模具制造工藝學項目一模具零件加工制造前的分析與工作準備

任務一模具零件加工工藝規程的制定【學習目標】

1.熟悉制造模具及零件的結構特點和技術要求；

2.了解模具的制造特點及影響因素；

3.掌握模具零件加工工藝規程的制定。一、相關知識（一）模具工藝規程設計模具加工工藝規程是規定模具零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。也就是說，一個模具零件可以用幾種不同的加工工藝方法來制造。（二）模具制造過程模具制造過程就是模具制造工藝，是把模具設計轉化為模具產品的過程。包括了設計、模具零件加工制造、標準件采購、模具裝配與試模驗收等工作，模具制造過程如圖所示。制件圖樣制件分析與模具設計模具零件加工下料熱處理鉗工/機械加工特種加工檢驗模具標準件模具裝配試模檢驗驗收模具制造過程

（三）模具制造的特點

1．單件、多品種生產

2．制造質量要求高

3．形狀復雜

4．材料硬度高

（四）影響制造的主要因素

1．表面

2．精度

3．表面粗糙度

4．型孔和型腔的數量

5．熱加工熱處理（五）模具制造的基本要求

1．模具壽命高

2．生產周期短

3．成本低

4．成套性生產

5．要求進行試模和試修從模具制造的特點和基本要求來看，各項指標是相互關聯、相互影響的。片面追求模具精度和使用壽命必然會導致制造成本的增加。當然，只顧降低成本和縮短制造周期而忽視模具精度和使用壽命的做法也是不可取的。應根據實際情況在設計與制造模具時作出全面考慮，總的原則是應在保證制品質量的前提下，選擇與制品生產量相適應的模具結構和制造方法，使模具制造周期短、成本低。（六）機械制造過程

1．生產過程生產過程是指將原材料變成成品之間的各個相互聯系的勞動過程的總和。一般模具產品，其生產過程主要包括：（1）生產技術準備過程（2）毛坯的制造過程（3）零件的各種加工過程（4）模具的裝配過程（5）各種生產服務活動

模具的生產過程還是相當復雜的，從生產組織、降低成本、提高生產效率來看，現代模具工業的發展趨勢是專業化生產，使其變得比較簡單由專業化的標準件廠來完成。這既有利于模具上各種零件質量的保證，也利于降低成本，提高生產效率。對于專業化零部件制造廠和模具制造廠都是有利的。

由于市場全球化、需求多樣化以及新產品開發周期越來越短，隨著信息技術的發展，企業間采用動態聯盟，實現異地協同設計與制造的生產模式是目前制造業發展的重要趨勢。

2．生產系統

(1)機械加工工藝系統由金屬切削機床、刀具、夾具和工件四個要素組成機械加工工藝系統，它們彼此關聯、互相影響。該系統整體目的是在特定的生產條件下，適應環境的要求，在保證機械加工質量的前提下，采用合理的工藝過程，降低該工序的加工成本。

(2)機械制造系統是在工藝系統基礎上以整個機械加工車間為整體的更高一級的系統，該系統的整體目的就是使該車間能最有效地全面完成全部零件的機械加工任務。

(3)生產系統生產系統是包括制造系統在內更高一級的系統。以整個機械制造廠為整體，為了獲得最高經濟效益，一方面把原材料供應、毛坯制造、機械加工、熱處理、裝配、檢驗與試車、油漆、包裝、運輸、保管等因素作為基本物質因素來考慮；另一方面把技術情報、經營管理、勞動力調配、資源和能源利用、環境保護、市場動態、經營政策、社會問題和國際因素等信息作為影響系統效果更重要的要素來考慮。

3．工藝過程工藝過程是指在模具產品的生產過程中，那些使原材料成為成品直接有關的過程，如毛坯制造、機械加工、熱處理和裝配等。

4．模具機械加工工藝過程的組成用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量，使之成為產品零件的那部分工藝過程，稱為模具機械加工工藝過程。將合理的機械加工工藝過程確定后，以文字和圖表形式作為加工的技術文件，即為模具機械加工工藝規程。模具機械加工工藝過程是由若干個按順序排列的工序組成，而每一個工序又可依次細分為安裝、工位、工步和走刀。

（1）工序工序是工藝過程的基本單元。工序是指一個（或一組）工人，在一個固定的工作地點（如機床或鉗工臺等），對一個（或同時幾個）工件所連續完成的那部分工藝過程。劃分工序的主要依據，是零件在加工過程中工作地點、加工對象是否改變以及加工是否連續完成。如果不能滿足其中一個條件，即構成另一個工序。（2）工步與走刀在一個工序內，往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述工序的內容，工序還可進一步劃分為工步。當加工表面、切削工具和切削用量中的轉速與進給量均不變時，所完成的那部分工序稱為工步。在一個工步內由于被加工表面需切除的金屬層較厚，需要分幾次切削，則每進行一次切削就是一次走刀。走刀是工步的一部分，一個工步可包括一次或幾次走刀。（3）安裝與工位工件在加工之前，在機床或夾具上先占據一個正確的位置，這就是定位。工件定位后再予以夾緊的過程稱為裝夾。工件經一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。在一個工序內，工件的加工可能只需一次裝夾，也可能需要幾次裝夾。工件在加工過程中應盡量減少裝夾次數。因為多一次裝夾就多一次誤差。而且還增加了裝夾工件的輔助時間。為了減少工件安裝的次數，常采用各種回轉工作臺，回轉夾具或移位夾具。使工件在一次安裝中先后處于幾個不同位置進行加工。此時，工件在機床上占據的每一個加工位置稱為工位。5．生產綱領生產綱領是指包括廢品、備件在內的該產品（或零件）的年產量。在制訂工藝規程時，一般按產品（或零件）的生產綱領來確定生產類型。零件的生產綱領可按下式計算：

式中：

—一零件的生產綱領；

—產品的生產綱領；

—每臺產品中該零件的數量；

—該零件的備品率；

—該零件的廢品率。

6．生產類型生產類型是指根據產品生產綱領的大小和品種的多少。模具制造業的生產類型主要可分為：單件生產和成批生產兩種類型

（1）單件生產生產的產品品種較多，每種產品的產量很少，同一個工作地點的加工對象經常改變，且很少重復生產。如：新產品試制用的各種模具、大型模具等都屬于單件生產。（2）成批生產產品的品種不是很多，但每種產品均有一定的數量。工作地點的加工對象周期性的更換，這種生產稱為成批生產。例如：模具中常用的標準模板、模座、導柱、導套等零件及標準模架等多屬于成批生產。不同的生產類型，所考慮的工藝裝備、加工方法、對工人的技術要求、生產成本、零件的互換性等都不相同，在制定工藝路線時必須明確該產品的生產類型。工藝特點單件生產成批生產零件的互換性用修配法、鉗工修配，缺乏互換性具有廣泛的互換性的毛坯制造方法手工造型或自由鍛造，毛坯精度低、加工余量大廣泛采用的毛坯制造高效方法，精度高，加工余量小機床通用機床廣泛采用高效專用機床和自動機床工藝裝備大多采用通用夾具、標準附件、通用刀具和萬能量具廣泛采用專用高效夾具、復合刀具、專用量具或自動檢具工人的技術要求需技術水平較高的工人工人的技術水平要求較低工藝文件有簡單的工藝過程卡有詳細的工藝文件生產效率與成本生產效率低、成本高生產效率高、成本低各種生產類型的工藝特點

