《模具制造工艺》PPT课件.ppt

模具制造工艺,材料成型及控制工程教研室刘好 电 话：E-Mail：,模具是工业生产的基础工艺装备。在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通讯等产品中，6080%的零部件，都要依靠模具成形。振兴和发展我国的模具工业，日益受到人们的重视和关注。用模具生产制件所表现出来的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比拟的。模具又是“效益放大器”，用模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。,绪论 0.1 模具及其在在国民经济发展中的作用,0.1（续）,鉴于振兴我国模具工业的重要性，在1989年3月国务院颁布的关于当前产业政策要点的决定中，把模具列为机械工业技术改造序列的第一位、生产和基本建设序列的第二位 从1989年到现在国务院和国家有关部门出台了很多政策支持发展模具工业。从以下四个方面，可以看出模具工业在国民经济中的重要地位与作用。第一，模具工业是高新技术产业的一个组成部分。第二，模具工业又是高新技术产业化的重要领域。第三，模具工业是装备工业的一个组成部分。第四，模具工业地位之重要，还在于国民经济的五大支柱产业机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。,0.2 我国模具制造技术的历史及现状,建国初期，模具制造主要靠手工完成。1956年开始应用成形磨削。1959年开始使用电火花成形技术。1963年开始采用电火花线切割技术加工模具。近年来，模具制造技术快速发展，各种先进制造技术、制造工艺被应用于模具加工，譬如数控加工技术、数控磨削技术、CAD/CAM/CAE技术、快速原型制造技术、逆向工程技术、先进电加工技术等。近10年来，中国模具工业的一直以每年15%左右的增长速度快速发展。按2004年统计数据，中国约有模具生产厂点2万余家，从业人员有50多万人，全年模具产值达534亿元人民币。,0.2（续）,近年来，模具行业结构调整步伐加快，技术进步主要表现为大型、精密、复杂、长寿命模具和模具标准件发展速度高于行业的总体发展速度；塑料模和压铸模比例增大；面向市场的专业模具厂家数量及能力增加较快。随着经济体制改革的不断深入，“三资”及民营企业的发展很快。中国模具工业的发展在地域分布上存在不平衡性，东南沿海地区发展快于中西部地区，南方的发展快于北方。模具生产最集中的地区在珠江三角和长江三角地区，其模具产值约占全国产值的三分之二以上。部分模具仍然需要进口。机械、电子、汽车工业需要大量的模具，特别是轿车大型覆盖件模具、电子产品的精密塑料模具和冲压模具，目前在质与量上都远不能满足这些支柱产业发展的需要。这几年，我国每年要进口近10亿美元的模具。2004年模具进出口之比3.7：1，静进口13.2亿美元。,0.3 模具制造技术的发展趋势,技术进步努力方向：（1）建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术。（2）建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合。（3）先进制造技术的应用。例如热流道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。（4）高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。（5）原材料在模具中成形的仿真技术。（6）模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。（7）模具及其制品的检测技术。（8）优质、新型模具材料的研究与开发及其正确应用（9）模具研磨抛光的自动化、智能化。（10）模具生产企业的现代化管理技术。,0.3（续）,发展重点：（1）汽车覆盖件模具（2）精密冲压模具（3）大型精密塑料模具（4）主要模具标准件（5）其他高技术含量的模具,0.4 本课程的性质任务和要求,一、性质材料成型专业的重要专业课。与学生未来的专业发展有重要关系。二、任务掌握模具设计与制造所必须具备的工艺知识，包括模具制造基本方法、选材、装配、工艺规程编制以及各种先进制造技术，提高合理设计模具的能力。