模具制造工藝學

1、模具制造工藝學教學課件下載-樣章.ppt模具制造工藝學本書主要內容 第一章 緒論 第二章 模具加工工藝規(guī)程的編制 第三章 模具數(shù)控加工工藝 第四章 模具零件的機械加工與光整加工 第五章 模具零件的現(xiàn)代加工與成形方法 第六章 模具典型零件加工工藝 第七章 模具裝配工藝第一章 緒論 1.1 模具技術的發(fā)展 1.2 模具的生產過程和特點 1.3 模具的經濟技術指標 1.4 本課程的性質任務和要求1.1 模具技術的發(fā)展 1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 1.1.2 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 在現(xiàn)代工業(yè)生產中，模具是生產各種工業(yè)產 品的重要工藝裝備，它以其特定的形

2、狀通過一定 的方式使原材料成型。模具成形由于具有優(yōu)質、 高產、省料和低成本等特點，現(xiàn)已在國民經濟各 個部門，特別是汽車、拖拉機、航空航天、儀器 儀表、機械制造家用電器石油化工輕工日用品等 工業(yè)部門得到及其廣泛的應用1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 據(jù)統(tǒng)計，利用模具制造的零件，在飛機 、汽 車、拖拉機、電機電器、儀器儀表等機電產品中 占60%70%，在電視機、錄音機、計算機等電子 產品中占80%以上，在自行車、手表、洗衣機、 電冰箱、電風扇等輕工業(yè)產品中占85%以上。1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 汽車工業(yè)，一個車型的轎車共需4000多 套模具，價值23億元。在各種類型的汽車中， 平均一個

3、車型需要沖壓模具2000套，其中大中型 覆蓋件模具300套。example1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 模具工業(yè)已成為工業(yè)發(fā)展的基礎，許多新產 品的開發(fā)和生產很大程度上都依賴于模具生 產。而作為制造業(yè)基礎的機械行業(yè)，據(jù)國際生產 技術協(xié)會預測，21世紀機械制造工業(yè)的零件，其 粗加工的75%和精加工的50%都將依賴模具完成。 在產品生產的各個階段，無論是大量生產，批量 生產，還是產品試制階段，也都越來越多的依賴 于模具。因此模具工業(yè)已是國民經濟的基礎工 業(yè)。1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 模具工業(yè)發(fā)展的關鍵是模具技術的進步，模 具技術又涉及到多學科的交叉。模具作為一種高 附加值和技術密集

4、型產品，其技術水平的高低已 成為衡量一個國家制造水平的重要標志之一。1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 世界上許多國家，特別是一些工業(yè)發(fā)達國家都特別重視模具技術的開發(fā)，大力發(fā)展模具工 業(yè)，積極采用先進技術和設備，提高模具制造水 平，已取得了顯著的經濟效益。美國是世界超級 經濟大國，也是世界模具工業(yè)的領先國家，早在 20世紀80年代末，美國模具行業(yè)有約12萬個企 業(yè)，從業(yè)人員約17萬多人，模具總產值達6447億 美元。example1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 日本模具工業(yè)是從1957年發(fā)展起來的，當年模具總產 值只有106億日元，到1998年總產值已超過488萬億日元， 在短短的40余年

5、內增加了460多倍，這也是日本經濟飛速 發(fā)展并在國際市場上占有一定優(yōu)勢的重要原因之一。早20 世紀90年代初，日本全國就有13115家模具工業(yè)企業(yè)，其 中生產沖模的占40%，生產塑料膜的占40%，生產壓鑄模的 占5%，橡膠模的占4%，鍛模的占3%，鑄造模的占3%，玻璃 模的占3%，粉末冶金模的占2%。example1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 據(jù)統(tǒng)計，在1997年商品模具已占模具總量的 1/3以上。模具已成為當代工業(yè)生產的重要手段 和工藝發(fā)展方向之一。現(xiàn)代工業(yè)產品的品種發(fā)展 和生產效益的提高，在很大程度上取決于模具的 發(fā)展和技術經濟水平。目前，模具已成為衡量一 個國家制造水平的重要標志之