(七)工藝規程制定的原則和步驟

1．工藝規程的作用（1）是指導生產的主要技術文件。（2）是生產組織和生產管理的依據，即生產計劃、調度、工人操作和質量檢驗等的依據。（3）生產前用它作生產的準備，生產中用它作生產的指揮，生產后用它作生產的檢驗。

2．制訂工藝規程的原則

制訂工藝規程的原則是在一定的生產條件下，所編制的工藝規程能以最少的勞動量和最低的費用，可靠地加工出符合圖樣及技術要求的零件。也就是在保證產品質量的同時兼顧經濟性。

在制訂工藝規程時，工藝人員必須認真研究原始資料，如產品圖樣、生產綱領、毛坯資料及生產條件的狀況等。參照同行業工藝技術的發展，綜合本部門的生產實踐經驗和現有條件，進行工藝文件的編制。要體現以下三個方面的要求：（1）技術上的先進性要了解國內外本行業工藝技術的發展。通過必要的工藝試驗，優先采用先進工藝和工藝裝備，同時，還要充分利用現有生產條件。（2）經濟上的合理性在一定的生產條件下，可能會出現幾個工藝方案。此時，應全面考慮，并通過核算或評比選擇經濟上最合理的方案，使產品的成本最低。（3）有良好的勞動條件要注意保證工人具有良好、安全的勞動條件，通過機械化、自動化等途徑，把工人從笨重的體力勞動中解放出來。3．制訂工藝規程的步驟編制工藝規程，一般可按以下步驟進行：（1）對產品裝配圖和零件圖的分析與工藝審查。（2）確定生產類型。（3）確定毛坯的種類和尺寸。（4）選擇定位基準和主要表面的加工方法，擬訂零件加工工藝路線。（5）確定各工序余量，計算工序尺寸、公差，提出其技術要求。（6）確定機床、工藝裝備、切削用量及時間定額。（7）填寫工藝文件。4．模具工藝規程的形式為了適應工業發展的需要，加強科學管理和便于交流，模具工藝規程的形式已經標準化（JB／Z187．3—1988）。常見的模具工藝規程形式有模具機械加工工藝過程卡、模具機械加工工序卡、模具機械加工工序操作指導卡、檢驗卡等。其中最常用的是模具機械加工工藝過程卡和模具機械加工工序卡。（1）模具機械加工工藝過程卡模具機械加工工藝過程卡，它是以工序為單位，簡要說明產品或零、部件的加工過程的一種工藝文件。它是生產管理的主要技術文件，廣泛用于成批生產和單件小批生產中比較重要的零件。（2）模具機械加工工序卡模具機械加工工序卡，它是以工序為單位，詳細說明零件工藝過程的工藝文件，用來指導工人操作和幫助管理人員及技術人員掌握零件的加工過程。模具機械加工工序卡主要用于大批大量生產中的所有零件、中批生產中的重要零件和單件小批生產中的關鍵工序。5．工藝規程的應用。（1）工藝過程綜合卡片主要列出了整個零件加工所經過的工藝路線（包括毛坯、機械加工和熱處理等），它是制訂其他工藝文件的基礎，也是生產技術準備、編制作業計劃和組織生產的依據。在單件小批生產中，一般簡單零件只編制工藝過程綜合卡片，作為工藝指導文件。（2）工藝卡片是以工序為單位，詳細說明整個工藝過程的工藝文件。它不僅標出工序順序、工序內容，同時對主要工序還表示出工步內容、工位及必要的加工簡圖或加工說明。此外，還包括零件的工藝特性（材料、質量、加工表面及其精度和表面粗糙度要求等）、毛坯性質和生產綱領。在成批生產中廣泛采取這種卡片。對單件小批生產中的某些重要零件也要制訂工藝卡片。（3）工序卡片是在工藝卡片的基礎上分別為每一個工序制訂的，是用來具體指導工人進行操作的一種工藝文件。工序卡片中詳細記載了該工序加工所必需的工藝資料，如定位基準、安裝方法、機床、工藝裝備、工序尺寸及公差、切削用量及工時定額等。在大批量生產中，廣泛采用這種卡片。在中、小批生產中，對個別重要工序有時也編制工序卡片。

二、相關實踐（一）應用分析如圖1-2所示為一簡單軸類零件的零件圖，材料：45鋼，數量：l0件，未注粗糙度：3.2，倒角：，根據零件圖的要求編制該零件的機械加工工藝過程卡。圖1-2軸

三、拓展提高機械加工工藝過程卡編制操作要點及注意事項

(1)零件圖形分析

(2)機械加工工藝過程（3）工序內容（4）下料情況（5）工藝裝備

(6)生產類型

(7)零件結構

(8)定位基準

(9)中心孔

（二）模具設計及工藝管理

1、在模具設計及工藝工作中，要認真貫徹有關的國家、行業和企業標準。

2、對于企業內經常重復出現的典型模具結構和零件，設計和工藝人員與標準化人員應一起設計簡圖、表格、典型和標準工藝卡的形式，減少技術人員重復性的勞動和筆誤，也可以規定一些通用的簡化畫法。

3、在技術工作中，要遵循穩妥可靠的原則，在采用新技術、新材料、新工藝和新結構時要積極和慎重，要采用實踐證明是成熟和可靠的新技術、新材料、新工藝和新結構。

4、加強圖樣管理和經驗的積累。首先明確各級技術人員的責任制，嚴肅圖樣的更改和借閱制度，模具試用合格后應及時進行圖樣的定型和歸檔工作。

5、模具技術人員應經常或定期深入生產第一線，了解、發現問題，并及時解決問題。對于相關車間的生產條件和技術現狀，要做到心中有數。

任務二：模具零件工藝性分析【學習目標】

1．熟悉擬加工制造模具零件的結構特點和技術要求；

2．掌握模具零件加工工藝的分析方法。一、相關知識：模具零件圖、總裝圖、部件裝配圖及驗收標準是制訂工藝規程最主要的原始資料。在制訂工藝時，首先要認真分析，了解零件的功用和相關零件間的配合，以及主要技術要求制訂的依據，深刻地理解零件結構上的特征和主要技術要求，以便從加工制造的角度來分析零件的工藝性是否良好，為合理制訂工藝規程作好必要的準備。總的原則是在滿足使用要求的前提下，按現有的生產條件能用較經濟的方法方便地加工出來。1．模具零件的結構工藝分析對結構工藝性的要求大致有以下幾點。

①便于達到零件圖上要求的加工質量。即零件的結構應能采用加工比較容易、工作量較小的方法來達到規定的質量要求。

②便于采用高生產率的加工方法。如零件加工表面形狀的分布應合理；零件結構應標準化、規格化；零件應具有足夠的剛度等。

③有利于減少零件的加工工作量。零件設計時應盡量減少加工表面，減少加工工作量和刀具、電極、材料的消耗。

④有利于縮短輔助時間。如零件加工時便于定位和裝夾，既可簡化夾具結構，又可縮短輔助時間。

2．模具零件的技術要求分析模具零件的技術要求對制訂工藝方案有重要的影響。主要包括下列幾個方面：（1）主要加工表面的尺寸精度；（2）主要加工表面的幾何形狀精度；（3）主要加工表面之間的相互位置精度；（4）零件表面質量；（5）零件材料、熱處理要求及其他要求。

