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模具制造工艺学复习资料
模具制造工艺学复习资料第一章模具制造概论
1.模具制造过程是指通过一定的加工工艺和工艺管理对模具进行加工、装配的过程。
2.模具制造包括五个阶段：
①术准备阶段：
设计模具图纸，模具工艺工件，制定工时定额
②材料准备：
下料、锻造、热处理
③零组件加工：
机械加工、特种加工、光整加工、热处理、表面处理。
④装配调试：
组件装配、总装、试模
⑤试模鉴定：
试模、调整、合格入库
3.模具毛坯设计应根据模具零件所要求的性能和结构、模具零件的生产规模、加工方法等合理选择毛坯。
4.毛坯的种类：
铸件、锻件、型材。
5.毛坯的选择：
①模具图样的规定
②模具零件的结构形状和几何尺寸
③生产批量
④模具零件的材料及对材料组织和力学性能的要求。
6.模具制造工艺规程编制：
①分析模具的工艺性
②确定毛坯形式
③进行二类工具的设计和工艺编制
④填写工艺规程内容。
7.模具制造的基本技术要求：
①具零件应具有较高的强度、刚度、耐磨性、耐冲击性、淬透性和较好的切削加工性。
②模具零件的形状、尺寸精度要求高，表面粗糙度数值要求低。
③模具零件的标准化。
④模具凸、凹模具之间具有合理的间隙。
8.模具设计时应考虑的问题：
①模具设计必须满足使用要求，结构尽可能简单。
②合理设计模具的精度
③综合考虑模具的结构工艺性，分清主次
④考虑生产条件
9.模具结构工艺一般有如下几种考虑：
①尽可能采用标准化设计；②便于在机床上定位装夹；
③零件应有足够的刚度；④减少加工困难；⑤采用镶拼结构；⑥减少和避免热处理变形和开裂；
⑦便于装配；⑧便于刃磨、维修、调整和更换易损件。
第二章模具机械加工技术
1.车削加工一般作为回转体表面的中间工序或最终工序。
精车的尺寸精度可达IT8~IT6，表面粗糙度可达Ra1.6~0.8
2.成形车削是在通用车床上，通过一定的装置并采用通用或专用车刀对具有特殊型面的模具零件进行的成形加工，如型芯（凸模）、型腔、球面垫圈等成形表面的加工。
3.铣削加工一般用于中间工序，加工平面、沟槽、齿轮、螺纹、花键轴和比较复杂的型面，加工效率及精度由于刨床。
一般精度可达IT10~IT8，粗糙度可达Ra1.6~0.4；
4.模具加工时，常用的铣床包括普通立式铣床和万能工具铣床。
5.磨削加工能加工平面、内外圆、成形表面等，可以磨削淬硬钢、硬质合金等高硬度材料及普通材料。
加工精度可达IT7~IT5，表面粗糙度可达Ra1.6~0.2
6.模具生产中形状简单的零件（如导柱、导套的内外圆和模具零件的接触面等）一般选用万能
外圆磨床、内圆磨床、平面磨床进行加工。
而模具的异形工作面和精度要求较高的零件，如高速冲模的工作零件一般选用在成形磨床、光学曲线磨床、坐标磨床和数控磨床上加工。
7.磨削加工分类：
A普通磨削加工①平面磨削②内外圆磨削
B成形磨削加工①成形砂轮磨削法②成形夹具磨削法③数控磨床成形磨削法④光学曲线磨床磨削法
C坐标磨削加工①坐标磨床
8.坐标镗削加工是在坐标镗床对高精度孔及孔系零件的加工。
孔加工精度可达IT6~IT5孔距精度可达0.005~0.01mm,粗糙度可达Ra1.25~0.63，甚至可达Ra0.4
9.普通车削的特殊装夹方法：
①四爪单动卡盘装夹；②花盘装夹。
10.铣削加工借助铣床附件回转工作台可以进行各种圆弧面的加工。
11.普通磨削采用电磁吸盘装夹零件；内圆磨削一般采用前后顶尖装夹，当磨削细长但不能加工顶尖的工件时可采用反顶尖装夹。
内圆磨削时，其装夹方式与车床类似
12.成形夹具磨削法中常用的夹具有正弦精密平口钳、正弦磁力台等。
第三章模具的特种加工技术
