密磁力台，加工平面或斜面（对工件的固定方式不同，正弦精密平口钳是利用钳口夹持，工件应具有较大的刚性；正弦精密磁力台是利用磁性吸合，工件必须是能磁化的材料。）；正弦分中夹具，加工具有一个回转中心的工件；万能夹具，加工具有多个回转中心的工件。
27数控加工是指在数控机床上进行零件切削加工的一种工艺方法。数控机床的组成：控制介质；数控装置；伺服系统；机床本体。数控加工与普通加工方法的区别在于控制方式。在普通机床上进行加工时，机床动作先后顺序和各运动部件的位移都是由人工直接控制。在数控机床上加工时，所有这些都由预先按规定形式编排并输入到数控机床控制系统的数控程序来控制。
28机床原点（M）又称机床零点，是机床上的一个固定点，由机床生产厂在设计机床时确定，原则上是不可改变的。以机床原点（M）为坐标系就称为机床坐标系。机床原点是机床坐标系的原点，同时也是其他坐标系与坐标系值的基准点。也就是说只有确定了机床坐标系，才能进行其他操作。机床参考点（R）是由机床制造厂人为定义的，它与机床原点（M）之间的坐标位置关系是固定的，并被存放在数控系统的相应机床数据存储器中，一般是不允许改变的。
29工件原点（P）又称工件零点或编程零点，工件原点（P）是为编制加工程序而定义的点，它可由编程员根据需要来定义，一般选择工件图样上的设计基准作为工件原点（P），例如回转体零件的端面中心，非回转体零件的角边，对称图形的中心。在工件上以工件原点（P）为坐标系原点所建立的坐标系称为工作坐标系，其坐标轴及方向与机床坐标系一致。
30起刀点指刀具起始运动的刀位点，即程序开始执行时的刀位刀位点即刀具的基准点。如圆柱铣刀底面中心、车刀与镗刀的理论刀尖。对刀点：与工件零点有固定联系尺寸的圆柱销的中心。用其对刀点作为起刀点。
31一个完整的加工程序由程序号（程序名）、若干程序段及程序结束指令组成。32程序段格式就是一条程序段中字、字符、数据的排列形式。
33G00，快速点定位指令。它命令刀具以定位控制方向从刀具所在点以最快速度移动到下一个目标位置。它只是快速定位，而无运动轨迹要求。G90表示程序输入的坐标值按绝对坐标值取；G91表示程序段的坐标值按增量坐标值取；M00，程序停止。M02，程序结束。34模具电火花成形加工的基本原理就是利用工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象，并有控制地去除工件材料，以达到一定的形状,尺寸和表面粗糙度要求。35常用的介质有煤油、皂化液、去离子水等。
36电火花成形加工的物理本质：介质的击穿与放电通道的形成，能量的转换、分布与传递，电极材料的抛出，极间电质的消电离。
37电火花应用：穿孔加工，型腔加工，强化金属表面和凹凸模的刃口，磨削平面及圆柱面。38影响电火花成型加工速度的基本因素（1）极性效应(2)脉冲参数对电蚀量的影响（3）脉冲宽度对电蚀量的影响（4）材料的热力学常数对电蚀量的影响
39极性效应：电火花加工过程中，正极和负极的表面虽然都受到电腐蚀，但其蚀除量是不相等的，这种由于正负极不同而导致材料蚀除量不同的现象叫做极性效应。40电极的结构形式有：整体式镶拼式多电极
41电规准：电火花加工过程中的电参数如电压，电流，脉宽，间歇等称为电规准。
42电火花切割加工的原理：与电火花成形加工的基本原理基本相同，都是利用电火花放电使金属熔化或汽化，并通过冷却液把融化或汽化了的金属去掉，从而实现各种形状的金属零件加工。在线切割中电极丝与高频脉冲电源的负极相接，工件则与电源的正极相接，利用线电极与工件之间产生的火花放电而腐蚀工件。同时，工件则按所需的形状移动，这样便将一定形状的工件切割下来。
43电火花切割加工与电火花成形加工相比的特点：不需要制造专用电极，电极丝可反复使用，生产成本低，并节约电极制造时间。电极丝常用钼丝，铜丝，可加工形状复杂的模具。加工精度高。生产效率高，易实现自动化。加工过程中大都不需要电规准转换。不能加工盲孔类及阶梯类成型表面。
44快速成型加工，是一种用材料逐层或逐点堆积出制件的制造方法。
45冷冲模的模架一般由上模座、导套、导柱、下模座等零件组成。模架的作用有两个：连接和导向。上模座和下模座是平板类零件，其主要加工工艺是平面和孔的加工；导柱和导套是轴套类零件，其加工工艺主要是内外圆柱表面的加工。
46.上，下模座的加工工艺过程：铸坯退火处理刨削或铣削上下表面钻导柱导套孔刨气槽磨上下表面镗导柱导套孔
47为了保证撒谎能够下模座的导套导柱孔距一致，可将两块模座装夹在一起同时加工。采用卧式和立式双轴镗床同时加工莫座上的两孔，这样导柱导套的孔距一致性更容易保证。48导柱导套的加工工艺：毛坯车削加工渗碳处理，淬火内外圆磨削精磨
49二次电极法：利用凸形的电极加工出凹模，再用该电极加工凹形的电极，然后用二次凹形电极加工凸模，这种方法常用语凹模制造困难的电加工。
50为了改善模具结构零件工艺性，必须考虑以下原则：（1）模具结构尽量简单（2）模具使用过程中的易损件能方便的调整和更换（3）尽可能采用标准化零部件（4）模具零件应具有良好的工艺性（5）磨模具应便于装配51模具装配的工艺方法：（1）完全互换法：利用控制零件的制造误差来保证装配精度的方法（2）修配法：在零件上预留修配量，装配时根据实际需要修正预留面来达到装配要求的方法（3）调整法：调整法的实质与修配法相同，仅具体方法不同，它是用一个可调整位置的零件来调整它在机器中的位置以达到装配精度，或增加一个定尺寸零件以达到装配精度地方法。
52控制垫片间隙的方法：垫片法，镀铜法，透光法，涂层法，腐蚀法，工艺尺寸法，工艺定位器法
53电火花穿孔、型腔加工特点：1）可以在淬火后进行，避免热处理变形；2）配合间隙均匀，刃口耐磨；3）不受材料硬度限制；4）复杂凹模不用镶拼结构。
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