第一章模具機械加工基礎

1、第一章 模具機械加工基礎思考題答案1、 什么是機械加工工藝過程？什么是模具加工工藝規(guī)程？答：用機械加工的方法直接改變毛坯形狀、尺寸和機械性能等，使之變?yōu)楹细窳慵倪^程，稱為機械加工工藝過程。規(guī)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稱為模具加工工藝規(guī)程。2、機械加工工藝過程由哪些內(nèi)容組成？ 答：模具的機械加工工藝過程是由一個或幾個按順序排列的工序組成。每一個工序又可以分為安裝、工位、工步和走刀。3、什么是工序？工序又可以分為哪幾個部分？答：工序是一個或一組工人，在一個工作地點對同一個或同時對幾個零件進行加工，所連續(xù)完成的那一部分工藝過程。每一個工序又可以分為安裝、工位、工步和走刀。4

2、、什么是安裝和工位？試舉例說明。答：零件通過一次裝夾后所完成的那一部分工序稱為安裝。例如在車削外圓中，車削第一個端面、鉆中心孔時要進行一次裝夾；完成后調(diào)頭車削另一個端面、鉆中心孔時又需要重新裝夾零件，所以零件需要兩次安裝。為了減少零件裝夾次數(shù)，在零件的一次安裝中，使零件與夾具或設備的可動部分一起，相對于刀具或設備的固定部分所占據(jù)的每一個位置稱為工位。例如在三軸鉆床上利用回轉(zhuǎn)工作臺換位，使零件按照裝卸、鉆孔、擴孔和鉸孔等四個工位連續(xù)完成加工。5、什么是工步和走刀？試舉例說明。答：在加工表面、切削刀具、切削速度和進給量都不變的情況下所連續(xù)完成的那一部分工序，稱為工步。工步是構(gòu)成工序的基本單元。例如

3、在車削外圓的工序中，經(jīng)常分為車外圓、車槽、倒角等工步。有些工步，由于加工余量較大，需要對同一表面分幾次切削，刀具從被加工表面每切下一層金屬層即稱為一次走刀。每個工步可以包括一次走刀或幾次走刀。例如在車削外圓的工步中，如果車削余量較大，則需要幾次走刀才能達到要求的軸徑。6、制定工藝規(guī)程的作用和基本原則是什么？答：（1）必須可靠保證加工出符合圖樣及所有技術(shù)要求的產(chǎn)品或零件。（2）保證最低的生產(chǎn)成本和最高的生產(chǎn)效率。（3）保證良好的安全工作條件。（4）保證工藝技術(shù)的先進性。7、簡述制定工藝規(guī)程的步驟。答：（1）研究產(chǎn)品的裝配圖和零件圖，進行工藝分析。（2）由零件生產(chǎn)綱領確定零件生產(chǎn)類型。（3）確定毛

4、坯的種類、技術(shù)要求和制造方法。（4）擬訂零件加工工藝路線。主要包括選定工藝基準，確定加工方法，安排加工順序和確定工序內(nèi)容。在安排加工順序時應遵循先粗后精，先基準后其他，先平面后軸孔，并且工序要適當集中的原則。（5）確定各工序的加工余量，計算工序尺寸及其公差。（6）確定各工序的技術(shù)要求及檢驗方法。（7）選擇各工序使用的機床設備及刀具、夾具、量具和輔助工具等工藝裝備。（8）確定各工序的切削用量及時間定額。（9）填寫工藝文件。8、什么是工藝文件？模具零件一般制定哪種工藝文件？答：將工藝規(guī)程的內(nèi)容，填入一定格式的卡片，即成為生產(chǎn)準備和施工依據(jù)的技術(shù)文件，稱為工藝文件。常用的工藝文件有以下兩種：機械加工

5、工藝過程卡片和機械加工工序卡片。模具零件一般都制定機械加工工藝過程卡片作為工藝文件。9、分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性應該注意哪些問題？試舉例說明。答：分析零件結(jié)構(gòu)的工藝性，首先要分析該零件是由哪些表面所組成，因為零件表面形狀是選擇加工方法的基本因素。例如，對外圓柱面一般采用車削和磨削進行加工；對內(nèi)孔則一般采用鉆、擴、鉸、鏜、磨削等進行加工。除了表面形狀外，還要分析表面的尺寸大小。例如，直徑很小的孔的精加工宜采用鉸削，不宜采用磨削。此外，還要注意零件各構(gòu)成表面的不同組合，表面的不同組合形成了零件結(jié)構(gòu)上的特點。例如，以內(nèi)、外圓表面為主，既可組成盤類零件、環(huán)類零件，也可組成套筒類零件。對于套筒類零件，也有一

