第二部分1-模具机械加工工艺的基本理论课件

模具制造工艺模具制造工艺福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*2模具机械加工的基本理论模具制造精度分析模具制造精度分析模具机械加工表面质量模具机械加工表面质量模具技术经济分析模具技术经济分析模具制造工艺规程的编制模具制造工艺规程的编制福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*3模具制造工艺规程编制v基本概念基本概念v工工艺规程制程制订的原的原则和步和步骤v产品品图样的工的工艺分析分析v毛坯毛坯设计v定位基准的定位基准的选择v零件工零件工艺路路线的分析与的分析与拟定定v加工余量与工序尺寸的确定加工余量与工序尺寸的确定v工工艺装装备的的选择目录目录什么是工艺？什么是工艺？如何制定工艺？如何制定工艺？制定工艺的制定工艺的步骤步骤制造什么？制造什么？用什么材料？用什么材料？怎么固定？怎么固定？如何制造？如何制造？切除多少？切除多少？用什么制造？用什么制造？福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*4基本概念v模具生模具生产过程与工程与工艺过程程生产过程生产过程是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。生产过程主要包括：u生产技术准备过程u毛坯制造过程u零件的各种加工过程u产品的装配过程u各种生产服务活动福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*5缩小缩小基本概念v模具生模具生产过程与工程与工艺过程程工艺过程在生产过程中，对于那些使原材料成为成品的直接有关的过程，称为工艺过程。机械加工工艺过程机械加工工艺规程用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使之成为产品零件的那部分工艺过程，称为机械加工工艺过程。将合理的机械加工工艺过程确定后，以文字和图表形式作为加工的技术文件，即为机械加工工艺规程。实例实例福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*6基本概念v模具机械加工工模具机械加工工艺过程的程的组成成 机械加工工艺过程是又若干个按顺序排列的工序组成，而每一个工序又可依次细分为安装、工位、工步和走刀。工序工序 一个（或一组）工人，在一个固定的工作地点，对一个工件（或同时几个）所连续完成的那部分工艺过程。划分的依据：u工作地点不变u加工对象不变u加工连续完成福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*7基本概念工序实例工序实例方案一：方案一：方案二：方案二：福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*8基本概念安装安装u定位工件在机床商占据一个正确的位置，称为定位。u装夹工件定位后再予以夹紧的过程成为装夹。u安装工件在经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。同一道工序中可能需要几次安装。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*9基本概念安装实例安装实例一道工序一道工序四次安装四次安装福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*10基本概念工位工位在工件的一次安装中，通过分度（或位移）装置，使工件相对机床床身变换加工位置，我们把每一个加工位置上所完成的工艺过程称为工位。多工位机床福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*11基本概念工步工步在一个工位中，加工表面、切削工具、切削速度和进给量都不变的情况下所完成的加工，称为一个工步。工步实例：福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*12基本概念复合工步复合工步福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*13基本概念走刀走刀在一个工序内切削在加工表面上切一次所完成的工步内容，称为一次走刀。走刀实例：一个工步两次走刀福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*14工工序序基本概念v工艺过程实例工艺过程实例工序、安装、工位、工步、走刀的关系安安装装工工位位工工步步走刀走刀工序工序1走刀走刀1安装安装1安装安装2工位工位i工步工步1福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*15基本概念v生生产纲领与生与生产类型型工厂制造产品（或零件）的年产量，称为生产纲领。生产纲领生产纲领福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*16基本概念v生生产纲领与生与生产类型型生产类型生产类型1单件、小批生产单件、小批生产 产品做得少，只做一件或数件；产品做得少，只做一件或数件；一个工作打进行多工序和多品种的作业；一个工作打进行多工序和多品种的作业；重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。重型机器、大型船舶，新样机制造属此类型。2成批生产成批生产 产品生产数量较多，周期地成批投入生产；产品生产数量较多，周期地成批投入生产；顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；顺序地、分批地完成不同工件的某些工序；通用机床，数量需求不大，常更新产品就属此类型。通用机床，数量需求不大，常更新产品就属此类型。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*17基本概念模具制造业的生产类型主要可分为：单件生产和成批生产。3.大批、大量生产大批、大量生产 产品生产数量大，需连续不断地进行生产；产品生产数量大，需连续不断地进行生产；一个工作地重复不断地进行某工序的加工；一个工作地重复不断地进行某工序的加工；如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生如汽车通用件（轴承、螺栓等）自行车等属此类生 产类型。产类型。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*18基本概念划分生产类型的意义划分生产类型的意义 划分生产类型有利于进行生产的规划和管理。