模具制造工艺前言

第一章绪论本章教学主要内容：模具技术的发展及发展趋势；模具制造的要求；过程和方法；教学重点：模具制造的基本要求和特点；模具制造的工艺过程；模具零件的主要加工方法；教学难点：学会分析模具制造的工艺过程。1.1模具制造技术的现状与发展1.1.1我国模具制造技术的现状在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一。随着科学技术的发展，工业品的品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量和外观不断提出新的要求，对模具的质量的要求越来越高。模具设计与制造水平的高低，直接影响着国民经济的发展，世界上工业发达的国家，模具工业发展迅速，模具总产值超过机床工业的总产值，发展速度超过了机床、汽车、电子等工业，是国民经济的基础工业之一。模具技术，特别是制造精密、复杂、大型长寿命模具的技术，已成为衡量一个国家机械制造水平的重要标志之一。目前，我国的模具行业生产厂家数千个，职工有50万人，每年能生产百万套模具。模具制造技术从过去只能制造简单模具已发展到可以制造大型、精密、复杂、长寿命的模具。但总体还存在着制造的模具品种少、精度差、寿命短、生产周期长的弊端，精密、复杂、大型模具很多因为国内制造困难，也不得不从国外进口。为了尽快发展我国的模具工业，国家已经采取了许多具体措施，如给专业模具厂投入技术改造资金，将模具列为国家规划重点科技攻关项目，派有关工程技术人员出国考察，引进国外模具先进技术，制定有关的模具标准等。近几年我国的模具工业发展较快，模具制造水平也在逐步提高。在冲压模具方面，我国设计和制造的电动机定/转硅钢片硬质合金多工位自动级进模，电子、电器行业用的50余工位的硬质合金多工位自动级进模等，都达到了国际同类模具产品的技术水平。凹模镶件的重复定位精度0.005mm，步距精度0.005mm，模具成形表面粗糙度达到0.4-0.1mm。在塑料模具方面，能设计制造汽车保险杠及整体仪表盘大型注射模具，模具重达几十吨，模具尺寸精度可达到10mm，型腔表面粗糙度Ra=0.1mm，型芯表面粗糙度Ra=3.2mm，模具寿命达到30万次以上，达到国际同类模具产品的技术水平。1.1.2模具制造技术随着制造业技术的发展而发展的状况1.模具制造技术随着制造设备水平的提高而提高。随着先进、精密和高自动化程度的模具加工设备的应用，如数控仿形铣床、数控加工中心、精密坐标磨床、连续轨迹数控坐标磨床、高精度低损耗数控电火花成形加工机床、慢走丝精密电火花线切割机床、精密电解加工机床、三坐标测量仪、挤压研磨机等模具加工和检测设备的应用，拓展了可进行机械加工模具的范围，提高了加工精度，降低了制件表面粗糙度，大大提高了加工效率，推进了模具设计制造一体化的发展。2.模具制造技术随着模具新材料的应用而提高。模具材料是影响模具寿命、质量、生产效率和生产成本的重要因素。3.模具制造技术随着标准化程度的提高而提高。模具的标准化是代表模具工业与模具技术发展的重要标志。到目前为止，已经制定了冲压模具、塑料模具、压铸模具和2模具基础技术等50多项国家标准，近300多个标准号，基本满足了国内模具生产技术发展的需要。商品化程度是以标准化为前提的，随着标准的颁布实施，模具的商品化程度也大大提高。商品化推动了专业化生产，降低了制造成本，缩短了制造周期，提高了标准件的内外部质量，也促进了新型材料的应用。4.模具制造技术随着模具现代化设计与制造技术的发展而提高。随着计算机技术的发展应用，计算机辅助模具设计与制造（CAD/CAM）趋于成熟，模具设计与制造一体化技术已经实现。计算机辅助设计制造不仅提高了设计速度，还可以实现成形的模拟，优化设计参数；可以依据设计模型进行自动加工程序的编制，还可以实现加工结束后自动检测。1.1.3模具制造技术的发展趋势随着我国社会主义市场经济的不断发展，工业产品的品种增多，产品更新换代加快，市场竞争日益激烈。因此模具质量的提高和生产周期的缩短显得尤为重要，促进模具制造技术的发展出现以下趋势。1.模具粗加工技术向高速加工发展。以高速铣削为代表的高速切削加工技术代表了模具零件外形表面粗加工发展的方向。高速铣削可以大大改善模具表面的质量状况，并大大提高加工效率和降低加工成本。超高速加工中心的切削进给速度可达76m/min，主轴转速可达45000r/min。