3．零件的結構工藝性示例

二、相關實踐如圖1-3所示為盤類零件的零件圖，材料：45鋼，數量：l0件，未注粗糙度：3.2，倒角：，根據零件圖的要求分析其工藝結構性。圖1-3法蘭盤

三、拓展提高零件的結構工藝性主要表現在以下幾個方面：

1、結構尺寸的標準化零件的結構尺寸(如軸徑、孔徑、齒輪模數、螺紋、鍵槽、過渡圓角半徑等)應標準化，以便在生產中采用標準刀具和通用量具，使生產成本降低。

2、結構形狀簡單和布局合理。（1）加工表面應盡可能分布在同一軸線或同一平面上，有相互位置要求的表面，最好能在一次裝夾中加工出來。（2）各加工表面最好相互平行或垂直，使加工和測量方便。（3）零件應便于安裝，定位準確，夾緊可靠。（4）各加工表面間或各加工表面與非加工表面間應明顯分開。

3、盡量減少切削加工工作量盡量減少加工表面(特別是精度高的表面)的數量和面積，合理地規定零件的精度和表面粗糙度。

4、保證足夠的剛度。零件具有足夠的剛度，才能承受夾緊力和切削力，提高切削用量，提高工效。

任務三毛坯設計【學習目標】

1．掌握毛坯設計保障零件加工一、相關知識（一）毛坯設計中主要考慮的問題在毛坯設計中，主要考慮以下兩個方面：

1．模具零件幾何形狀特征和尺寸關系

2．模具材料的類別

（二）模具零件的毛坯形式

模具零件的毛坯形式主要分為原型材、鍛造件、鑄造件和半成品件四種。（1）原型材（2）鍛件（3）鑄件（4）半成品件

（三）毛坯的選擇原則

1、零件材料及其力學性能

2、零件的結構形狀與外形尺寸

3、生產類型

4、現有生產條件

5、充分考慮利用新工藝、新技術的可能性。

（四）鍛造加工將金屬坯料加熱使其具有較高的塑性，然后放在鍛造設備上，利用通用工具或專用模具對其施加壓力，迫使其產生塑性變形，從而獲得所需形狀和尺寸的鍛件，這種壓力加工方法稱為鍛造。

1．鍛造目的

(1)得到合理的幾何形狀和機械加工余量，節省原材料和減少機械加工工作量，提高了材料的致密度，獲得良好的機械性能。

(2)改善了材料碳化物分布不均勻的狀態和金相組織狀態，避免了原始材料由于碳化物分布的不均勻所造成的模具零件在熱處理時易開裂、硬度不均、脆性大、沖擊韌性低以及碳化物堆聚或呈網狀出現在模具刃口處、易崩刃、折斷和剝落等現象，提高了材料的熱處理性能和模具的使用壽命。

(3)改善了坯料的纖維方向。纖維方向的合理分布，使模具零件的各向淬火變形趨向一致，提高材料的力學性能和使用性能。滿足不同類型模具的要求。2．鍛壓設備模具零件毛坯的鍛壓方式通常是自由鍛，所使用的鍛壓設備為空氣錘、水壓機等。應根據鍛件材料、形狀和尺寸大小等合理地選擇鍛壓設備的噸位，否則會影響鍛件質量、鍛造生產率。如果設備噸位過小，鍛造打擊能量不足，會造成鍛打不深不透，鍛件僅僅在表層發生一定的變形，而鍛件心部的質量得不到改善，甚至發生惡化，如果設備噸位選擇過大，則打擊過重，容易出現鍛裂等現象。空氣錘噸位通常是指落下部分（錘頭、錘桿、活塞和上砧鐵等）的質量。結構比較簡單，操作靈活，維修方便，但由于受壓縮缸和工作缸大小的限制，空氣錘噸位較小，錘擊能力也小。水壓機是在靜壓力下使坯料產生塑性變形，能產生數萬Kn壓力，鍛透深度大，變形速度慢，工作平穩，噪聲小，有利于獲得金屬再結晶組織，工作條件好。但設備龐大，結構復雜，價格昂貴。3．鍛前加熱金屬加熱是鍛造生產中不可缺少的重要工序之一。目的是為了提高金屬的塑性，降低變形抗力，以利于鍛造和獲得良好的鍛后組織。金屬在加熱過程中，其內部發生一系列變化，會影響到金屬的鍛后組織和性能。同時，正確的加熱金屬坯料和對溫度進行準確及時地測量，對于減少設備噸位，降低燃料消耗均有重要意義。（1）鍛前加熱的方法根據熱源不同，在鍛造生產中金屬的加熱可分為兩大類：

1）火焰爐加熱是利用燃料（煤、油、煤氣等）燃燒所產生的熱能直接加熱金屬的方法。由于燃料來源方便，爐子修造較容易，費用較低，加熱的適應性強等原因，所以應用較為普遍。缺點是勞動條件差、加熱速度較慢、加熱質量較難控制，對環境造成污染等。

2）電加熱是利用電能轉換為熱能來加熱金屬的方法。與火焰爐加熱相比，它具有很多優點，如升溫快（如感應加熱和接觸加熱）、爐溫易于控制（如電阻爐加熱）、氧化和脫碳少、勞動條件好、便于實現機械化和自動化等。缺點是對毛坯尺寸形狀變化的適應性不夠強、設備結構復雜、投資費用較大。

（2）鍛造溫度范圍如圖所示為在鐵碳合金相圖基礎上制定的碳鋼鍛造溫度范圍。鍛造溫度范圍是指始鍛溫度和終鍛溫度間的一段溫度間隔。鋼料在高溫單相區具有良好的塑性，所以鍛造溫度范圍最好在這個區間。各類材料的鍛造溫度范圍可參考相關的手冊。開始鍛造的溫度稱為始鍛溫度。它應低于固相線AE約150～200℃，以防止過熱和過燒。結束鍛造時的溫度稱為終鍛溫度。終鍛溫度主要應保證在結束鍛造之前金屬還具有足夠的塑性以及鍛件在鍛后獲得再結晶組織，但過高的終鍛溫度也會使鍛件在冷卻過程中晶粒繼續長大，因而降低了力學性能，尤其是沖擊韌度。對過共析鋼，為避免形成二次網狀滲碳體，在ES線下還應繼續鍛打，它的終鍛溫度應高于PSE′線50～100℃。對亞共析鋼，由于在高溫單相區內有良好塑性，所以終鍛造溫度應在GS線上15～20℃。對于低碳鋼，在GS線（A3）以下的兩相區（）也有足夠的塑性，因此低碳鋼的終鍛溫度可以在GS線下。對于最后一次鍛造的終鍛溫度還要根據剩余變形程度查再結晶圖，以避免鍛件晶粒粗大。對于鍛后立即進行余熱熱處理的鍛件，終鍛溫度還要考慮余熱熱處理的要求。精整工序的終鍛溫度允許比規定值低50～80℃。碳鋼鍛造溫度范圍

4．坯料質量與尺寸（1）坯料質量坯料質量的計算公式：

(2)坯料尺寸首先根據材料的密度和坯料質量計算出坯料的體積，然后再根據基本工序的類型(如拔長、鐓粗)及鍛造比計算坯料橫截面積、直徑、邊長等尺寸。注意事項：

1)某些零件上的精細結構，如鍵槽、齒槽、退刀槽以及小孔、不通孔、臺階等，難以用自由鍛鍛出，必須暫時添加一部分金屬以簡化鍛件形狀。這部分添加的金屬稱為余塊，它將在切削加工時被去除。