大批、大量生产 宜广泛采用高产专用机床和自动化生产系统，按流小线或自动生产线排列进行生产，可大大提高生产率，从而降低成本，提高竞争力。单件、小批生产 宜采用通用性好的机床进行生产，以减少设备投资，从而降低成本。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*19基本概念v机械加工的机械加工的经济精度精度影响加工的精度的因素有很多，如机床本身的精度、切削余量、进给速度、刀具磨损情况等。也就是说，同一种加工方法，随着加工条件的改变，所能达到的加工精度是不一样的。所谓经济精度是这样定义的。各种加工方法的加各种加工方法的加工误差和加工成本之工误差和加工成本之间存在一定的。这种间存在一定的。这种关系呈关系呈负指数函数负指数函数曲曲线形状。线形状。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*20基本概念v经济精度精度 是指在正常的机床、刀具、人工等工作条件下，以是指在正常的机床、刀具、人工等工作条件下，以合适的工时消耗，某种加工方法所能达到的加工精度。合适的工时消耗，某种加工方法所能达到的加工精度。在经济精度范围内，加工精度和加工成本是相互适应的。在经济精度范围内，加工精度和加工成本是相互适应的。各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册。各种加工方法的加工经济精度及表面粗糙度可查阅手册。经济精度的重要性：经济精度的重要性：有利于合理地选择加工方法；有利于合理地选择加工方法；有利于准确地标注产品的技术要求有利于准确地标注产品的技术要求。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*21基本概念v经济精度局限性的表精度局限性的表现有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不有的加工方法因受到工件材料或加工尺寸的限制而不宜采用该加工方法；宜采用该加工方法；如：车、铣、刨、钻等加工方法不能加工已淬硬钢；铰如：车、铣、刨、钻等加工方法不能加工已淬硬钢；铰孔不宜加工大孔；镗孔不宜加工小孔。孔不宜加工大孔；镗孔不宜加工小孔。有时会碰到有时会碰到多种加工方法都能达到所需的加工要求，多种加工方法都能达到所需的加工要求，对此需进一步对加工成本进行定量分析，择优采用；对此需进一步对加工成本进行定量分析，择优采用；经济精度的数值不是一成不变的。经济精度的数值不是一成不变的。随着技术进步，尤其是计算机技术在制造系统中的广泛随着技术进步，尤其是计算机技术在制造系统中的广泛应用，使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高，成本应用，使得一些加工方法的加工精度和生产不断提高，成本不断下降。经济精度的数值不断下降。不断下降。经济精度的数值不断下降。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*22工艺规程制订的原则和步骤v工工艺规程的作用程的作用生产计划、调度生产计划、调度生产准备的依据生产准备的依据刀具、夹具、量具、辅具等车间、厂房设计的依据车间、厂房设计的依据经验积累经验积累工艺规程是记述毛坯加工成为零件的一种工艺文件，它简要规定了零件加工的顺序、选用机床、工具、工序的技术要求及必要的操作方法等。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*23工艺规程制订的原则和步骤v工工艺文件及文件及应用用工艺文件的形式多种多样，区别很大，主要决定于生产类型。多种多样，区别很大，主要决定于生产类型。在单件小批生产中一般只编制在单件小批生产中一般只编制综合工艺过程卡综合工艺过程卡。在成批生产中多采用在成批生产中多采用机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片。大批大量生产中则要求完整和详细的文件，一般是大批大量生产中则要求完整和详细的文件，一般是工工艺过程卡、工序卡片，艺过程卡、工序卡片，有时甚至包括有时甚至包括操作卡、调整卡操作卡、调整卡以及以及检验卡检验卡。各工厂采用的工艺文件并无须统一格式，但基本内容各工厂采用的工艺文件并无须统一格式，但基本内容大同小异大同小异福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*24工艺规程制订的原则和步骤工艺文件实例工艺文件实例零件图福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*25工艺规程制订的原则和步骤福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*26返回返回工艺规程制订的原则和步骤福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*27工艺规程制订的原则和步骤v制制订工工艺规程的原程的原则技术上的先进性技术上的先进性经济上的合理性经济上的合理性有良好的劳动条件有良好的劳动条件以最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合图样及技术要求的零件。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*28工艺规程制订的原则和步骤v制制订工工艺规程依据的原始程依据的原始资料料零件工件图、包括必要的装配图零件工件图、包括必要的装配图零件的生产纲领和生产类型零件的生产纲领和生产类型毛坯的生产条件和供应条件毛坯的生产条件和供应条件本厂的生产条件本厂的生产条件如设备规格、性能和精度等级，刀具、夹具、量具的规格和使用情况，工人的技术水平等。各有关手册、标准和指导性文件各有关手册、标准和指导性文件福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*29工艺规程制订的原则和步骤v制制订工工艺规程的步程的步骤对产品的装备图和零件图进行分析与工艺审查确定生产类型确定毛坯的种类和尺寸选择定位基准和主要表面的加工方法，拟定零件的加工工艺路线确定各工序余量，计算工序尺寸、公差，提出技术要求确定机床、工艺装备、切削用量及时间定额填写工艺文件福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*30v产品品图样的的结构工构工艺分析分析结构工艺性产品图样的工艺分析同一产品可以有多种不同结构同一产品可以有多种不同结构,所需花费的加工量所需花费的加工量也不大相同。