6、般的軸套和形狀復雜的薄壁套筒之分。零件結(jié)構(gòu)工藝性涉及面很廣，必須全面綜合地加以分析。10、模具零件常用的毛坯有哪些種類？選擇毛坯時應考慮哪些因素？答：模具零件所用的毛坯種類主要有：型材、鑄件、鍛件和半成品件四種。選擇毛坯時應考慮以下幾個方面因素影：（1）零件材料對加工工藝性能和力學性能的要求一般零件材料一經(jīng)選定，毛坯的種類和工藝方法也就基本上確定了。例如，當材料為鑄鐵、青銅、鑄鋁時，因為其具有良好的鑄造性能，應選擇鑄件毛坯；對于尺寸較小、形狀不復雜的鋼質(zhì)零件，力學性能要求也不太高時，可以直接采用型材作為毛坯；而重要的鋼制零件，為了保證其有足夠的力學性能，應該選擇鍛件毛坯。（2）零件的形狀結(jié)構(gòu)和

7、尺寸零件的形狀結(jié)構(gòu)和尺寸對選擇毛坯有重要影響。例如對于階梯軸，如果各臺階直徑相差不大時，可以采用棒料作為毛坯，而各臺階直徑相差很大時，則采用鍛件作毛坯。套類零件可以采用軋制或鑄造等方法成型。模座零件一般以鑄鐵件為毛坯，承受較大載荷的箱體可以用鑄鋼件作為毛坯。（3）生產(chǎn)類型小批量生產(chǎn)的零件一般采用精度和生產(chǎn)率較低的毛坯制造方法，例如鑄件采用手工砂型，鍛件采用自由鍛。大批量生產(chǎn)的零件應采用高精度和高效率的毛坯制造方法，例如鑄件采用機器造型，鍛件采用模鍛等。（4）生產(chǎn)條件選擇毛坯的種類和制造方法應考慮毛坯制造車間的設備情況、工藝水平和工人技術(shù)水平，同時還應考慮采用先進工藝制造毛坯的可行性和經(jīng)濟性。1

8、1、什么是粗基準和精基準？選擇粗基準和精基準時應注意哪些問題？答：在機械加工的最初一道工序中，只能用零件毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。用已經(jīng)加工過的表面作定位基準則稱為精基準。 選擇粗基準一般應注意以下幾點：（1）為了保證加工表面與不加工表面之間的位置尺寸要求，應選不加工表面作粗基準。（2）如果需要保證某重要加工表面的加工余量均勻，應選該表面作粗基準。（3）對于有較多加工面的零件，為了保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選擇毛坯余量小的表面作粗基準。（4）選作粗基準的表面，應盡可能平整，不能有飛邊、澆口、冒口或其它缺陷，以確保零件定位準確、夾緊可靠。（5）一般情況下

9、粗基準不重復使用。在同一尺寸方向上粗基準通常只允許使用一次，這是因為粗基準一般都很粗糙，重復使用同一粗基準所加工的兩組表面之間位置誤差會相當選擇精基準應應遵循以下原則：（1）基準重合原則 盡可能選擇加工表面的設計基準作為定位基準，避免因為基準不重合而造成的定位誤差，這一原則稱為基準重合原則。（2）基準統(tǒng)一原則當零件以某一組精基準定位，可以比較方便地加工其他各表面時，應盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準定位，這一原則稱為基準統(tǒng)一原則。（3）自為基準原則某些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，這時應盡可能用加工表面自身為精基準，這一原則稱為自為基準原則。（4）互為基準原則兩個被加工表面之間位

10、置精度較高，要求加工余量小而均勻時，多以兩表面互為基準，反復進行加工，這一原則稱為互為基準原則。（5）保證零件安裝準確、可靠，操作方便的原則12、什么是工序集中和工序分散？各有什么特點？答： 工序集中就是零件的加工集中在少數(shù)工序內(nèi)完成，而每一道工序內(nèi)的加工內(nèi)容比較多。工序集中有以下的特點：可以裝夾一次零件，而加工多個表面，能較好地保證表面之間的相互位置精度?？梢詼p少裝夾零件的次數(shù)和輔助時間，減少零件在機床之間的搬運次數(shù)，有利于縮短生產(chǎn)周期。可以減少機床和操作工人的數(shù)量，節(jié)省車間生產(chǎn)面積，簡化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作。采用的設備和工裝結(jié)構(gòu)復雜、投資大，調(diào)節(jié)和維修的難度大，對工人的技術(shù)水平要求高。工