三、要求掌握各种现代模具加工方法的基本原理、特点及加工工艺，掌握各种制造方法对模具结构的要求，以提高分析模具结构工艺性的能力。四、教学上的几点要求1.课堂：遵守课堂纪律，认真听好课，学委考勤并报老师。2.作业：独立完成，按时缴交。3.实验：积极、认真做，按时交实验报告。4.期末考试：闭卷笔试，每章给复习题，及时复习，第十六周考查。5.最后成绩：卷面70%+平时30%,第1章模具制造概述 1.1模具制造过程及生产特点,一、模具制造的基本要求（1）制造精度高（2）使用寿命长（3）制造周期短（4）模具成本低二、模具制造的特点（1）制造质量要求高（2）形状复杂（3）材料硬度高（4）单件生产,1.2 模具制造的工艺路线,问题：你知道模具是怎样制作出来的吗？根据你前面的理论学习以及对生产实际的了解，说说模具制造的基本步骤和主要加工方法。,1.2 模具制造的工艺路线,一、分析估算 模具制造的基本工艺路线如图1-1。分析估算模具设计零件加工装配调整试模成品。分析的内容：分析模具数量、模具结构、主要加工方法。估算的内容：（1）模具费用（2）交货期（3）模具总寿命（4）制品材料（5）所用的设备,1.2（续）,二、模具设计模具结构需符合多方面的要求，因此要收集多方面的信息，包括：（1）营业方面的信息（2）制品技术要求信息（3）生产部门的信息（4）模具制造部门的信息（5）标准件及外购件的供应信息三、模具制图包括：装配图、零件图。四、零件加工五、装配调整对保证模具质量非常重要。六、试模,1.3 模具零件的毛坯选择,一、机械加工传统的切削加工方法。特点：精度高、通用，特殊材料、特殊形状难以加工。二、特种加工主要指电加工。弥补普通机械加工的不足。三、塑性加工冷挤压制膜，实现无切削加工。四、铸造对要求不高的模具使用。五、焊接主要用于模具修复。,1.4 试模鉴定,一、机械加工传统的切削加工方法。特点：精度高、通用，特殊材料、特殊形状难以加工。二、特种加工主要指电加工。弥补普通机械加工的不足。三、塑性加工冷挤压制膜，实现无切削加工。四、铸造对要求不高的模具使用。五、焊接主要用于模具修复。,1.5 模具零件的结构工艺性,一、机械加工传统的切削加工方法。特点：精度高、通用，特殊材料、特殊形状难以加工。二、特种加工主要指电加工。弥补普通机械加工的不足。三、塑性加工冷挤压制膜，实现无切削加工。四、铸造对要求不高的模具使用。五、焊接主要用于模具修复。,第2章 模具的机械加工技术 2.1车削加工,一、车削加工近年来，模具制造中新技术、新型设备不断出现，但传统的一般机械包括车、铣、刨、插、磨等，仍不可缺少，应用最广的是卧式车床（图）。适宜加工的零件：凸模、凹模、导柱、导套、顶杆、型心、模柄等。加工表面类型：内外旋转面、螺旋面、端面、钻孔、镗孔、铰孔及滚花等。加工工序：粗车、半精车、精车。达到的技术要求：尺寸精度IT68，表面粗糙度Ra1.60.8m。特殊应用：对拼式型腔的加工（图2-1）、球面加工（图2-2）、多型腔模具的加工（图2-3，图2-4，图2-5）。二、铣削加工主要应用的铣床类型：立式铣床（图）、万能工具铣床。主要加工对象为模具的型腔和型面。加工精度：IT10IT8，Ra1.60.8 m加工表面应用：平面和斜面的加工（图2-6）、圆弧面加工（表2-1，圆转台）、复杂型腔和型面的加工（图2-7）、坐标孔的加工。,2.1（续）,三、刨削和插削加工（一）刨削加工主要应用的刨床类型：牛头刨床、龙门刨床（图）。主要加工对象为模具零件的外形。加工精度：IT10，Ra1.6m加工表面应用：平面的加工（图2-8）、斜面的加工（图2-9，图2-10）。（二）插削加工插床是牛头刨床的一个变种，可看成是立式牛头刨床。主要加工对象为模具零件的成形内孔。加工精度：IT10，Ra1.6m加工表面应用：直壁内孔及外形加工（表2-2）、斜壁内孔的加工（图2-11）。,2.1（续）,四、磨削加工主要应用的磨床类型：平面磨床、内圆磨床、外圆磨床（图）。主要加工对象为模具尺寸精度和表面粗糙度要求较高的型腔、型面，导柱的外圆，导套的内外圆表面及模具零件接触面。加工精度：磨削平面可达IT5IT6，Ra0.40.2 m，内圆可达IT6IT7，Ra0.80.2 m（高精度磨削可达更高精度0.005mm和更低的表面粗糙度Ra0.10.025 m），外圆可达IT5IT6，Ra0.80.2 m。磨削加工工艺要点：平面磨削（表2-3，续表）、内圆磨削（表2-4，续表）、外圆磨削（表2-5，续表）。,2.2 模具的仿形加工,一、仿形加工的控制方式及工作原理仿形加工需先制作靠模，然后把靠模的形状按一定比例复制加工到零件上。