所谓也不大相同。所谓结构工艺性结构工艺性是指所设计的产品在能满是指所设计的产品在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。也就是机器的和零件的结构是否便于加工，装配和也就是机器的和零件的结构是否便于加工，装配和维修。即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高维修。即在满足机器工作性能的前提下能适应经济、高效制造过程的需要，达到优质、高产、低成本。效制造过程的需要，达到优质、高产、低成本。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*31产品图样的工艺分析 因齿间的轴向距离因齿间的轴向距离很小、因而小齿圈不能很小、因而小齿圈不能用滚齿加工、只能用插用滚齿加工、只能用插齿加工；又因插斜齿需齿加工；又因插斜齿需专用螺旋导轨，因而它专用螺旋导轨，因而它的结构工艺性不好。的结构工艺性不好。若能采用电子束焊，先分别滚若能采用电子束焊，先分别滚切两个齿轮，再将它们焊成一体，切两个齿轮，再将它们焊成一体，这样的制造工艺就较好，且能缩这样的制造工艺就较好，且能缩短齿轮间的轴向尺寸。短齿轮间的轴向尺寸。由此可见，结构对工艺有着重要的影响。由此可见，结构对工艺有着重要的影响。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*32产品图样的工艺分析 结构工艺性结构工艺性衡量的主要依据衡量的主要依据 产品的加工量、生产成本及材料消耗。具体分析比较下述各项特征：a.机器或零件结构的通用化，标准化程度；b.老产品零部件的重复利用程度；c.平均加工精度和表面粗糙度系数;d.关键零件工艺的复杂程度e.材料利用率f.采用自动化加工方法的可能性 结构工艺性具有综合性，必须对毛坯制造,机械加工到装配调试的整个工艺过程进行综合分析比较,全面评价。结构工艺性又具有相对性，不同生产规模,不同生产条件的工厂 来说,对产品结构工艺性的要求是不同的。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*33毛坯结构工艺性毛坯结构工艺性产品图样的工艺分析机械零件广泛采用铸件，占机械零件广泛采用铸件，占70%85%；其次是锻件、；其次是锻件、冲压件、各种型材和焊件。冲压件、各种型材和焊件。（1）铸造毛坯的工艺性主要考虑一下因素）铸造毛坯的工艺性主要考虑一下因素:锻件形状尽量简单锻件形状尽量简单;避免不规则分型面避免不规则分型面铸件的垂直壁或筋否应有拔模斜度铸件的垂直壁或筋否应有拔模斜度,内表面斜度大于内表面斜度大于外表面外表面;应防止浇注不足应防止浇注不足,铸件壁厚过渡不能太大。铸件壁厚过渡不能太大。防止挠曲变形，尽量采用对称截面布置。防止挠曲变形，尽量采用对称截面布置。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*34产品图样的工艺分析壁厚力求均匀，以免产生缩孔壁厚力求均匀，以免产生缩孔减少大的水平面，便于杂质和气体排除，减少内应力。减少大的水平面，便于杂质和气体排除，减少内应力。铸件局部凸台应连成一片铸件局部凸台应连成一片铸造毛坯的工艺性铸造毛坯的工艺性福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*35产品图样的工艺分析铸造毛坯的工艺性铸造毛坯的工艺性分型面应尽量少分型面应尽量少铸件结构不应阻碍材料收缩铸件结构不应阻碍材料收缩起模方向应有脱模斜度起模方向应有脱模斜度细长件收缩时易产生弯细长件收缩时易产生弯曲，应采用对称截面或曲，应采用对称截面或合理布置加强筋合理布置加强筋福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*36（2 2）锻造毛坯的工艺性）锻造毛坯的工艺性产品图样的工艺分析适用于各种生产批量和毛坯形状尺寸的场合。适用于各种生产批量和毛坯形状尺寸的场合。大批量大批量模锻模锻 单批单批 小批小批自由锻自由锻锻造毛坯的工艺性要素：锻造毛坯的工艺性要素：锻造毛坯形状应简单、对称、避免主体部分交贯和主锻造毛坯形状应简单、对称、避免主体部分交贯和主要表面上有不规则凸台。最大尺寸在分型面。要表面上有不规则凸台。最大尺寸在分型面。锻造毛坯应有拔模斜度和圆角锻造毛坯应有拔模斜度和圆角;毛坯形状不应引起模具侧向移动，使上下模错位毛坯形状不应引起模具侧向移动，使上下模错位;零件壁厚差不能太大。零件壁厚差不能太大。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*37产品图样的工艺分析锻造毛坯的工艺性锻造毛坯的工艺性形状不对称，上下模易错形状不对称，上下模易错位，影响锻件质量位，影响锻件质量截面形状变化过大，模具寿截面形状变化过大，模具寿命降低命降低最大尺寸应在分型面上，最大尺寸应在分型面上，以利于金属填充以利于金属填充毛坯在半模内成型，有利毛坯在半模内成型，有利于提高质量，降低成本于提高质量，降低成本福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*38零件结构的工艺分析产品图样的工艺分析 提高零件结构工艺性，应遵循以下原则：提高零件结构工艺性，应遵循以下原则：(1)(1)减轻零件重量减轻零件重量好处：好处：省材、省工时。便于选用加工设备。便于运输、装省材、省工时。便于选用加工设备。便于运输、装卸和保存。卸和保存。措施：措施：减小铸件壁厚。壁厚减小一倍，重量减小减小铸件壁厚。壁厚减小一倍，重量减小2/32/3倍。倍。采用焊接件，重量下降采用焊接件，重量下降202030%30%、加工量减小、加工量减小303050%50%。大批量生产可采用冲压件焊接结构。大批量生产可采用冲压件焊接结构。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*39产品图样的工艺分析减轻零件重量减轻零件重量1和和2采用采用冲压件代冲压件代替铸件，替铸件，可节省材可节省材料和工时料和工时采用扎制采用扎制型材，减型材，减少直径，少直径，节省材料节省材料福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*40产品图样的工艺分析(2)保证加工的可能性和经济性保证加工的可能性和经济性要素：必须考虑加工时的要素：必须考虑加工时的安装、对刀、测量和提高切削安装、对刀、测量和提高切削效率。效率。如：如：a.a.减小加工表面积；减小加工表面积；b.b.正确规定加工要求；正确规定加工要求；c.c.保证刀具能自由地进刀和退刀及正常工作；保证刀具能自由地进刀和退刀及正常工作；d.d.