6、一。example1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 縱觀世界經濟的發(fā)展，模具工業(yè)在經濟繁榮 和經濟蕭條時代都不可或缺，經濟發(fā)展較快時， 產品暢銷，自然要求模具能跟上；而經濟發(fā)展滯 緩時期，產品不暢銷，企業(yè)必然想方設法開發(fā)新 產品，這同樣會給模具帶來強勁需求。因此，國 內外行家都稱現(xiàn)代模具工業(yè)是“不衰的工業(yè)”。1.1.1 模具在現(xiàn)代工業(yè)中的地位 目前，世界模具市場仍供不應求。近幾年，世界模具市場總量一直為600650億美元左右，其中，美國、日本、法國、瑞士等國已年出口模具約占本國模具總產量的1/3，可見研究和發(fā)展模具技術，提高模具技術水平，對于促進國民經濟的發(fā)展有著特別重要的意義。模具在日本被

7、譽為“進入富裕社會的源動力”，在德國則冠之為“金屬加工業(yè)中的帝王”，在羅馬尼亞被視為“黃金”，早歐美其他一些發(fā)達國家被稱為“磁力工業(yè)”?？梢詳嘌裕S著工業(yè)生產的迅速發(fā)展，模具工業(yè)在國民經濟發(fā)展過程中將發(fā)揮越來越重要的作用。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 我國模具工業(yè)起步晚，底子薄，與工業(yè)發(fā)達 國家相比有很大的差距。但改革開發(fā)以來，再過 家產業(yè)政策和與之配套的一系列國家經濟政策的 支持和引導下，尤其是國民經濟的高速發(fā)展，大 大的提高了模具的商品化程度，推動了模具技術 和模具工業(yè)的迅速發(fā)展。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (1) 一些科研院所和高等院校在模具技術的基礎理論、模具

8、設計與結構、模具制造加工技術、模具材料及模具加工設備等方面都取得了可喜的實用性成果。并培養(yǎng)了一批高級模具技術人才，使現(xiàn)代模具制造技術中的高科技含量逐漸增加.1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (2) 模具標準化工作時代表模具工業(yè)和模具 技術發(fā)展的重要標志。到目前為止，已經制定了 沖壓模、塑料模、壓鑄模、和模具基礎技術等50 多項國家標準、近300個標準號?；緷M足了國 內模具生產技術發(fā)展的需要。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (3) 一些先進、緊密和高自動化程度的模具加工設備，如數(shù)控仿型銑床、數(shù)控加工中心、精密坐標磨床、連續(xù)軌跡數(shù)控坐標磨床、高精度低損耗數(shù)控電火花成形加工機床，

9、慢走絲精密電火花線切割機床、精密電解加工機床、三坐標測量儀、擠壓研磨機等模具加工和檢測用的精密高校設備，由過去依靠進口到逐步自行設計制造，使模具加工工藝手段登上了一個新臺階，同時為先進加工工藝的推廣奠定了物質基礎。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (4) 模具CAD/CAM已得到較廣泛的應用，模 具計算機仿真技術也應用于模具設計制造中。各 院校、研究機構正在開展模具智能制造、并行工 程、虛擬制造、敏捷制造和快速制造等先進制造 技術的研究。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (5) 研究開發(fā)了幾十種模具新鋼種及硬質合 金等新材料，并采用了熱處理等新工藝。模具新 材料的應用，以及熱處

10、理技術和表面處理技術的 開發(fā)和應用，使模具壽命大幅度的提高。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (6) 快速成型技術在模具制造上的應用。是 20世紀80年代以來模具制造技術的又一重大發(fā) 展?？焖俪尚椭圃旒夹g是綜合了機械工程、 CAD、數(shù)控技術、激光技術和材料科學技術的一 種全新的制造工藝。快速成型技術應用于模具制 造，使模具設計和制造更加快速、經濟、實用， 對多品種、小批量產品的生產具有重要的意義。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 (7) 我國模具的品種、精度、和產業(yè)規(guī)模有 了很大的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產廠2 萬余家，從業(yè)人員50多萬人，九五期間的年增長 率為13%，20