2)由于自由鍛的精度較低，表面質量較差，一般需要進一步切削加工，所以零件表面要留加工余量。余量大小與零件形狀、尺寸等因素有關，其數值應結合生產的具體情況而定。

3)鍛件公差是鍛件名義尺寸的允許變動量。公差的數值可查閱有關國家標準。5．鍛造工序自由鍛的工序可分為基本工序、輔助工序和精整工序三大類。基本工序是改變坯料形狀、尺寸以獲得所需鍛件的工藝過程。如鐓粗、拔長、沖孔、彎曲、扭轉、錯移等。輔助工序是為基本工序操作方便而進行的預先變形，如壓鉗口、壓鋼錠棱邊、壓肩等。

修整工序是用來修整鍛件表面缺陷，使其符合圖樣要求。如校正、平整、滾圓等。自由鍛工序見表

基本工序的主要工序：

(1)鐓粗使坯料高度減小、橫截面積增大的工序。是自由鍛生產中最常用的工序。圓坯料的高度與直徑之比應小于2.5，否則易鐓彎；坯料加熱溫度應在允許的最高溫度范圍內，以便消除缺陷，減小變形抗力。主要用于圓盤類工件，也可以作為沖孔前輔助工序。

(2)拔長使坯料橫截面積減小、長度增大的工序。坯料的下料長度應大于直徑或邊長；為達到規定的鍛造比和改變金屬內部組織結構，鍛造時，拔長經常與鐓粗交替反復使用。拔長凹檔或臺階前應先壓肩；矩形坯料拔長時要不斷翻轉，以免造成偏心與彎曲。用于軸類、桿類鍛件的生產，也可以用來改善鍛件內部質量。

(3)沖孔在工件上沖出通孔或不通孔的工序。孔徑小于450mm的可用實心沖子沖孔；孔徑大于450mm的可用空心沖子沖孔；孔徑小于30mm的孔一般不沖出。沖孔前坯料鐓粗以改善坯料的組織性能及減小沖孔的深度。

6．鍛件冷卻鍛件從終鍛溫度冷至室溫的過程叫鍛件的冷卻，它是鍛造生產中的重要環節之一。鍛件的冷卻按照鍛件的化學成分、鍛件截面尺寸、原材料質量，采用不同的冷卻方法。因冷卻不當，輕則鍛件發生變形彎曲、表面硬度過高和不能切削加工，也可能延長生產周期；嚴重時鍛件出現表面裂紋、白點，使鍛件報廢。鍛后冷卻對高合金鋼和大型鍛件尤為重要。常用的鍛件冷卻方法，按其冷卻速度由快到慢的順序分為空冷、堆冷、坑冷（或箱冷）、灰冷（或砂冷）、爐冷、等溫退火等六種。（1）空冷（2）堆冷（3）坑冷（或箱冷）（4）灰冷（或砂冷）（5）爐冷（6）預防白點退火7．鍛后熱處理鍛件的鍛后熱處理的目的是調整鍛件硬度，以利于鍛件切削加工；調整鍛件內應力，避免在機械加工時變形；改善鍛件內部組織，細化晶粒，為最終熱處理作好組織準備；對于不再進行最終熱處理的鍛件，應保證達到規定的力學性能要求。由于鍛造過程中鍛件各部分變形程度、終鍛溫度和冷卻速度不一致，鍛件內部存在組織不均勻、殘余應力和加工硬化等現象。為了消除上述現象，保證鍛件質量，鍛后應進行熱處理。鍛件在機械加工前后，一般都要進行熱處理。機械加工前的熱處理稱為鍛件的鍛后熱處理，機械加工后的熱處理稱為最終熱處理。通常鍛件的鍛后熱處理是在鍛壓車間進行的。鍛件最常采用的熱處理方法有退火、正火、調質等。（1）完全退火（2）不完全退火（也稱球化退火）（3）等溫退火（4）預防白點退火（5）正火（6）調質

二、相關實踐模具坯料鍛造

鍛造方法：

1、鍛造時，首先要輕打，去掉氧化皮后再按工藝要求鍛造。鐓拔時的坯料一定要放置正確，以免使坯料被打跑，傷人；

2、鐓粗時，先進行鉚鍛和倒角，然后再鐓粗，并要經常翻轉180°。當發現彎曲時，應及時校正，以防止折疊產生廢品；

3、拔長時，每錘進給量不宜過大，以30～40mm為宜。拔長過程中如邊角產生裂紋，應馬上剔除再進行鍛打。鍛件不能拔得過長，一般要小于坯料長度的3倍；

4、采用多向鐓拔，5次加熱，8次鐓拔。

三、拓展提高（一）下料一般是在鍛造前在專門的下料設備上把金屬棒料切成所需長度。當沒有專門的下料設備時，也可以在其他設備上進行切料。常用的下料方法介紹如下：

1．鋸切

2．砂輪切割

3．氣割

4．剪切

5．冷折下料

（二）鍛件的質量要求

影響鍛件質量的主要因素有以下四個方面：原材料的質量狀態和備料情況；鍛錘噸位的選擇是否合理；鍛件坯料的加熱、冷卻溫度、每次鍛壓變形量等工藝參數是否正確；鍛造方式的選擇和鍛造比的大小。對鍛件的質量有如下要求：

1、鍛件的形狀、尺寸要求應符合鍛件圖的要求，機械加工余量要符合規定的要求。

2、鍛件的表面裂紋、折疊等缺陷及脫碳層深度應控制在機械加工余量的1／3以下。

3、碳化物不均勻等級對于過共析碳素工具鋼及合金工具鋼的殘余網狀碳化物、帶狀碳化物及碳化物偏析三項均不應超過2級，形狀簡單，受力不大的模具零件不應超過3級。高碳高鉻工具鋼和高速鋼模具鍛件的共晶碳化物不均勻度可以控制在4級左右；當共晶碳化物不均勻度≥5級時，零件的工藝性及使用性能將急劇惡化。重載模具零件的鍛件應該<3級。小規格的模具零件可以采用直徑≤40mm的圓棒料改鍛，共晶碳化物不均勻度可以控制在≤2級。4、纖維方向的合理分布及鋼材表面層的正確配置圓棒料的表面層組織比較致密，越向中心組織越差，圓棒鋸切下料后兩端面相當于心部組織，其力學性能差。因此，應將圓棒料的表面層配置在工作面上。鍛造時，避免圓棒料的端面置于工作型腔處。對于型腔尺寸要求嚴格，淬火后不再加工的精密模具零件，其纖維方向應以淬火變形小而均勻為主，鍛件的纖維方向應平行于型腔的短軸；或纖維方向垂直于型腔端面呈輻條狀放射分布；最佳的纖維方向為無定向分布，這種情況不僅各方向淬火變形量接近一致，便于控制，而且力學性能和耐磨性能達到較高水平。對于重載模具或淬火后再進行尺寸加工的模具，其纖維方向應與最大拉應力方向平行，或者纖維方向在型腔部位不間斷。

5、鍛件硬度及金相組織鍛件在鍛造之后應及時進行球化退火等預處理，以消除鍛件內殘留的片狀碳化物，形成有利于強韌性和冷、熱加工工藝性的球化體組織。常用模具鋼材料對球化退火硬度及金相組織有要求。一般鍛件在退火后，磨去脫碳層，檢查布氏硬度，精密、復雜和重載模具要檢查金相組織。

任務四定位基準的選擇【學習目標】

1．領會基準的概念

2．掌握粗基準、精基準的選擇原則一、相關知識模具零件加工中定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。因此，在制訂零件加工的工藝規程時，正確地選擇工件定位基準有著十分重要的意義。