便于安装，能减少对刀和安装次数；便于安装，能减少对刀和安装次数；福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*41产品图样的工艺分析保证加工的可能性和经济性保证加工的可能性和经济性底座有凸台，加工面积、加工量、平面不平度误差、接触精度。进、排气（油）孔设在外圆上，加工相对容易，且易保证槽间距减少深螺纹孔的加工，使用更为方便减少配合表面的长度福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*42产品图样的工艺分析（3）零件尺寸规格标准化）零件尺寸规格标准化 好处：结构要素标准化，节约工具，减少工艺装备的工作，简化工艺装备。工艺性差 工艺性好 尺寸一致：加工尺寸应能采用标准刀具加工。减少刀具规格，避免专门制备工具。工艺性差 工艺性好福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*43产品图样的工艺分析（4)4)正确标注尺寸及规定加工要求正确标注尺寸及规定加工要求 a.尺寸标注应符合尺寸链最短原则；b.不从轴线、锐边假想平面或中心线等难于测量的基准标注尺寸（不易测量，需换算）；c.避免从一个加工表面确定几个非加工表面的位置；d.合理规定加工要求，过高精度及表面粗糙度，必然导致增加工序。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*44u零件要保证位置精度，最好是一次安装下能加工出所有相关表面u（1）图零件结构不易保证u（2）图和（3）图都可在一次安装下加工出60mm的内圆表面和80mm的外圆表面，以保证同轴度的要求。产品图样的工艺分析零件结构要素的工艺实例福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*45产品图样的工艺分析福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*46产品图样的工艺分析福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*47产品图样的工艺分析福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*48产品图样的工艺分析福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*49装配结构的工艺性产品图样的工艺分析改善机器装配结构的工艺性，应遵循以下原则：改善机器装配结构的工艺性，应遵循以下原则：结构应能分解成独立装配单元；结构应能分解成独立装配单元；好处：好处：a.以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配期。以便于组织平行的流水装配作业，缩短装配期。b.组件和具有独立功能的部件可单独进行检验和试组件和具有独立功能的部件可单独进行检验和试车调整，更好地保证总装质量并减少装配时间和装配的车调整，更好地保证总装质量并减少装配时间和装配的劳动强度。劳动强度。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*50产品图样的工艺分析传动轴的装配工艺性传动轴的装配工艺性福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*51产品图样的工艺分析应使装配操作和调整方便，减轻装配劳动；应使装配操作和调整方便，减轻装配劳动；措施：措施：a.a.使装配和拆卸方便。使装配和拆卸方便。b.b.相配合零件有正确基面，避免找正。相配合零件有正确基面，避免找正。c.c.对有严格相对位置要求的装配结构，应设置防装错对有严格相对位置要求的装配结构，应设置防装错装置。装置。d.d.应使装配过程中的修配工作最少，所以，手工修配应使装配过程中的修配工作最少，所以，手工修配费时费力。费时费力。如：柴油机汽缸孔压缸套后再精镗和珩磨。如：柴油机汽缸孔压缸套后再精镗和珩磨。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*52产品图样的工艺分析旁开工艺孔，便于装配旁开工艺孔，便于装配采用双头螺柱采用双头螺柱开辟装配空间，方便拆卸开辟装配空间，方便拆卸福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*53产品图样的工艺分析为简化结构并使装配容易，装配结构中，必要的零件数目和为简化结构并使装配容易，装配结构中，必要的零件数目和规格应减至最少。规格应减至最少。方法：方法：a.a.应用成组技术。应用成组技术。b.b.尽量减少标准件的规格。尽量减少标准件的规格。如如:木工机床采用同一种螺栓连接，减少扳手，效率增大。木工机床采用同一种螺栓连接，减少扳手，效率增大。要有利于达到和提高装配质量。要有利于达到和提高装配质量。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*54产品图样的工艺分析装配结构工艺性实例福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*55零件的技术要求分析零件的技术要求分析u主要加工表面的尺寸精度u主要加工表面的几何形状精度u主要加工表面之间的相互位置精度u零件表面质量u零件材料、热处理要求及其它要求产品图样的工艺分析福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*56零件的技术要求分析零件的技术要求分析位置精度表面质量尺寸精度高尺寸精度低尺寸精度技术要求：1、未注明圆角均为R32、去锐边毛刺3、材料为：45钢4、时效处理HBS187-220技术要求产品图样的工艺分析返回返回返回返回福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*57毛坯设计v毛坯毛坯设计模具材料的类别模具材料的类别模座多为45钢，大型模具可采用铸铁或铸钢凸、凹模多采用模具钢，精密重载的可采用高碳高合金钢，对于高寿命的模具可考虑采用粉末冶金一般的结构件，则多选择原型材毛坯形式福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*58v毛坯毛坯设计模具零件毛坯形式模具零件毛坯形式u铸件在模具零件中常见的铸件有冲压模具的上模座和下模座，大型塑料模的框架等。常用材料有灰铸铁、球墨铸铁、合金铸铁、铸钢、铸造铝合金等。