常用方法有仿形车削、仿形刨削、仿形铣削和仿形磨削。仿形加工方式很多，分述如下：1.机械式仿形：触头与刀具刚性连接或通过其他机构零件连接。图2-12为机械式仿形铣床的原理图。特点：机械接触有较大作用力，容易变形和磨损，精度低。2.液压式仿形：利用油液作为介质来传递信息和动力。图2-13为液压仿形铣床的原理图。特点：简单、体积小而输出功率达大，接触力较小，精度比机械式仿形高。,2.2（续）,3.电控式仿形：以电信号传递信息，利用伺服电动机带动铣刀作仿形运动。图2-14为电气立体仿形铣床图。图2-15为立体仿形铣床跟踪系统工作原理图。（伺服就是一个提供闭环反馈信号来控制位置和转速。伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。）特点：铣刀与触头之间采用电伺服联动实现仿形加工，机构紧凑，传递信号快。易于远距离、集中控制，触头压力小，精度高。4.电液式仿形：以电传感器传递信息，利用液压作为动力进行仿形加工。5.光电式仿形：利用光电传感器传递信息。,2.2（续）,二、仿形加工工艺仿形加工以仿形铣削用得最多，仿形铣削加工型腔效率高、精度也高。但特殊形状不能加工，这时可作为电火花加工的粗加工工序。主要工作流程：制作靠模、选择适当的仿形触头和铣刀、仿形切削。（一）靠模：分平面靠模和立体靠模。1、靠模的技术要求2、制作靠模的材料3、靠模的加工方法（二）仿形触头1、仿形触头的形状要求（图2-16）2、仿形触头的尺寸要求：Dd+2（a+e）（图2-17）3、常用触头类型：圆柱形触头、球头形触头、锥形球头触头。,2.2（续）,（三）铣刀1、圆柱立铣刀（2-18a）2、圆柱球头铣刀（2-18b）3、锥形球头铣刀（2-18c）4、小型锥指铣刀（2-18d）5、双刃硬质合金铣刀（2-18e）（四）仿形加工1、仿形加工的基本方式（1）垂直二维仿形（2-19a）（2）水平二维（平面轮廓）仿形（2-19b）（3）三维（立体轮廓）仿形（2-19c）2、型腔或型面的仿形加工（表2-6）,2.2（续）,三、雕刻加工雕刻机的加工特点及应用实例（图2-20）（一）缩放尺缩放尺的结构原理及工作特点。（图2-21）（二）对靠模、刻刀和仿形触头的要求靠模：可按不同比邻制作，应耐磨、耐压。刻刀：锋利、尖细、耐用，常用高速钢或硬质合金制作。雕刻刀的形状见图2-22。仿形触头：形状与靠模表面相适应，端部尺寸与靠模尺寸成比例。,2.3 模具的精密加工,要提高制品精度、生产效率及模具寿命，模具精度是关键因素。要提高模具精度，需对模具进行精密加工，影响模具精密加工的因素很多如：模具的设计、加工机床、加工刀具、加工环境、操作技术水平、创新意识等。下面介绍几种模具精密加工方法。一、坐标镗床加工高精度孔的加工方法很多，坐标镗床镗孔是常用的一种，尺寸精度达IT6IT7，表面粗糙度达Ra0.8 m，形位精度也很高。（一）坐标镗床及其测量系统图2-23为T4240B型双柱光学坐标镗床。1、结构特点2、主轴箱溜板光学测量系统（图2-24）3、使用特点,2.3（续）,（二）主要附件1、万能转台（图2-26）2、光学中心测定器（图2-27）3、镗孔夹头和镗刀（图2-29，图2-30）4、弹簧中心冲（图2-31）（三）加工工艺1、工件的定位（图2-32，图2-33，图2-34，图2-35）2、坐标尺寸的换算（图2-36）3、孔的加工（图2-37）,2.3（续）,二、坐标磨床加工特点：使用高速砂轮、加工精度高（达5m）、表面粗糙度低（Ra0.2 m以上）。（一）坐标磨床简介 切削运动：自传、公转、上下往复运动。砂轮转速：最高达250000r/min 坐标定位系统：有精确的坐标定位系统。,图2-39 坐标磨床3个运动,.坐标磨床的种类 手动磨削为手动点位 连续轨迹数控坐标磨床(亦称数控坐标磨床),单立柱坐标磨床1砂轮外进刻度盘；2主轴箱；3磨削轮廓刻度盘；4磨头；5工作台；6横向进给手轮；7床身；8纵、横工作台；9纵向进给手轮；10控制箱；11主轴定位手轮；12主轴箱定位手轮；13离合器拉杆,（二）基本磨削方法（表2-7-1，表2-8-1）内孔磨削 外圆磨削 锥孔磨削 直线磨削(横向磨削)端面磨削 插磨(侧面磨削)异型孔磨削（三）加工实例（表2-9-1）,表2-7图 内孔磨削,表2-7图 外圆磨削 表2-7 图 锥孔磨削,表2-7图 直线磨削 表2-7图 端面磨削,表2-7图 侧面磨削,点位控制轮廓磨削 连续轨迹轮廓磨削图,2.3（续）,三、成形磨削（一）概述成形磨削原理：把零件的轮廓分成若干直线和圆弧，然后按一定顺序逐段磨削，使之达到图纸要求。