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应用型自学考试毕业设计
（论文）任务书
题目： 水瓶模具的加工工艺规程及其夹具设计
任务要求:
1、根据产品的技术要求和加工生产的技术条件，拟定合理的工艺方法和工艺规程方案；
2、完成工艺过程的工装装备设计计算； 3、拟定产品的生产工艺； 4、编写工艺、工装设计说明书。
专业： 机械制造与自动化 学生姓名： 指导教师： 称：
年 月 日
毕业设计（论文）任务书
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毕业设计（论文）进度检查及成绩评定表
引言
模具是制造业的重要工艺基础。模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具是一种高附加值和技术密集型产品。模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。据各国报导，如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。在德国，被冠以“金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金”，新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”，中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，虽然有较大的差距。塑料模应用最广泛的一类模具。目前，我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5μm ，现在已达2—3μm 。不久，1μm 精度的模具将上市！
现代模具成型制造中，型面设计日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，制造精度要求日益提高，而交货期不断缩短。这就对模具加工提出了更高的要求。这一切都靠模具的加工工艺来保证，由此可见模具的加工工艺的重要性。合理的模具加工工艺是质量的保证，也是效益的保证。
。
关键词：模具制造，加工工艺，塑料模具
目录
前言 ························································7
第1章 模具制造工艺规程···········································8 1.1 模具制造工艺规程编制的基本概念····························8 1.2 工艺规程的作用及种类·····································10 1.3 制定工艺规程的原则和步骤·································11
第2章 零件的工艺设计···········································13 2.1 制件实体图···············································13 2.2 模具零件图···············································14 2.3 模具实体图···············································17 2.4 零件的功用及工艺分析·····································19 2.5 工艺规程的设计···········································20 2.6 机械加工余量及毛坯的尺寸确定·····························31 2.7 确定切削用量及基本工时···································32 2.8 加工设备与工艺装备的选择·································37 2.9 工艺卡的制定·············································38
第3章 夹具的设计················································40 3.1 问题的提出···············································40 3.2 夹具的设计···············································40
总 结···························································43
参考文献··························································44
前言
毕业设计是大学所学知识的综合运用。对零件的制图、材料、工艺的安排、基准的选择、夹具的设计及其对模具的了解都是应该掌握的最基本的知识。这些内容对模具的机械加工起着至关重要的作用。
在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛应用。由于采用模具进行生产能提高生产效率、节约原材料、降低成本，并可保证一定的加工质量要求，所以，汽车、飞机、电器、仪表、玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具进行加工。随着科学技术的发展，工业产品的品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量、外观不断提出新的要求，对模具质量的要求也越来越高。模具设计、制造工业部门肩负着为相关企业和部门提供产品（模具）的重任。显然，如果模具设计及制造水平落后，产品质量低劣，制造周期长，必将影响产品的更新换代，使产品失去竞争力，阻碍生产和经济的发展。因此，模具设计及制造技术在国民经济中的地位是显而易见的。
世界上一些工业发达国家的模具工业的发展很迅速。为了适应工业生产对模具的需求，在模具生产中采用了许多新工艺和先进加工设备，不仅改善了模具的加工质量，也提高了模具制造的机械化、自动化程度。电子计算机的应用给模具设计和制造开辟了新的前景。模具制造工艺设计涉及的知识面广，综合性较强，金属材料及热处理、数控技术、机械制造工艺及设备等课程的有关内容都在此次设计中得到综合应用。制定任何模具零件的工艺路线，都需要具备广泛的机械加工方面的专业知识和技术基础知识。任何模具零件的工艺路线和所采用的工艺方法都和实际生产条件密切相关，在处理工艺技术问题时一定要密切联系生产实际。同一个加工零件，在不同的生产条件下可以采用不同的工艺路线和工艺方法达到工件的技术要求。
模具制造技术在不断的发展和进步，在制定工艺路线时要充分考虑一些新工艺、新技术应用的可行性，并加以应用，以不断提高模具制造工艺技术水平。模具制造工艺有自己的规律和内在联系，加工一个零件所产生的加工误差，直接受加工设备、毛坯情况和其他工艺因素的综合影响，他们之间存在着一定的内在联系；一个零件的工艺路线各工序间也存在着相互联系和影响。所以，在制定加工工艺时要善于进行深入的分析和思考，掌握工艺过程的内在联系和规律，并运用这些规律处理工艺技术问题。
此次设计的主要内容是：水瓶模具的加工工艺规程及其夹具设计。它的整个过程中涉及到毛坯的材料及制造方法的选择、加工余量的计算、切削用量的计算、工艺路线的确定、机床夹具定位和夹紧装置的设计、机械加工刀具和辅助工具的选择、加工时间的计算等内容。
通过此次毕业设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，对所学知识进行综合运用；从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时发现自己在专业知识方面的不足之处，为今后的工作打下一个良好的基础。
第1章 模具制造工艺规程
1.1 模具制造工艺规程编制的基本概念
一、生产过程
制造模具时，将原材料或半成品转变成为成品的各有关劳动过程的总和称为生产过程。具体地讲，模具制造是在一定的工艺条件下，改变模具材料的形状、尺寸和性质，使之成为符合设计要求的模具零件，再经装配、试模和修整而得到整副模具产品的过程。广义的模具生产制造过程还应包括生产技术准备、模具零件加工和模具装配等阶段。 （1）生产技术准备
生产技术准备阶段的主要任务是分析模具图样，制订工艺规程；编制数控加工程序；设计和制造工装夹具；制定生产计划，制定并实施工具、材料、标准件等外购和零件外协加工计划。各种生产服务活动如生产中原材料、半成品和工具的供应、运输、保管以及产品的包装和发运等。
（2）模具零件加工
在模具零件加工中，加工的工艺方法非常多，基本可以概括为： 1）传统的切削加工，如车、钳、刨、铣、磨等； 2）非切削加工，如电加工加工、冷挤压、铸造等； 3）数控加工，如数控铣削、加工中心加工等；
4）焊接、热处理和其它表面处理等。
根据模具零件的分类加工对象可以分为两种：
1）非成形零件加工，结构零件类零件加工。这些零件大多具有国家或行业标准，部分实现了标准化批量生产。在模具工艺规划中，根据设计的实际要求和企业的生产实际可选择外购或由本企业加工。
2）成形零件加工，型腔类零件的加工。如注射模具的成形零件一般结构比较复杂，精度要求高，有些模具型腔表面要求有纹饰图案。其加工过程主要由成形加工、热处理和表面加工等环节构成。特种加工、数控加工在模具成形零件加工中应用非常普遍。 （3）模具装配
模具装配是根据模具装配图样要求的质量和精度，将加工好的零件组合在一起构成一副完整模具的过程。除此之外，装配阶段的任务还有清洗、修配模具零件，试模及修整等。
由上述过程可以看出，模具产品的生产过程是相当复杂的。为了便于组织生产和提高劳动生产率，现代模具工业的发展趋势是自动化、专业化生产。这样各工厂的生产过程就变得比较简单，有利于保证质量、提高效率和降低成本。如模具零件毛坯的生产，由专业化的毛坯生产工厂来承担。模具上的导柱、导套、顶杆等零件，由专业化的标准件厂来完成。这既有利于模具上各种零件质量的保证，也利于降低成本。
二、工艺过程及其组成
在模具制造过程中，直接改变被加工工件形状、尺寸、物理性质和装配过程等称为工艺过程。按照完成零件制造过程中采用的不同工艺方法，工艺过程可以分为铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、机械加工、表面处理和装配等工艺过程。以机械加工方法（主要是切削加工方法）直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为合格模具零件的过程，称为模具机械加工艺过程。将合理的机械加工工艺过程确定后，以文字形式作为加工的技术文件，即称为模具机械加工工艺规程。
机械加工工艺过程由一个或若干个按顺序排列的工序所组成，毛坯依次经过这些工序而变为成品。
1、 工序
工序是一个或一组工人在同一个工作地点，对一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。
工序不仅是组成工艺过程的基本单元，也是组织生产、核算成本和进行检验的基本单元。工序的划分基本依据是加工对象（工件）或加工地点（设备）是否变更，加工内容是否连续完成，如果其中之一有变化或者加工不是连续完成的，则应另外划分一道工序。工序的划分与生产批量、加工条件和零件结构特点有关。
如何判断一个工件在一个工作地点的加工过程是否连续呢？现在以一批工件上某孔的钻、铰加工为例说明。如果每个工件在同一台机床上钻孔后就接着铰孔，则该孔的钻、铰加工过程是连续的，应算作一道工序。若在该机床上将这批工件都钻完孔后再逐个铰孔，对一个工件的钻、铰加工过程就不连续了，钻、铰加工应该划分成两道工序。
2、安装
工件在加工之前，应使其在机床上（或夹具中）处于一个正确的位置并将其夹紧。确定工件在机床或夹具上占有一个正确位置的过程，称为定位。工件定位后将其固定，使之在加工过程中保持定位位置不变，即夹紧。工件的定位和夹紧过程称为装夹。工件经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。在一道工序中，有时需要对工件进行多次装夹，多一次装夹，不单增加了装卸工件的辅助时间，同时还会产生装夹误差，影响工件精度。因此，加工过程中，应尽量减少安装次数，以减少安装误差和辅助时间。
3、工位
