模具授课之模具工艺基础

模块二：模具工艺基础知识模块1.2.1模具工艺基础一、模具关联知识概述模具属于边缘学科模具专业的专业基础课程模具关联知识的若干要点1-1模具属于边缘学科涉及机械设计、机械制造技术涉及金属材料及热处理和金属物理知识涉及高分子材料及凝固理论学科涉及粉末冶金、玻璃行业涉及电工电子技术及计算机技术1-2模具专业的专业基础课程机械制图机械设计机械制造工艺金属材料与热处理公差与配合材料力学与理论力学二、模具结构中的机构分析（任务一）机构分析中的若干相关概念2-1机构分析中的若干相关概念【1】结构的定义：结构是指物体（模具）的组成形式及其连接方式。结构的理解及认识：⒈多元的组合体；⒉相互之间发生联系。2-1机构分析中的若干相关概念【2】机构的定义：机构是指转换机械运动模式的装置。机构的理解及认识：1.多元的组合体；2.相互之间具有确定的相对运动。（机器、机械的概念）三、模具生产中的工艺设计（任务二：模具加工工艺过程组成分析）零件(产品）的生产过程机械加工工艺过程生产纲领与生产类型机械加工工艺规程3-1零件(产品）的生产过程1)原材料的运输、保管和准备；2)生产的准备工作；3)毛坯的制造；4)零件的机械加工与热处理；5)零件装配成机器；6)机器的质量检查及运行试验；7)机器的油漆、包装和入库。3-2机械加工工艺过程【1】1.工序一个或一组工人在一个工作地（机械设备）对同一个或同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程，称为工序。例：表1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图7–1阶梯轴讨论：生产规模不同，工序的划分不一样。3-2机械加工工艺过程的组成【2】2.安装工件经一次装夹后所完成的那一部分工序内容，称为安装。例：表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图7–1阶梯轴两次两次一次一次一次一次一次讨论：安装次数多好还是少好？3-2机械加工工艺过程的组成【3】3.工步工步是指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内容。例：表7-1单件小批生产的工艺过程工序号工序内容设备1车一端面，钻中心孔*；调头，车另一端面，钻中心孔车床I2车大外圆及倒角；调头，车小外圆、切槽及倒角车床II3铣键槽、去毛刺铣床表7-2大批大量生产的工艺过程工序号工序内容设备1铣两端面，钻两端中心孔*铣端面钻中心孔机床2车大外圆及倒角车床I3车小外圆、切槽及倒角车床II4铣键槽专用铣床5去毛刺钳工台图7–1阶梯轴四个五个一个两个三个两个一个3-2机械加工工艺过程的组成【4】4.走刀在一个工步中，有时因所需切除的金属层较厚而不能一次切完，需分几次切削，则每一次切削称为一次走刀。3-2机械加工工艺过程的组成【5】5.工位为了完成一定的工序内容，工件一次装夹后，与夹具或设备的可动部分一起，相对于刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置称为工位。工件机床夹具回转部分夹具固定部分分度机构3-3生产纲领与生产类型【1】1.生产纲领生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量。零件在一年计划期中的生产纲领计算：3-3生产纲领与生产类型【2】2.生产类型及其工艺特征生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般分为：1）大量生产2）成批生产3）单件生产3-3生产纲领与生产类型【3】1）大量生产产品的数量很大，产品的结构和规格比较固定，产品生产可以连续进行，大部分工作地的加工对象是单一不变的。例如，汽车、拖拉机、轴承等产品的制造，通常是以大量生产方式进行的。3-3生产纲领与生产类型【4】2）成批生产产品数量较多，每年生产的产品结构和规格可以预先确定，而且在某一段时间内是比较固定的，生产可以分批进行，大部分工作地的加工对象是周期轮换的。根据批量的大小，成批生产又可分为小批生产、中批生产和大批生产。例如，通用机床（一般为车、铣、刨、钻、磨床）等产品制造往往属于这种生产类型。3-3生产纲领与生产类型【5】3）单件生产产品数量少，但种类、规格较多，多数产品只能单个或少数几个地生产，很少重复。例如，重型机器、大型船舶制造及新产品试制等常属于这种生产类型。3-4机械加工工艺规程【1】1.什么是工艺规程？规定产品或零件制造工艺过程和操作方法的文件，称工艺文件，其内容称为工艺规程。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺文件，其内容称为机械加工工艺规程。3-4机械加工工艺规程【2】2.机械加工工艺规程的作用(1)机械加工工艺规程是机械加工工艺过程的主要技术文件，是指挥现场生产的依据。(2)机械加工工艺规程是新产品投产前，进行有关的技术准备和生产准备的依据。(3)机械加工工艺规程是新建、扩建或改建厂房（车间）的依据。3-4机械加工工艺规程【3】3.机械加工工艺规程的格式(1)工艺过程卡片工艺过程卡片是以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。(2)工序卡片工序卡片是为每一道工序编制的一种工艺文件。3-4机械加工工艺规程【4】4.制定机械加工工艺规程的原始资料1）零件工作图及其产品装配图；2）产品验收的质量标准；3）零件的生产纲领；4）现场的生产条件（毛坯制造能力、机床设备、工艺装备、工人技术水平，专用设备和工装的制造能力）；5）国内外有关的先进制造工艺及今后生产技术的发展方向等；6）有关的工艺、图纸、手册及技术书刊等资料。3-4机械加工工艺规程【5】5.制定机械加工工艺规程的步骤根据零件的生产纲领确定生产类型对被加工零件进行工艺分析确定毛坯拟定工艺路线确定各工序所用的设备和工艺装备（包括二类工具设计与编制）确定关键工序的技术要求及检验方法确定加工余量、工序尺寸及公差确定切削用量及时间定额填写工艺文件四、模具制作中的公差配合H有关“尺寸”的术语和意义有关“公差、偏差及误差”的术语和意义有关“配合”的术语和意义有关“形位公差”的术语和意义模具工件的公差配合4-1有关“尺寸”的术语和意义【1】1.