毛坯设计福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*59u锻件毛坯经过锻造可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。模具零件毛坯形式模具零件毛坯形式毛坯设计福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*60u原型材主要有板材、棒材线材等。主要用制造非标准的模架、凸凹模等。模具零件毛坯形式模具零件毛坯形式毛坯设计福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*61模具零件毛坯形式模具零件毛坯形式u半成品件随着模具专业化和专门化的发展以及模具标准化的提高，出现了大量商品化的冷冲模架、矩形凹模板、举行模板、矩形垫板，以及塑料注射模标准模架等零件。这种半成品的毛坯形式应该是模具零件毛坯的主要形式。毛坯设计福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*62u焊接件u冲压件u冷挤压件u粉末冶金模具零件毛坯形式模具零件毛坯形式毛坯设计福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*63毛坯设计实例毛坯设计实例零件图：技术要求：1、45钢棒料2、硬度：HBS187-229毛坯图：毛坯设计返回返回返回返回福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*64定位基准的选择v定位基准的选择定位基准的选择基准的概念基准的概念基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准基准基准基准：零件上用于确定其它点、线、面的位置所依据的点、线、面。按照其作用不同可分为设计基准和工艺基准。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*65v定位基准的选择定位基准的选择基准的概念基准的概念u设计基准零件图上用于确定其它点、线、面的基准。基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准设计基准设计基准定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*66v定位基准的选择定位基准的选择基准的概念基准的概念u工艺基准零件在加工装配过程中所使用的基准。按用途不同可分为定位基准、测量基准和装配基准。基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准工艺基准工艺基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*67v定位基准的选择定位基准的选择基准的概念基准的概念u工艺基准基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准定位基准加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所用的基准。按其作用不同又可分为粗基准、精基准和附加基准。定位基准定位基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*68v定位基准的选择定位基准的选择基准的概念基准的概念u工艺基准基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准测量基准零件检验时，用以测量已加工表面尺寸及位置的基准。测量基准测量基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*69v定位基准的选择定位基准的选择基准的概念基准的概念u工艺基准基准基准设计基准设计基准工艺基准工艺基准定位基准定位基准测量基准测量基准装配基准装配基准装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中位置的基准。装配基准装配基准粗基准粗基准精基准精基准附加基准附加基准定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*70定位基准的选择各种基准各种基准福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*71工件安装的方式工件安装的方式u直接找正法在工件直接装在机床上后，用千分表或划针，以目测法校正工件的正确位置，一边校正一边找正，直至符合要求。定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*72工件安装的方式工件安装的方式u划线找正法在机床上用划针按毛坯或半成品上所划的线来找正工件，使其获得正确位置的一种方法。定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*73工件安装的方式工件安装的方式u采用夹具安装夹具在机床上相对刀具的位置，在工件未安装前已预先调整好，在成批和大量生产中广泛应用。模具制造多属于单件小批生产，常采用直接找正和划线找正安装方式。定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*74定位基准的选择定位基准的选择定位基准的选择 粗基准：粗基准：选用毛坯表面来定位的基准。选用毛坯表面来定位的基准。（在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位）（在第一道工序中只能选用毛坯表面来定位）精基准：精基准：采用已加工过的表面来定位的基准。采用已加工过的表面来定位的基准。（在第一到工序之后的各工序中）（在第一到工序之后的各工序中）设计基准在零件的工程图中已经标出，加工中是否就设计基准在零件的工程图中已经标出，加工中是否就是以设计基准作为定位基准呢？是以设计基准作为定位基准呢？回答是否定的。回答是否定的。定位基准有粗、精、辅助基准之分。定位基准有粗、精、辅助基准之分。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*75定位基准的选择辅助基准：辅助基准：(有时回遇到这种情况有时回遇到这种情况)，工件上没有能作为定位基，工件上没有能作为定位基准用的恰当表面，而在工件上专门设置或加工出定位表面。常准用的恰当表面，而在工件上专门设置或加工出定位表面。常用的有工艺孔和工艺塔子。用的有工艺孔和工艺塔子。辅助基准在零件辅助基准在零件上不起作用，纯粹是上不起作用，纯粹是为了工艺上的需要。为了工艺上的需要。加工完毕后，若有需加工完毕后，若有需要（如有碍外观等）要（如有碍外观等）可予以去除。