为了完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具和设备的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。在加工中为了减少工件的装夹次数，采用一些不需要重新装卸就能改变工件位置的夹具或其他机构来实现工件加工位置的改变，以完成对不同部位（或零件）的加工。利用回转工作台对模板上圆周分布的孔系的加工，即是多工位加工。
4、工步
为了便于分析和描述工序内容，有必要把工序划分为工步。工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。一个工序可以包含几个工步，也可能只有一个工步。
决定工步的两个因素（加工表面、加工工具）之一发生变化，或者这两个因素虽然没有发生变化，但加工过程不是连续完成的，一般应划分为另一工步。当工件在一次装夹后连续进行若干个相同的工步时，为了简化工序内容的叙述，在工艺文件上常常将其填写为一个工步。
为了提高加工效率和加工质量，用几把刀具或者用复合刀具同时加工同一工件的几个表面，称为复合工步。在工艺文件上，复合工步应视为一个工步。
5、进给
有些工步，由于需要切除的余量较大或其他原因，需要对同一表面进行多次切削，刀具从被加工表面每切下一层材料层即称为一次进给。因此，一个工步可能只有一次进给，也可能要几次进给。
1.2 工艺规程的作用及种类
规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。机械加工工艺规程一般应规定工件加工的工艺路线、工序的加工内容、检验方法、切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等。不同的生产类型对工艺规程的要求也不同，大批、大量生产的工艺规程比较详细，单件、小批量生产则比较简单。编制工艺规程是生产准备工作的重要内容之一，合理的工艺规程对保证产品质量、提高劳动生产率、降低原材料及动力消耗、改善工人的劳动条件等都有十分重要的意义。
一、工艺规程的作用
在生产过程中工艺规程有如下几方面的作用：
1、工艺规程是指导生产的重要技术文件。合理的工艺规程是在总结广大工人和技术人员长期实践经验的基础上，结合工厂具体生产条件，根据工艺理论和必要的工艺试验而制定的。按照它进行生产，可以保证产品的质量、较高的生产效率和经济性。经批准生效的工艺规程在生产中应严格执行，否则，往往会使产品质量下降、生产效率降低。但是，工艺规程也不应是固定不变的，工艺人员应注意及时总结广大工人的革新创造经验，及时吸收国内、外先进工艺技术，对现行工艺规程不断地予以改进和完善，使其能更好的指导生产。
2、工艺规程是生产组织和生产管理工作的基本依据。有了工艺规程，在产品投产之前就可以根据它进行原材料、毛坯的准备和供应；机床设备的准备和负荷的调整，专用工艺装备的设计和制造；生产作业计划的编排；劳动力的组织以及生产成本的核算等，使整个生产有计划的进行。
3、工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。在新建或扩建工厂、车间的工作中，根据产品零件的工艺规程及其他资料，可以统计出所建车间应配备机床设备的种类和数量，算出车间所需面积和各类人员的数量，确定车间的平面布置和厂房基建的具体要求，从而提出有根据的筹建或扩建计划。
二、工艺规程的种类
工艺规程是生产中使用的重要工艺文件，为了便于科学管理和交流，其格式都有相应的标准（见JB/Z187.3—1988）。常用的有以下两种：
1、机械加工工艺过程卡片 以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。它以工序为单位列出零件加工的工艺路线（包括毛坯、机械加工和热处理），是制定其他工艺文件的基础。机械加工工艺过程卡片主要用于单件小批生产和中批生产的零件。
2、机械加工工序卡片
在机械加工工艺卡片的基础上，按没道工序编制的一种工艺文件。机械加工工艺卡片一般绘有工序简图，并详细说明该工序每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及使用的设备和工艺装备等。
机械加工工序卡片主要用于大批、大量生产中的加工零件，中批生产以及单件小批生产中的某些复杂零件。
模具零件机械加工工艺规程就是以规范的表格形式和必要的图文，将模具制造的工艺过程以及各工序的加工顺序、内容、方法和技术要求，所配置的设备和辅助工装，所需加工工时和加工余量等内容，按加工顺序，完整有序的编入所形成的模具制造过程的指导性技术文件。因此，模具制造工艺规程的作用即是用以组织、指导、管理和控制模具制造的各个工序。与模具设计图一样，模具制造工艺规程一经编制、审核和批准确认无误并签字之后，
即具有企业法规的性质，任何人未经填报“更改通知单”，说明更改原因并证明更改的必要和正确性，未经审核和批准者确认更改并签字，均不得进行任何改动。
1.3 制定工艺规程的原则和步骤
制定工艺规程的目的就是为了能有效地指导并控制各工序的加工质量，使之能有序地按要求实施，最终能以先进而又可靠的技术和最低的生产成本、最短的时间制造出质量符合用户要求的模具。
一、制定工艺规程的原则 制定工艺规程的基本原则是：保证以最低的生产成本和最高的生产效率，可靠地加工出符合设计图样要求的产品。因此在制定工艺规程时，应从工厂的实际条件出发充分利用现有设备，尽可能采用国内、外的先进技术和经验。
二、对工艺规程的要求
一个产品合理的工艺规程要体现出以下几方面的基本要求： 1、产品质量的可靠性
工艺规程要充分考虑和采取一切确保产品质量的必要措施，以期能全面、可靠和稳定地达到设计图样上所要求的精度、表面质量和其他技术要求。
2、工艺技术的先进性
工艺规程的先进性指的是在工厂现有条件下，除了采用本厂成熟的工艺方法外，尽可能地吸收适合工厂情况的国内、外同行的先进工艺技术和工艺装备，以提高工艺技术水平。
3、经济性
在一定的生产条件下，要采用劳动量、物资和能源消耗最少的工艺方案，从而使生产成本最低，使企业获得良好的经济效益。
4、有良好的劳动条件
制定的工艺规程必须保证工人具有良好而安全的劳动条件。尽可能采用机械化或自动化的措施，以减轻某些繁重的体力劳动。
制定工艺规程时应具有相关的原始资料，主要有：产品的零件图和装配图，产品的生产纲领，有关手册、图册、标准、类似产品的工艺资料和生产经验，工厂的生产条件（机床设备、工艺设备、工人技术水平等）以及国内、外有关的工艺技术的发展情况等。这些原始资料是编制工艺规程的出发点和依据。
三、编制工艺规程的步骤
1、研究产品的装配图和零件图进行工艺分析。
分析产品零件图和装配图，熟悉产品用途、性能和工作条件。了解零件的装配关系及其用途，分析制定各项技术要求的依据，判断其要求是否合理、零件结构工艺性是否良好。通过分析找出主要的技术要求和关键技术问题，以便在加工中采取相应的技术措施。如有问题，应与有关设计人员共同研究，按规定的手续对图样进行修改和补充。
2、确定生产类型。
3、确定毛坯。
在确定毛坯时，要熟悉本厂毛坯车间（或专业毛坯厂）的技术水平和生产能力，各种钢材、型材的品种规格。应根据产品零件图和加工时的工艺要求（如定位、夹紧、加工余量和结构工艺性）确定毛坯的种类、技术要求及制造方法。必要时，应和毛坯车间技术人员一起共同确定毛坯图。
4、拟定工艺路线。
工艺路线是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序。拟定工艺路线是制定工艺规程十分关键的一步，需要提出几个不
同的工艺方案进行分析比对，寻求一个最佳的工艺路线。
5、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。
6、选择各工序使用的机床设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7、确定切削用量及时间定额。 8填写工艺文件。
生产中常见的工艺文件的格式有：机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺卡片和机械加工工序卡片，它们分别适合于不同的生产情况采用。
第2章 零件的工艺设计
制定零件的机械加工工艺规程，首先要对零件进行工艺分析，以便从加工制造的角度出发分析零件结构的工艺性是否良好、技术要求是否恰当；从中找出主要的技术要求和关键技术问题，以便采取相应的工艺措施，为合理制定工艺规程作好必要的准备。
2.1 制件实体图
2.2 模具零件图
水瓶瓶身模具主视图：
尺寸公差为IT8级，工作面表面粗糙度为0.8μm ，其余为3.2μm ，保证对称度。
尺寸公差为IT8级，工作面表面粗糙度为0.8μm ，其余为3.2μm ，保证对称度。
水瓶瓶底模具俯视图：
尺寸公差为IT8级，工作面表面粗糙度为0.8μm ，其余为3.2μm ，保证对称度。
2.3 模具实体图
模具实体图：
2.4 零件的功用及工艺分析
一、零件的功用
如今，塑料制品在生活中的普及率不断的增高，对于塑料模具的要求也在不断提高，塑料制品大部分都需要塑料模具来制造。
题目所给的是水瓶模具，它的作用就是将处于高弹态的型坯放进型腔内，再注入压缩空气，使型坯膨胀而形成中空塑件。因为水瓶瓶口的螺纹部分在制造型坯时就已经成型，所以水瓶模具型腔瓶口部分不需要再加工螺纹。模具是制造业的重要工艺装备，没有模具，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料水瓶。
二、零件结构的工艺分析
模具零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。在制订工艺时必须认真分析各个模具零件图。为了更深刻地理解零件结构上的特征和主要技术要求，通常还需要研究模具的总装图、部件装配图及验收标准。从中了解该零件在的模具中的功用和与相关零件间的配合，以及主要技术要求制订的依据。
任何零件从形体上分析都是由一些基本表面和特殊表面组成的。基本表面有内、外圆柱表面、圆锥表面和平面等，特殊表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面及其他一些成型表面。研究零件结构，首先要分析该零件是由哪些表面所组成，因为表面形状是选择加工方法的基本因素之一。例如，对外圆柱面一般采用车削和外圆磨削进行加工；而内圆柱面（孔）则多通过钻、扩、铰、镗、内圆磨削和拉削等方法获得。除了表面形状外，表面尺寸大小对工艺也有重要影响。例如，对直径很小的孔宜采用铰削加工，不宜采用磨削加工；深孔应采用深孔钻削进行加工。它们在工艺上都有各自的特点。
分析零件结构，不仅要注意各构成表面的形状尺寸，还要注意这些表面的不同组合。机械制造中通常按照零件结构和工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等。正式这些不同组合形成了零件结构工艺上的特点，如圆柱套筒上的孔，可以采用钻、扩、铰、镗、拉、内圆磨削等方法进行加工。箱体零件上的孔则不宜采用拉削和内圆磨削加工。模具零件中的模柄、导柱等零件和一般机械零件的轴类零件在结构或工艺上有许多相同或相似之处。导套是一个典型的套类零件。整体结构的圆形凹模和一般机械零件的盘类零件相类似，但其上的型孔加工则比一般盘类零件要复杂许多，所以圆盘形凹模又具有不同于一般盘类零件的工艺特点。
许多功能、作用完全相同而结构不同的两个零件，它们的加工方法和制造成本常常有很大的差别。零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。零件结构的工艺性好是指零件的结构形状在满足使用要求的前提下，按现有的生产条件能用较经济的方法方便地加工出来。在不同的生产条件下对零件结构的工艺性要求也不一样。
以下对模具的结构进行工艺分析：
从水瓶模具的零件图上来分析，零件的结构复杂。该零件都是由一些基本表面所组成。主要是由以下基本表面构成：内圆柱表面、圆锥表面和平面。有多个直径为Φ10mm 的深孔和直径为Φ16mm 深5mm 的沉孔; 分别用来固定模具和作冷却水道。其中有一些倒圆面的连接，整体上零件以塑料瓶轴线对称。
整套模具共分为三部分，分别是瓶身部分的型腔和瓶底部分。其中，型腔部分分为上下两个，关于分型面对称，所以，在制定加工工艺规程时，只需要编写其中的一半型腔即可，另一半完全一样。
三、零件的技术要求分析
模具零件的技术要求包括下列几个方面。 1、加工表面的尺寸精度；
2、主要加工表面的形状精度；
3、主要加工表面之间的相互位置精度；
4、各加工表面的粗糙度，以及表面质量方面的其它要求； 5、热处理要求及其它要求。