图2-40,图1 复杂型面的分解磨削示意,2.3（续）,模具型芯的常见形状成形磨床（图2-41）结构简介平面磨床成形磨削成形磨削方法：（1）成形砂轮磨削法（图2-42a）（2）夹具磨削法（图2-42b）,2.3（续）,（二）成形砂轮磨削法 1.砂轮的选择砂轮参数：磨料粒度、硬度、组织、结合剂、形状、尺寸。（表2-10）2.砂轮的修整（1）砂轮角度的修整 砂轮角度修整工具（图2-43）块规的计算：当0。45。时，HlLsin d/2 当45。90。时，HlLsin（90-）d/2当90。100。时，HlLsin（-90）d/2,2.3（续）,（2）圆弧砂轮的修整砂轮圆弧修整工具1（图2-45）砂轮圆弧的修整（图2-46）修砂轮圆弧时工具1的调整：修凸圆弧时 HP+R（图2-47a）修凹圆弧时 HP-R（图2-47b）砂轮圆弧修整工具2（图2-48）修整各类成形砂轮：（图2-49）（3）非圆弧曲面砂轮的修整采用靠模工具（图2-50）修整砂轮。修整砂轮时金刚刀尖的正确位置（图2-51）。,2.3（续）,（三）夹具磨削法1.正弦精密平口钳（图2-52），用于磨斜面。HLsin,图11 正弦精密平口钳1量块；2正弦圆柱；3砂轮；4工件；5精密平口钳；6底座,2.3（续）,2.正弦磁力台（图2-53），与正弦精密平口钳原理一样，磨削实例见（表2-111）。,2.3（续）,3.正弦分中夹具（图2-54）工作原理：量块的计算（图2-55）H1 H0 Lsin H2 H0+Lsin 工件安装方法：（1）心轴装夹法（图2-56）（2）双顶尖装夹（图2-57）,2.3（续）,磨削表面尺寸的测量（图2-58）为测量调整器夹具中心高的测量（图2-59）磨削实例：（图2-60）凸模磨削（1）磨平面1（图2-61a）（2）磨平面2（图2-61b）（3）磨R40mm的凸圆弧面（图2-61c）（4）磨R16mm的凸圆弧面和两个30。斜面（图2-61d）4.万能夹具万能夹具结构如图2-62。工作原理：,2.3（续）,工件装夹方法：（1）用螺钉固紧工件（图2-63）（2）用精密平口钳装夹（图2-64）（图2-65）（3）用磁力平台装夹（图2-66）（4）用磨回转体的夹具装夹（图2-67）（图2-68）磨削操作方法：磨削平面或斜面；磨削圆弧面（图2-69）（图2-70）。,万能夹具装夹方法,图17 螺钉装夹法1工件；2砂轮；3垫柱；4螺钉；5转盘,图18 精密平口钳装夹法1精密平口钳；2工件；3砂轮；4转盘；5垫柱,图19 电磁吸盘装夹法1电磁吸盘；2工件；3砂轮；4转盘,2.3（续）,5.成形磨削工艺尺寸的换算根据设计尺寸换算成工艺尺寸。利用万能夹具磨削时工艺尺寸的换算项目有：（1）各圆弧中心之间的坐标尺寸；（2）回转中心至斜面或平面的垂直距离；（3）各斜面对坐标轴的倾斜角度；（4）各圆弧的包角。实例：在万能夹具上磨削图2-71所示的凸模。,2.3（续）,工艺尺寸换算（图2-72）磨削操作要点（表2-1212）（四）在光学曲线磨床上进行成形磨削光学曲线磨床的磨削范围：平面、圆弧面、复杂曲面。磨具：薄片砂轮（图2-73）光学曲线磨床的结构（图2-74）光学曲线磨床的工作原理（图2-76）,2.3（续）,（五）在数控磨床上进行成形磨削数控成形磨床外形图（图2-78）数控成形磨床成形磨削方法：1.以成形砂轮磨削（图2-79）2.仿形磨削（图2-80）3.复合磨削（图2-81）,2.4 数控机床加工,一、概述（一）数控机床的应用和特点为适应单件、小批量生产的精密复杂零件而发展起来。与普通机床相比，数控机床的主要优点有：1.自动化程度高，生产率高。2.加工精度高，产品质量稳定。3.适应性强。（二）数控机床的基本工作原理数控机床加工零件的步骤：1.根据加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写程序单。2.根据程序单制作穿孔带。,2.4（续）,3.通过阅读装置将穿孔带的代码逐段输入数控装置。4.数控装置将代码进行译码、寄存和运算之后向机床各个坐标的伺服机构发出信号以驱动机床的各运动部件进行操作，以加工出合格零件。数控机床的组成：穿孔带或磁盘等控制介质，数控装置，伺服系统和机床（图2-82）。数控装置是数控机床的运算和控制系统。有开环控制系统与闭环控制系统之分。（三）数控机床的分类1.