11、00年總產值為270億元，占世界總量 的5%。十五期間，我國模具市場在汽車 、家用 電器、電子及通信產品、建材、玩具、儀器儀表 等行業(yè)有更大的需求。1.1.1 我國模具技術的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 從總體上看，雖然我國模具工業(yè)已得到較大 的發(fā)展，但仍然不能滿足國內經濟高速發(fā)展的需 要。還須花費大量資金向國外進口一些模具，特 別是精密、大型、復雜、長壽命型模具，仍主要 依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模 具約占市場總量的20%左右，其中，中高檔模具 進口比例占到40%以上。我國模具工業(yè)不能滿足國內經濟需要的原因（1） 專業(yè)化和標準化程度低（2） 模具品種少，效率低，經濟效益也差。（3） 制造周期

12、長，模具精度不高，制造技術較 落后。（4） 模具壽命短，新材料使用量不到10%（5） 力量分散，管理落后。我國模具工業(yè)發(fā)展方向（1） 開發(fā)、發(fā)展精密、復雜、大型、長壽命模具，以滿足 國內市場的需要。（2） 加速模具標準化和商品化，以提高模具質量，縮短模 具制造周期。（3） 大力開發(fā)和推廣應用模具CAD/CAM技術，提高模具制 造過程的自動化程度。（4） 積極開發(fā)模具新品種、新工藝、新技術和新材料。（5） 發(fā)展模具加工成套設備，以滿足高速發(fā)展的模具工業(yè) 需要。1.2模具的生產過程和特點模具的生產過程分析估算模具設計模具制圖零件加工試模裝配調整1.2模具的生產過程和特點模具的生產過程模具的生產過程

13、模具總壽命制品材料所用的設備模具費用交貨期分析估算分析估算 模具費用 模具費用是指材料費、外購零件費、設計 費、加工費、裝配調整及試模費等。必要時，還 要估算各種加工方法所用的工具及其加工費等， 最后得出模具制造價格。 分析估算 交貨期 估算完成每項工作的時間，并決定交貨期。 分析估算 模具總壽命 估算模具的單次壽命以及經多次簡單修復后 的總壽命（即在不發(fā)生事故的情況下，模具的自 然壽命）。分析估算 制品材料 制品規(guī)定使用的材料性能、尺寸大小、消耗 量以及材料利用率等。分析估算 所用的設備 了解應用模具的設備性能、規(guī)格及其附屬設 備。 在進行模具估算時，只注意模具費用及交貨 期是不夠的。一個優(yōu)

14、秀的模具技術人員，應該對 模具制造和試模過程中可能出現(xiàn)的問題以及制成 后的使用情況有充分的了解和估計。模具設計 在進行模具設計時，首先要盡量多地收集信 息，并認真地加以研究，然后再進行模具設計。 若不這樣做，即使是設計出的模具性能優(yōu)良，精 度很高，也不能符合要求，所完成的設計并不是 最佳設計。模具設計所要收集的信息（1）來自營業(yè)方面的信息 產量（月產量和總產量等） 產品單價 模具價格和交貨期 被加工材料的性質及供應方法等 將來的市場變化等模具設計所要收集的信息（2）所要加工制品的質量要求、用途以及設計修 正、改變形狀和公差的可能性（3）生產部門的信息，包括使用模具的設備性 能、規(guī)格、操作方法以

15、及技術條件。（4）模具制造部門的信息，包括加工設備及技術 水平等。（5）標準件及其他外購件的供應情況等。模具制圖裝配圖的繪制方法 主視圖畫成上下模對合狀態(tài)（下止位置）；俯視圖只 畫下模。 主視圖畫上下模組合狀態(tài)，俯視圖上下模各畫一半。 繪制組合狀態(tài)的主視圖后再分別畫上下模俯視圖。 應用時，可根據(jù)模具結構的需要選用其中的一種。模具制圖零件圖 零件圖要根據(jù)裝配圖繪制，使其滿足各種配 合關系，并注明尺寸公差及各種表面粗糙度，有 的還要寫明技術條件。標準件不必畫零件圖。零件加工 每個需要加工的零件，都必須按圖樣要求 制訂其加工工藝（填寫工藝卡），然后分別進行 粗加工、半精加工、熱處理及精修拋光。裝配調