根据零件结构特点，在认真分析了零件主要表面的技术要求之后，对零件加工工艺即可有一个初步的方案。首先, 根据零件主要表面的精度和表面质量的要求，可初步确定为达到这些要求所要的最终加工方法和相应的中间工序，及粗加工工序所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的内孔，最终加工方法取精铰时，在精铰孔之前，通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。对尺寸相同的两个外圆柱面Φ32h10及Φ32h7的加工，前者只需经过车削加工即可达到精度要求，后者在车削后再进行外圆磨削加工则较为合理。
加工表面之间的相对位置要求，包括表面之间的距离尺寸联系和相对位置精度。认真分析零件图上尺寸的标注及主要表面的位置精度，即可初步确定各加工表面的加工顺序。 零件的热处理要求影响加工工艺方法和加工余量的选择。而且对零件加工工艺路线的安排也有一定的影响。例如，要求渗碳淬火的零件，热处理后一般变形较大。对于零件上精度较高的表面，工艺上要安排精加工工序(多为磨削加工) ，而且要适当加大精加工的工序加工余量。
通过分析，应明确有关技术要求的作用，判断其可行性和合理性。
在研究零件图时，如发现图样上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏、或结构工艺性不好时，应提出修改意见。但修改时必须征得设计人员的同意，并经过一定的批准手续。
由零件图分析，该零件的技术要求有以下几点： 1、尺寸公差为IT8级；
2、工作表面的粗糙度为0.8μm ；
3、其余表面及孔的粗糙度为3.2μm ；
4、保证零件的对称度；
5、保证零件的相关形位误差。
综合上述分析结果，才能合理地选择零件的各种加工方法和工艺路线。
2.5 工艺规程的设计
一、确定生产类型 1、生产纲领
企业在计划期内应生产的产品量（年产量）和进度计划称为生产纲领。 某种零件的年产量可用以下公式计算
N=Qn（1+α﹪+β﹪）
式中 N —零件的年产量，单位为件/年；
Q —产品的年产量，单位为台/年；
n —每台产品中该零件的数量，单位为件/台；
α﹪—零件的备品率；
β﹪—零件的平均废品率。
2、生产类型的确定
企业（或车间、工段、班组、工作地点）生产专业化程度的分类称为生产类型。一般按年产量划分为以下三种类型：
①单件生产
单件生产的基本特点是产品品种繁多，每种产品仅生产一件或数件，各个工作地点的加工对象经常改变，而且很少重复生产。例如：重型机械产品的制造、新产品的试制等多属于这种生产类型。一般工厂的工具车间所进行的专用模具、夹具、刀具、量具的生产也多属于单件或小批生产。
②成批生产
成批生产的基本特点是产品品种多，同一产品有一定的数量，能够成批进行生产，或者在一段时间之后又重复某种产品的生产。例如机床制造、机车制造等多属于成批生产。一次投入或生产的同一产品（或零件）的数量称为生产批量。按照批量的大小，成批生产又分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产在工艺方面接近单件生产，二者常常相提并论。中批生产的工艺特点介于单件生产和大量生产之间。大批生产在工艺方面接近大量生产。
③大量生产 大量生产的基本特点是产品的品种单一而固定，同一产品产量很大，大多数工作地长期进行一个零件某道工序的加工，生产具有严格的节奏性。例如：汽车、自行车、轴承制造，常常是以大量生产的方式进行的。
生产类型是制定工艺规程的主要依据之一。我们应根据生产类型合理的选择零件加工的工艺方法、毛坯、加工设备、工艺装备以及生产的组织形式。
综上所述，水瓶模具的生产属于单件或小批量生产。 单件生产的工艺特点：
①加工对象经常改变；
②毛坯的制造方法及加工余量，铸件用木模，手工造型，锻件用自由锻，毛坯精度低，加工余量大。
③采用通用机床，机床按类别和规格大小采用“机群式”排列布置；
④工艺装备，多用标准夹具，很少采用专用夹具，靠划线及试切法达到尺寸精度，采用通用刀具与万能量具；
⑤需要技术熟练的操作工人；
⑥工艺文件要求，有简单的工艺过程卡片； ⑦零件的互换性，广泛采用钳工修配； ⑧生产率低；
⑨单件加工成本高。
二、确定毛坯的材料及制造形式
毛坯是根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。正确选择毛坯有重要的技术经济意义。因为它不仅影响毛坯制造的工艺、设备及费用，而且对零件材料的利用率、劳动量消耗、加工成本等都有重大影响。
毛坯的种类和选择：
模具零件常用的毛坯主要有锻件、铸件、焊接件、各种型材及板料等。选择毛坯主要根据下列各影响因素综合考虑：
1、零件材料的工艺性及其组织和力学性能要求。 零件材料的工艺性是指材料的铸造和锻造等性能，所以零件的材料确定后其毛坯已大体确定。例如，当材料具有良好的铸造性能时，应采用铸件做毛坯。如模座、大型拉深模零件，其材料常选用铸铁或铸钢，它们的毛坯制造方法也就相应的被确定了。
对于采用高速工具钢、Cr12、Cr12MoV 、6W6Mo5Cr4V 等高合金工具钢制造模具零件时，由于热轧原材料的碳化物分布不均匀，必须对这些钢材进行改锻。一般采用镦拔锻造，经过反复的镦粗与拔长，使钢中的共晶碳化物破碎，分布均匀，以提高钢的强度，特别是韧性，进而提高零件的使用寿命。
2、零件的结构形状和尺寸。
零件的形状尺寸对毛坯选择有重要影响。例如对阶梯轴，如果各台阶直径相差不大，可直接采用棒料作毛坯，使毛坯准备工作简化。当阶梯轴各台阶直径相差较大，宜采用锻件作毛坯，以节省材料和减少机械加工的工作量。在这里锻造的目的在于获得一定的形状和尺寸的毛坯。
3、生产类型。
选择毛坯应考虑零件的生产类型。大批、大量生产宜采用精度高的毛坯，并采用生产率比较高的毛坯制造工艺，如模锻、压铸等。用于毛坯制造的工装费用，可由毛坯材料消耗减少和机械加工费用降低来补偿。模具生产属于单件小批生产，可采用精度低的毛坯，如自由锻造和手工造型铸造的毛坯。
4、工厂生产条件。
选择毛坯应考虑毛坯制造车间的工艺水平和设备情况，同时应考虑采用先进工艺制造毛坯的可行性和经济性。注意提高毛坯的制造水平。
吹塑成型模具一般要求应具有一定的强度、硬度及一定的耐用度（寿命），并应具有与产品要求相适应的表面光洁度和尺寸精度。最常用的吹塑模具制造材料为碳钢，其加工工艺通常以机械加工为主。
综上所述，确定毛坯的材料为40CrMnMo （718），该材料具有高韧性、高耐磨性、具有良好的抛光性、光蚀刻花性能及机加工性能，热处理简单，变形小，表面可进行氮化处理或火焰硬化处理，以提高模具表面硬度和耐磨性；硬度为预硬330~370HBW；适用于制造高抛光镜面及高要求的模具型腔、大型注塑模具及拉深、吹塑模具等。确定毛坯的制造形式为手工造型铸造。
三、基准的选择
基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准作用的不同，可将其分为设计基准和工艺基准。
1、设计基准
在设计图样上所采用的基准称为设计基准，它是从零件的使用性能和工作条件要求出发，适当考虑零件结构工艺性而选定的。
2、工艺基准
在工艺过程中采用的基准称为工艺基准。工艺基准按用途的不同又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 ①工序基准
在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。
工序图是一种工艺附图，加工表面用粗实线表示，其余表面用细实线绘制，模具生产属单件小批生产，除特殊情况外一般不绘制工序图。
②定位基准
加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置（即将工件定位）所使用的基准称为定位基准。
③测量基准
测量时所采用的基准称为测量基准。
④装配基准
装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准称为装配基准。装配基准就是零件的主要设计基准。
定位基准的选择：
定位基准的选择不仅会影响工件的加工精度，而且对同一个被加工表面选择不同的定位基准，其工艺路线也可能不同。所以选择工件的定位基准是十分重要的。机械加工的最初工序只能用工件毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准。用已加工过的表面作定位基准则称为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择什么样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。
1、粗基准的选择
选择粗基准主要应考虑如何保证各加工表面都有足够的加工余量，保证不加工表面与加工表面之间的位置尺寸要求，同时为后续工序提供精基准。一般注意一下几个问题。
①为了保证加工表面与不加工表面的位置尺寸要求，应选不加工表面作粗基准。 ②若要保证某加工表面切除的余量均匀，应选该表面作粗基准。
③为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的表面作粗基准。 ④选作粗基准的表面，应尽可能平整，不能有飞边、浇注系统、冒口或其他缺陷，以使工件定位稳定可靠，夹紧方便。
⑤一般情况下粗基准不重复使用。
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工表面）的位置关系具有重要影响。根据以上选择的原则，可选择零件的底面作为粗基准，便于保证其尺寸。
2、精基准的选择
选择精基准，主要应考虑如何减少定位误差，保证加工精度，使工件装夹方便、可靠、夹具结构简单。因此，选择精基准一般应遵循以下原则。
①基准重合原则。
②基准统一原则。 ③自为基准原则。 ④互为基准原则。
上述基准选择原则，每一条都只说明一个方面的问题，在实际应用时有可能出现相互矛盾的情况，所以在实际应用时一定要全面考虑、灵活应用。
根据以上精基准的选择原则，可以选用零件的底面作为精基准，这样可以便于零件的加工，在一次装夹中完成大部分加工，减少误差，确保工作型面的精度，缩短辅助时间。
四、工序的合理组合
确定基准后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。
根据所选定的表面加工方法和各加工阶段中表面的加工要求，可将同一阶段中各表面的加工组合成不同的工序。在划分工序时可以采用工序集中或分散的原则。如果在每一道工序中安排的加工内容多，则一个零件的加工可集中在少数几道工序内完成，工序少，称为工序集中。在每道工序所安排的加工内容少，一个零件的加工分散在很多道工序内完成，工序多，称为工序分散。
工序集中具有以下特点：
1、工件在一次装夹后，可以加工多个表面，能较好地保证表面之间的相互位置精度；可以减少装夹工件的次数和辅助时间；减少工件在机床之间的搬运次数，有利于缩短生产周期。
2、可减少机床数量、操作工人，节省车间生产面积，简化生产计划和生产组织工作。 3、采用的设备和工装结构复杂、投资大，调整和维修的难度大，对工人的技术水平要求高。
工序分散具有以下特点：
1、机床设备及工装比较简单，调整方便，生产工人易于掌握。 2、可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。 3、设备数量多，操作工人多，生产面积大。
在一般情况下，单件小批生产采用工序集中，大批、大量生产则工序集中和分散二者兼有；需根据具体情况，通过技术经济分析来决定。
综上所述，确定采用工序集中的方法来加工。
五、制定工艺路线
工艺路线是工艺设计的总体布局，其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分工序。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从工厂的实际情况出发充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性。多提几个方案，进行分析比较，以便确定一个符合工厂实际情况的最佳工艺路线。
1、表面加工方法的选择
一个有一定技术要求的零件表面，一般不能用一种工艺方法一次加工就能达到设计要求，所以对精度要求较高的表面，在选择加工方法时总是根据各种工艺方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度等因素来选定它的最后加工方法。然后再选定前面一系列准备工序的加工方法和顺序，经过逐次加工达到其设计要求。以上因素中的加工经济精度是指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间）所能保证的加工精度。每一种加工方法，加工的精度越高其加工成本也越高。反之，加工精度越低其加工成本也越低。但是，这种关系只在一定的范围内成立。一种加工方法的加工精度达到一定的程度后，即使再增加加工成本，加工精度也不易提高。反之，当加工精度降低到一定程度后，即使加工精度再低，加工成本也不会随之下降。经济精度就是处在上述两种情况之间的加工精度。选择加工方法理所当然地应使其处于经济精度的范围内。常见的加工