11、序分散就是零件的加工工序數(shù)目多，而每一道工序內(nèi)的加工內(nèi)容比較少。工序分散有以下特點：機床設備及工藝裝備比較簡單，調(diào)整方便，生產(chǎn)工人易于掌握?？梢圆捎米詈侠淼那邢饔昧?，減少機動時間。設備數(shù)量多，操作工人多，生產(chǎn)面積大。13、安排切削加工工序應考慮哪原則？答：切削加工工序的安排，應考慮以下原則：（1）基準先行原則在零件的每一加工階段，先把基準面加工出來，再以基準面定位來加工其它表面，以保證加工質(zhì)量。（2）先粗后精原則零件的加工一般應劃分加工階段，先進行粗加工，然后是半精加工，最后是精加工和光整加工，這樣有利于逐步消除加工誤差和表面缺陷層，從而逐步提高零件的加工質(zhì)量和表面質(zhì)量。（3）先主后次原則先加

12、工主要表面，后加工次要表面。因為主要表面加工難度較大，容易報廢，放在前階段進行，可以減少工時浪費。而次要表面如鍵槽、螺孔、銷孔等，往往又和主要表面有一定的相對位置要求，一般安排在主要表面的半精加工之后，精加工之前進行。（4）先面后孔原則對于模座、凸、凹模固定板等一般模具零件，平面的面積較大，輪廓平整，先加工好平面，便于加工孔時定位安裝，既有利于保證孔與平面之間的位置精度，也給孔加工帶來方便。14、熱處理工藝分為哪兩大類？應如何安排？答：模具零件熱處理工藝分為預先熱處理和最終熱處理兩大類。1）預先熱處理退火、正火 目的是消除內(nèi)應力，改善切削加工性能。一般安排在粗加工前，毛坯制造出來以后進行。時效

13、處理 目的是消除內(nèi)應力，減少零件的變形。一般安排在粗加工前后，對于精密零件，要進行多次時效處理。調(diào)質(zhì) 目的是減小或消除零件的內(nèi)應力，改善切削加工性能并提高零件的綜合機械性能。一般安排在粗加工后，半精加工前。2）最終熱處理淬火 目的是提高零件的硬度。一般安排在磨削加工前。滲碳淬火 目的是提高零件表面的硬度和耐磨性，一般安排在半精加工之前或之后進行。滲氮 目的是提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性，由于滲氮處理的溫度較低，零件變形很小，所以可以根據(jù)零件的加工要求，安排在精加工之前或之后進行。15、工序尺寸及其公差應如何確定？答：工序尺寸的確定：當工序基準與設計基準重合時，被加工表面的最終工

14、序的尺寸及公差一般可以直接按零件圖樣規(guī)定的尺寸和公差確定。中間各工序的尺寸則按零件圖樣規(guī)定的尺寸依次加上（對于外表面）或減去（對于內(nèi)表面）各工序的加工余量求得，計算的順序是由后向前推算，直到毛坯尺寸。工序尺寸公差的確定：工序尺寸公差主要根據(jù)加工方法、加工精度和經(jīng)濟性確定。一般均按該工序加工方法的經(jīng)濟加工精度選定（可以從機械加工手冊中查得）。當工序基準與設計基準重合時，最終工序的公差一般就是零件圖樣規(guī)定的尺寸公差。毛坯尺寸公差按照毛坯制造方法或根據(jù)所選型材的品種規(guī)格確定。16、零件的機械加工質(zhì)量主要包括哪兩個方面？答：零件的機械加工質(zhì)量主要包括零件的機械加工精度和加工表面質(zhì)量兩個方面。17、什么