按控制刀具相对工件移动的轨迹 分为点位移控制系统、直线控制系统和连续控制系统。2.按数控装置与机床的关系 分为内插补控制系统和外插补控制系统。3.按被调量有无检测及反馈 可分为开环控制系统、闭环控制系统以及半闭环控制系统。,2.4（续）,二、数控加工的程序编制（一）程序编制的一般步骤与方法（图2-83）1.确定工艺过程2.运动轨迹的坐标计算3.编写加工程序单4.自备控制介质5.程序校验和首件试切（二）程序编制的有关指令代码1.穿孔带及其代码（图2-84，表2-13，表2-14）2.数控机床的坐标系（1）坐标轴和运动方向（图2-85，图2-86，图2-87）（2）绝对坐标系与增量坐标系（图2-88）3.准备功能与辅助功能代码,2.4（续）,（三）程序结构和格式1.加工程序的构成加工程序若干程序段若干字字母、数字数据（字符）O020N001 G01 X80 Z30F0.2S300 T0101 M03 LFN002 X120 Z60 LFN125 G00 X500 Z2002.程序段格式3.主程序和子程序,2.4（续）,（四）数控铣床的加工和程序编制1.平面与曲面加工的工艺处理（1）平面轮廓加工（图2-89）（2）曲面轮廓加工（图2-90，图2-91，图2-92，图2-93）2.棱角过渡的处理（图2-94，图2-95）（五）手工编程举例1.代码特征：包括坐标轴的定义；平面定义；曲线类型的定义；辅助指令定义等。2.程序编制举例（图2-96，表2-15）（六）计算机零件程序编制1.计算机编程的一般工作原理（图2-97）2.计算机编程的发展现状,2.4（续）,三、数控装置（一）数控装置的一般结构1.输入部分（图2-98，图2-99，图2-100，图2-101，图2-102）2.运控部分（图2-103）3.输出部分（二）控制运动轨迹的插补原理四、数控机床的伺服系统（一）概述（图2-104，图2-105）（二）常用驱动元件（图2-106）（三）位置检测装置1.编码盘（图2-107）2.光栅测量装置（图2-108）,2.5模具CAD/CAM,一、CAD/CAM的组成及其应用（一）CAD/CAM的组成CAD/CAMComputer Aided Design and Computer Aided Manufacturing。CAD/CAM的关系及主要功能如图2-109。理想的CAD/CAM集成系统如图2-110。是利用计算机帮助人完成设计与制造任务的新技术。1.计算机辅助设计CAD2.计算机辅助制造CAMCAD/CAM硬件系统结构如图2-111。包括：计算机主机，输入装置，输出装置，存储装置，生产设备，网络。CAD/CAM软件系统包括系统软件、支撑软件、应用软件。软件组成如图2-113。（二）CAD/CAM的应用1.汽车制造 2.飞机制造 3.机械制造 4.造船 5.建筑 6.印刷电路板及回路设计,2.5（续）,二、模具CAD/CAM系统简介（一）概述1.模具CAD/CAM系统的发展美、日、德领跑我国紧跟发展2.CAD/CAM系统的开发与标准化模具设计和结构标准化加工方法和加工条件标准化3.引入模具CAD/CAM系统的效果。缩短周期；提高质量；累积经验数据；降低成本。,2.5（续）,（二）模具CAD/CAM系统介绍1.CATIA和CADAM系统（表2-18，表2-19）2.冷冲模CAD/CAM系统（图2-114，图2-115）3.注谢成型模具CAD/CAM系统（图2-116，图2-117）4.级进模的实例（图2-118）,实验一 模具数控铣削加工实验,需要学时：3 实验地点：数控加工实验室（机电实验楼一楼）实验老师：冯旭强电话：2901031，,第章模具的特种加工,非传统加工方法(特种加工方法)是指区别于传统切削加工方法，利用化学、物理(电、声、光、热、磁)或电化学方法对工件材料进行加工的一系列加工方法的总称。这些加工方法包括：化学加工(CHM)、电化学加工(ECM)、电化学机械加工(ECMM)、电火花加工(EDM)、电接触加工(RHM)、超声波加工(USM)、激光束加工(LBM)、离子束加工(IBM)、电子束加工(EBM)、等离子体加工(PAM)、电液加工(EHM)、磨料流加工(AFM)、磨料喷射加工(AJM)、液体喷射加工(HDM)及各类复合加工等。,3.1 电火花成形加工,一、电火花加工的基本原理及特点（一）电火花加工的基本原理（如图1）电火花加工是利用工具电极和工件电极间瞬时火花放电所产生的高温熔蚀工件表面材料来实现加工的。