可予以去除。粗基准和精基准所起作用不同，两者的选择原则也不一样。粗基准和精基准所起作用不同，两者的选择原则也不一样。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*76定位基准的选择u粗基准的选择原则(1)两个出两个出发点：点：a.保保证各加工表面有足各加工表面有足够余量。余量。b.保保证不加工表面的尺寸和位置符合不加工表面的尺寸和位置符合图纸要求。要求。(2)原原则：a.若工若工件必件必须首先保首先保证某重要表面余量均匀，某重要表面余量均匀，则应选该表面表面为粗基准。粗基准。如如图车床床身的加工。床床身的加工。导轨表面要求硬度高，而且均匀。表面要求硬度高，而且均匀。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*77b.若工件必须首先保证加工若工件必须首先保证加工表面与不加工表面之间的位表面与不加工表面之间的位置要求，则应选不加工表面置要求，则应选不加工表面为粗基准，以达到壁厚均匀，为粗基准，以达到壁厚均匀，外形对称等要求。外形对称等要求。定位基准的选择又如图，若又如图，若AB，应选应选B面，否则选面，否则选A面。面。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*78定位基准的选择c.若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作若工件上每个表面都要加工，则应以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够余量。为粗基准，以保证各表面都有足够余量。如图若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有如图若以大端为粗基准，由于大小端外圆偏心有5毫米，毫米，则上侧单边为则上侧单边为34，下侧单边为，下侧单边为24,加工余量不足。加工余量不足。分析：分析：毛坯：单边毛坯：单边29，零件：单边零件：单边25；由于偏移由于偏移5，则一边为，则一边为24，另一边为，另一边为34，24的一边加的一边加工不到。工不到。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*79定位基准的选择e.粗基准只允许使用一次。粗基准只允许使用一次。粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。粗基准究竟是毛坯表面比较粗糙，重复定位精度低。d.粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或粗基准表面应尽可能平整光洁不能有飞边，浇口，冒口或其它缺陷其它缺陷,以便使定位准确、夹紧可靠。以便使定位准确、夹紧可靠。若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应若粗基准表面有飞边，浇口，冒口等缺陷，在应用前应将其去除。将其去除。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*80定位基准的选择定位基准的选择u精基准的选择基准重合原则两小孔中心以已加工的大孔为设计基准定位基准设计基准基准基准不重不重合合零件图：定位方案一：基准不重合，需计算尺寸链，难以保证精度。不合理不合理定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*81定位基准的选择定位基准的选择u精基准的选择基准重合原则两小孔中心以已加工的大孔为设计基准定位基准设计基准基准重基准重合合零件图：定位方案二：基准重合，加工精度容易保证。合理合理定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*82基准统一原则采用基准统一原则，能用同一基面加工大多数表面，有利于保证各表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差，而且简化夹具设计和制造。发动机缸盖的众多的面和孔的加工，基本上都是以结合面，以及两销孔定位的。定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*83定位基准的选择 基准统一的好处：基准统一的好处：a.有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转有利于保证各加工表面的相互位置要求，避免基准转换带来的误差。换带来的误差。b.可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。可简化夹具的设计与制造，缩短生产准备周期。典型方案：典型方案：轴类零中加工采用中心孔和箱体类零中加工轴类零中加工采用中心孔和箱体类零中加工采用一面两孔。采用一面两孔。注意：注意：基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时基准统一原则常常会带来基准不重合的问题，此时应综合考虑。应综合考虑。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*84定位基准的选择定位基准的选择u精基准的选择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。精磨床身导轨面时，通过千分表，并调节辅助支撑找正。定位基准的选择返回返回返回返回注意：注意：采用自为基准采用自为基准仅能提高表面质量，不能提高形位精度，仅能提高表面质量，不能提高形位精度，该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。该加工表面与其它表面之间形位精度则应由先行工序保证。自为基准原则福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*85互为基准原则采用互为基准原则，可提高加工表面间的相互位置精度。零件图：位置精度高以外圆面定位，磨内圆面以内圆面定位，磨外圆面定位基准的选择福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*86定位基准的选择便于装夹的原则便于装夹的原则应满足定位准、稳定可靠，夹紧机构简单，操作方便的要求。应满足定位准、稳定可靠，夹紧机构简单，操作方便的要求。措施：接触面积和分布面积尽可能大。措施：接触面积和分布面积尽可能大。