方法所能达到的经济精度及表面粗糙度可以查阅有关工艺手册。以下是部分摘录。
平面的加工方法及加工精度
选择零件表面加工方法应着重考虑以下问题：
①被加工表面的精度和零件的结构形状。
一般情况下所采用加工方法的经济精度，应能保证零件所要求的加工精度和表面质量。被加工表面的尺寸大小对选择加工方法也有一定影响。选择加工方法还取决于零件的结构形状。
②零件材料的性质及热处理要求。
对加工质量要求高的有色金属零件，一般采用精细车、精细铣或金刚镗进行加工，应避免采用磨削加工，因磨削有色金属易堵塞砂轮。经淬火后的钢制零件宜采用磨削加工和特种加工。
③生产率和经济性要求。
所选择的零件加工方法，除保证产品的质量和精度要求外，应有尽可能高的生产率。尤其在大批量生产时，应尽量采用高效率的先进加工方法和设备，以达到大幅提高生产效率的目的。但在单件小批生产的情况下，如果盲目采用高效率的先进加工方法和专用设备，会因投资增大、设备利用率不高，使产品成本增高。
④现有生产条件。
选择加工方法应充分利用现有设备，合理安排设备负荷，同时还应重视新工艺、新技术的应用。
2、工艺阶段的划分 从保证加工质量、合理使用设备及人力等因素考虑，工艺路线按工序性质一般分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。对那些加工精度和表面质量要求特别高的表面，在工艺过程中还应安排光整加工阶段。
①粗加工阶段
其主要任务是切除加工表面上的大部分余量，使毛坯的形状和尺寸尽量接近成品。粗加工阶段的精度要求不高，切削用量、切削力都比较大，所以粗加工阶段主要考虑如何提高劳动生产率。
②半精加工阶段
为主要表面的精加工作好必要的精度和余量准备，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、切槽等）。对于加工精度要求不高的表面或零件，经半精加工后即可达到要求。
③精加工阶段
使精度要求高的表面达到规定的质量要求。要求的加工精度较高，各表面的加工余量和切削用量都比较小。
④光整加工阶段
其主要任务是提高被加工表面的尺寸精度和减小表面粗糙度，一般不能纠正形状和位置误差。对尺寸精度和表面粗糙度要求特别高的表面才安排光整加工。
将工艺过程划分阶段有以下作用： ①保证产品质量。
在粗加工阶段切除的余量较多，所选择的切削用量大，产生的切削力切削热较大，工件所需要的夹紧力也大，因而使工件产生的内应力和由此引起的变形也大，所以粗加工阶段不可能达到高的加工精度和较小的表面粗糙度。完成零件的粗加工后，再进行半精加工、精加工，逐步减少切削用量、切削力和切削热。可以逐步减小或消除先行工序的加工误差，减小表面粗糙度，最后达到设计图样所规定的加工要求。
由于的工艺过程分阶段进行，在各加工阶段之间有一定的时间间隔，相当于自然时效，使工件有一定的变形时间，有利于减少或消除工件的内应力。由变形引起的误差，可由后继工序加以消除。
②合理使用设备。
由于工艺过程分阶段进行，粗加工阶段可以采用功率大、刚度好、精度低、效率高的机床进行加工，以提高生产率。精加工阶段可采用高精度机床和工艺装备，严格控制有关的工艺因素，以保证加工零件的质量要求。所以粗精加工分开，可以充分发挥各类机床的性能、特点，做到合理使用，延长高精度机床的寿命。
③便于热处理工序的安排，使热处理与切削加工工序配合更合理。 机械加工工艺过程分阶段进行，便于在各加工阶段之间安排必要的热处理工序，既可以充分发挥热处理的效果，也有利于切削加工和保证加工精度。
④便于及时发现毛坯缺陷和保护已加工表面。
由于工艺过程分阶段进行，在粗加工各表面之后，可及时发现毛坯缺陷（气孔、砂眼和加工余量不足等），以便修补或发现废品，以免将本应报废的工件继续进行精加工，浪费工时和制造费用。
应当指出，拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则，但是在具体运用时又不能绝对化。当加工质量要求不高，工件的刚性足够，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。在自动机床上加工的零件以及某些运输、装夹困难的重型工件，也不划分加工阶段，而在一次装夹下完成全部表面的粗、精加工。对重型零件可在粗加工之后将夹具松开以消除夹紧变形，然后再用较小的夹紧力重新夹紧，进行精加工，以利于保证重型零件的加工质量。但是对于精度要求高的重型零件，仍要划分加工阶段，并适时进行时效处理以消除内应力。上述情况在生产中需按具体条件来决定。
工艺路线划分加工阶段是对零件加工的整个工艺过程而言的，不是以某一表面的加工或某一工序的加工而论。
3、加工顺序的安排
1）切削加工工序的安排
零件的被加工表面不仅有自身的精度要求，而且各表面之间还常有一定的位置要求，在零件的加工过程中要注意基准的选择与转换。安排加工顺序应遵循以下原则：
①当零件分阶段进行加工时一般应遵守“先粗后精”的加工顺序，即先进行粗加工，再
进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。
②先加工基准表面，后加工其他表面。在零件加工的各阶段，应先把基准面加工出来，以便后继工序用它定位加工其他表面。
③先加工主要表面，后加工次要表面。零件的工作表面、装配基面等应先加工，而键槽、螺孔等往往和主要表面之间有相互位置要求，一般应安排在主要表面之后加工。
④先加工平面，后加工内孔。箱体、模板类零件平面轮廓尺寸较大，用它定位，稳定可靠，一般总是先加工出平面，以平面作精基准，然后加工内孔。
2）热处理工序的安排
热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于零件热处理的目的。
①为改善金属组织和加工性能的热处理工序，如退火、正火和调质等，一般安排在粗加工前后。
②为提高零件硬度和耐磨性的热处理工序，如淬火、渗碳淬火等，一般安排在半精加工之后，精加工、光整加工之前。渗氮处理温度低、变形小，且渗氮层较薄，渗氮工序应尽量靠后，如安排在工件粗磨之后，精磨、光整加工之前。
③时效处理工序，时效处理的目的在于减小或消除工件的内应力，一般在粗加工之后，精加工之前进行。对于高精度的零件，在加工过程中常进行多次时效处理。
3）辅助工序安排
辅助工序主要包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。其中检验工序是主要的辅助工序。为了保证产品质量、及时去除废品，防止浪费工时并使责任分明，检验工序应安排在：
①零件粗加工或半精加工结束之后。 ②重要工序加工前后。
③零件送外车间（如热处理）加工之前。 ④零件全部加工结束之后。
钳工去毛刺常安排在易产生毛刺的工序之后，检验及热处理工序之前。
4、成型零件加工方法的确定原则 成型零件是模具中的关键零件，所确定的加工方法应以最短的时间、最低的成本加工出尺寸和形位精度以及表面质量均符合要求的成型件。为达此目的，必须对成型件的结构特点、加工工艺、材质等进行深入透彻的分析，才能根据各成型件的具体情况，恰当地确定其加工方法。比如粗加工，多来用高速、大切削量加工，以节约工时，加快进度。圆形件多选用高速车削；矩形件多采用高速铣削加工；大孔多采用铣镗或配镗。而热处理后的精加工多采用磨削加工如平面精密磨床，内圆、外圆磨、工具磨、以及成型磨床等加工方法。不规则的异型形面也可以采用电化学，超声波等特种加工。形状较简单而且不很深的多型腔加工可考虑用冷挤压成型或压印修磨加工；深腔、不规则的异型盲孔可采用电火花加工；有镜面要求的可选用混粉电火花加工技术成型；不规则的异型镶拼组合型腔，采用线切割加工与磨削加工组合的方法，也可用慢走丝镜面加工技术成形；用数控铣床或加工中心成型后，再用特种加工方法抛光也可加快速度，保证质量。而0. 3㎜以下的深腔微型孔加工，可采用激光加工完成。
提高加工速度，保证加工质量，不仅要选择恰当的加工方法，还应选择恰当的材料。比如有镜面要求的成型件，可选用20CrNi3A1MnMo(SM2)、1Ni3Mn2CuA1Mo(PMS)两种时效硬化型塑料模具钢，在预硬化后进行时效硬化(精加工前) ，硬度可达40~45HRC，易于加工，精车、铣都不成问题。还有马氏体时效钢06Ni6CrMoVTiA1（06Ni ）都易于加工。精加工后
在(480～520) ℃温度进行时效处理，硬度可达50~57HRC，适于制造高精度中、小型成型件，可作镜面抛光。
5. 根据以上分析，制定的工艺路线如下： 1）模具型腔的加工工艺规划
工艺分析及刀路形式：
加工零件为一具有复杂型面的工件，圆柱、圆锥、平面及其连接倒圆面均有较大的切削量，故对加工过程分如下工序；
工序1：粗铣
主要目的是切除大量材料，故应选用较大的切削进给，由于切削过程中切削力较大，应采用顺铣。刀路规划为分层向内螺旋铣削加工，如下图所示。采用向内螺旋刀路，在切削时可以避免走空程，使得整个走刀路线最短，减少加工辅助时间，同时也可保证铣削加工始终为利于切削的顺铣方式。
向内螺旋铣削
工序2：半精铣
主要目的是切除粗铣造成的凸台，为精加工做准备，粗铣过程中采用的分层向内螺旋铣削加工，由于球头铣刀自身半径，故不可避免将有一部分材料未被切除而产生凸起。本加工工序主要目的就是切除这些凸起，为此刀路规划为往复铣削加工，往复方向为沿塑料瓶轴线方向。如下图所示，采用往复刀路，在切削时可避免走空程，减少加工辅助时间，同时可以保证铣削加工质量。
沿轴线往复铣削
工序3：淬火
为提高零件硬度和耐磨性。
工序4：精铣
主要目的是切削加工出所需要的型面，保证达到要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量；精铣过程为达到粗糙度的要求，采取刀路交叉的原则选择精铣加工刀路，因半精铣加工
刀路为沿塑料瓶轴线，故本道工序刀路选择沿塑料瓶径向，这样本工序的刀路与半精铣加工的刀路完全垂直，可达到最好去除表面凸点的效果。采用的刀路规划为沿径向的往复铣削加工，如下图所示。
沿径向往复铣削
工序5:光整加工
目的在于提高被加工表面的尺寸精度和减小表面粗糙度。
2）整个型腔的加工工艺步骤如下： 工序1：铸造毛坯 工序2：时效处理 工序3：划线
工序4：粗铣长方体外形 工序5：检验
工序6：精铣长方体外形 工序7：粗铣型腔 工序8：半精铣型腔
工序9：加工宽度为1的槽 工序10：钻中心孔
工序11：钻Φ10的深孔 工序12：扩Φ16的沉孔 工序13：去毛刺，检验 工序14：淬火
工序15：精铣型腔
工序16：光整加工型腔 工序17：去毛刺 工序18：清洗 工序19：检验 工序20：入库
3）瓶底模具的加工与型腔的加工大致相同，其工艺步骤如下：工序1：铸造毛坯 工序2：时效处理 工序3：划线
工序4：粗铣长方体外形 工序5：检验
工序6：精铣长方体外形
工序7：粗铣型芯 工序8：半精铣型芯 工序9：钻中心空
工序10：钻Φ10的深孔 工序11：扩Φ16的沉孔 工序12：去毛刺，检验 工序13：淬火
工序14：精铣型芯
工序15：光整加工型芯 工序16：去毛刺 工序17：清洗 工序18：检验
工序19：入库
以上工艺过程详见工艺卡。
2.6 机械加工余量及毛坯的尺寸确定
一、加工余量的概念
1、工序余量和加工总余量
工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，是被加工表面在一道工序中切除的金属层厚度。对于对称表面或回转体表面，其加工余量是对称分布的，是双边余量。
加工总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，也称毛坯余量。它等于同一加工表面各道工序的余量之和。
2、基本余量、最大余量、最小余量
由于毛坯尺寸和工序尺寸都有制造公差，总余量和工序余量都是变动的。所以加工余量有基本余量、最大余量和最小余量三种情况。
加工余量的变化范围称为余量公差。它等于前道工序和本道工序的工序尺寸公差之和。
二、影响加工余量的因素
加工余量的大小直接影响零件的加工质量和成本。余量过大会使机械加工的劳动量增加，生产率下降。同时也会增加材料、工具、动力的消耗，使成本提高。余量过小不易保证产品质量，甚至出现废品。
确定工序余量的基本要求是：各工序所留的最小加工余量能保证被加工表面在前道工序所产生的各种误差和表面缺陷被相邻的后续工序去除，使加工质量提高。 影响加工余量的因素包含：
①被加工表面上由前道工序产生的微观不平度R a1和表面缺陷层深度H 1 ②被加工表面上由前道工序产生的尺寸误差和几何形状误差。一般形状误差η在前道工序尺寸公差T 1范围内，所以只将T 1计入加工余量。
1
已包含
③前道工序引起的被加工表面的位置误差Ρ1。
