模具制造技术课件

模具制造技术
1.4学习本课程的基本要求
模具设计与制造专业的主干课程设置:
设计模块
塑料模具设计
冲压模具设计 其它模具设计
专业主干课程
制造模块
模具制造技术 机械加工实训 钳工实训 特种加工实训 模具数控加工
1.是模具设计与制造专业的主干课程。 2.掌握模具制造所需的主要工艺方法及其选用。 3.能安排一般模具零件的制造工艺、并进行其工艺性分析。 4.在学完本课程后，安排一次模具制造工艺的课程设计，以巩固和 加深学过的理论知识，提高综合分析问题各解决工程实际问题的能 力。
切削层参数
切削层尺寸可用以下三个参数表示： （1）切削层公称厚度hD 切削层公称厚度是指切削刃两 瞬时位置过渡表面间 的距离。 （ 2）切削层公称宽度 bD 切削层公称宽度是指沿过渡 表面测量的切削层尺寸。 （3 ）切削层公称横截面面积 AD 切削层公称横截面面 积是指切削层横截面的面积大小。 研究切削层的意义 切削层参数决定了刀具所承受负荷的大小及切削尺寸， 还影响切削力、刀具磨损、工件表面质量和生产率。
切屑的种类视频1
切屑的种类视频2
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金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
(1)带状切屑 ◆使用较大前角的刀具、采用较高切削速度和较小进给量切削塑性材料时，容易得到带状切屑。 ◆形成带状切屑时，切削过程较平稳，切削力波动较小，加工表面较光洁。 ◆易缠绕在刀具和工件上，且不利于清除和运输，此应采取断屑措施。 (2)节状切屑（挤裂） ◆使用较小前角的刀具、较低的切削速度和较大的进给量粗加工中等硬度的钢材时，容易得到节 状切屑。 ◆形成节状切屑时，切削力波动较大，加工表面较粗糙。 ◆节状切屑是经过弹性变形、塑性变形、挤裂和切离等阶段而形成的，所以是典型的切削过程。 (3)粒状切屑（单元） ◆在形成节状切屑的情况下，若进一步减小前角，降低切削速度，或增大切削厚度，则切屑在整 个厚度上被挤裂，形成梯形的粒状切屑。粒状切屑的各粒形状相似，也称单元切屑。 ◆粒状切屑比较少见，形成时切削力波动最大。 (4)崩碎切屑 ◆切削铸铁、黄铜等脆性材料时，切削层产生弹性变形后，一般不经过塑性变形就突然崩碎，形 成不规则的碎块状屑片，称为崩碎切屑。 ◆产生崩碎切屑时，切削力和切削热都集中在主切削刃和刀尖附近，刀尖容易磨损，切削过程不 平稳，影响表面粗糙度。 切屑形状可随切削条件的不同而变化。例如，加大前角、提高切削速度或减小进给量可将节状切 屑转变成带状切屑。因此，在生产中常根据具体情况采用不同措施，来得到所需形状的切屑，以 保证切削顺利进行。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
(5)陶瓷材料 主要是金属陶瓷，其主要成分是A1203。硬度可达HRC86～96，热硬性 温度为1200～l4500C，允许的切削速度比硬质合金高2～5倍，而且价廉。 但其抗弯强度低，韧性差。目前主要用于半精加工和精加工高硬度、高 强度钢及冷硬铸铁等。 (6)人造金刚石 硬度极高(约10000 Hv，而硬质合金为1300～1800 Hv)，热硬性温度 为700～8000C，粒度一般小于0.5mm，金刚石可加工硬质合金、陶瓷、玻 璃、有色金属及其合金。 (7)立方氮化硼 硬度(8000～9000 HV)和耐磨性仅次于人造金刚石，但热硬性 (1300～l5000C)和化学稳定性高于金刚石。它的抗弯强度低，焊接性差。 立方氮化硼适于半精加工、精加工高硬度、高强度淬火钢和耐热钢，也 可精加工有色金属。
模具制造技术
1.3模具生产和制造工艺的特点
1.单件多品种生产 多采用万能通用机床、通用刀量具夹具。 工序相对集中，保证加工质量和进度、周期。 2.生产周期短 新产品更新换代加快，竟争激烈。 3.要求成套性生产 冲压零件要求多副模具加工时，只有最终零件合格，这一系列模 具才算合格。 4.高精度和高的表面粗糙度要求 5.高寿命 模具寿命要数十万次、甚至数百万次。 提高的途径：选材、热处理。 6.需要试模 检验模具合格的方法，成型零件是否合格。
对切屑的形状和刀具寿命的影响 主偏角小：切屑宽且薄。 （散热好，刀具寿命提高） 主偏角大：切屑窄且厚。
主偏角对表面粗糙度大小的影响 主偏角小： 表面粗糙度小。 主偏角大： 表面粗糙度大。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
(4)副偏角 k ' 基面内，副切削刃与进给运动方向之间的夹角。
r
锐字当先，锐中求固。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
5.刀具材料的选用
1）基本要求 要承受高压、高温、摩擦、冲击和振动，因此应具备以下性能： (1)高硬度 刀具材料的硬度 > 工件材料的硬度，硬度 > HRC60。 (2)高耐磨性 硬度越高，耐磨性越好。 (3)高热硬性（红硬性） 即在高温下仍能保持较高硬度的性能。 (4)高强度和韧性 是为了承受切削力的反力、冲击和振动，以防刀具脆性断裂和崩刃。 (5)较好的工艺性 为便于制造刀具，其材料应具有较好的工艺性，如锻造性、焊接性、 切削加工性和热处理性等。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