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*87v零件工艺路线分析与拟定零件工艺路线分析与拟定方法方法零件工艺路线分析与拟定工艺路线拟定的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案。选择合理的定位基准，确定表面加工方法、加工阶段划分、工序集中与分散和加工顺序等。在具体工作中，应该在充分调查研究的基础上，提出在具体工作中，应该在充分调查研究的基础上，提出多种方案进行分析比较。多种方案进行分析比较。视工艺路线对加工质量和加工效率的影响。视工艺路线对加工质量和加工效率的影响。对工人劳动强度的影响。对工人劳动强度的影响。对设备投资，车间面积和生产成本的影响。对设备投资，车间面积和生产成本的影响。工艺路线优越性判断依据工艺路线优越性判断依据福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*88零件工艺路线分析与拟定拟定工艺路线应考虑的问题（五个方面）拟定工艺路线应考虑的问题（五个方面）1、合理选择定位基准、合理选择定位基准2、加工方法的选择、加工方法的选择3、加工阶段的划分、加工阶段的划分4、工序的集中与分散、工序的集中与分散5、加工顺序安排、加工顺序安排1、合理选择定位基准、合理选择定位基准 如前面所述。如前面所述。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*89零件工艺路线分析与拟定2、加工方法的选择、加工方法的选择(1)内容：内容：根据每个加工表面的技术要求，根据每个加工表面的技术要求，确定其加工方法及确定其加工方法及分几次加工。分几次加工。(2)具体应考虑的因素具体应考虑的因素各加工方法：各加工方法：经济精度和表面粗糙度与表面加工技术经济精度和表面粗糙度与表面加工技术要求相当。最好不低于加工技术要求，否则要进行特别处理，要求相当。最好不低于加工技术要求，否则要进行特别处理，改进工艺措施。同时要注意：改进工艺措施。同时要注意：a、表中数据为一般情况下的数值，在某些条中下会发生、表中数据为一般情况下的数值，在某些条中下会发生变化。变化。b、在大批大量生产中，为保证高的生产率和高的成品率。、在大批大量生产中，为保证高的生产率和高的成品率。常把原用于高光洁度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度。常把原用于高光洁度的加工方法用于获得较差的表面粗糙度。如：连杆孔表面粗糙度要求为如：连杆孔表面粗糙度要求为Ra为为0.8m，采用，采用Ra可达可达0.040.32的珩磨加工方法，用以获得高质、高效率。的珩磨加工方法，用以获得高质、高效率。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*90零件工艺路线分析与拟定本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备本厂现有设备、技术不应一谓追求高精设备 要充分利用现有设备要充分利用现有设备,挖掘企业潜力，发挥职工的积极性挖掘企业潜力，发挥职工的积极性和创造性。和创造性。生产类型生产类型 反映的是生产率与经济性关系。大批反映的是生产率与经济性关系。大批高效加工方法。高效加工方法。如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。又如：如：采用拉削取代铣、刨、镗孔以获得高效率。又如：农用齿轮直接采用锻造成型，无需切削加工。农用齿轮直接采用锻造成型，无需切削加工。材料的性质及可以加工性。材料的性质及可以加工性。如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，如：淬火钢应采用磨削加工，而有色金属磨削困难，一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。一般应采用金刚镗或高速车削来进行精加工。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*91零件工艺路线分析与拟定3 3、加工阶段的划分、加工阶段的划分（1）按加工性）按加工性质和作用不同，工和作用不同，工艺路路线可分成如下几个可分成如下几个阶段。段。粗加工粗加工阶段段主要任主要任务：切除大部分加工余量。：切除大部分加工余量。主要主要问题：如何：如何获得高的生得高的生产率。率。特点：加工精度低，表面粗糙度大特点：加工精度低，表面粗糙度大半精加工半精加工阶段段主要任主要任务：a.主要表面消除粗加工留下的主要表面消除粗加工留下的误差。达到一定的精度及精加差。达到一定的精度及精加工余量。工余量。为精加工作准精加工作准备。b.完成一些次要表面如完成一些次要表面如钻孔、孔、铣键槽等的加工。槽等的加工。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*92零件工艺路线分析与拟定 荒加工荒加工毛坏余量特别大，表面极其粗糙。在粗加工前进行去皮毛坏余量特别大，表面极其粗糙。在粗加工前进行去皮加工。加工。精加工阶段精加工阶段 任务：使各主要表面达到图纸要求。任务：使各主要表面达到图纸要求。光整加工阶段光整加工阶段a.主要任务：对主要任务：对IT6 以上，以上，Ra0.5%，退火，退火 降低硬度；降低硬度；b.含碳含碳0.5%，正火，正火 增大硬度，使不粘刀；增大硬度，使不粘刀；c.调质，细化组织调质，细化组织热处理目的：热处理目的：改变材料的性能，消除内应力。改变材料的性能，消除内应力。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*101加工余量与工序尺寸的确定最终热处理：最终热处理：目的：目的：提高材料的强度和硬度。提高材料的强度和硬度。安排：安排：在半精和精加工之间，包括：淬火、渗碳、氮化、调质等在半精和精加工之间，包括：淬火、渗碳、氮化、调质等。应用：应用：淬火：淬火：强度强度，塑性、钢性，塑性、钢性，组织不稳定，易变形，淬火后，组织不稳定，易变形，淬火后应进行回火。应进行回火。渗碳：渗碳：强度变动加大强度变动加大 氮化：氮化：氮化前后都应进行磨削加工，氮化前后都应进行磨削加工，a.前者：使氮化层厚度均匀。前者：使氮化层厚度均匀。b.后者：降低表面粗糙度后者：降低表面粗糙度Ra。调质：调质：用以获得强度高，钢性好的综合性能要求。用以获得强度高，钢性好的综合性能要求。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*102加工余量与工序尺寸的确定去应力处理去应力处理目的：目的：消除应力，减小变形消除应力，减小变形方法：方法：人工时效、退火、高温去应力等人工时效、退火、高温去应力等应用：应用：a.一般铸件：在粗加工后进行；一般铸件：在粗加工后进行；b.