15、是機械加工精度？獲得機械加工精度有哪些方法？答：機械加工精度是指零件加工后的實際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和位置）與理想幾何參數(shù)的符合程度。獲得機械加工精度的方法：（1）試切法試切法是指通過試切測量調(diào)整再試切的方法反復進行，直至零件的尺寸精度達到圖紙給定要求的方法。（2）定尺寸刀具法定尺寸刀具法是指用刀具的相應尺寸來保證零件的加工尺寸達到要求的加工方法。例如用鉆頭、鉸刀、拉刀、絲錐等刀具加工零件就屬于這種加工方法。（3）調(diào)整法調(diào)整法是指按零件規(guī)定的尺寸預先調(diào)整好刀具與工件的相對位置，并且在一批零件的加工過程中始終保持這個位置不變，來保證零件加工尺寸的方法。 (4)自動控制法自動控制法是把測量裝置、進

16、給裝置、切削裝置和控制系統(tǒng)等組成一個自動控制的加工系統(tǒng)，自動完成加工過程中的切削加工、尺寸測量和刀具調(diào)整等工作，當零件尺寸達到加工要求后，機床自動退刀并停止加工。18、工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括哪些方面？為什么會存在加工原理誤差？對機械加工精度影響較大的機床誤差有哪些？答：工藝系統(tǒng)的幾何誤差包括：加工原理誤差、機床誤差、刀具的制造誤差和磨損、夾具的誤差和磨損、調(diào)整誤差。加工原理誤差是指由于采用近似的成形運動或近似的刀具輪廓進行加工所產(chǎn)生的誤差。機床誤差對零件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導軌誤差和傳動鏈誤差。19、工藝系統(tǒng)的剛度對加工精度的影響表現(xiàn)在哪些方面？減小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影

17、響有哪些措施？答：工藝系統(tǒng)的剛度對加工精度的影響表現(xiàn)在以下方面：（1）切削力作用點位置變化引起的零件形狀誤差。（2）切削力大小變化引起的零件形狀誤差（3）夾緊力引起的加工誤差（4）重力引起的加工誤差（5）慣性力引起的加工誤差（6）傳動力引起的加工誤差減小工藝系統(tǒng)受力變形對加工精度影響有如下措施：（1）提高工藝系統(tǒng)剛度1）合理設計零部件結(jié)構(gòu)，提高其剛度。特別是對基礎件和支承件，應選擇剛度較大的零件結(jié)構(gòu)和截面形狀，并在薄弱環(huán)節(jié)增添加強肋。2）提高連接表面的接觸剛度。3）采用合理的裝夾方法和加工方法。（2）減小切削力及其變化20、工藝系統(tǒng)的熱變形對加工精度的影響表現(xiàn)在哪些方面？減小工藝系統(tǒng)熱變形有哪

18、些措施？答：工藝系統(tǒng)熱變形對加工精度的影響比較大，工藝系統(tǒng)受熱變形引起的誤差包括以下方面：（1） 零件受熱變形（2）機床受熱變形（3）刀具受熱變形減小工藝系統(tǒng)熱變形的措施有;（1）減少發(fā)熱和隔熱 （2）加強散熱能力（3）均衡溫度場（4）保持工藝系統(tǒng)的熱平衡21、提高零件加工精度主要有哪些途徑？試舉例說明。答：提高零件加工精度主要有兩種途徑：誤差預防技術(shù)和誤差補償技術(shù)。誤差預防技術(shù)的具體方法有：（1）直接減小原始誤差法。例如，加工細長軸時，主要原始誤差因素是工件剛性差，所以，采用反向進給切削法，并加上跟刀架，使零件受拉伸，從而達到減小變形的目的。（2）轉(zhuǎn)移原始誤差法。例如，車床的誤差敏感方向是工

19、件的直徑方向，所以，轉(zhuǎn)塔車床在加工中都采用“立刀”安裝法，把刀架的轉(zhuǎn)位誤差轉(zhuǎn)移到誤差不敏感的切線方向。（3）誤差分組法。例如，當毛坯的精度太低，引起的定位誤差或復映誤差太大時，可以把毛坯件按誤差大小分成n組，這樣每組零件的誤差就縮小為原來的1/n，再按組調(diào)整刀具和零件的相對位置以減小毛坯誤差對加工精度的影響。（4）“就地加工”法。例如，車床尾架頂尖孔的軸線要求與主軸軸線重合，可以采用就地加工，把尾架裝配到機床上后進行最終精加工。誤差補償技術(shù)是指在現(xiàn)存的原始誤差條件下，通過分析、測量，并以這些誤差源為依據(jù)，人為地在工藝系統(tǒng)中引入一個附加的誤差源，使之與工藝系統(tǒng)原有的誤差相抵消，以減少或消除零件的