16、整 裝配就是把加工好的零件組合在一起構成一 幅完整的模具。在這一過程中，僅僅把加工好的 零件緊固，或是打入定位銷等純裝配操作時極少 見的。一般都是在裝配調整過程中進行一定的人 工整修或機械加工。試模 裝配調整好的模具，還需要安裝在機器設備 上進行試模。檢查模具在運行過程中是否正常。 所得到的制品形狀尺寸等是否符合要求。如有不 符合要求的則必須拆下來加以修正，以便再次試 模，直到完全能正常運行并能加工出合格的制 品。模具的生產特點模具屬于單件、多品種生產 模具是高壽命專用工藝裝備。通常，生產某 一個制品，一般都只需要一兩幅模具，所以模具 生產屬于單件、多品種生產規(guī)程的性質。模具的生產特點客觀要求

17、模具生產周期短 當前由于新產品更新?lián)Q代的加快和市場的競 爭，客觀上要求模具生產周期越來越短。模具的 生產管理、設計和工藝加工都應該適應客觀要求模具的生產特點模具生產的成套性 當某個制件需要多付模具來加工時，各幅模 具之間往往互相牽連和影響。只有最終制件合 格，這一系列模具才算合格，因此在生產和計劃 安排上必須充分考慮這一特點。模具的生產特點試模和試修 由于模具生產的上述特點和模具設計的經驗 性，模具在裝配后必須通過試模，最后確定是否 合格，同時有些部位需要試修才能最后確定。因 此在生產進度安排上必須留有一定的試模周期。模具的生產特點模具加工向機械化、精密化和自動化發(fā)展 目前產品零件對模具精度的

18、要求越來越高， 高精度、高壽命、高效率的模具越來越多。而加 工精度主要取決于加工機床精度、加工工藝條 件、測量手段和方法。目前精密成型磨床、CNC 高精度平面磨床、精密數(shù)控電火花線切割機床、 高精度連續(xù)軌跡坐標磨床以及三坐標測量機的使 用越來越普遍，使模具加工向高技術密集型發(fā) 展。模具的制造特點制造質量要求高 模具制造不僅要求加工精度高，而且還要求 加工表面質量要好。一般來說，模具工作部分的 制造公差都應控制在0.01mm以內，有的甚至要 求在微米級范圍內；模具加工后的表面不僅不允 許有任何缺陷而且工作部分的表面粗糙度Ra都要 求小于0.8um模具的制造特點形狀復雜 模具的工作部分一般都是復雜

19、的二維或者三 維曲面，而不是一般機械加工的簡單幾何體。模具的制造特點材料硬度高 模具實際上相當于一種機械加工工具，其硬 度要求較高，一般都是用淬火工具鋼或硬質合金 等材料制成，若用傳統(tǒng)的機械加工方法制造，往 往感到十分困難。模具制造的工藝特點材料硬度高 模具加工上盡量采用萬能通用機床、通用刀 量具和儀器，盡可能地減少專用工具的數(shù)量。模具制造的工藝特點 在模具設計和制造上較多的采用“實配 法”、“同鏜法”等，使得模具零件的互換性降 低，但這是保證加工精度，減小加工難度的有效 措施。今后隨著加工技術手段的提高，互換性程 度將會提高。模具制造的工藝特點 在制造工序安排上，工序相對集中，以保證 模具加

20、工質量和進度，簡化管理和減少工序周轉 時間。1.3模具的經濟技術指標模具的生產成本模具的壽命模具的精度和剛度模具的生產周期模具的經濟技術指標內容模具的精度和剛度 模具精度模具裝配鉗工的技術水平模具制造的生產方式和管理水平產品制作精度模具加工技術手段的水平影響模具精度的因素影響模具精度的因素 產品制作精度 產品制件的精度越高，模具工作零件的精度 就越高，模具精度的高低不僅對產品制作的精度 有直接影響，而且對模具的生產周期、生產成本 都有很大的影響。影響模具精度的因素 模具加工技術手段的水平 模具加工設備的加工精度如何、設備的自動 化程度如何，是保證模具精度的基本條件。今后 模具精度更大的依賴模具