切削加工的基本概念 1.切削运动 ◆ 各种复杂零件可分解为圆柱面、圆锥面、平面、成型面等。 ◆只要研究几种表面的加工，就可对所有零件进行加工。 ◆切削运动---在切削加工中，刀具与工件之间必须有相对运动。 包括主运动和进给运动。 主运动----速度最高，消耗功率最大的运动。只有1个。 进给运动-----速度较低，消耗功率较小的运动。可有1个或几个。 ◆ 切削运动的形式 4种：旋转、平移、连续、间歇。
2.切削平面• Ps: 与 S相切 且 ⊥Pγ
3.主剖面Po： ⊥ Ps ⊥ Po
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
假定主运动方向 基面Pr
主切削 刃上选 定点
刀柄底面平面
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
假定主运动方向Vc 主剖面（正交平面 ）Po： ⊥ Ps ⊥ Pγ
切削平面• Ps: 与 S相切 且 ⊥Pγ 主切削刃 上选定点
模具制造技术
模具制造技术（一）
多工位级进模具
翻边零件
压筋零件
塑料模具制品
模具标准件
塑料模具
冲压模具
模具生产机床
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1.1模具制造技术的现状与发展
1.模具行业的现状
1）模具行业带来了前所未有的发展机遇 ◆在机械、电子、汽车、电机、电器、仪表、家 电、通讯、建筑、玩具等产品中，60%-80%的零部件都 要依靠模具来成型。 ◆现有模具企业超过2万家，从业人员90多万， 2/3集中在华南华东。 2）美日等发达国家，模具工业的产值已超过机床工 业。
模具制造技术
2.影响模具制造技术发展的因素 1）机床设备 普通机械加工设备、数控设备、电加工设备、三坐标测量 机、快速成型机等。 →精度↑效率↑CAD/CAM一体化。 2）新材料的应用 模具材料影响模具寿命、质量、效率、成本等。 热处理很重要。 3）标准化程度 标准化→商品化→专业化生产→成本↓周期↓质量↑。 4）CAD/CAM/CAE技术的应用 周期↓质量↑劳动强度↓。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
2）常用刀具材料 (1)碳素工具钢 ◆淬火后硬度为HRC61～65，热硬性差200～2500C,淬火后易变形和开裂。 ◆常用作低速、简单的手工工具，如锉刀、刮刀、手用锯条等。 ◆常用牌号为T8、T10、T12等。 (2)合金工具钢 ◆淬火后硬度为HRC60～65。热硬性温度为300～3500C，热处理变形小、淬透性好。 ◆用以制造丝锥、板牙、铰刀等形状较为复杂、切削速度不高的刀具。 ◆常用牌号有CrWMn等。 (3)高速钢（锋钢、白钢） ◆淬火后硬度为HRC62～67，热硬性温度为 550～6000C，抗弯强度和韧性较高，易磨出 锋利的刀刃，热处理变形小。 ◆常用于制造形状复杂的刀具，如钻头、铣刀、拉刀、齿轮刀具等。常做成整体式。 ◆常用牌号有W18Cr4V。 (4)硬质合金 ◆硬度HRC74～82，热硬性温度为850～10000C。但其抗弯强度和韧性比高速工具钢低， 工艺性也不如高速工具钢。 ◆硬质合金一般制成各种型式的刀片，焊接或夹固在刀体上使用，很少制成整体刀具。
2.切削用量三要素
1）切削速度Vc 切削刃上一点在主运动方向上相对于工件的瞬时速度。 m/s,r/min 2）进给量f 进给方向上，刀具相对工件的位移量。m/r 3）吃刀量as 俗称切削深度。mm
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
1）切削速度Vc
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
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1.2模具制造工艺的任务 1.模具制造工艺
把模具设计转化为模具产品的过程。 模具制造工艺的主要经济指标 成本、周期、质量、寿命。
模具制造工艺
热加工 铸造 锻造 焊接 热处理
机械加工 车、钻 铰、镗 铣、刨 插、拉 磨、钳
特种加工
电火花 线切割
装配 清洗 修配 调试
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2.影响制造的主要因素 1）表面 “外表面” 比 “内表面” 加工易。 “规则表面” 比 “异型表面” 加工易。 “型孔” 比 “型腔” 加工易。 2）精度 精度提高则制造难度可能成几何级数增加。 3）表面粗糙度和装饰 表面粗糙度 对模具很重要，占1/3制造时间。 表面装饰 虽增加制造工序，但可降低对表面粗糙度的要求。 4）型孔和型腔数量 数量增加，模具的制造尺寸和位置要求提高，增加模具制造复杂性和难度。 5）热加工 热处理影响模具寿命、各道工序的制造效率。工作零件常用锻造毛坯。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