1.电火花成形加工electricaldischargemachining，EDM，又称放电加工或电蚀加工。
是指在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间的脉冲放点时的电腐蚀作用对工件进行加工的一种工艺方法；适用场合：
高熔点、高强度、高纯度、高韧性材料，可加工特殊及复杂形状的零件。
2.其他电火花加工及其应用：
A电火花磨削：
electricaldischargegrinding，EDG与电火花成形相同，也是依靠脉冲放电产生瞬时高温热源将金属腐蚀去除的一种加工方法。
特点是减少了放电的拉弧现象，提高了脉冲的稳定性和利用率，节约加工成本。
B电火花强化：
其原理是利用硬的材料如硬质合金、钨等作工具电极，在工具电极和工件电极之间接上直流或交流电源，由于振动器的作用，使电极和工件间隙频繁通断变化，二者之间不断产生火花放点，从而将硬质的材料涂覆到工件表面，实现对金属表面的强化。
C电火花小孔高速加工：
在电火花线切割加工中需要有径深比较大的穿丝孔，这种孔就采用专门的电火花小孔高速加工。
加工是用细铜管作为加工孔的工具电极，用去离子水以高压泵入电极管的孔中，流入加工区域，强制排除电蚀产物，从而保证放电过程稳定进行。
3.中速走丝电火花线切割加工：
中走丝是高速走丝的升级产品，可以理解为能多次切割的高速走丝。
它的切割速度并不比高速走丝慢，反而要高于高速走丝，只有在多次切割的过程中才能降低切割速度以达到切割的效果。
可以说，中速走丝实际上是高速走丝电火花切割机床借鉴了低速走丝电火花切割机床的加工工艺技术，实现了无条纹切割和多次切割。
4.低速走丝电火花线切割加工：
低速走丝电火花切割加工是利用铜丝做丝电极，靠火花放电对工件进行切割。
在丝电极个工件之间加上脉冲电源，丝电极由贮丝桶带动相对工件做相对运动，加工时，丝电极一方面与工件做相对运动，另一方面，安装工件的工作台在数控伺服系统的驱动下，实现XY轴切割进给，使丝电极沿加工图的轨迹对工件进行加工；同时在电极和工件之间浇筑去离子水工作液，不断产生火花放电，使工件不断被电蚀，完成工件的加工。
5.超声加工：
超声加工是利用工具端面做超声频震动，并通过磨料悬浮液加工脆硬材料的一种加工方法。
6.超声加工的特点：
①超声加工是靠磨粒的撞击作用去除材料的，适用于加工各种硬脆材料，包括不导电的非金属材料。
例如陶瓷，玻璃、宝石、石英、金刚石等；
②超声加工由于工具不需要做复杂的运动，因此，超声加工机床结构简单，操作方便；
③工具可用较软的材料作成较复杂的形状，可以加工复杂的成形表面；
④由于去除加工材料是靠极细小磨粒的瞬时局部撞击作用，故工件表面宏观作用力很小，不会引起变形和烧伤，表面粗糙度也较好，可达Ra1~0.1,加工精度0.02，而且可以加工薄壁、窄缝和低刚性工件。
7.超声加工的应用：
①型孔、型腔加工；②切割加工；③超声抛光。
8.激光加工：
激光加工是利用光的能量经过透镜聚焦后在焦点上达到很高的能量密度，靠光热效应来加工各种材料。
9.激光加工的特点：
①功率密度高，几乎能加工所有的材料，包括各种金属和非金属材料以及半导体材料等；
②不需要加工工具，所以不存在工具损耗、更换调整等问题，适于自动化连续加工；
③加工速度快，效率高，热影响区小。
④加工尺寸可小到几微米，可用于精密微细加工，适于深小孔和窄逢。
⑤可以透过光学透明材料对工件进行加工。
10.激光加工的应用：
①激光打孔；②激光切割；③激光焊接；④激光表面处理；⑤激光在模具加工的应用（A、确定试制坯料的形状，B确定拉深加工后的工件切变尺寸C制造冲裁模；D制作拉深模；E制作其他模具如注射、压铸、橡胶模具等。
）
11.