电火花加工机床一般由脉冲电源、自动进给机构、机床本体及工作液循环过滤系统等部分组成。工件固定在机床工作台上。脉冲电源提供加工所需的能量，其两极分别接在工具电极与工件上。当工具电极与工件在进给机构的驱动下在工作液中相互靠近时，极间电压击穿间隙而产生火花放电，释放大量的热。,3.1 电火花成形加工,（一）电火花加工的基本原理（如图1）工件表层吸收热量后达到很高的温度(10000以上)，其局部材料因熔化甚至气化而被蚀除下来，形成一个微小的凹坑。工作液循环过滤系统强迫清洁的工作液以一定的压力通过工具电极与工件之间的间隙，及时排除电蚀产物，并将电蚀产物从工作液中过滤出去。多次放电的结果，工件表面产生大量凹坑。工具电极在进给机构的驱动下不断下降，其轮廓形状便被“复印”到工件上(工具电极材料尽管也会被蚀除，但其速度远小于工件材料)。,3.1（续）,（二）电火花加工的物理本质1.介质击穿和通道形成2.能量转换、分布与传递3.电极材料的抛出4.极间介质的消电离（三）电火花加工的特点1.可以加工硬、脆、韧及高熔点的导电材料；2.工具电极与工件不接触；3.工件表面热影响区很小；4.可在同一机床上作粗、精加工；5.易实现自动化。,3.1（续）,二、电火花加工的基本规律工艺指标：加工速度，加工精度，加工表面质量，工具电极相对损耗。（一）影响加工速度的主要因素加工速度指一定的规准下单位时间内被蚀除的体积或质量。1.电参数2.极性效应3.工件材料的热学常数4.工作液5.排屑条件,3.1（续）,（二）影响加工精度的主要因素1.尺寸精度主要因素是放电间隙经验公式（3-6）2.形状精度（1）斜度（图3-5）二次放电电极损耗（2）圆角（图3-6）,3.1（续）,（三）影响加工表面质量的主要因素1.表面粗糙度2.加工表面层的组织变化3.表面微观裂纹（四）工具电极相对损耗1.正确选择加工极性（图3-8）2.选择合适的电极材料3.建立碳黑保护层4.利用电喷镀现象5.利用电化学作用,3.1（续）,三、电火花成形加工设备及附件 用特殊形状的电极工具加工相应工件的电火花成形加工机床（图3-9）（一）脉冲电源（二）自动控制系统（图3-16、图3-17、图3-18）（三）机床本体（表3-4）（四）工作液循环过滤系统（图3-20）（五）机床附件1.电极夹具（图3-21、图3-22）2.平动头（图3-23）,3.1（续）,四、模具电火花穿孔加工（一）穿孔工艺特点及其基本工艺路线1.优点2.基本工艺路线（图3-24）（二）工具电极设计与制造1.电极材料2.电极结构形式：整体式（图3-25）、镶拼式、组合式。3.电极长度 LKHH1+H2+(0.40.8)(n-1)KH4.电极截面尺寸 a=AK5.阶梯电极6.电极制造,3.1（续）,（三）凹模模坯准备（表3-5）（四）电极和工件的装夹与定位电极装夹，工件装夹，校正，定位（五）电规准的选择与转换（六）典型工艺实例SYS电机转子冲模,3.1（续）,五、型腔模电火花加工（一）型腔模电火花加工的工艺特点与工艺方法（二）电极设计与制造材料：石墨，紫铜，铜钨合金，银钨合金。设计：结构形式，电极尺寸，排气孔与冲油孔。制造：加工电极固定板准备样板准备石墨坯料划线加工成形加工排气孔和冲油孔钳工修整。,3.1（续）,（三）型腔电火花加工工艺1、加工前准备：工艺方法选择，电极准备，工件准备。2、电极安装3、工件安装4、电规准选择与转换（四）典型工艺实例图33：注射模镶块，40Cr，3840HRC，Ra0.8。1、加工方法：单电极平动法2、工具电极：紫铜，结构尺寸如图3-343、模坯准备4、安装5、电火花加工（电规准按表3-6）,3.2电火花线切割加工,一、电火花线切割加工原理和特点（一）基本原理电火花线切割加工与电火花成型加工原理一样。线切割机床工作原理示意图（图3-35）（二）电火花线切割特点1.不需要制造复杂的成形电极2.工件材料被蚀除的量很少。3.能够方便地加工各种复杂的精密零件。4.电极丝损耗小，加工精度高。5.采用精规准一次加工成形。快速走丝与慢速走丝电火花加工工艺指标（表3-7）,3.2（续）,二、电火花线切割加工设备按切割轨迹的控制方式不同有：靠模仿形电火花线切割机床、光电跟踪控制电火花线切割机床、数字程序控制电火花线切割机床（表3-8）。（一）机床部分1.床身 2.坐标工作台3.运丝机构（图3-37）4.工作液及循环系统（二）高频脉冲电源（工作原理与电火花成形机床相同）（三）数字程序控制系统（图3-38）,3.2（续）,三、数字程序控制原理（一）逐点比较法加工斜线（图3-39），加工圆弧图（图3-40）。