2.1 工藝規程設計

模具加工的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。模具生產工藝水平的高低及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝規程來體現。因此，模具加工的工藝規程設計是一項重要的工作，它要求設計者必須具備豐富的生產實踐經驗和扎實的機械制造工藝基礎理論知識。

模具是機械產品，模具的機械加工類同于其他機械產品的機械加工，但同時又有其特殊性。模具一般是單件小批量生產，模具標準件則是成批生產。成型零件的加工精度要求較高，所采取的加工方法往往不同于一般機械加工方法。所以，模具加工工藝規程具有與其他機械產品同樣的普遍性，同時還具有其特殊性。

2.1.1 模具各類加工工藝過程的組成

1．模具生產過程與工藝過程

（1）生產過程。生產過程是將原材料或半成品轉變成為成品的全過程。它主要包括原材料的運輸和保存、生產的準備工作、毛坯制造、零件的加工和熱處理、模具的裝配、試模和校正，直至包裝等。

（2）機械加工工藝過程。機械加工工藝過程是用機械加工方法直接改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使之成為成品或半成品的過程。

（3）裝配工藝過程。裝配工藝過程是按規定的技術要求，將零件或部件進行配合和連接，使之成為半成品或成品的工藝過程。

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，即為機械加工工藝規程。

2．模具機械加工工藝過程的組成

由于模具一般是單件生產，因此模具加工工藝規程常采用工藝過程卡片的形式。

工藝過程卡片是以工序為單位，簡要說明模具或零、部件的加工（或裝配）過程的一種工藝文件。工藝過程卡片的內容較簡單，但從卡片中能了解零件的工藝流程及加工方案。

模具加工工藝規程是模具廠（車間）進行技術裝備、組織生產及指導生產的依據，按照規程進行生產就能得到合格的零件。

工藝過程一般由以下內容組成：

（1）工序。工序是一個或一組工人在一個工作地對同一個或同時對幾個工件所連續完成的那一部分工藝過程。它是工藝過程的基本組成部分，又是生產計劃、經濟核算的基本單元，也是確定設備負荷、配備工人、安排作業以及工具數量等的依據。劃分是否為同一個工序的主要依據是工作地點（設備）、加工對象（工件）是否變動以及加工是否連續完成。如果其中之一有變動或加工不是連續完成，則應劃為另一道工序。

如何判斷一個工件在一個工作地的加工過程是否連續呢？現以一批工件上某孔的鉆、鉸加工為例說明。如果每一個工件在同一臺機床上鉆孔后就接著鉸孔，則該孔的鉆、鉸加工過程是連續的，應算同一工序。若在該機床上將這一批工件都鉆完孔后，再逐個鉸孔，對一個工件的鉆鉸加工過程就不連續了，鉆、鉸加工應劃分成兩道工序。再例如在“加工中心”機床上加工模具零件的復雜型腔，只要不去加工另一個零件，則所有的加工內容都屬于同一工序。

（2）安裝。安裝是工件（或裝配單元）經一次裝夾后所完成的那一部分工序。一個工序中可以只有一次安裝，也可以有多次安裝。

例如車兩端面屬一道工序，但需兩次裝夾。多一次裝夾不但增加了裝卸工件的時間，同時還會產生裝夾誤差。因此，在工序中應盡量減少裝夾次數。

（3）工位。工位是為了完成一定的工序部分，一次裝夾工件后，工件（或裝配單元）與夾具或設備的可動部分一起相對刀具或設備的固定部分所占據的每一個位置。

如圖2-1就是利用回轉工作臺在一次裝夾后，依次完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和鉸孔的四工位的加工。

（4）工步。工步是在加工表面和加工工具不變的情況下，所連續完成的那一部分工序。一個工序可包括幾個工步，也可能只有一個工步。

加工表面與加工工具只要改變一個，就應算作不同工步，如對同一個孔進行鉆孔、擴孔、鉸孔，應作為三個工步。在工藝卡片中，按工序寫出各加工工步，就規定了一個工序的具體操作方法及次序。