④本道工序的装夹误差ε2。这项误差会影响切削刀具与被加工表面的相对位置，所以也应计入加工余量。
由于Ρ1和ε2在空间有不同的方向，所以在计算加工余量时应按两者的矢量和进行计算。
按照确定工序余量的基本要求，对于对称表面或回转体表面，工序的最小余量应按下列公式计算
2Z 2≥T 1+2（R a1+ H1）+2︱Ρ1+ε2︱
对于非对称表面其加工余量是单边的可按下式计算
Z 2≥T 1+Ra1+ H1+︱Ρ1+ε2︱
三、确定加工余量的方法 1、经验估计法
根据工艺人员和工人的长期生产实际经验，采用类比法来估计确定加工余量的大小。此方法简单易行，但有时为经验所限；为防止余量不够产生废品，估计的余量一般偏大；多用于单件小批生产。 2、分析计算法
以一定的试验资料和计算公式为依据，对影响加工余量的诸因素进行逐项的分析计算以确定加工余量的大小。此方法所确定的加工余量经济合理，但要有可靠的实验数据和资料。计算较繁杂，仅在贵重材料及某些大批量生产和大量生产中采用。
3、查表修正法
以有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础，结合实际加工情况进行修正以确定加工余量的大小。此法应用较广。查表时应注意表中数值是单边余量还是双边余量。
四、加工余量及毛坯尺寸的确定 1、加工余量的确定
因模具生产属于单件小批生产，采用分析计算法和查表修正法，就会增加工作量，计算较为繁杂；所以采用经验估计法。
①粗铣长方体外形各表面的加工余量：
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2—35平面的加工余量，及考虑在铸造过程中，表面会产生气泡等缺陷部分，因此，加工余量得留大一点。从而得出粗铣长方体外形各表面的加工单边余量为3mm 。
②粗铣型腔及型芯的加工余量为1mm 。
③半精铣型腔及型芯的加工余量为0.2mm 。 ④孔加工一次成型，不需要留加工余量。
2、毛坯尺寸的确定
由上述各个加工余量确定零件毛坯铸件的尺寸如下： ①模具型腔的毛坯尺寸为221×126×66 ②模具型芯的毛坯尺寸为126×116×41
2.7 确定切削用量及基本工时
一、切削用量的选择
正确选择切削用量对保证加工质量、提高生产效率和降低刀具的消耗等有重要意义。故在大批大量生产中，特别是在流水线或自动线上必须合理地确定每一道工序的切削用量。但在单件小批生产的情况下，由于工件、毛坯状况、刀具、机床等因素变化较大，在工艺文件上一般不规定切削用量，而由操作者根据实际情况自行决定。
在数控机床上加工零件时，切削用量都预先编入程序中，在正常加工情况下，人工不予改变。只有在试加工或出现异常情况时. 才通过速率调节旋钮或电手轮调整切削用量。因此程序中选用的切削用量应是最佳的、合理的切削用量。只有这样才能提高数控机床的加工精度、刀具寿命和生产率，降低加工成本。
影响切削用量的因素有： 1、机床
切削用量的选择必须在机床主传动功率、进给传动功率以及主轴转速范围、进给速度范围之内。机床—刀具—工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。切削用量的选择应使机床—刀具—工件系统不发生较大的“振颤”。如果机床的热稳定性好，热变形小，可适当加大切削用量。 2、刀具
刀具材料是影响切削用量的重要因素。下表是常用刀具材料的性能比较。
常用刀具材料的性能比较
3、工件
不同的工件材料要采用与之适应的刀具材料、刀片类型，要注意到可切削性。可切削性良好的标志是，在高速切削下有效地形成切屑，同时具有较小的刀具磨损和较好的表面加工质量。较高的切削速度、较小的背吃刀量和进给量，可以获得较好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、较小的背吃刀量和进给量可以得到较高的加工精度。 4、冷却液
冷却液同时具有冷却和润滑作用。带走切削过程产生的切削热，降低工件、刀具、夹具和机床的温升，减少刀具与工件的摩擦和磨损，提高刀具寿命和工件表面加工质量。使用冷却液后，通常可以提高切削用量。冷却液必须定期更换，以防因其老化而腐蚀机床导轨或其他零件，特别是水溶性冷却液。
以上讲述了机床、刀具、工件、冷却液对切削用量的影响。下面主要论述铣削加工的切削用量选择原则。
铣削加工的切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选择背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。
1. 背吃刀量ap 或侧吃刀量ae
背吃刀量ap 为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。端铣时，ap 为切削层深度; 而圆周铣削时，为被加工表面的宽度。侧吃刀量ae 为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。端铣时，ae 为被加工表面宽度; 而圆周铣削时，ae 为切削层深度。
背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定：
① 当工件表面粗糙度值要求为Ra=12.5～25μm 时，如果圆周铣削加工余量小于5㎜，端面铣削加工余量小于6㎜，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次进给完成。
② 当工件表面粗糙度值要求为Ra=3.2～12.5μm 时，应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.5～1.0㎜余量，在半精铣时切除。 ③ 当工件表面粗糙度值要求为Ra=0.8～3.2μm 时，应分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5～2㎜; 精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5 ㎜，面铣刀背吃刀量取0.5～1 ㎜。 2. 进给量f 与进给速度Vf 的选择
铣削加工的进给量f(㎜/r)是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量; 进给速度Vf(㎜/min)是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。进给速度与进给量的关系为Vf = nf(n为铣刀转速，单位r /min)。进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取或通过选取每齿进给量fz ，再根据公式f =Zfz(Z为铣刀齿数) 计算。 每齿进给量fz 的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料强度和硬度越高，fz 越小; 反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz 就越小。每齿进给量的确定可参考下表选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。
铣刀每齿进给量参考值
3. 切削速度Vc
铣削的切削速度Vc 与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当fz 、ap 、ae 和Z 增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。
铣削加工的切削速度Vc 可参考下表选取，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通
过计算选取。
铣削加工的切削速度参考值
二、确定切削用量
1、根据以上叙述，确定铣削长方体外形的切削用量如下： ①粗铣
选用硬质合金刀具，端面铣刀，刀片数为5片。 背吃刀量
a p 选取2mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为800r/min，fz 取0.2mm ，z 为5
Vf=nZfz=800×0.2×5=800mm/min
②精铣 刀具不变 背吃刀量
a p 选取0.5mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为1000r/min，fz 取0.1mm ，n 为5
Vf=nZfz=1000×0.1×5=500mm/min
2、根据以上叙述，确定铣削模具型腔及型芯的切削用量如下： ①粗铣
选用硬质合金刀具，球头铣刀Φ10mm ，2齿 背吃刀量
a p 选取1.5mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为2000r/min，fz 取0.2mm ，z 为2
Vf=nZfz=2000×0.2×2=800mm/min
②半精铣 刀具不变 背吃刀量
a p 选取0.8mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为2500r/min，fz 取0.15mm ，z 为2
Vf=nZfz=2500×0.15×2=750mm/min
③精铣
选用硬质合金刀具，球头铣刀Φ6mm ，2齿 背吃刀量
a p 选取0.2mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为3000r/min，fz 取0.10mm ，z 为2
Vf=nZfz=3000×0.10×2=600mm/min
3、加工槽时的铣削加工用量： 选用硬质合金刀，球头铣刀Φ1mm ，2齿 背吃刀量
a p 选取0.2mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为2000r/min，fz 取0.10mm ，z 为2
Vf=nZfz=2000×0.10×2=400mm/min
4、钻削加工时的切削用量： 刀具为麻花钻。 背吃刀量
三、时间额定的确定
时间额定是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间，用t t 表示。时间定额是安排生产计划、进行成本核算的主要依据。合理的时间定额能调动工人的生产积极性，促进工人技术水平的提高。指定时间定额应注意调查研究，有效利用生产设备和工具，以提高生产效率和生产质量。
时间定额包括： ①基本时间（t m ）
a p 选取2mm ，n 取800r/min，取100mm/min
②辅助时间（t a ） ③布置工作地时间（t s ） ④休息与生理需要时间（t r ） ⑤准备与终结时间（t e ）
因模具生产属于单件小批生产，时间定额一般都用经验估计法来确定。故在此时间额定就不做具体要求，根据具体情况而定。
2.8 加工设备与工艺装备的选择
制定机械加工工艺规程时，正确选择机床与工艺装备是保证零件加工质量要求，提高生产率及经济性的一项重要措施。
一、机床的选择
选择机床应与所加工的零件相适应，即应使机床的精度与加工零件的技术要求相适应；机床的主要尺寸规格与加工零件的尺寸大小相适应；机床的生产率与零件的生产类型相适应。此外，还应考虑生产现场的实际情况，即现有设备的实际精度、负荷情况以及操作者的技术水平等。应充分利用现有的机床设备。
该零件具有复杂的型面，机床的选择如下：
根据以上叙述，铣削长方体外形时选用普通铣床加工；型腔及型芯的铣削加工和钻孔、扩孔加工选用立式数控加工中心进行加工。
二、工艺装备的选择
1、夹具的选择
在大批大量生产的情况下，应广泛使用装用夹具，在工艺规程中应提出设计装用夹具的要求。单件小批生产应尽量选用通用夹具（或组合夹具），如标准卡盘、平口钳、转台等。工、模具制造车间的产品大都属于单件小批生产，使用高效夹具不多，但对于某些结构复杂、精度很高的工、模具零件非专用工装难以保证其加工质量时，也应使用必要的二类工装，以保证其技术要求。在批量大时也可选择适当数量的专用夹具以提高生产效率。
夹具的选择详见夹具设计部分。
2、刀具选择
刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时一般应尽可能采用标准刀具，必要时也可采各种高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。
加工次零件的刀具选择如下： ①加工长方体外形，，选用硬质合金机夹式可转位端面铣刀。
②加工型腔，Φ10硬质合金球头铣刀、Φ6质合金球头铣刀、Φ1质合金球头铣刀。 ③加工型芯，Φ10硬质合金球头铣刀、Φ6质合金球头铣刀。 ④孔加工，Φ10麻花钻、中心钻、键槽铣刀Φ10。
3、量具的选择