20、加工誤差。22、零件的表面質(zhì)量包含哪兩個方面的內(nèi)容？它們對零件使用性能各有什么影響？答：零件的表面質(zhì)量主要包含兩個方面的內(nèi)容：零件表面的幾何特性和零件表面的力學性能。零件表面的幾何特性包括表面粗糙度、表面波度、傷痕等。零件表面的力學性能包括表面層的加工硬化、表面層金相組織變化、表面層殘余應力等。零件的表面質(zhì)量對零件使用性能的影響表現(xiàn)在以下幾方面：（1）零件的表面質(zhì)量對耐磨性的影響1）表面粗糙度對耐磨性的影響一般說表面粗糙度值越小，零件耐磨性越好。但表面粗糙度值太小，緊密接觸的兩個光滑表面之間潤滑油不易儲存，容易發(fā)生分子粘接，磨損反而增加。2）表面加工硬化對耐磨性的影響表面層的加工硬化使摩擦副表

21、面層金屬的硬度提高，所以一般可使耐磨性提高。但過度的加工硬化將會引起金屬組織過度疏松，甚至出現(xiàn)裂紋和表層金屬的剝落，使耐磨性下降。（2）零件的表面質(zhì)量對疲勞強度的影響1）表面粗糙度對疲勞強度的影響在交變載荷作用下，表面粗糙度的凹谷部位容易引起應力集中，產(chǎn)生疲勞裂紋，造成零件的疲勞破壞。表面粗糙度值越大，應力集中越嚴重，越容易形成和擴展疲勞裂紋。減小表面粗糙度，可以提高零件抗疲勞破壞的能力。2）表面層殘余應力對疲勞強度的影響表面層殘余應力對零件疲勞強度的影響很大。表面層殘余拉應力將使疲勞裂紋擴大，加速疲勞破壞；而表面層殘余壓應力能夠阻止疲勞裂紋的擴展，延緩疲勞破壞的產(chǎn)生。3）表面加工硬化對疲勞強

22、度的影響加工硬化可以在零件表面形成一個冷硬層，能夠防止裂紋產(chǎn)生并阻止已有裂紋的擴展，從而提高零件的疲勞強度。但是如果冷硬層過深過硬，反而容易產(chǎn)生疲勞裂紋。（3）零件的表面質(zhì)量對耐蝕性能的影響零件的耐蝕性在很大程度上取決于表面粗糙度。表面粗糙度值越大，則凹谷中聚積腐蝕性物質(zhì)就越多，滲透和腐蝕作用就越強烈。表面層的殘余應力對零件的耐蝕性能也有較大影響。表面層的殘余拉應力會降低零件的耐蝕性，而殘余壓應力則能增強零件的耐蝕性。（4）零件表面質(zhì)量對配合精度的影響表面粗糙度值的大小將影響配合表面的配合精度。對于間隙配合，表面粗糙度值大會使磨損加大，使實際間隙增大 ，破壞了要求的配合性質(zhì)。對于過盈配合，裝配

23、過程中一部分表面凸峰被擠平，使實際過盈量減小，降低了配合件之間的連接強度。23、在切削加工和磨削加工中對零件表面粗糙度的影響因素分別有哪些？答：切削加工中影響表面粗糙度的因素有三個方面：幾何因素、物理因素和工藝系統(tǒng)振動。磨削加工中影響磨削表面粗糙度的主要因素有：砂輪的粒度、砂輪的硬度、砂輪的修整、磨削速度、磨削深度、零件轉(zhuǎn)速和縱向進給量、零件材料的硬度及韌性。Subsequently, the Anhui Army military Special Branch, in Shanghais Central Intelligence Organization and the Communist

24、party organization in Western Zhejiang Province, sent party backbone, respectively, went to Wu Jiangyan opened the Tomb, Tomb of heroic people, under the leadership of the Communist Party, fear no sacrifice and persevering, goal of the anti-Japanese revolutionary struggle. (A) stationed in Taoyuan a

25、rea (Tomb of) 1, the new army of the Communist Party of China underground organization in September 1938, the CPC Zhuang Shaozhen (Zhuang Zhen, Nanxun people) by the Deputy Director of the political Department of the army on Deng Zihuis dispatch, operating from Jing County, Anhui Province, the Lake reached the Tomb, its tasks are: looking for reliable object, introduce them to the new, to expand the new team. Zhuang Shaozhen KMT-CPC cooperation as an opportunity, after classmates