有关“尺寸”的术语和意义（1）尺寸尺寸是用特定单位表示长度的数字。4-1有关“尺寸”的术语和意义【2】（2）基本尺寸基本尺寸是由设计者经过计算或按经验确定后，再按标准选取的标注在设计图上的尺寸。4-1有关“尺寸”的术语和意义【3】（3）实际尺寸实际尺寸是通过测量所得的尺寸。4-1有关“尺寸”的术语和意义【4】（4）极限尺寸极限尺寸是允许尺寸变化的两个界限值。其中：较大的一个称为最大极限尺寸较小的一个称为最小极限尺寸（4）极限尺寸图2-8公差与配合示意图图2-9公差带图4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【1】（1）尺寸偏差尺寸偏差=某一尺寸-基本尺寸偏差包括：实际偏差=实际尺寸-基本尺寸极限偏差4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【2】（2）极限偏差上偏差=最大极限尺寸—基本尺寸ES（孔）、es（轴）下偏差=最小极限尺寸—基本尺寸EI（孔）、ei（轴）4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【3】（3）尺寸公差（公差）尺寸公差是指尺寸允许的变动量。尺寸公差=最大极限尺寸—最小极限尺寸=上偏差—下偏差4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【4】（4）零线零线是在公差带图中，确定偏差的一条基准直线，也叫零偏差线。4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【5】（5）公差带上偏差下偏差零线基本尺寸下偏差上偏差4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【6】（6）公差带在公差带图中，由代表上、下偏差两条直线所限定的一个区域称为公差带。在国家标准中，公差带包括：公差带大小由标准公差确定公差带位置由基本偏差确定4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【7】（7）标准公差标准公差就是国家标准所确定的公差。4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【8】（8）基本偏差基本偏差就是用来确定公差带相对于零线位置的上偏差或下偏差，一般指靠近零线的那个偏差。4-2“公差、偏差及误差”的术语和定义【9】（9）误差误差是指零件的设计值X0与加工后的实测值Xi之差，用△Xi表示。即△Xi=Xi—X0式中，i=1、2、3、…、n，为测量次数。误差△Xi恒不为零！4-3有关“配合”的术语和定义【1】（1）配合配合就是基本尺寸相同的、相互结合的孔与轴公差带之间的相配关系。基孔制基轴制4-3有关“配合”的术语和定义【2】基孔制是基本偏差固定不变的孔公差带，与不同基本偏差的轴公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔为基准孔，它的下偏差为零。基准孔的代号为“H”。ESEI=00基本尺寸H4-3有关“配合”的术语和定义【3】基轴制是基本偏差固定不变的轴公差带，与不同基本偏差的孔公差带形成各种配合的一种制度。基轴制的轴为基准轴，它的上偏差为零。基准轴的代号为“h”。es=0ei0基本尺寸h4-3有关“配合”的术语和定义【4】配合类型间隙配合过渡配合过盈配合4-3有关“配合”的术语和定义【5】4-3有关“配合”的术语和定义【5】配合公差允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。间隙配合：配合公差=最大间隙—最小间隙过盈配合：配合公差=最大过盈—最小过盈过渡配合：配合公差=最大间隙+最大过盈配合公差=轴公差+孔公差4-4有关“形位公差”的术语和意义形位公差引言形位公差的新国家标准零件的要素形位公差的标注形位公差带形位公差引言经过机械加工后的零件，由于机床夹具、刀具及工艺操作水平等因素的影响，零件的尺寸和形状及表面质量均不能做到完全理想而会出现加工误差。形位公差引言尺寸误差几何形状误差相互位置误差表面粗糙度加工误差零件在加工过程中，形状和位置误差（简称形位误差）是不可避免的。如工件在机床上的定位误差、切削力、夹紧力等因素都会造成各种形位误差形位误差不仅会影响机械产品的质量（如工作精度、联接强度、运动平稳性、密封性、耐磨性、噪声和使用寿命等），还会影响零件的互换性。形位公差引言为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置公差（简称形位公差）。形位公差的新国家标准为了满足零件的使用要求，保证零件的互换性和制造的经济性，设计时必须合理控制零件的形位误差，即对零件规定形状和位置公差（简称形位公差）。形位公差的新国家标准GB／T1182－1996《形状和位置公差通则、定义、符号和图样表示法》；GB／T1184－1996《形状和位置公差未注公差值》；GB／T4249－1996《公差原则》；GB／T16671－1996《形状和位置公差最大实体要求、最小实体要求和可逆要求》GB1958－80《形状和位置公差检测规定》。零件的要素形位公差的研究对象就是构成零件几何特征的点、线、面，统称为几何要素，简称要素。零件的要素按存在状态分1）理想要素:具有几何学意义，没有任何误差的要素，设计时在图样上表示的要素均为理想要素。2)实际要素:零件在加工后实际存在，有误差的要素。通常由测得要素来代替。零件的要素按几何特征分1）轮廓要素：构成零件轮廓的可直接触及的点、线、面。2）中心要素：不可触及的，轮廓要素对称中心所示的点、线、面。零件的要素按在形位公差中所处的地位分1）被测要素：零件图中给出了形状或（和）位置公差要求，即需要检测的要素。2）基准要素：用以确定被测要素的方向或位置的要素，简称基准。零件的要素按被测要素的功能关系分1）单一要素：仅对其本身给出形状公差要求的要