21、加工技術手段的高低。影響模具精度的因素 模具裝配鉗工的技術水平 模具的最終精度很大程度上依賴裝配調試來 完成，模具光整表面的表面粗糙度數(shù)值主要依賴 模具鉗工來完成，因此模具鉗工技術水平如何是 影響模具精度的重要因素。影響模具精度的因素 模具制造的生產方式和管理水平 模具工作刃口尺寸在模具設計和生產時，是 采用“實配法”，還是“分別制造法”是影響模具精 度的重要方面。對于高精度模具只有采用“分別 制造法”才能滿足高精度的要求和實現(xiàn)互換性生 產。模具剛度 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，不僅要求具有精度高，還 應有良好的剛度。這類模具工作負荷較大，當出 現(xiàn)較大的彈性變形

22、時，不僅要影響模具的動態(tài)精 度，而且關系到模具能夠繼續(xù)正常工作。1.3.2 模具的生產周期 模具的生產周期是從接受模具訂貨任務開始 到模具試模鑒定后交付合格模具所用的時間。 模具生產周期的長短主要決定于制模技術和 生產管理水平的高低。 當前，模具使用單位要求模具的生產周期越 來越短，以滿足市場競爭和更新?lián)Q代的需要。1.3.2 模具的生產周期模具生產技術手段的現(xiàn)代化模具生產的經營和管理水平模具技術和生產的標準化程度模具企業(yè)的專門化程度影響模具生產周期的因素影響模具生產周期的因素 模具技術和生產的標準化程度 模具標準化程度是一個國家模具技術和生產 發(fā)展到一定階段的產物。目前，我國模具技術的 標準化

23、已有良好的基礎，有模具基礎技術標準、 各種模具設計標準、模具工藝標準、模具毛坯和 半成品件標準以及模具檢驗和驗收標準等。影響模具生產周期的因素 模具企業(yè)的專門化程度 現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的趨勢是企業(yè)分工越來越細，企業(yè)產品的專門化程度越高，越能提高產品質量和經濟效率，并有利于縮短產品生產周期。目前，我國模具企業(yè)的專門化程度還較低，只有各模具企業(yè)生產自己最擅長的模具類型，有明確和固定的服務范圍，同時各模具企業(yè)互相配合搞協(xié)作化生產，才能縮短模具生產周期。影響模具生產周期的因素 模具生產技術手段的現(xiàn)代化 模具設計、生產、監(jiān)測手段的現(xiàn)代化也是影 響模具生產周期的因素之一。只有大力推廣和普 及模具CAD/CAM技

24、術；粗加工向高效率發(fā)展， 模具下料采用高速鋸床、陽極切割和砂輪切割等 高效設備。影響模具生產周期的因素 模具生產的經營和管理水平 從管理上要效率，研究模具企業(yè)生產的規(guī)律 和特點，采用現(xiàn)代化的管理手段和制度管理企 業(yè)，也是影響模具生產周期的重要因素。1.3.3 模具的生產成本 模具生產成本是指企業(yè)為生產和銷售模具支 付費用的總和。 模具生產成本包括原材料費、外購件費、外 協(xié)件費、設備折舊費、經營開支等等。 從性質上分為生產成本、非生產成本和生產 外成本，我們講的模具生產成本是指與模具生產 過程由直接關系的生產成本。1.3.3 模具的生產成本模具材料的選擇模具加工設備模具的標準化程度和企業(yè)生產的專門化程度模具結構的復雜程度和模具功能的高低模具精度的高低影響模具生產成本的主要因素影響模具生產成本的主要因素 模具結構的復雜程度和模具功能的高低 現(xiàn)代科學技術的發(fā)展使得模具向高精度和多 功能自動化方向發(fā)展，相應使模具生產成本提 高。影響模具生產成本的主要因素 模具精度的高低 模具的精度和剛度越高，模具生產成本也 高。模具精度和剛度應該與客觀需要的產品制件 的要求、生產批量的要求相適應。影響模具生產成本的主要因素 模具材料的選擇