（一）基準的概念零件總是由若干表面組成，各表面之間有一定的尺寸和相互位置要求。模具零件表面間的相對位置包括兩方面要求：表面間的距離尺寸精度和相對位置精度（如同軸度、平行度、垂直度和圓跳動等）。相對位置關系就是相對的，就是以一個為參照來確定另一個，這就離不開基準。基準就其一般意義來講，就是零件上用以確定其他點、線、面的位置所依據的點、線、面。基準按其作用不同，可分為設計基準和工藝基準兩大類。

1、設計基準在零件圖上用以確定其他點、線、面的基準，稱為設計基準。2、工藝基準零件在加工和裝配過程中所使用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為定位基準、測量基準和裝配基準。

1）定位基準加工時使工件在機床或夾具中占據一正確位置所用的基準，稱為定位基準。

2）測量基準零件檢驗時，用以測量已加工表面尺寸及位置的基準，稱為測量基準。

3）裝配基準裝配時用以確定零件在部件或產品中位置的基準，稱為裝配基準。

（二）工件的安裝方式為了在工件的某一部位上加工出符合規定技術要求的表面，在機械加工前，就必須使工件在機床上相對于工具占據某一正確的位置。通常我們把這個過程稱為工件的“定位”。工件定位后，由于在加工中受到切削力、重力等的作用，還應采用一定的機構，將工件“夾緊”，使其位置保持不變。將工件從“定位”到“夾緊”的整個過程，統稱為“安裝”。工件安裝的好壞，是模具加工中的一個重要問題，它不僅直接影響加工精度、工件安裝的快慢、穩定性，還影響生產率的高低。在各種不同的機床上加工零件時，有各種不同的安裝方法。它可以歸納為直接找正法、劃線找正法和夾具安裝法等3種。

1、直接找正法工件在機床上應占有的正確位置，是通過一系列的嘗試而獲得的。

2、劃線找正法是在機床上用劃針按毛坯或半成品上所劃的線來找正工件，使其獲得正確位置的一種方法。

3、夾具安裝法夾具是機床的一種附加裝置，它在機床上相對刀具的位置，在工件未安裝前已預先調整好，在加工一批工件時，不必再逐個找正定位，就能保證加工的技術要求，既省工又省事，是先進的定位方法。

（三）定位基準的選擇

設計基準已由零件圖給定，而定位基準可以有多種不同的方案。一般在第一道工序中只能選用毛坯表面來定位，在以后的工序中可以采用已經加工過的表面來定位。有時可能遇到這樣的情況：工件上沒有能作為定位基準用的恰當表面，此時就必須在工件上專門設置或加工出定位的基面，稱為輔助基準。輔助基準在零件工作中一般并無用途，完全是為了工藝上的需要。加工完畢后可以去掉。

選擇定位基準時，要從保證工件加工精度的要求出發，應先選擇精基準，再選擇粗基準。

1、粗基準的選擇在起始工序中，毛坯工件定位只能選擇未經加工的毛坯表面，這種定位表面稱為粗基準。粗基準的選擇主要是為后續工序提供必要的定位基面。具體選擇時應考慮下列原則：

1）如果工件要求首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選擇該表面為粗基準。

2）如果工件要求首先保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，則應選擇不加工表面為粗基準。

3）對于具有較多加工表面的工件，應按合理分配各加工表面的加工余量為原則進行粗基準的選擇，選擇毛坯上加工余量最小的表面或選擇工件上加工面積較大、形狀比較復雜、加工勞動量較大的表面

4）在同一尺寸方向上，粗基準只能使用一次否則，因重復使用所產生的定位誤差，會引起相應加工表面間出現較大的位置誤差。

5）選作粗基準的表面應盡可能光潔，不能有飛邊、澆口、冒口或其他缺陷，以便使定位準確、穩定，夾緊方便、可靠。2、精基準的選擇在最終工序和中間工序，應采用已加工表面定位，這種定位基面稱為精基準。選擇精基準時，主要應考慮保證加工精度，其選擇原則如下：

1）基準重合原則

2）基準統一原則

3）自為基準原則

4）互為基準原則

5）便于裝夾原則無論是精基準還是粗基準的選擇，上述原則中每一項都只能說明一個方面的問題，實際應用時往往會出現相互矛盾的情況，這就需要全面考慮，靈活運用，保證重點。

二、相關實踐如圖1-9所示為滑道零件圖，材料：45鋼，數量：200件，未注粗糙度：3.2，倒棱，根據零件圖的要求分析定位基準等。圖1-9滑道

任務五零件工藝路線分析與擬定【學習目標】

1．掌握零件各表面加工方法的選擇

2．掌握加工階段的劃分

3．掌握加工順序的安排一、相關知識工藝路線不但影響加工的質量和生產效率，而且影響到工人的勞動強度、設備投資、車間面積、生產成本等。因此，在制定模具的加工工藝規程時，應在充分調查研究的基礎上，提出多種方案并進行分析比較。擬定工藝路線就是制訂了工藝過程的總體布局。其主要任務是選擇各個表面的加工方法和加工方案，確定各個表面的加工順序以及整個工藝過程中工序數目等。除定位基準的合理選擇外，擬定工藝路線還要考慮零件各表面加工方法、加工階段劃分、工序的集中與分散和加工順序等四個方面。

（一）零件各表面加工方法的選擇

1、首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。

2、工件材料的性質對加工方法的選擇也有影響

3、在保證質量的前提下，還應考慮生產效率和經濟性的要求。

4、要考慮本廠、本車間現有設備情況及技術條件。（二）加工階段的劃分對于加工質量要求較高的零件，工藝過程應分階段進行，這樣才能保證零件的精度要求，充分利用人力、物力資源。模具加工工藝過程一般可分為以下幾個階段：

1、粗加工階段2、半精加工階段

3、精加工階段4、光整加工階段

（三）工藝過程分階段的主要原因

1、保證加工質量

2、合理使用設備

3、便于安排熱處理工序此外，粗、精加工分開后，毛坯的缺陷（如氣孔、砂眼和加工余量不足等）可在粗加工后及早發現，及時決定修補或報廢，以免對應報廢的零件繼續精加工而造成浪費。精加工表面安排在后面，還可以保護其不受損傷。在擬定工藝路線時，一般應遵循劃分加工階段這一原則。但具體運用時要靈活掌握，不能絕對化。

（四）工序的集中與分散對同一個工件的同樣加工內容，可以安排兩種不同形式的工藝規程：一種是工序集中，另一種是工序分散。所謂工序集中，是使每個工序中包括盡可能多的工步內容，因而使總的工序數目減少，夾具的數目和工件的安裝次數也相應地減少所謂工序分散，是將工藝路線中的工步內容分散在更多的工序中去完成，因而每道工序的工步少，工藝路線長。工序集中和工序分散的特點都很突出。工序集中有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，有利于采用自動化程度高的機床設備，節省裝夾工件的時間，減少工件的搬動次數。工序分散可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單，調整、對刀也比較容易，對操作工人的技術水平要求較低。

（五）加工順序的安排

1、切削加工順序的安排應考慮以下幾個原則：

1）先粗后精

2）先主后次

3）基面先行

4）先面后孔

2、熱處理工序的安排模具零件常采用的熱處理工藝有退火、正火、調質、時效、淬火、回火、滲碳和氮化等。按照熱處理的目的，將上述熱處理工藝可大致分為預先熱處理和最終熱處理兩大類。