量具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度来确定。在单件小批生产中，应采用通用量具量仪，如游标卡尺与百分表等；大批大量生产中，应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。量具的精度必须与加工精度相适应。
量具选择游标卡尺和深度尺。
2.9 工艺卡的制定
型腔加工工艺卡
第3章 夹具的设计
夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。
3.1 问题的提出
该夹具是用来夹紧工件，使工件正确定位，使工件相对于机床处于一个正确的位置，要保证工件的加工精度，保证工件相关的技术要求。同时，应考虑应如何提高劳动生产率和降低劳动强度；还要考虑其经济性和可行性。
3.2 夹具的设计
一、机床夹具及其功用
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计是一项重要的技术工作。
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。然而，由于各类机床加工方式的不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。 1、机床夹具的主要功能
机床夹具的主要功能，是装夹工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 ①定位
确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实在的。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。 ②夹紧
工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
2机床夹具的特殊功能
机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。
①对刀
调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 ②导向
如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。
二、机床夹具在机械加工中的作用
在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求、生产成本和工人操作等方面的要求，以达到预期效果。
①保证加工精度 ②提高劳动生产率
③改善工人的劳动条件
④降低生产成本
⑤保证工艺纪律
⑥扩大机床的工艺范围
三、机床夹具的分类及设计要求
机床夹具的分类：
1、按夹具的通用性分类
主要反映夹具在不同生产类型中的通用性，故也是选择夹具的主要依据。目前，我国常用的分类有以下几种： ①通用夹具
其特点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。使用于单件小批量生产。
②专用夹具
它是针对某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性强，没有通用性。专用夹具的设计周期较长，适用于产品相对稳定、批量较大的生产中。
③可调夹具
对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。
④组合夹具
它是一种模块化的夹具，在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具，他已经商品化。 ⑤自动化生产用夹具
它是利用标准的模块组装成的夹具。
2、按夹具使用的机床分类
这是专用夹具设计所用的分类方法。设计专用夹具时，机床的类别、组别、型别和主要参数均已确定。它们不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也个不相同。
四、机床夹具设计的特点和设计要求
1、机床夹具的设计特点
机床夹具与其他装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列五个方面：
①要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。
②夹具的精度一般比工件的精度高2～3倍。
③夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。
④夹具在一般情况小是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。
⑤夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。
显然，注意这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、制造质量。
2、机床夹具的设计要求
设计夹具时，应满足下列四项基本要求。
①保证工件的加工精度要求，即在机械加工工艺系统中，夹具要满足以下三项要求：工件在夹具中的正确定位；夹具在机床上的正确位置；刀具的正确位置。
②保证工人的操作方便、安全。
③达到加工的生产率要求。
41
④满足夹具一定的使用寿命和经济要求。
五、夹具的确定
因为模具生产为单件小批生产，通过以上叙述，如果重新设计夹具，那么必然会增加模具的制造成本，增长模具的制造周期。又因为通用夹具中的机用平口虎钳已能满足工件的加工工艺要求。所以，确定机用平口虎钳为此零件加工工艺中的夹具。
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总 结
时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。我将这一困难告诉了老师，在老师细心的指导下，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。
在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。我在学校图书馆，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于设计的撰写。
半个月后资料已经查找完毕了，我开始着手论文的写作。在写作过程中遇到困难我就及时和老师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，设计任务书也慢慢成型。
当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。
我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。我从资料的收集中，掌握了很多知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。
脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在此更要感谢我的指导师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业设计。在我的学业和毕业设计的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。
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参考文献
【1】李云程·模具制造工艺学 第2版 机械工业出版社
【2】陈明·机械制造工艺学 机械工业出版社
【3】杨伟群·数控工艺培训教程（数控铣部分） 清华大学出版社
【4】薛源顺·机床夹具设计 机械工业出版社
【5】徐海枝·机械加工工艺编制 北京理工大学出版社
【6】王启仲·金属切削原理与刀具 机械工业出版社
【7】李京平·模具现代制造技术概论 机械工业出版社
【8】陈志刚·塑料成型工艺及模具设计 机械工业出版社
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*********大学
应用型自学考试毕业设计
（论文）任务书
题目： 水瓶模具的加工工艺规程及其夹具设计
任务要求:
1、根据产品的技术要求和加工生产的技术条件，拟定合理的工艺方法和工艺规程方案；
2、完成工艺过程的工装装备设计计算； 3、拟定产品的生产工艺； 4、编写工艺、工装设计说明书。
专业： 机械制造与自动化 学生姓名： 指导教师： 称：
年 月 日
毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）申报表
毕业设计（论文）进度检查及成绩评定表
引言
模具是制造业的重要工艺基础。模具工业是国民经济的基础工业，被称为“工业之母”。模具是一种高附加值和技术密集型产品。模具生产的工艺水平及科技含量的高低，已成为衡量一个国家科技与产品制造水平的重要标志，它在很大程度上决定着产品的质量、效益、新产品的开发能力，决定着一个国家制造业的国际竞争力。模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”。美国工业界认为“模具工业是美国工业的基石”；德国则认为是所有工业中的“关键工业”；日本模具协会也认为“模具是促进社会繁荣富裕的动力”，同时也是“整个工业发展的秘密”，是“进入富裕社会的原动力”。据各国报导，如今世界模具工业的发展速度超过了新兴的电子工业，已实现了模具专业化、标准化和商业化，因而深受赞誉。在德国，被冠以“金属加工业中的帝王”之称号，而欧盟一些国家称“模具就是黄金”，新加坡政府则把模具工业作为“磁力工业”，中国模具权威经理称为“模具是印钞机”。可见模具工业在世界各国经济发展中具有重要的显著地位。在中国，人们已经越来越认识到模具在制造中的重要基础地位，虽然有较大的差距。塑料模应用最广泛的一类模具。目前，我国模具行业日趋大型化，而且精度将越来越高。10年前，精密模具的精度一般为5μm ，现在已达2—3μm 。不久，1μm 精度的模具将上市！
现代模具成型制造中，型面设计日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，制造精度要求日益提高，而交货期不断缩短。这就对模具加工提出了更高的要求。这一切都靠模具的加工工艺来保证，由此可见模具的加工工艺的重要性。合理的模具加工工艺是质量的保证，也是效益的保证。
。
关键词：模具制造，加工工艺，塑料模具
目录
前言 ························································7
第1章 模具制造工艺规程···········································8 1.1 模具制造工艺规程编制的基本概念····························8 1.2 工艺规程的作用及种类·····································10 1.3 制定工艺规程的原则和步骤·································11
第2章 零件的工艺设计···········································13 2.1 制件实体图···············································13 2.2 模具零件图···············································14 2.3 模具实体图···············································17 2.4 零件的功用及工艺分析·····································19 2.5 工艺规程的设计···········································20 2.6 机械加工余量及毛坯的尺寸确定·····························31 2.7 确定切削用量及基本工时···································32 2.8 加工设备与工艺装备的选择·································37 2.9 工艺卡的制定·············································38