工作步骤：判别进给计算下一步判别（二）偏差计算1.加工斜线OA（图3-42）X/y=xe/ye 即xe yx ye判别式 F xe yx ye当F0时，加工点在OA上方，滑板向X正方向进给一步，当F0时，加工点在OA下方，滑板向Y正向进给一步。2.加工圆弧AB（图3-43）与加工斜线类似，判别式 Fx2+y2-R2,3.2（续）,（三）加工长度控制（图3-44）计算长度递减法：加工曲线计数长度J（加工曲线在X、Y轴的投影长度）逐步递减。1.斜线 起点O（0，0），终点（xA，yA）（1）xAyA时，计数方向取Gx，计算长度为J xA；（2）xAyA时，计数方向取Gy，计算长度为JyA；（3）xAyA时，计数方向取Gx，或Gy，计算长度为J xA yA；2.圆弧与斜线类似。3.计算长度计算实例1）加工线段：起点（0，0），终点（6，5）。方向取Gx，J6mm。2）加工圆弧如图3-45，XbYb,方向取Gx，JJx1+Jx2。,3.2（续）,四、程序编制（一）程序格式“3B”指令格式，表3-9。加工指令Z有十二种，图3-47。实例：1.加工一条与负X轴夹角为60、长80mm、终点在第三象限的斜线，其程序为B40000 B69282 B069282 Gy L32.其余类似（二）纸带编码（三）加工程序编制步骤：加工曲线分段取坐标计算补偿量计算交点坐标值选择起点及方向编制程序单（四）典型零件加工程序编制举例（图3-51）编程过程：,3.2（续）,五、间隙补偿和斜度切割的控制原理（一）间隙补偿的控制原理（图3-52）凹凸模尺寸只差一个间隙量，有了间隙补偿，只编一条程序便可加工，以减少编程工作量。（二）切割带斜度工件的控制原理1、电极丝需倾斜；2、工作台与上丝架同步旋转。,3.2（续）,六、电火花线切割加工工艺及应用（一）工艺应用和工艺路线1.加工冲模。2.加工粉末冶金模等。3.加工样板、成形刀具、成形电极等。4.加工微细孔、槽、窄缝等。5.加工切割稀有贵金属等材料。电火花线切割加工工艺工艺路线（图3-58）：审图加工前准备（机床、工作液、电极丝、模坯、电参数、加工程序）线切割加工（安装、加工控制）检验（二）影响电火花线切割加工工艺效果的主要因素1.脉冲参数；2.电极丝及移动速度；3.工件材料及其厚度。,实验二 电火花线切割加工实验,需要学时：3实验地点：金工实习中心电火花加工室实验老师：崔娟联系电话：2923752，,3.3 电化学加工,一、电化学加工的基本原理（一）电化学加工过程阳极溶解、阴极沉积、复合加工。（二）电解质溶液电解质溶于水能导电的物质。电解液电解质与水的溶液。（三）电极电位（表3-13）（四）电极反应阳极（负极）溶解（五）极化与钝化,3.3（续）,二、电解加工（一）电解加工的基本原理与特点1.基本原理阳极溶解原理。2.特点被加工材料广泛、运动简单、加工效率高。（二）电解加工设备（图3-63）（三）电解加工基本规律（四）电解加工工艺及应用型腔加工、拉丝模扩孔、电化学抛光。,3.3（续）,三、电解磨削（一）电解磨削的基本原理将金属的电化学阳极溶解作用和机械磨削作用相结合，磨削时工件接直流电源的正极，电解磨轮接直流电源的负极。工作中工件（阳极）发生电化学溶解，同时生成氧化膜，砂轮不断刮掉氧化膜。（二）电解磨削的特点：1）加工范围广，效率高。2）加工精度高，表面质量好。3）砂轮的磨损量小。（三）电解磨削在模具加工中的应用：1）磨削难加工材料。2）减少加工工序。3）提高效率。4）模具抛光。四、电铸成形（一）电铸成形的基本原理与特点：利用电化学过程中的阴极沉积成形，与电镀原理相同，电镀层较薄，与基体结合牢固，电铸层较厚，与原模分离。复制精度高，重复性好，原模不一定是金属，不需特殊设备，操作简单。（二）电铸设备（三）电铸工艺过程：结构分析设计原模电铸前处理电铸成形衬背脱模（四）电铸成形实例：1.型腔模电铸，1）钢制原模电铸工艺；2）铝制原模电铸工艺。2.电铸电极。3.精密电铸。,3.3（续）,五、化学加工化学反应使金属溶解成形。（一）化学蚀刻加工1.基本原理与特点2.工艺过程：涂保护层刻型腐蚀（二）照相化学腐蚀加工1.照相腐蚀原理2.工艺过程：原图和照相涂感光胶曝光、显影与坚膜固化腐蚀,3.4 超声波加工与激光加工,一、超声波加工（一）基本原理与特点1.加工原理：利用工具端面作超声频振动，通过悬浮液中的磨料加工脆硬材料，如图3-72。2.特点：适于加工硬脆材料，机床简单、操作方便，表面质量好、精度高。（二）超声波加工设备1.