电火花成形加工的原理：
脉冲电源2输出的单向脉冲电压作用于工件电极1和工具电极4上，当电压升高到电极和工件间隙中工作液5的击穿电压时，会使工作液在绝缘的强度最低处被击穿，产生放电火花。
火花放电引起的瞬间高温使工件和电极表面都被腐蚀掉一小块材料，一次脉冲放电，在工件和电极表面个形成一个凹坑，多次放电后，使工件整个加工表面形成无数个小放电凹坑，电极轮廓形状便被复制到工件上，从而完成工件的加工。
12.电火花成形加工的特点：
1于脉冲放电的能量密度很高，产生的高温足以熔化任何导电材料，因此可以加工任何硬、脆、韧及高熔点的金属材料，包括经热处理的钢及合金。
在一定的条件下还可以对半导体和非导体材料进行加工；
2加工时，电极与工件不接触，二者间没有明显的宏观作用力，没有机械加工中因切削力而产生的设备工艺问题，有利于加工小孔、窄槽、复杂形状的型腔和型孔以及各种复杂精密模具，并能在淬火后进行；
3脉冲放电的持续时间短，放电时所产生的热量传散范围小，工件表面的热影响区域也很小，可以保证良好的加工精度和表面质量；
4脉冲参数能在一个较大的范围内调节，故可以在同一台机床上连续进行粗、中、精机精微加工；
5直接利用电能进行加工，便于实现自动化。
13.电火花成形加工过程：
1电火花成形加工可分为介质击穿和通道形成
2能量转换、分布于传递
3电蚀产物的抛出
4间隙介质的消电离。
14.电火花成形机床及附件D71
一般有脉冲电源、自动控制系统、机床本体以及工作液循环过滤系统四个部分组成。
作用：
1脉冲电源：
把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流，以供给电极放电所需要的能量。
生产中常使用晶体管脉冲电源。
2自动控制系统：
确保电极和工件之间在加工过程中始终保持一定的放电间隙，自动补偿间隙的大小。
间隙自动控制系统主要有三大类：
电磁悬浮式（目前已少见）；电液压式（喷嘴挡板式）；电动机式（伺服电动机式、步进电动机式、宽调速电动机式、力矩电动机式）。
3机床本体：
主轴头、床身、立柱、工作台和工作液槽。
●主轴头：
进给系统、导向机构、电极夹具和调节机构。
●床身和立柱：
是机床的主要基础件，要有足够的刚度，床身工作台面与立柱导轨面之间应有一定的垂直度要求，导轨应具有良好的耐磨性和应充分消除材料的内应力。
●工作台：
可作纵向和横向移动，并带有坐标测量装置。
4使一定压力的工作液流经放电间隙，将电蚀产物排出，并对使用过的工作液进行过滤和净化。
循环方法：
抽油式，冲油式。
15.机床主要附件：
1电极夹具：
在电火花成形加工机床上装夹与调整电极的装置。
2平动头：
解决修光侧壁和提高尺寸精度。
3油杯：
是实现工作液冲油或抽油强迫循环的一个主要附件。
油杯的形状一般有圆形和长方形两种，其侧壁和底边上开有冲油和抽油孔。
16.电火花加工的基本规律：
电火花成形加工，评价加工质量的指标主要有：
加工速度、加工精度、加工表面质量以及工具电极相对损耗。
1影响加工速度的主要因素：
电规准、极性效应、金属材料的热学常数、工作液、排屑条件等。
2影响加工精度的主要因素：
放电间隙、工具电极损耗大小影响尺寸精度，二次放电产生斜坡影响形状精度
3影响加工表面质量的主要因素：
单个脉冲放电能量大、工件材料等影响表面粗糙度；由于高温熔化的缘故，形成一定的淬火作用，进而形成表面硬化层。
由于高温作用并迅速冷却而产生拉应力，进而出现表面显微裂纹。
4电极相对损耗：
降低电极损耗的方法：
A正确选择加工极性；B利用吸附效应建立炭黑保护层；C选用合适的材料做电极。
17.型腔电火花加工的工艺特点：
1求电极损耗小，以保证型腔的成形精度；
2加工过程蚀除量大，要求加工速度快，生产效率高；