第3章 夹具的设计················································40 3.1 问题的提出···············································40 3.2 夹具的设计···············································40
总 结···························································43
参考文献··························································44
前言
毕业设计是大学所学知识的综合运用。对零件的制图、材料、工艺的安排、基准的选择、夹具的设计及其对模具的了解都是应该掌握的最基本的知识。这些内容对模具的机械加工起着至关重要的作用。
在现代工业生产中，模具是重要的工艺装备之一，它在铸造、锻造、冲压、塑料、橡胶、玻璃、粉末冶金、陶瓷制品等生产行业中得到了广泛应用。由于采用模具进行生产能提高生产效率、节约原材料、降低成本，并可保证一定的加工质量要求，所以，汽车、飞机、电器、仪表、玩具和日常用品等产品的零部件很多都采用模具进行加工。随着科学技术的发展，工业产品的品种和数量不断增加，产品的改型换代加快，对产品质量、外观不断提出新的要求，对模具质量的要求也越来越高。模具设计、制造工业部门肩负着为相关企业和部门提供产品（模具）的重任。显然，如果模具设计及制造水平落后，产品质量低劣，制造周期长，必将影响产品的更新换代，使产品失去竞争力，阻碍生产和经济的发展。因此，模具设计及制造技术在国民经济中的地位是显而易见的。
世界上一些工业发达国家的模具工业的发展很迅速。为了适应工业生产对模具的需求，在模具生产中采用了许多新工艺和先进加工设备，不仅改善了模具的加工质量，也提高了模具制造的机械化、自动化程度。电子计算机的应用给模具设计和制造开辟了新的前景。模具制造工艺设计涉及的知识面广，综合性较强，金属材料及热处理、数控技术、机械制造工艺及设备等课程的有关内容都在此次设计中得到综合应用。制定任何模具零件的工艺路线，都需要具备广泛的机械加工方面的专业知识和技术基础知识。任何模具零件的工艺路线和所采用的工艺方法都和实际生产条件密切相关，在处理工艺技术问题时一定要密切联系生产实际。同一个加工零件，在不同的生产条件下可以采用不同的工艺路线和工艺方法达到工件的技术要求。
模具制造技术在不断的发展和进步，在制定工艺路线时要充分考虑一些新工艺、新技术应用的可行性，并加以应用，以不断提高模具制造工艺技术水平。模具制造工艺有自己的规律和内在联系，加工一个零件所产生的加工误差，直接受加工设备、毛坯情况和其他工艺因素的综合影响，他们之间存在着一定的内在联系；一个零件的工艺路线各工序间也存在着相互联系和影响。所以，在制定加工工艺时要善于进行深入的分析和思考，掌握工艺过程的内在联系和规律，并运用这些规律处理工艺技术问题。
此次设计的主要内容是：水瓶模具的加工工艺规程及其夹具设计。它的整个过程中涉及到毛坯的材料及制造方法的选择、加工余量的计算、切削用量的计算、工艺路线的确定、机床夹具定位和夹紧装置的设计、机械加工刀具和辅助工具的选择、加工时间的计算等内容。
通过此次毕业设计对自己未来从事的工作进行一次适应性训练，对所学知识进行综合运用；从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时发现自己在专业知识方面的不足之处，为今后的工作打下一个良好的基础。
第1章 模具制造工艺规程
1.1 模具制造工艺规程编制的基本概念
一、生产过程
制造模具时，将原材料或半成品转变成为成品的各有关劳动过程的总和称为生产过程。具体地讲，模具制造是在一定的工艺条件下，改变模具材料的形状、尺寸和性质，使之成为符合设计要求的模具零件，再经装配、试模和修整而得到整副模具产品的过程。广义的模具生产制造过程还应包括生产技术准备、模具零件加工和模具装配等阶段。 （1）生产技术准备
生产技术准备阶段的主要任务是分析模具图样，制订工艺规程；编制数控加工程序；设计和制造工装夹具；制定生产计划，制定并实施工具、材料、标准件等外购和零件外协加工计划。各种生产服务活动如生产中原材料、半成品和工具的供应、运输、保管以及产品的包装和发运等。
（2）模具零件加工
在模具零件加工中，加工的工艺方法非常多，基本可以概括为： 1）传统的切削加工，如车、钳、刨、铣、磨等； 2）非切削加工，如电加工加工、冷挤压、铸造等； 3）数控加工，如数控铣削、加工中心加工等；
4）焊接、热处理和其它表面处理等。
根据模具零件的分类加工对象可以分为两种：
1）非成形零件加工，结构零件类零件加工。这些零件大多具有国家或行业标准，部分实现了标准化批量生产。在模具工艺规划中，根据设计的实际要求和企业的生产实际可选择外购或由本企业加工。
2）成形零件加工，型腔类零件的加工。如注射模具的成形零件一般结构比较复杂，精度要求高，有些模具型腔表面要求有纹饰图案。其加工过程主要由成形加工、热处理和表面加工等环节构成。特种加工、数控加工在模具成形零件加工中应用非常普遍。 （3）模具装配
模具装配是根据模具装配图样要求的质量和精度，将加工好的零件组合在一起构成一副完整模具的过程。除此之外，装配阶段的任务还有清洗、修配模具零件，试模及修整等。
由上述过程可以看出，模具产品的生产过程是相当复杂的。为了便于组织生产和提高劳动生产率，现代模具工业的发展趋势是自动化、专业化生产。这样各工厂的生产过程就变得比较简单，有利于保证质量、提高效率和降低成本。如模具零件毛坯的生产，由专业化的毛坯生产工厂来承担。模具上的导柱、导套、顶杆等零件，由专业化的标准件厂来完成。这既有利于模具上各种零件质量的保证，也利于降低成本。
二、工艺过程及其组成
在模具制造过程中，直接改变被加工工件形状、尺寸、物理性质和装配过程等称为工艺过程。按照完成零件制造过程中采用的不同工艺方法，工艺过程可以分为铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、机械加工、表面处理和装配等工艺过程。以机械加工方法（主要是切削加工方法）直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量，使其成为合格模具零件的过程，称为模具机械加工艺过程。将合理的机械加工工艺过程确定后，以文字形式作为加工的技术文件，即称为模具机械加工工艺规程。
机械加工工艺过程由一个或若干个按顺序排列的工序所组成，毛坯依次经过这些工序而变为成品。
1、 工序
工序是一个或一组工人在同一个工作地点，对一个或同时几个工件所连续完成的那一部分工艺过程称为工序。
工序不仅是组成工艺过程的基本单元，也是组织生产、核算成本和进行检验的基本单元。工序的划分基本依据是加工对象（工件）或加工地点（设备）是否变更，加工内容是否连续完成，如果其中之一有变化或者加工不是连续完成的，则应另外划分一道工序。工序的划分与生产批量、加工条件和零件结构特点有关。
如何判断一个工件在一个工作地点的加工过程是否连续呢？现在以一批工件上某孔的钻、铰加工为例说明。如果每个工件在同一台机床上钻孔后就接着铰孔，则该孔的钻、铰加工过程是连续的，应算作一道工序。若在该机床上将这批工件都钻完孔后再逐个铰孔，对一个工件的钻、铰加工过程就不连续了，钻、铰加工应该划分成两道工序。
2、安装
工件在加工之前，应使其在机床上（或夹具中）处于一个正确的位置并将其夹紧。确定工件在机床或夹具上占有一个正确位置的过程，称为定位。工件定位后将其固定，使之在加工过程中保持定位位置不变，即夹紧。工件的定位和夹紧过程称为装夹。工件经一次装夹后所完成的那部分工序称为安装。在一道工序中，有时需要对工件进行多次装夹，多一次装夹，不单增加了装卸工件的辅助时间，同时还会产生装夹误差，影响工件精度。因此，加工过程中，应尽量减少安装次数，以减少安装误差和辅助时间。
3、工位
为了完成一定的工序内容，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对于刀具和设备的固定部分所占据的每一个位置，称为工位。在加工中为了减少工件的装夹次数，采用一些不需要重新装卸就能改变工件位置的夹具或其他机构来实现工件加工位置的改变，以完成对不同部位（或零件）的加工。利用回转工作台对模板上圆周分布的孔系的加工，即是多工位加工。
4、工步
为了便于分析和描述工序内容，有必要把工序划分为工步。工步是在加工表面和加工工具不变的情况下，所连续完成的那一部分工序。一个工序可以包含几个工步，也可能只有一个工步。
决定工步的两个因素（加工表面、加工工具）之一发生变化，或者这两个因素虽然没有发生变化，但加工过程不是连续完成的，一般应划分为另一工步。当工件在一次装夹后连续进行若干个相同的工步时，为了简化工序内容的叙述，在工艺文件上常常将其填写为一个工步。
为了提高加工效率和加工质量，用几把刀具或者用复合刀具同时加工同一工件的几个表面，称为复合工步。在工艺文件上，复合工步应视为一个工步。
5、进给
有些工步，由于需要切除的余量较大或其他原因，需要对同一表面进行多次切削，刀具从被加工表面每切下一层材料层即称为一次进给。因此，一个工步可能只有一次进给，也可能要几次进给。
1.2 工艺规程的作用及种类
规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件称为工艺规程。机械加工工艺规程一般应规定工件加工的工艺路线、工序的加工内容、检验方法、切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等。不同的生产类型对工艺规程的要求也不同，大批、大量生产的工艺规程比较详细，单件、小批量生产则比较简单。编制工艺规程是生产准备工作的重要内容之一，合理的工艺规程对保证产品质量、提高劳动生产率、降低原材料及动力消耗、改善工人的劳动条件等都有十分重要的意义。
一、工艺规程的作用
在生产过程中工艺规程有如下几方面的作用：
1、工艺规程是指导生产的重要技术文件。合理的工艺规程是在总结广大工人和技术人员长期实践经验的基础上，结合工厂具体生产条件，根据工艺理论和必要的工艺试验而制定的。按照它进行生产，可以保证产品的质量、较高的生产效率和经济性。经批准生效的工艺规程在生产中应严格执行，否则，往往会使产品质量下降、生产效率降低。但是，工艺规程也不应是固定不变的，工艺人员应注意及时总结广大工人的革新创造经验，及时吸收国内、外先进工艺技术，对现行工艺规程不断地予以改进和完善，使其能更好的指导生产。
2、工艺规程是生产组织和生产管理工作的基本依据。有了工艺规程，在产品投产之前就可以根据它进行原材料、毛坯的准备和供应；机床设备的准备和负荷的调整，专用工艺装备的设计和制造；生产作业计划的编排；劳动力的组织以及生产成本的核算等，使整个生产有计划的进行。
3、工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。在新建或扩建工厂、车间的工作中，根据产品零件的工艺规程及其他资料，可以统计出所建车间应配备机床设备的种类和数量，算出车间所需面积和各类人员的数量，确定车间的平面布置和厂房基建的具体要求，从而提出有根据的筹建或扩建计划。
二、工艺规程的种类
工艺规程是生产中使用的重要工艺文件，为了便于科学管理和交流，其格式都有相应的标准（见JB/Z187.3—1988）。常用的有以下两种：
1、机械加工工艺过程卡片 以工序为单位简要说明零件加工过程的一种工艺文件。它以工序为单位列出零件加工的工艺路线（包括毛坯、机械加工和热处理），是制定其他工艺文件的基础。机械加工工艺过程卡片主要用于单件小批生产和中批生产的零件。
2、机械加工工序卡片
在机械加工工艺卡片的基础上，按没道工序编制的一种工艺文件。机械加工工艺卡片一般绘有工序简图，并详细说明该工序每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及使用的设备和工艺装备等。
机械加工工序卡片主要用于大批、大量生产中的加工零件，中批生产以及单件小批生产中的某些复杂零件。
模具零件机械加工工艺规程就是以规范的表格形式和必要的图文，将模具制造的工艺过程以及各工序的加工顺序、内容、方法和技术要求，所配置的设备和辅助工装，所需加工工时和加工余量等内容，按加工顺序，完整有序的编入所形成的模具制造过程的指导性技术文件。因此，模具制造工艺规程的作用即是用以组织、指导、管理和控制模具制造的各个工序。与模具设计图一样，模具制造工艺规程一经编制、审核和批准确认无误并签字之后，
即具有企业法规的性质，任何人未经填报“更改通知单”，说明更改原因并证明更改的必要和正确性，未经审核和批准者确认更改并签字，均不得进行任何改动。
1.3 制定工艺规程的原则和步骤
制定工艺规程的目的就是为了能有效地指导并控制各工序的加工质量，使之能有序地按要求实施，最终能以先进而又可靠的技术和最低的生产成本、最短的时间制造出质量符合用户要求的模具。