對一次裝夾中連續進行的若干相同的工步，為簡化工序內容，通常寫一個工步。如鉆4-ф15，為提高效率，用幾把刀具或一把復合刀具同時加工一個工件上的幾個表面稱復合工步，復合工步也視為一個工步。如圖2-2所示，在轉塔車床上用前刀架進行橫向運動來車端面2、4及用轉塔裝刀車外圓1、3和車孔5，即為復合工步的例子。

（5）進給。切削工具在加工表面上切削，則每切去一層材料稱一次進給，一個工步可以進行一次進給，也可以進行多次進給。

例如外圓的余量較多，在粗車工步中可以進行多次進給。

2.1.2 模具生產的工藝特征

模具是工業產品生產中一種不可缺少的工裝設備。它的社會效益很大。一套模具可以生產數十萬件產品零件。但對于模具廠來說，模具生產卻只能是單件生產規模，所以模具生產的工藝特征表現為：

（1）毛坯制造采用木模、手工造型、砂型鑄造或自由鍛造。毛坯精度低、加工余量大。

（2）除采用通用設備按機群式布置外，更需采用高效、精密的專用加工設備和機床。

（3）使用通用夾具，而少采用專用夾具，由劃線及試切法保證尺寸。

（4）除采用通用量具及萬能夾具外，更需采用精密測量儀器。

（5）對工人技術要求較高。

（6）在工藝過程中，同一工序的加工內容較多，即采用集中工序，因而生產效率較低。

（7）工藝規程是簡單的工藝過程卡片。

（8）一般模具廣泛采用配合加工方法，而精密模具則要考慮工作部分的互換性。

（9）模具生產應最大限度地實行零部件工藝技術及其管理的標準化、通用化、系列化，轉單件生產為批量生產。

（10）模具廠（車間）需具備專業化的生產組織形式，該形式與其生產方式相適應。

2.1.3 模具制造工藝過程的基本要求

模具制造工藝過程必須滿足以下基本要求：

（1）保證模具質量。在正常生產條件下，按工藝過程所加工的零件，應能達到圖樣規定的全部精度和表面質量要求。

（2）保證制造周期。在規定的日期內，將模具制造完畢。為此，應力求縮短成形加工工藝路線，制定合理的加工工序。

（3）具有良好的勞動條件。

（4）模具的成本低廉。

（5）不斷提高加工工藝水平。采用新工藝、新技術、新材料、以提高模具生產效益，降低成本，使模具生產有較高的技術經濟效益和水平。

（6）模具生產的兩個特點。

1）單件生產；

2）按照與用戶簽訂的提供模具的合同來安排生產計劃。

2.1.4 生產綱領與生產類型

1．生產綱領

工廠制造產品（或零件）的年產量。在制定工藝規程時，一般按產品（或零件）的生產綱領來確定生產類型。

零件生產綱領的計算公式：

N=Qn（1+a+b）

式中：N——零件的生產綱領；

Q——產品的生產綱領；

n——每臺產品中該零件的數量；

a——該零件的備品率；

b——該零件的廢品率。

2．生產類型

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和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。

同一產品（或零件）每批投入生產的數量稱為批量。根據產品的特征和批量的大小，成批生產可分為小批生產、中批生產和大批生產。不同的生產類型，所考慮的工藝裝備、對工人的技術要求、工時定額、零件的互換性等都不相同。

2.1.5 模具加工工藝的編制

1．模具零件的工藝性及特點

每一副模具都是由形狀不一、大小不同的零件所組成，各種零件在模具中所起的作用也不同，在這些零件中，特別是凸、凹模，是產品成形的關鍵零件。作為一個設計者，不僅應當考慮到保證產品的尺寸精度和模具結構的合理性等因素，還應當考慮其工藝性，即設計出來的零部件應根據操作工人的技能和現有的設備條件，在滿足零件的尺寸精度的前提下，能通過各種方法加工出來。因此，如果設計出來的零件遇到加工困難，尺寸精度不易保證，甚至不能加工的時候，盡管設計是很先進的，但是設計者也應當改變模具結構（或采用鑲拼結構、或整體分解），以滿足零件加工工藝性的要求。