3型腔的侧面修光较难，必须更换精加工电极或利用平动头进行侧面修光；
18.型腔电火花加工的方法有：
1电极平动加工法
2多电极更换法
3分解电极加工法
4数控摇动加工
5数控多轴联动加工；
19.型腔电火花加工工艺过程：
1工前准备，工艺方法选择，电极准备，工件准备、
2电极的装夹与校正：
3工件的装夹与校正：
十字线定位法、定位板定位法、以基准面进行数控定位
4电规准的选择与转换。
20.电火花线切割的3B编程指令格式：
B
X
B
Y
B
J
G
Z
分隔符号
X坐标值
分隔符号
Y坐标值
分隔符号
长度确定
计数方向
加工指令
1B为分隔符号，因为x、y、J均为数码，需用分隔符将他们分开。
② x、y为坐标值。
加工直线时，以起点为原点建立坐标系，x、y为此坐标系中终点的坐标值，当线段平行于坐标轴时，令x、y值为零，可省略不写；加工圆弧时，以圆心为原点建立坐标系，x、y为此坐标系中起点的坐标值。
编程时x、y均取绝对值，以μm为单位。
③ 当加工同一个工件的不同轮廓线段时，可取不同的线段起点作为坐标原点，但坐标轴方向应始终保持不变，即坐标系发生平移。
④ J为计数长度，是指被加工线段或圆弧在X轴或Y轴上的投影长度，也以μm为单位。
但必须写足六位数，不足六位在前补零。
如J=1980μm时，应写成001980。
J与计数方向G有关。
⑤G为计数方向，可按直线或圆弧的终点坐标值选取，如表3.6所示。
X方向和Y方向分别记为Gx和Gy。
表3.6计数方向的确定方式
终点坐标（xe，ye）
直线
圆弧
∣xe∣>∣ye∣
Gx
Gy
∣xe∣<∣ye∣
Gy
Gx
∣xe∣=∣ye∣
Gx或Gy
Gx或Gy
G计数方向：
不管是加工直线还是圆弧，计数方向均按终点的位置来确定。
具体确定的原则如下：
加工直线时，计数方向取与直线终点投影较长的那个坐标轴。
加工圆弧时，计数方向取与该圆弧终点时走向较平行的轴向作为计数方向，或取终点坐标中绝对值较小的轴向作为计数方向（与直线相反）。
⑥Z为加工指令，是用来传送被加工图形的形状、所在象限和加工方向等信息的。
加工指令共有十二种，分为直线L和圆弧R两大类。
对于直线，当终点坐标位于第一、二、三、四象限时，分别记为L1、L2、L3、L4；当直线平行于坐标轴时，L1、L2、L3、L4如下图所示。
对于圆弧，当起点坐标位于第一、二、三、四象限，顺时针加工时记为SR1、SR2、SR3、SR4，逆时针加工时记为NR1、NR2、NR3、NR4；当起点位于坐标轴上时，以加工方向的趋势来确定其加工指令。
直线看终点坐标圆弧看起点坐标
21.编制凹模程序：
编制右图零件的凹模和凸模的3B程序。
已知凹凸模的双面配合间隙为0.02mm，采用φ0.13mm的钼丝，单边放电间隙为0.01mm。
编制凹模程序：
1确定计算坐标系。
取图形的对称轴为直角坐标的XY轴。
由于图形的对称性，只需要计算一个象限的坐标点即可。
2
计算钼丝的偏移量f
3计算各点坐标。
O1的坐标（0,7000）。
O2的坐标（0，-7000）
a点坐标（2925，2079）
b点坐标（-2925,2079）
c点坐标（-2925，-2079）
d点坐标（2925，-2079）
a在O1为圆点的坐标系中有：
（2925,-4921）
b在O1为圆点的坐标系中有：
（-2925，-4921）
c在O2为圆点的坐标系中有：
（-2925,4921）
d在O2为圆点的坐标系中有：
（2925,4921）
4确定切割顺序：
Oa→ab→bc→cd→da
5计数方向与计数长度
圆弧ab的终点是b,|xbO1|＜|ybO1|,取Gx方向，计数长度应以各段圆弧在X方向的投影之和。
J=（5800-75）×2+（5800-75-2925）×2=17050