1）預先熱處理

2）最終熱處理

3、輔助工序的安排輔助工序包括工件的檢驗、去毛刺、清洗和涂防銹油等。其中，檢驗工序是主要的輔助工序，它對保證零件質量有極重要的作用。檢驗工序應安排在：

1）粗加工全部結束后，精加工之前；

2）零件從一個車間轉向另一個車間前后；

3）重要工序加工前后；

4）零件加工完畢之后。鉗工去毛刺一般安排在易產生毛刺的工序之后，檢驗及熱處理工序之前。清洗和涂防銹油工序安排在零件加工之后，進人裝箱和成品庫前進行。

（六）常用的加工方案外圓表面、內孔表面、平面三種簡單幾何表面的常用加工方案見表（七）工藝裝備的選擇設備及工裝的選擇對保證零件的加工質量和提高生產率有著直接的作用。

1、機床的選擇

2、夾具的選擇

3、刀具的選擇

4、量具選擇

二、相關實踐如圖1-10所示為一傳動軸零件圖，材料：45鋼，數量：10件，未注粗糙度：3.2，倒棱，根據零件圖的要求分析加工等。圖1-12傳動軸

三、拓展提高（一）外圓表面加工方法的選擇外圓表面的加工方法主要有車削加工和磨削加工。

1、最終工序為車削的加工方案，適用于除淬火鋼以外的各種金屬。

2、最終工序為磨削的加工方案，適用于淬火鋼、未淬火鋼和鑄鐵，不適用于有色金屬，因為有色金屬韌性大，磨削時易堵塞砂輪。

3、最終工序為精細車或金剛車的加工方案，適用于要求較高的有色金屬的精加工。

4、最終工序為光整加工，如研磨、超精磨及超精加工等，為提高生產效率和加工質量一般在光整加工前進行精磨。

5、對表面粗糙度要求高而尺寸精度要求不高的外圓，可采用滾壓或拋光。

（二）內孔表面加工方法的選擇內孔表面加工方法有鉆孔、擴孔、數控銑、鉸孔、鏜孔、拉孔、磨孔和光整加工。

1、加工精度為IT9級的孔，當孔徑小于10～16mm時，可采用鉆一鉸方案；當孔徑小于30mm時，可采用鉆一擴(或數控銑)方案；當孔徑大于30mm時，可采用鉆一鏜(或數控銑)方案。此時工件材料應為淬火鋼以外的各種金屬。

2、加工精度為IT8級的孔，當孔徑小于20mm時，可采用鉆一鉸方案；當孔徑大于20mm時，可采用鉆一擴(或數控銑)一鉸方案，此方案適用于加工淬火鋼以外的各種金屬，但孔徑應在20~80mm，此外也可采用最終工序為精鏜或拉削的方案。淬火鋼可采用磨削加工。

3、加工精度為IT7級的孔，當孔徑小于10～16mm時，可采用鉆一粗鉸一精鉸方案；當孔徑在16～60mm范圍時，可采用鉆一擴(或數控銑)一粗鉸一精鉸方案或鉆一擴一拉方案。若毛坯上已鑄出或鍛出孔，可采用粗鏜一半精鏜一精鏜方案或粗鏜一半精鏜一磨孔方案。最終工序為鉸孔的方案適用于未淬火鋼或鑄鐵，對有色金屬鉸出的孔表面粗糙度較大，常用精細鏜孔替代鉸孔；最終工序為拉孔的方案適用于大批大量生產，工件材料為未淬火鋼、鑄鐵和有色金屬；最終工序為磨孔的方案適用于加工除硬度低、韌性大的有色金屬以外的淬火鋼、未淬火鋼及鑄鐵。

4、加工精度為IT6級的孔，最終工序采用手鉸、精細鏜、研磨或珩磨等均能達到要求，視具體情況選擇。韌性較大的有色金屬不宜采用珩磨，可采用研磨或精細鏜。研磨對大、小直徑孔均適用，而珩磨只適用于大直徑孔的加工

（三）平面加工方法的選擇平面主要加工方法有銑削、刨削、車削、磨削和拉削等，精度高的平面還需要經過研磨或刮削。

1、最終工序為刮研的加工方案多用于單件小批生產中，配合表面要求高且非淬硬平面的加工。當批量較大時，可用寬刀細刨代替刮研，寬刀細刨特別適用于加工像導軌面這樣的狹長平面，能顯著提高生產效率。

2、磨削適用于直線度及表面粗糙度要求較高的淬硬工件和薄片工件、未淬硬鋼件上面積較大的平面的精加工，但不宜加工塑性較大的有色金屬。

3、車削主要用于回轉零件端面的加工，以保證端面與回轉軸線的垂直度要求。

4、拉削平面適用于大批量生產中的加工質量要求較高且面積較小的平面。

5、最終工序為研磨的方案適用于精度高、表面粗糙度要求高的小型零件的精密平面，如量規等精密量具的表面。

（四）平面輪廓和曲面輪廓加工方法的選擇

1、平面輪廓合用的加工方法有數控銑、線切割及磨削等。對外平面輪廓，可采用數控銑削方法加工，常用粗銑一精銑方案，也可采用數控線切割方法加工。對精度及表面粗糙度要求較高的輪廓表面，在數控銑削加工之后，再進行數控磨削加工。數控銑削加工適用于除淬火鋼以外的各種金屬，數控線切割加工可用于各種金屬，數控磨削加工適用于除有色金屬以外的各種金屬。

2、立體曲面加工方法主要是數控銑削，多用球頭銑刀，以“行切法”加工。根據曲面形狀、刀具形狀以及精度要求等這樣采用二軸半聯動或三軸半聯動。加工精度和表面粗糙要求高的曲面，當用三軸聯動的“行切法”加工不能滿足要求時，可用模具銑刀，選擇四坐標或五坐標聯動加工。

任務六加工余量與工序尺寸的確定【學習目標】

1．了解影響工序余量的因素２．掌握加工余量的確定方法一、相關知識（一）加工余量為了使加工表面達到所需的精度和表面質量而切除的金屬層稱為加工余量。確定加工余量是制定加工工藝的重要問題之一。加工余量過大，不但浪費金屬，增加切削工時，增大機床和刀具的負荷和磨損，有時還會將加工表面所需保留的耐磨表面層（如床身導軌表面）切掉；加工余量過小，則不能消除前道工序的誤差和表層缺陷，以致產生廢品，或者使刀具切削在很硬的表層（如氧化皮、白口層）上，導致刀具急劇磨損。總之確定加工余量的基本原則是在保證加工質量的前提下盡量減少加工余量。

加工余量又分為工序余量和總加工余量。工序余量是指某表面在一道工序中所切除的金屬層厚度，它等于上道工序的加工尺寸（工序尺寸）與本工序要得到的加工尺寸之差。總加工余量是指由毛坯變為成品的過程中，在某表面上切除的金屬層總厚度，它等于毛坯尺寸與成品尺寸之差，也等于該表面各工序余量之和。加工總余量和工序余量的關系可用下式表示：工序余量還可定義為相鄰兩工序基本尺寸之差。按照這一定義，工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。零件非對稱結構的非對稱表面，其加工余量一般為單邊余量，可表示為：零件對稱結構的對稱表面，其加工余量為雙邊余量，可表示為：