切削要素
进给量 切削速度 切削深度 切削厚度
切削用量要素 切削要素
切削层横截面要素
切削宽度 切削层横 截面积
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
4.刀具角度
所有的刀具都可看作由车刀演变而来。研究刀具时，总是以车刀为基础。 1）组成：刀头+刀杆
主运动：转速最高、
消耗功率最多
合成切削运动 进给运动：使新的金属层
不断投入切削的运动
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
待加工表面 过渡表面 已加工表面
进给 运动
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铣削运动
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
②后角αO 主剖面中,后刀面与切削平面之间的夹角称为后角。 作用：（1）减少刀具主后刀面与工件之间的摩擦 （2）后刀面的磨损。 选取原则：精加工，大后角；粗加工，小后角。
③主偏角κr
基面中，主切削刃与进给运动方向之间的夹角称为主偏角。
作用：（1）影响切屑的形状和刀具寿命 （2）影响背向力 Fp 与进给力 F f 的比例 （3）影响表面粗糙度
2）进给量f
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
3）吃刀量as
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3.切削层
刀具切削刃在一次进给中，从工件待加工表面上切下来的 金属层称为切削层。 如车外圆时，工件转一转，车刀从位置Ⅰ 移到位置Ⅱ，前进了一个进给量，图中阴影部分即为切削层。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
作用：（1）影响副切削刃与工件已加工表面的摩擦 （2）影响表面粗糙度的大小
副偏角小：表面粗糙度小。副偏角大：表面粗糙度大。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
⑤刃倾角λs
切削平面中，主切削刃与过刀尖所作基面之间的夹角。
刀尖
作用：（1）影响刀头的强度 （2）影响排屑方向 刀尖
刀尖
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
基面Pγ： Pγ⊥Vc ∥刀具安装面（车刀）
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4）刀具的5个角度
后角
前角
副偏角 主偏角
刃倾角
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
4）刀具的5个角度
① 前角γO 主剖面中,前刀面与基面之间的夹角称为前角。 作用：（1）使主切削刃锋利（2）影响切削刃强度 选取原则：①工件材料：塑性材料，大前角；脆性，小前角。 强度、硬度低，大前角，否则，小前角。 ②刀具材料：高速钢，大前角；硬质合金，小前角。 ③加工性质：精加工，大前角；粗加工，小前角。
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
2)外圆车刀切削部分的组成
3面（前面、主后面、副后面） 2刃（主切削刃、副切削刃） 1尖（刀尖）
刀头 前面
刀杆
副切削刃 副后面
主切削刃
刀尖 主后面
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
3)刀具静止角度参考系
1.基面Pγ： Pγ⊥Vc 、 ∥刀具安装面（车刀）
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
5.切屑的形成过程及切屑种类 1）切屑的形成过程 金属切削过程其实质是一种挤压过程。在挤压过程中， 被切削的金属要经过剪切滑移变形而形成切屑。
切屑种类切屑种类及特点.flv及特点视
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
2）切屑的种类 切削时，由于被加工材料性能与切削条件的不同，滑移 变形的程度有很大差异、因而得到不同形状的切屑。
5）刀具安装位置对刀具工作角度的影响 刀具正确安装时
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
刀具安装高低 对刀具工作角度的影响 刀具装高时
刀具装低时
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
刀杆中心面（线）不垂直于进给运动方向的影响
金属切削加工基础知识--切削加工的基本概念
6）刀具几何角度选取原则：