圆弧cd的终点是d，|xdO2|＜|ydO2|,取Gx方向，计数长度应以各段圆弧在X方向的投影之和：
J=（5800-75）×2+（5800-75-2925）×2=17050
各段直线与曲线的计数方向与计数长度如下：
Oa：
取Gx方向，J=002925；
ab:
取Gx方向，J=017050；
bc:
取Gy方向，J=2×2079=004158；
cd:
取Gx方向，J=017050；
da:
取Gy方向，J=004158。
6线切割程序如下：
序号
程序段
B
X
B
y
B
J
G
Z
1
Oa
B
2925
B
2079
B
002925
Gx
L1
2
ab
B
2925
B
4921
B
017050
Gx
NR4
3
bc
B
B
B
004158
Gy
L4
4
cd
B
2952
B
4921
B
001750
Gx
NR2
5
da
B
B
B
004158
Gy
L2
6
D
编制凸模程序
1确定坐标系
2计算钼丝偏移量
3求各点坐标
O1（0,7000），O2（0，-7000），
a（3065,2000）,b（-3065,2000）,c（-3065,-2000）,d（3065,-2000）
a在以O1为圆点的坐标系统中有：
（3065，-5000）
b在以O1为圆点的坐标系统中有：
（-3065，-5000）
c在以O2为圆点的坐标系统中有：
（-3065，5000）
d在以O2为圆点的坐标系统中有：
（3065，5000）
4确定切割顺序：
加工凸模是从工件外的S点沿X方向切入，距离5mm，与C点连接。
Sc→cd→da→ab→bc→cS
5计数方向与计数长度：
Sc：
Gx，J=005000；
cd：
Gx，J=（5800+65）×2+（5800+65-3000-65）×2=017330；
da：
Gy，J=004000
ab：
Gx，J=017330
bc：
Gy，J=004000
cs:
Gx，J=005000
6凸模加工程序如下：
序号
程序段
B
X
B
y
B
J
G
Z
1
Sc
B
B
B
005000
Gx
L1
2
cd
B
3065
B
5000
B
017330
Gx
NR2
3
da
B
B
B
004000
Gy
L2
4
ab
B
3065
B
5000
B
001733
Gx
NR4
5
bc
B
B
B
004000
Gy
L4
6
cS
B
B
B
005000
Gx
L3
7
D
22.ISO代码简介：
ISO代码为国际标准编程代码。
在ISO代码程序中，一个完整的零件加工程序由若干个程序段组成。
一个程序段由若干个代码字符组成，每一个代码字则由文字和数字组成，有些在带有符号，字母、数字、符号统称字符。
ISO代码采用地址格式。
其程序段的长度可随字数和字长而变。
地址程序段内各内容的先后顺序并不严格，但为编程方便，一般习惯的排列顺序如下：
N
G
X
Y
……
F
S
T
M
LF
顺序号
准备功能字
尺寸字
尺寸字
尺寸字
进给功能字
主轴转速功能字
刀具功能字
辅助功能字
程序段结束
23.常用ISO指令：
N005表示第五程序段；
G01表示直线插补功能；
G02表示顺时针圆弧插补功能；
G03标识逆时针圆弧插补功能；
T84表示高压喷淋工作介质；
M00表示程序暂停；M02表示程序结束；
LF表示程序段结束；
24.ISO程序编制方法及步骤
1确定相应的计算坐标系；
2计算丝电极中心相对工件轮廓的偏移量d；
3轮廓分割，计算各段交点坐标值；
4逐段编制切割程序；
5程序检验。
第五章，模具典型零件加工
1.各类模具中，为了保证模具工作时凸凹之间的正确定位、导向及配合间隙，尝尝使用标准模架。