由于工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范圍內變化，其公差大小等于本道工序尺寸與上道工序尺寸公差之和，如圖1-13所示加工余量及其公差。一般情況下，工序尺寸的公差按“入體原則”標注。即對被包容尺寸（軸的外徑，實體長、寬、高），其最大加工尺寸就是基本尺寸，上偏差為零。對包容尺寸（孔徑、槽寬），其最小加工尺寸就是基本尺寸，下偏差為零。毛坯尺寸公差按雙向對稱偏差形式標注。如圖1-14所示.圖1-13加工余量及其公差圖1-14加工余量和加工尺寸分布圖2．影響工序余量的因素除前述第一道粗加工工序余量與毛坯制造精度有關以外，其他工序的工序余量影響因素比較復雜，主要有以下幾個方面：（1）上工序的尺寸公差愈大，則本道工序的余量愈大。本道工序應切除上道工序尺寸公差中包含的各種可能產生的誤差。（2）上道工序產生的表面粗糙度和表面缺陷層深度應在本道工序加工時切除掉。（3）上道工序留下的需要單獨考慮的空間誤差。應根據具體情況分析處理。空間誤差是指軸線直線度誤差和各種位置誤差。（4）本工序的裝夾誤差會直接影響被加工表面與切削刀具的相對位置，應考慮這項誤差。裝夾誤差包括定位誤差和夾緊誤差。3．確定加工余量的方法確定加工余量的方法有經驗法、查表法和計算法三種。（1）經驗法由一些有經驗的工程技術人員或工人根據經驗確定加工余量的大小。為了保證不致由于加工余量不夠而出廢品，估計出來的余量總是偏大，多用于單件小批生產，在模具生產中廣泛采用。（2）查表法以工廠生產實踐和實驗研究積累的經驗所制成的表格為基礎，并結合實際加工情況加以修正，確定加工余量。這種方法方便、迅速，生產上應用廣泛。（3）計算法在影響因素清楚的情況下，用計算法是比較準確的。要做到對余量影響因素清楚，必須具備一定的測量手段和掌握必要的統計分析資料。在掌握了各種誤差因素大小的條件下，才能比較準確地計算余量。4．工序尺寸及公差的計算工序尺寸及公差的計算分工藝基準與設計基準重合和不重合兩種情況。（1）基準重合時工序尺寸及公差的計算生產上絕大部分加工面都是基準重合，確定工序尺寸及公差時，由最后一道工序開始向前推算，計算步驟如下：

1）查表或憑經驗估計確定毛坯總余量和工序余量。

2）求工序基本尺寸。從設計尺寸開始，一直倒著推算到毛坯尺寸。

3）確定工序尺寸公差。最終工序尺寸及公差等于設計尺寸及公差，其余工序尺寸公差按經濟精度確定，見表1-6～表1-8。

4）標注工序尺寸及偏差。最后一道工序尺寸的公差按設計尺寸標注，其余工序尺寸公差按“入體原則”標注，毛坯尺寸公差按對稱偏差標注。

例1-1

如圖1-13所示圓凹模上mm的孔，經粗車一半精車一精車一熱處理一磨孔達到設計要求，淬火硬度為58～62HRC，0.8μm。試確定各工序尺寸及偏差。

圖1-15圓凹模

（2）基準不重合時工序尺寸及公差的計算當工藝基準與設計基準不重合時，確定各工序尺寸及公差必須運用工藝尺寸鏈原理來解決。在零件加工過程中，由相互聯系的一組尺寸所形成的尺寸封閉圖形稱為工藝尺寸鏈。直接通過調刀得到的，稱為組成環。間接得到的，稱為封閉環。若某組成環尺寸變化時引起封閉環做同向變化，則該組成環稱為增環，反之稱為減環。

二、相關實踐（一）測量基準與設計基準不重合時，測量尺寸的換算（二）工藝基準與設計基準不重合時，工序尺寸及其公差的確定

（三）中間工序的工序尺寸換算（四）注意事項

1、封閉環的判斷

2、尺寸鏈圖的繪制

3、增減環的判定

4、旋轉體零件的尺寸鏈

5、具體計算

三、拓展提高（一）切削用量的確定切削用量包括主軸轉速、進給速度、切削深度等，切削用量的參數都應在加工工序中反映，其具體值可根據所用刀具的耐用度、所加工表面的尺寸精度和粗糙度的要求、機床的工藝特性，參考切削用量手冊并結合實踐經驗確定。

1、切削深度的確定在工藝系統(機床、夾具、刀具、零件等)的剛度允許條件下，盡可能選取較大的切削深度，以減少走刀次數，提高生產效率。

1）粗加工時，除留下精加工的余量外，盡可能以一次或較少的走刀次數將粗加工余量切除。

2）不能一次切除的，應按先多后少的不等余量的方法加工。

3）切削有硬皮的零件時，應盡量使切削深度超過硬皮的厚度。2、進給速度的確定進給速度通常根據零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和材料進行選擇。確定進給速度的原則如下：

1）精加工時：進給速度應按表面粗糙度的要求選擇，表面粗糙度要求高，進給速度可相應減少。

2）粗加工時：（1）在工藝系統的剛度和強度較好的情況下，可選用較大的進給速度；在工藝系統的剛度和強度較差的情況下，則應適當減少進給速度。（2）當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可盡量選擇較高的進給速度。（3）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度。（4）當加工精度要求較高時，進給速度應選小一些，常在20～50mm／min范圍選取。（5）進給速度應與主軸轉速和切削深度相適應。

3、主軸轉速的確定主軸轉速的確定方法，應根據零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質等條件所允許的切削速度來確定。項目二桿類零件的加工

任務一桿類零件的車削加工

【學習目標】1.了解桿類零件的車削加工

2.掌握導柱的車削加工一、相關知識（一）桿類模具零件在車床的安裝方法車床的主運動為工件的旋轉運動，進給運動常由刀具的直線移動來實現。在安裝工件時，應使工件相對于車床主軸軸線有一個確定的位置，并能使工件在受到外力(如重力、切削力和離心力等)的作用時，仍能保持其既定位置不變。為了便于安裝形狀各異、大小不同的工件，車床上常備有卡盤、花盤、頂尖、中心架、跟刀架等附件。1、利用卡盤安裝桿類零件

1)三爪自定心卡盤的構造

2)三爪自定心卡盤的應用

2)三爪自定心卡盤的應用2)三爪自定心卡盤的應用3)三爪自定心卡盤裝夾工件的注意事項（1）毛坯上的飛邊、凸臺應避開三爪的位置。（2）卡爪夾持毛坯外圓面長度一般不應小于10mm，不宜夾持長度較短又有明顯錐度的毛坯外圓。（3）工件找正后必須夾牢。（4）夾持棒料或圓筒工件，懸伸長度一般不宜超過直徑的3倍，以防止工件彎曲、頂落而造成打刀事故。（5）工件裝夾后，卡盤扳手必須隨即取下，以防開車后扳手撞擊床面后飛出，造成人身事故。

銅棒找正法2、四爪單動卡盤四爪單動卡盤用于加工毛坯或方形、橢圓形等不規則的工件，加緊力大。

3、花盤花盤用于形狀不規則無法用卡盤裝夾的工件，例如支架類工件，安裝時用角鐵和螺釘等夾持在花盤上。

4、最常見的裝夾方法最常見的裝夾方法見表四爪單動卡盤和花盤

（二）車刀安裝車刀的安裝正確與否，直接影響到切削能否順利進行和工件的加工質量。如果車刀安裝不正確，即使車刀的各個角度刃磨是合理的，在切削過程中，其工作角度也會發生改變。所以在安裝車刀時，必須遵守以下幾點：