另外，毛坯下料设备出现了高速锯床、阳极切割和激光切割等高速、高效率加工设备，出现了高速磨削设备和强力磨削设备。2.成型表面的加工向精密、自动化方向发展。成型表面的加工向计算机控制和高精度加工方向发展。数控加工中心、数控电火花成形加工设备、计算机控制连续轨迹坐标磨床和配有CNC修整装配与精密测量装置的成型磨削加工设备等的推广使用，是提高模具制造技术水平的关键。3.光整加工技术向自动化方向发展。当前模具成形表面的研磨、抛光等加工仍然以手工作业为主，不仅花费工时多，而且劳动强度大、表面质量低。工业发达国家正在研制由计算机控制、带有磨料磨损自动补偿装置的光整加工设备，可以对复杂型面的三维曲面进行光整加工，并开始在模具加工上使用，大大提高了光整加工的质量和效益。4.逆向制造工程制模技术的发展。以三坐标测量机和快速成型制造技术为代表的逆向制造技术，是一种以复制为原理的制造具有重大的影响。这种技术特别适用于多品种、少批量、形状复杂的模具制造，对缩短模具制造周期，进而提高产品的市场竞争能力有重要意义。5．模具CAD/CAM技术将有更快的发展。模具CAD/CAM技术在模具设计与制造的优势越来越明显，它是模具技术的又一次革命，普及和提高CAD/CAM技术的应用是模具制造业发展的必然趋势。1.2模具制造工艺的任务所谓模具制造工艺，就是把设计转化为产品的过程。模具制造工艺学，是把模具设计转化为模具产品的过程。模具制造工艺的任务就是研究探讨制造的可行性和如何制造的问题，进而研究怎样以低成本、短周期制造高质量模具的任务。成本、周期和质量是模具制造的主要技术经济指标。寻求这3个指标的最佳值，单从模具制造的角度考虑是不够的，应综合考虑设计、制造和使用这3个环节，三者要协调。“设计”除考虑满足使用功能外，还要充分考虑制造的可行性；“制造”要满足设计要求，同时也制约“设计”，并指导用户使用；“用户”也要了解设计与工艺，使得冲压和塑压等制品的设计在满足使用功能等前提下便于制造，为达到较好的技术经济指标奠定基础。从制造角度考虑，影响制造的主要因素有：1.表面“外表面加工”较“内表面加工”容易，规则表面比异型表面加工容易，型孔较型腔加工容易。2.精度精度提高则制造难度可能成几何级数增加。3.表面粗糙度占用制造时间较多（一般多达1/3）。4.型孔和型腔型孔和型腔的数量增加模具的复杂性和制造难度。5.热加工影响各道工序的制造效率。1.3模具制造的特点及基本要求1.3.1模具制造的特点1.单件、多品种生产模具是高寿命专用工艺装备，每套模具只能生产某一特定形状、尺寸和精度的制件，这就决定了模具生产属于单件、多品种生产。2.生产周期短由于新产品更新换代的加快和市场竞争的日趋激烈，要求模具的生产周期越来越短。模具的生产管理、设计和工艺工作都应该适应这一要求，要提高模具的标准化水平，以缩短制造周期，提高质量，降低成本。3.要求成套性生产当某个制件需要多副模具加工时，前一模具所制造的是后一模具的毛坯，模具之间相互牵连制约，只有最终制件合格，这一系列模具才算合格。因此，在模具的生产和计划安排上必须充分考虑这一特点。4.模具要求高精度和低表面粗糙度。5.要求模具寿命高，以降低制造成本。6.模具制造具有经验性的特点，模具制造装配、调试是非常重要的，也是影响制造周期的重要因素。1.3.2模具制造的基本要求（1）保证模具质量（2）保证制造周期（3）良好的劳动条件（4）模具成本低廉（5）工艺水平先进1.4本课程的性质、任务和学习方法本课程是高职高专模具设计与制造专业的核心课程之一。通过本课程的学习，使学生掌握三个方面的关键技能，一、能操作所有普通机械加工设备和现代模具加工设备，二、能编制合理工艺方案，运用好各种加工设备加工出高质量的模具零部件，三、装配出高质量的成套模具。由于现代工业生产的发展和材料成形新技术的应用，对模具制造技术的要求越来越高。模具的制造方法已经不再只是过去传统意义上的一般机械加工，是立足于一般的机械加工，又把现代加工技术与管理与一般机械加工方法有机结合。因此，通过本课程的学习，要求学生掌握机械加工工艺理论基础，切削刀具，模具加工工艺规程，模具加工、装配，生产管理等，同时，要求同学了解模具现代制造技术，以提高学生分析较复杂的模具结构的工艺性和可加工性的能力。本课程体系中配合有大量的实践教学内容，实践动手能力要求高，涉及的知识面较广。因此，学生除了重视课堂教学外，特别注意实践环节，尽可能使实践教学连贯、系统，以提高本课程的学习效果。