精度要求高的铸件：在半精加工之后，进行第二次精度要求高的铸件：在半精加工之后，进行第二次c.高精度的丝杆、轴等，在粗车、粗磨、半精磨之后均高精度的丝杆、轴等，在粗车、粗磨、半精磨之后均需进行时效处理，为稳定尺寸。还需进一步进行冰冷处理（需进行时效处理，为稳定尺寸。还需进一步进行冰冷处理（-70-80摄氏度，摄氏度，12小时）小时）福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*103加工余量与工序尺寸的确定（3 3）辅助工序安排：）辅助工序安排：辅助工序辅助工序是保证质量的重要措施，主要有检验工序。是保证质量的重要措施，主要有检验工序。包括：中间检验、特种检验、表面处理。包括：中间检验、特种检验、表面处理。中间检验：中间检验：是主要的辅助工序。和保证质量的重要措施。是主要的辅助工序。和保证质量的重要措施。安排在：精加工前；送外厂或外车间加工前、后；花费大或安排在：精加工前；送外厂或外车间加工前、后；花费大或重要工序前后；全部工序结束后。重要工序前后；全部工序结束后。特种检验：特种检验：如：如：a.x射线、超声波探伤。射线、超声波探伤。用于内部质量检查，在工艺过程开始；用于内部质量检查，在工艺过程开始；b.荧光检验、磁力探伤。荧光检验、磁力探伤。用于检验表面质量，安排在精加工阶用于检验表面质量，安排在精加工阶段。段。表面处理：表面处理：去毛刺、到棱边、清洗、电镀、发蓝、涂防锈油。去毛刺、到棱边、清洗、电镀、发蓝、涂防锈油。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*104加工余量与工序尺寸的确定v加工余量与工序尺寸的确定加工余量与工序尺寸的确定加工余量的概念加工余量的概念u单边余量零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量，可表示为：Zili1li其中，本道工序的工序余量 Zi 本道工序的基本尺寸 li 上道工序的基本尺寸 li1福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*105加工余量与工序尺寸的确定v加工余量与工序尺寸的确定加工余量与工序尺寸的确定加工余量的概念加工余量的概念u加工总余量与工序余量毛坯尺寸与零件设计尺寸之差成为加工总余量。每一工序所切除的金属层厚度称为工序余量。余量过大：余量过大：不仅浪费金属，而且增加切削时机床和刀具的负荷。余量过小：余量过小：则难以修正前一工序误差，难以达道本工序的精度要求和表面质量要求。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*106加工余量与工序尺寸的确定v加工余量与工序尺寸的确定加工余量与工序尺寸的确定加工余量的概念加工余量的概念u单边余量零件非对称结构的非对称表面，其加工余量一般为单边余量，可表示为：Zili1li其中，本道工序的工序余量 Zi 本道工序的基本尺寸 li 上道工序的基本尺寸 li1福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*107加工余量与工序尺寸的确定v加工余量与工序尺寸的确定加工余量与工序尺寸的确定加工余量的概念加工余量的概念u双边余量零件对称结构的对称表面，其工余量为双边余量，可表示为：2Zili1li其中，本道工序的工序余量 Zi 本道工序的基本尺寸 li 上道工序的基本尺寸 li1福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*108加工余量与工序尺寸的确定u双边余量回转体表面（内、外圆柱）的工余量为双边余量，对于外圆表面有：2Zidi1di式中，本道工序的基本尺寸 di 上道工序的基本尺寸 di1对于内圆表面有：2ZiDiDi1式中，本道工序基本尺寸 Di 上道工序基本尺寸 Di1福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*109加工余量与工序尺寸的确定u工序余量公差余量公差可表示为：式中，工序余量公差 Tz 工序最大余量ZmaxTzZmaxZminTbTa 工序最小余量 Zmin 本道工序的公差 Ta 上道工序的公差 Tb福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*110加工余量与工序尺寸的确定u入体标注原则被包容尺寸指实体尺寸，如轴的外径，长方体的长、宽、高。其最大尺寸作为工序尺寸的基本尺寸（公称尺寸），上偏差为零。基本尺寸公差值0上偏差下偏差包容尺寸指非实体尺寸，如孔的直径，槽的宽度。其最小尺寸作为工序尺寸的基本尺寸（公称尺寸），下偏差为零基本尺寸-公差值0上偏差下偏差福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*111加工余量与工序尺寸的确定u入体标注原则入体标注原则毛坯尺寸按双向对称偏差的形式标注采用“入体标注原则”，可确保孔小轴大，这样表示，是为了使工件以公称基本尺寸为目标尺寸加工时，仍有可切除余量，避免过切产生废品。u影响工序余量的因素影响工序余量的因素上道工序尺寸公差上道工序表面粗糙度上道工序空间误差本工序装夹误差福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*112加工余量与工序尺寸的确定加工余量的确定加工余量的确定u计算法u查表法u经验法工序尺寸与公差的确定工序尺寸与公差的确定u确定各加工工序的加工余量u从终加工工序开始到第二道工序，依次加上每道工序余量，可分别得到各工序基本尺寸u除终加工工序外，其它各加工工序采用加工经济精度确定工序尺寸公差u填写工序尺寸，并按“入体原则”标注工序尺寸公差。福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*113加工余量与工序尺寸的确定查表法实例：零件图：粗车半精车粗磨高频淬火精磨研磨返回返回返回返回福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*114工艺装备的选择v工艺装备的选择工艺装备的选择机床的选择机床的选择u机床的主要规格尺寸应与零件的外轮廓尺寸相适应。u机床的生产率与加工零件的生产类型相适应u机床的选择还应结合现场的实际情况夹具的选择夹具的选择刀具的选择刀具的选择量具的选择量具的选择返回返回返回返回福州大学机械工程学院福州大学机械工程学院*115位置精度表面质量尺寸精度高尺寸精度低尺寸精度技术要求：1、未注明圆角均为R32、去锐边毛刺3、材料为：45钢4、时效处理HBS187-220技术要求工艺分析返回返回返回返回