1、安裝前擦凈刀架安裝面與刀具表面，準備好尺寸合適平整的墊刀片。

2、車刀懸伸部分要盡量縮短。一般懸伸長度為車刀厚度的1～1.5倍。懸伸過長，車刀切削時剛性差，容易產生振動、彎曲甚至折斷，影響加工質量。

3、車刀一定要夾緊，否則，車刀飛出將造成難以預料的后果。車刀的固定，應用兩螺釘交替擰緊，必要時可加套管扳緊。

4、車刀刀尖一般應與工件旋轉軸線等高，否則，將使車刀工作時的前角和后角發生改變。車外圓時，如果車刀刀尖高于工件旋轉軸線，則使前角增大，后角減小，從而加劇后面與工件之間的摩擦；如果車刀刀尖低于工件旋轉軸線，則使后角增大，前角減小，從而使切削不順利。在車削內孔時，其角度的變化情況正好與車外圓時相反。刀尖高度用墊刀片調整來實現，一般少于3片。

5、車刀刀桿中心線應與進給運動方向垂直，否則將使車刀工作時的主偏角和副偏角發生改變。主偏角減小，進給抗力增大；副偏角減小，加劇摩擦。

（三）工件的定位方式對桿類零件，一般采用軸兩端中心孔作為定位基準。因為桿類零件的各外圓、錐孔、螺紋等表面的設計基準一般都是中心線，選擇兩端中心孔定位符合基準重合原則，加工時能達到較高的相互位置精度，且工件裝夾方便。套類零件加工一般采用互為基準的原則，即加工內圓表面以外圓為基準，加工外圓表面以內圓為基準。其工件定位的具體方法如下：

1、用兩中心孔定位以兩中心孔為基準裝夾工件在車床的前、后頂尖上，用雞心夾或撥盤帶動工件轉動。用中心孔定位的優點是：加工過程不僅基準重合，而且基準統一，有利于保證各表面間較高的位置精度。用中心孔定位的缺點是：

1）增加了加工中心孔的工序（或工步）；

2）頂尖孔深度不準確時，不易保證軸向尺寸精度，為此可同時用中心孔及一個端面定位；

3）需用雞心夾等傳遞扭矩，但不能在一次安裝中加工完軸的全長。2、用外圓柱表面定位裝夾較短的軸類零件常用三爪自定心卡盤或四爪單動卡盤定位夾緊；較長的軸類零件則要在另一端鉆中心孔，利用后頂尖支承，以提高工件剛性。

3、用兩端孔定位裝夾對于粗加工后的孔用有齒的頂尖（菊花頂尖）裝夾；當零件兩端有錐孔或預先做出工藝錐孔，就可用錐套心軸或錐形堵頭定位裝夾。

軸類零件的裝夾用兩端孔定位裝夾

（四）外圓的車削加工工藝特點車削是回轉類零件內外表面的主要加工方法。其中包括車外圓、車端面、切槽、鉆孔、鏜孔、車錐面、車螺紋、車成形面、鉆中心孔及滾花等。可劃分加工階段如下:1、粗車粗車應切除大部分余量。

2、半精車半精加工可作為不重要表面的終加工工序，也可作為磨削加工等其他精加工的預加工工序。

3、精車精車可作最終加工工序或光整加工的預加工工序。

4、精細車使用剛性和精度都很好的車床，用高耐磨的刀具，在高速、小背吃刀量、小進給量的條件下，精細車達到的尺寸精度、表面粗糙度。適宜加工有色金屬。

（五）外圓車削的工藝要點

1、車削外圓、內孔和端面時，對于有同軸度、垂直度等位置精度要求的相關表面，應盡量在同一次裝夾中加工完成。

2、精車時的切削速度應避開積屑瘤生成的速度范圍，或高速，或低速。一般外圓精加工采用高速，低進給速度；螺紋精加工采用低速，進給速度與螺紋螺距應相吻合。

3、車削圓錐面的常用方法為偏移尾座法、靠模法、寬刀刃法、小溜板轉位法。

二、相關實踐（一）導柱加工（一）如圖所示為塑料注射模具滑動式導柱，材料T8A，熱處理50～55HRC，其加工工藝過程見表塑料注射模具滑動式導柱1、導柱、導套的結構特點及技術要求導柱、導套是模具中的標準件，導柱、導套主要結構是表面為不同直徑的同軸圓柱表面，材料的選擇可根據導柱的結構尺寸和材料要求，直接選用適當尺寸的熱軋圓鋼為毛坯料，滲碳淬火后，再磨削而成。導柱安裝在下模座上，導套安裝在上模座上，導柱與導套的配合間隙要求小于凸模、凹模之間的間隙。其技術要求：

1）導套與上模座采用H7／r6過盈配合，導柱與下模座也采用H7／r6過盈配合，同時，滿足相互之間的同軸度要求；

2）必須保證導柱、導套配合表面的尺寸精度和形狀精度，導柱、導套工作部分的圓度公差：直徑d≤30mm時，0.003mm；直徑d＞30～60mm時，0.005mm；直徑d≥60mm時，0.008mm。同時，還應保證導柱與導套配合面之間的同軸度要求；

3）滿足導柱與導套之間的配合精度要求，I級精度模架的導柱和導套的配合精度為H6／115，Ⅱ級精度模架的導柱和導套的配合精度為H7／h6。

對于要求無間隙導向、高精度、高壽命的薄材料制件沖裁模、硬質合金模、精密沖裁模、高速沖模等，常采用導柱與導套之間裝有鋼球和保持圈的滾動導向模架。鋼球直徑一般為3～5mm，鋼球要經過嚴格挑選和選配，其直徑誤差小于0.003mm，圓度誤差應不大于0.0015mm。鋼球保持圈的材料采用黃銅或硬鋁制作，也可用塑料制作，其內、外壁應與導柱、導套各保持0.35～0.50mm的雙向間隙。鋼球保持圈上一般設有數十個臺階孔，將選好的鋼球安裝在臺階孔內，再將孔的四周鉚開收口。導套、導柱和鋼球之間采用0.01～0.02mm的過盈配合，鋼球在保持圈內的排列與軸線成10o～20o的傾斜角度，鋼球在保持圈內滾動的軌跡互不重合，以減少磨損，導套、導柱的加工精度要求更高。2、導柱、導套的加工在機械加工過程中，除保證導柱、導套配合表面的尺寸和形狀精度外，還要保證各配合表面之間的同軸度要求。導柱與導套的配合表面是容易磨損的表面，應有一定的硬度要求，在精加工之前要妥排熱處理工序，以達到要求的硬度。導柱、導套的加工工藝過程為：備料（棒料）一粗加工（車削加工）一半精加工（車削加工）一熱處理（滲碳、淬火）一精加工（磨削）一光整加工（研磨）。導柱的心部要求韌性好，一般選用的材料為20#低碳鋼，下料長度應考慮車削時的裝夾長度，外圓留3～4mm的切削余量。車削后的外圓應留0.5mm的磨削余量。滲碳層深度為0.8～1.2mm，淬火后表面硬度為50～55HRC。在外圓磨床或萬能磨床上磨削外圓。磨削后應留研磨余量0.01～0.015mm。進行研磨加工的目的是為了進一步提高導柱表面質量。為了消除熱處理引起的導柱兩端中心孔的變形等缺陷，導柱在熱處理后應修正中心孔，以便在一次裝夾中將導柱的兩個外圓面磨出，以保證兩圓柱面的同軸度。

導套要求與導柱配合面耐磨，一般選用的