2．編制模具零件工藝規程的基本原則和原始資料

工藝規程是指導生產的重要文件，工廠的實際生產都是按照它所規定的加工工藝路線和各道工序進行的。按照工藝規程組織生產，可以保證產品質量和較高的勞動生產率與經濟性，使制造出來的產品滿足優質、高產、低消耗的要求。工藝規程還能作為技術準備和生產準備工作的基本依據。如安排原材料、半成品和外購件的供應，刀具、夾具、量具及工具電極的設計、制造和采購及設備、人員的配備等。此外，工藝規程是新建、擴建工廠或車間的基礎。在新建或擴建工廠或車間時，也要根據工藝規程來確定設備的種類和數量、車間的面積和人員、車間的平面布置和基建要求及投資預算等。

（1）編制模具零件工藝規程的基本原則。制訂工藝規程的原則是在一定的生產條件下，以最小的勞動量和最低的費用，按生產計劃規定的速度，可靠的加工出符合圖樣上所提出的各項技術要求的零件。工藝規程首先要保證產品質量，同時要爭取最好的經濟效益。在制訂工藝規程時，要體現以下幾個方面的要求：

1）技術上的先進性。在編制模具零件工藝規程時，應采用新工藝、新技術和新材料，以獲得較高的生產率，促進生產技術的發展。但不應加大操作工人的勞動強度，而應該依靠機床和工藝設備來保證。

2）工藝上的合理性。每一個模具零件的制造，都會有幾種不同的加工方案，這時應該首先選擇那種最能保證加工零件的精度又具有比較大的可靠性的加工方案。在選擇加工方案時，優先考慮的是模具質量。

3）經濟上的合理性。在一定的生產條件下，可能有幾種保證零件技術要求的工藝方案，此時應全面考慮，通過核算或分析選擇經濟效益最佳的方案，以使零件的坯料減少和減少工序及降低成本。同樣，加工要求不高的零件盡量不使用高精度的設備，而采用一般精度的設備。

4）縮短制造周期。在編制模具零件工藝規程時，在滿足零件加工精度的前提下，盡可能減少不必要的工序及倒回流工序；盡量多使用或套用標準件或外購件。

5）創造必要的工作條件。在編制工藝規程時必須保證操作人員具有良好而安全的工作條件，還應考慮到工藝裝備的有效使用，以保證加工零件的合格和減輕工人的勞動強度。

（2）編制模具零件工藝規程的原始資料。編制模具零件工藝規程必須根據零件對象（零件形狀結構、加工質量要求）、加工數量、毛坯材料性質和具體生產條件進行，為此在編制工藝規程前，應具備下列原始資料：

1）模具整套裝配圖和零件圖及明細表；

2）技術協議書（或任務書），包括模具制造副數、制造周期、壓制件產品圖、技術要求、模具壓制設備的規格與型號等；

3）模具材料性能資料，包括模具鋼材鍛打性能、熱處理性能、機械加工、電火花加工性能、各種鋼材品種及規格；

4）現有生產條件，如加工設備和工藝裝備的情況（包括各種設備的型號、規格、技術性能、臺數等），操作工人的等級水平、工藝裝備制造能力以及對外協作生產等情況；

5）相關工藝資料，包括各種工藝守則、時間定額標準及有關工藝紀律。

3．編制模具零件工藝規程的步驟

（1）熟悉和了解整副模具工作時的動作和各個零件在裝配圖中的位置、作用及相互間的配合關系。

（2）零件圖的工藝分析。

（3）確定加工工藝路線。

（4）確定毛坯形狀和大小。

（5）確定各工序使用的機床及各工序必須的專用夾具、刀具、量具和工具電極圖樣。

（6）確定每個工序尺寸、加工余量及公差。

（7）確定每個工序的加工用量和時間定額。

（8）確定重要工序和關鍵尺寸的檢查方法。

（9）填寫工藝過程卡片。