使用标准模架不但可以保证模具的正常工作，还可以缩短模具的制造周期、降低成本、减小劳动强度、延长模具的使用寿命。
2.标准模架：
上模座，下模座，导柱，导套。
3.根据导柱导套安装位置的不同分为：
后侧、中间、对角、四角导柱导套模架。
4.加工模架的各种方法：
A导柱的加工：
右图所示为一典型导柱结构，材料为20钢，表面渗碳淬火58~62HRC，渗碳层深度0.8mm。
其加工过程如下：
1下料
2车粗车外圆，留0.5mm余量，钻顶尖孔；
3热处理渗碳淬火，检查硬度58~62HRC
4磨磨外圆，留余量0.01~0.05mm
5
研磨研磨外圆，研磨是将导柱装夹在车床上，在导柱表面均匀地涂上一层研磨剂，套上研磨环。
导柱由车床带动旋转，用手握住研磨环做往复运动。
研磨环可调节控制研磨量的大小。
B导套的加工：
右图为典型的导套结构，材料20钢，表面渗碳淬火58
~62HRC，渗碳层深度0.8~1.2mm，其加工过程如下：
1下料
2车按图粗车成形，内孔d及外圆D处各留余量0.5mm
3热处理渗碳淬火，检查硬度58~62HRC
4磨先磨内孔，留余量0.01~0.015mm,再插入芯棒磨外圆D
5
研磨研磨内孔。
使用研磨棒研磨，其方法与导柱研磨类似。
C上下模座的加工：
由图为常用上下模座。
通常用铸铁或铸钢（HT200-ZG45）作为毛坯，经时效处理后加工制成，现在也采用45钢或Q295等。
模座的加工主要进行导柱、导套孔的镗削，一般需要预留余量2~3mm,加工时应保证上下模座孔位置孔距一致。
一般在普通坐标镗床或专用镗孔机床上镗孔。
5.凸模类零件常用的的加工方法：
右图所示为一圆柱形拉深凸模，材料Cr12，经淬火后硬度为58
~62HRC。
凸模端部的圆角为R4，中心有一Φ3mm透气孔，其余技术要求如图所示。
具体工艺过程如下：
1备料毛坯下料并锻造，及退火处理；
2
车车外圆，钻顶尖孔，Φ32、Φ30一刀成形，留余量0.5，车右端面及R角，掉头车Φ36，车左端面，确保全长50；钻顶尖孔及Φ3小孔。
3钳划线并钻孔攻牙M5（方便后续磨削）
4热处理淬火、回火，检查硬度58~62HRC
5车研磨两端顶尖孔
6磨磨削外圆Φ30及Φ32，确保在公差范围之内，并保证同轴度。
7钳将凸模装入固定板
8磨与固定板同磨左端面，掉头磨右端面；
9
车修光圆角R4
6.异形凸模的加工工艺——电火花线切割加工
右图材料为Cr12MoV、热处理淬火后硬度为58~62HRC，凸模高度50mm
1备料毛坯下料并锻造，退货处理
2刨刨六个面
3磨磨出上下两个平面及一角的相互垂直面
4钳钻穿丝孔
5热处理淬火回火检查硬度
6磨上下两个面到公差范围
7线切割按图样编程
8钳研磨凸模工作部分
7.异形凸模的加工工艺——成形磨削
右图所示为一级进模的凸模，精度要求较高，凸模高60mm，材料为Cr6WV、热处理淬火后硬度为58~62HRC。
1备料毛坯下料并锻造，退火处理
2刨刨六个面，要求六个面相互垂直，留余量0.5
3铣铣圆弧R20，留余量0.3
4热处理淬火低温回火，检查硬度
5磨磨外形尺寸
6成形磨削，磨圆弧R20到规格公差。
8.凹模类零件常用的的加工方法：
右图所示为一圆筒形拉深件的凹模，材料选用Cr12，热处理淬火58~62HRC。
具体加工过程如下：
1
备料毛坯下料，锻造，退火，外形留余量5
2车车削A面、外形及内孔，内孔留余量0.3~0.5，用成形车刀切削R5圆角，掉头车B面及整个外形，高度方向留余量0.5.
3磨先磨B再磨A
4钳划线并钻铰2-Φ8，钻孔攻牙3-M8
5热处理淬火回火检查硬度
6磨磨平面
7磨磨内孔到
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