超声波发生器2.声学部件3.机床及磨料工作液,3.4 超声波加工与激光加工,（三）基本工艺规律1.加工速度及影响因素工具的振幅和频率，进给压力，磨粒，磨料悬浮液浓度，被加工材料。2.加工精度及影响因素工具精度，磨料粒度，加工深度，被加工材料性质。3.表面质量及影响因素磨料大小，被加工材料性质，超声波振幅。（四）超声波加工的应用型孔、型腔加工，切割加工，超声波抛磨。,3.4（续）,二、激光加工（一）激光加工原理与特点激光加工原理示意图激光加工特点：不需工具，易于实现自动化加工；能加工所有材料；效率高；适于加工微孔、窄缝；可以透过光学透明材料对工件进行加工。（二）激光加工设备：激光器、激光器电源、光学与机械系统。（三）激光加工工艺规律：1.焦距与发散角；2.焦点位置；3.输出能量与照射时间；4.光斑内的能量分布；5.激光的多次照射；6.工件材料。（四）激光加工的应用：1.金刚石拉丝模打孔；2.确定试制坯料的形状；3.确定拉深加工后的工件切边尺寸；4.制造冲裁模；5.制作拉深模；6.制作其他模具。,4 现代模具制造技术,第章 典型模具制造工艺4.1 模架制造,概述：1.模架的功用：起连接、定位作用。2.模架的结构：按导柱固定位置可分为对角导柱模架、后侧导柱模架、中间导柱模架和四导柱模架。按导向形式有滑动导向和滚动导向模架。3.模架的标准化。冷冲模国标GB2851.181GB2583.281。一、导柱、导套的加工1.导柱、导套的结构特点（图4-1）：阶梯孔、阶梯轴结构，导套一端与上模座连接固定，导柱一定与下模座连接固定。2.导柱、导套的技术要求：尺寸精度高（IT5-IT7），形位精度高，表面粗糙度低，表面硬度高。3.导柱、导套的的工艺路线：毛坯车削加工（留磨量）热处理粗磨精磨（研磨）4.滚动式导柱、导套的结构（图4-3）与加工特点（图4-4）,4.1 模架制造,二、模座的加工1.上、下模座的结构及技术要求（图4-5）2.模座的加工工艺路线 铸造退火铣或刨平面磨平面镗孔三、模架的技术要求及装配（一）模架装配的技术要求1.各组成零件符合相关要求，每对导柱、导套的配合间隙应符合表4-1规定的要求2.装配成套的模架，其技术指标符合表4-2规定的分级指标。3.装配好后，模架应移动平顺。4.压入上、下模座的导套、导柱，应牢固，不能凸出安装面（二）模架的装配导套、导柱的装配方式：过盈配合固定；粘结固定。滑动导向模架常用装配工艺及检验方法见表4-3。,4.2 冷冲模制造,冷冲模种类：冲裁模、弯曲模、成形模、冷挤压模。一、冲裁模制造的技术要求（一）制造冲裁模的主要技术要求组成模具的各零件符合相应图样要求。模架的三项技术指标达到规定的要求。模架上下移动平稳无阻滞。装配好的模具封闭高度符合图样规定。模柄轴心线对上模座上平面的垂直度全长不大于0.05mm。凸、凹模配合间隙符合图样规定，周围间隙均匀一致。模具在生产条件下试模，冲出的零件应合格。,4.2（续）,（二）冲裁模凸模和凹模的主要技术要求尺寸精度 冲孔时 凸模尺寸 凹模尺寸 落料时 凹模尺寸 凸模尺寸式中 d、D分别为冲孔和落料件的标称尺寸 冲件公差 Zmin 最小合理间隙（双面）x系数 p、d分别为凸模和凹模的制造公差。凸模、凹模制造公差之和应小于间隙的公差,4.2（续）,2.表面形状和位置精度形状结构见图4-83.表面光洁、刃口锋利4.硬度：凹模为6064HRC，凸模为5862HRC,4.2（续）,二、模具工作表面的加工（一）凸模工作表面的加工1.圆形凸模（图4-10）的加工 车削热处理磨削2.非圆形凸模的加工 1）压印成形（图4-11）2）仿形刨削（图4-12、图4-13）3）电火花线切割成形（图4-15）工艺路线：毛坯准备刨平面钻穿丝孔加工螺孔热处理磨平面线切割研光,4.2（续）,4）成形磨削（图4-16）工艺路线：毛坯准备刨平面（图4-16a）磨上下平面钳工划线、加工固定螺孔镗内形孔或预制孔铣外形（图4-16 b）热处理磨上下平面研磨内孔成形磨削外形精修,4.2（续）,（二）凹模型孔的加工1.型孔为圆形时的加工方法：车、磨。2.型孔为一系列圆孔（孔系）时的加工方法：立铣、坐标镗或坐标磨。3.型孔为非圆形：粗加工：包络钻、带锯机切削。精加工：锉削、压印、电火花线切割、电火花成形。电火花线切割加工型孔（图4-21）工艺路线：毛坯准备刨平面磨平面划线、钻孔、沉孔、攻丝划线、钻穿丝孔铣型孔后部热处理磨上下平面及角尺面线切割型孔稳定化回火配磨型孔坐标磨床磨导柱孔研磨导柱孔磨凹模角尺面及外形精研凹模