一、制定工艺规程的原则 制定工艺规程的基本原则是：保证以最低的生产成本和最高的生产效率，可靠地加工出符合设计图样要求的产品。因此在制定工艺规程时，应从工厂的实际条件出发充分利用现有设备，尽可能采用国内、外的先进技术和经验。
二、对工艺规程的要求
一个产品合理的工艺规程要体现出以下几方面的基本要求： 1、产品质量的可靠性
工艺规程要充分考虑和采取一切确保产品质量的必要措施，以期能全面、可靠和稳定地达到设计图样上所要求的精度、表面质量和其他技术要求。
2、工艺技术的先进性
工艺规程的先进性指的是在工厂现有条件下，除了采用本厂成熟的工艺方法外，尽可能地吸收适合工厂情况的国内、外同行的先进工艺技术和工艺装备，以提高工艺技术水平。
3、经济性
在一定的生产条件下，要采用劳动量、物资和能源消耗最少的工艺方案，从而使生产成本最低，使企业获得良好的经济效益。
4、有良好的劳动条件
制定的工艺规程必须保证工人具有良好而安全的劳动条件。尽可能采用机械化或自动化的措施，以减轻某些繁重的体力劳动。
制定工艺规程时应具有相关的原始资料，主要有：产品的零件图和装配图，产品的生产纲领，有关手册、图册、标准、类似产品的工艺资料和生产经验，工厂的生产条件（机床设备、工艺设备、工人技术水平等）以及国内、外有关的工艺技术的发展情况等。这些原始资料是编制工艺规程的出发点和依据。
三、编制工艺规程的步骤
1、研究产品的装配图和零件图进行工艺分析。
分析产品零件图和装配图，熟悉产品用途、性能和工作条件。了解零件的装配关系及其用途，分析制定各项技术要求的依据，判断其要求是否合理、零件结构工艺性是否良好。通过分析找出主要的技术要求和关键技术问题，以便在加工中采取相应的技术措施。如有问题，应与有关设计人员共同研究，按规定的手续对图样进行修改和补充。
2、确定生产类型。
3、确定毛坯。
在确定毛坯时，要熟悉本厂毛坯车间（或专业毛坯厂）的技术水平和生产能力，各种钢材、型材的品种规格。应根据产品零件图和加工时的工艺要求（如定位、夹紧、加工余量和结构工艺性）确定毛坯的种类、技术要求及制造方法。必要时，应和毛坯车间技术人员一起共同确定毛坯图。
4、拟定工艺路线。
工艺路线是指产品或零部件在生产过程中，由毛坯准备到成品包装入库，经过企业各有关部门或工序的先后顺序。拟定工艺路线是制定工艺规程十分关键的一步，需要提出几个不
同的工艺方案进行分析比对，寻求一个最佳的工艺路线。
5、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差。
6、选择各工序使用的机床设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7、确定切削用量及时间定额。 8填写工艺文件。
生产中常见的工艺文件的格式有：机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺卡片和机械加工工序卡片，它们分别适合于不同的生产情况采用。
第2章 零件的工艺设计
制定零件的机械加工工艺规程，首先要对零件进行工艺分析，以便从加工制造的角度出发分析零件结构的工艺性是否良好、技术要求是否恰当；从中找出主要的技术要求和关键技术问题，以便采取相应的工艺措施，为合理制定工艺规程作好必要的准备。
2.1 制件实体图
2.2 模具零件图
水瓶瓶身模具主视图：
尺寸公差为IT8级，工作面表面粗糙度为0.8μm ，其余为3.2μm ，保证对称度。
尺寸公差为IT8级，工作面表面粗糙度为0.8μm ，其余为3.2μm ，保证对称度。
水瓶瓶底模具俯视图：
尺寸公差为IT8级，工作面表面粗糙度为0.8μm ，其余为3.2μm ，保证对称度。
2.3 模具实体图
模具实体图：
2.4 零件的功用及工艺分析
一、零件的功用
如今，塑料制品在生活中的普及率不断的增高，对于塑料模具的要求也在不断提高，塑料制品大部分都需要塑料模具来制造。
题目所给的是水瓶模具，它的作用就是将处于高弹态的型坯放进型腔内，再注入压缩空气，使型坯膨胀而形成中空塑件。因为水瓶瓶口的螺纹部分在制造型坯时就已经成型，所以水瓶模具型腔瓶口部分不需要再加工螺纹。模具是制造业的重要工艺装备，没有模具，就无法生产出被广泛应用和具有竞争价格的塑料水瓶。
二、零件结构的工艺分析
模具零件图是制订工艺规程最主要的原始资料。在制订工艺时必须认真分析各个模具零件图。为了更深刻地理解零件结构上的特征和主要技术要求，通常还需要研究模具的总装图、部件装配图及验收标准。从中了解该零件在的模具中的功用和与相关零件间的配合，以及主要技术要求制订的依据。
任何零件从形体上分析都是由一些基本表面和特殊表面组成的。基本表面有内、外圆柱表面、圆锥表面和平面等，特殊表面主要有螺旋面、渐开线齿形表面及其他一些成型表面。研究零件结构，首先要分析该零件是由哪些表面所组成，因为表面形状是选择加工方法的基本因素之一。例如，对外圆柱面一般采用车削和外圆磨削进行加工；而内圆柱面（孔）则多通过钻、扩、铰、镗、内圆磨削和拉削等方法获得。除了表面形状外，表面尺寸大小对工艺也有重要影响。例如，对直径很小的孔宜采用铰削加工，不宜采用磨削加工；深孔应采用深孔钻削进行加工。它们在工艺上都有各自的特点。
分析零件结构，不仅要注意各构成表面的形状尺寸，还要注意这些表面的不同组合。机械制造中通常按照零件结构和工艺过程的相似性，将各种零件大致分为轴类零件、套类零件、盘环类零件、叉架类零件以及箱体等。正式这些不同组合形成了零件结构工艺上的特点，如圆柱套筒上的孔，可以采用钻、扩、铰、镗、拉、内圆磨削等方法进行加工。箱体零件上的孔则不宜采用拉削和内圆磨削加工。模具零件中的模柄、导柱等零件和一般机械零件的轴类零件在结构或工艺上有许多相同或相似之处。导套是一个典型的套类零件。整体结构的圆形凹模和一般机械零件的盘类零件相类似，但其上的型孔加工则比一般盘类零件要复杂许多，所以圆盘形凹模又具有不同于一般盘类零件的工艺特点。
许多功能、作用完全相同而结构不同的两个零件，它们的加工方法和制造成本常常有很大的差别。零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。零件结构的工艺性好是指零件的结构形状在满足使用要求的前提下，按现有的生产条件能用较经济的方法方便地加工出来。在不同的生产条件下对零件结构的工艺性要求也不一样。
以下对模具的结构进行工艺分析：
从水瓶模具的零件图上来分析，零件的结构复杂。该零件都是由一些基本表面所组成。主要是由以下基本表面构成：内圆柱表面、圆锥表面和平面。有多个直径为Φ10mm 的深孔和直径为Φ16mm 深5mm 的沉孔; 分别用来固定模具和作冷却水道。其中有一些倒圆面的连接，整体上零件以塑料瓶轴线对称。
整套模具共分为三部分，分别是瓶身部分的型腔和瓶底部分。其中，型腔部分分为上下两个，关于分型面对称，所以，在制定加工工艺规程时，只需要编写其中的一半型腔即可，另一半完全一样。
三、零件的技术要求分析
模具零件的技术要求包括下列几个方面。 1、加工表面的尺寸精度；
2、主要加工表面的形状精度；
3、主要加工表面之间的相互位置精度；
4、各加工表面的粗糙度，以及表面质量方面的其它要求； 5、热处理要求及其它要求。
根据零件结构特点，在认真分析了零件主要表面的技术要求之后，对零件加工工艺即可有一个初步的方案。首先, 根据零件主要表面的精度和表面质量的要求，可初步确定为达到这些要求所要的最终加工方法和相应的中间工序，及粗加工工序所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的IT7级精度的内孔，最终加工方法取精铰时，在精铰孔之前，通常要经过钻孔、扩孔和粗铰孔等加工。对尺寸相同的两个外圆柱面Φ32h10及Φ32h7的加工，前者只需经过车削加工即可达到精度要求，后者在车削后再进行外圆磨削加工则较为合理。
加工表面之间的相对位置要求，包括表面之间的距离尺寸联系和相对位置精度。认真分析零件图上尺寸的标注及主要表面的位置精度，即可初步确定各加工表面的加工顺序。 零件的热处理要求影响加工工艺方法和加工余量的选择。而且对零件加工工艺路线的安排也有一定的影响。例如，要求渗碳淬火的零件，热处理后一般变形较大。对于零件上精度较高的表面，工艺上要安排精加工工序(多为磨削加工) ，而且要适当加大精加工的工序加工余量。
通过分析，应明确有关技术要求的作用，判断其可行性和合理性。
在研究零件图时，如发现图样上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏、或结构工艺性不好时，应提出修改意见。但修改时必须征得设计人员的同意，并经过一定的批准手续。
由零件图分析，该零件的技术要求有以下几点： 1、尺寸公差为IT8级；
2、工作表面的粗糙度为0.8μm ；
3、其余表面及孔的粗糙度为3.2μm ；
4、保证零件的对称度；
5、保证零件的相关形位误差。
综合上述分析结果，才能合理地选择零件的各种加工方法和工艺路线。
2.5 工艺规程的设计
一、确定生产类型 1、生产纲领
企业在计划期内应生产的产品量（年产量）和进度计划称为生产纲领。 某种零件的年产量可用以下公式计算
N=Qn（1+α﹪+β﹪）
式中 N —零件的年产量，单位为件/年；
Q —产品的年产量，单位为台/年；
n —每台产品中该零件的数量，单位为件/台；
α﹪—零件的备品率；
β﹪—零件的平均废品率。
2、生产类型的确定
企业（或车间、工段、班组、工作地点）生产专业化程度的分类称为生产类型。一般按年产量划分为以下三种类型：
①单件生产
单件生产的基本特点是产品品种繁多，每种产品仅生产一件或数件，各个工作地点的加工对象经常改变，而且很少重复生产。例如：重型机械产品的制造、新产品的试制等多属于这种生产类型。一般工厂的工具车间所进行的专用模具、夹具、刀具、量具的生产也多属于单件或小批生产。
②成批生产
成批生产的基本特点是产品品种多，同一产品有一定的数量，能够成批进行生产，或者在一段时间之后又重复某种产品的生产。例如机床制造、机车制造等多属于成批生产。一次投入或生产的同一产品（或零件）的数量称为生产批量。按照批量的大小，成批生产又分为小批生产、中批生产和大批生产。小批生产在工艺方面接近单件生产，二者常常相提并论。中批生产的工艺特点介于单件生产和大量生产之间。大批生产在工艺方面接近大量生产。
③大量生产 大量生产的基本特点是产品的品种单一而固定，同一产品产量很大，大多数工作地长期进行一个零件某道工序的加工，生产具有严格的节奏性。例如：汽车、自行车、轴承制造，常常是以大量生产的方式进行的。
生产类型是制定工艺规程的主要依据之一。我们应根据生产类型合理的选择零件加工的工艺方法、毛坯、加工设备、工艺装备以及生产的组织形式。
综上所述，水瓶模具的生产属于单件或小批量生产。 单件生产的工艺特点：
①加工对象经常改变；
②毛坯的制造方法及加工余量，铸件用木模，手工造型，锻件用自由锻，毛坯精度低，加工余量大。
③采用通用机床，机床按类别和规格大小采用“机群式”排列布置；
④工艺装备，多用标准夹具，很少采用专用夹具，靠划线及试切法达到尺寸精度，采用通用刀具与万能量具；
⑤需要技术熟练的操作工人；
⑥工艺文件要求，有简单的工艺过程卡片； ⑦零件的互换性，广泛采用钳工修配； ⑧生产率低；
⑨单件加工成本高。
二、确定毛坯的材料及制造形式
毛坯是根据零件（或产品）所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。正确选择毛坯有重要的技术经济意义。因为它不仅影响毛坯制造的工艺、设备及费用，而且对零件材料的利用率、劳动量消耗、加工成本等都有重大影响。
毛坯的种类和选择：
模具零件常用的毛坯主要有锻件、铸件、焊接件、各种型材及板料等。选择毛坯主要根据下列各影响因素综合考虑：
1、零件材料的工艺性及其组织和力学性能要求。 零件材料的工艺性是指材料的铸造和锻造等性能，所以零件的材料确定后其毛坯已大体确定。例如，当材料具有良好的铸造性能时，应采用铸件做毛坯。如模座、大型拉深模零件，其材料常选用铸铁或铸钢，它们的毛坯制造方法也就相应的被确定了。
对于采用高速工具钢、Cr12、Cr12MoV 、6W6Mo5Cr4V 等高合金工具钢制造模具零件时，由于热轧原材料的碳化物分布不均匀，必须对这些钢材进行改锻。一般采用镦拔锻造，经过反复的镦粗与拔长，使钢中的共晶碳化物破碎，分布均匀，以提高钢的强度，特别是韧性，进而提高零件的使用寿命。
2、零件的结构形状和尺寸。
零件的形状尺寸对毛坯选择有重要影响。例如对阶梯轴，如果各台阶直径相差不大，可直接采用棒料作毛坯，使毛坯准备工作简化。当阶梯轴各台阶直径相差较大，宜采用锻件作毛坯，以节省材料和减少机械加工的工作量。在这里锻造的目的在于获得一定的形状和尺寸的毛坯。
3、生产类型。
选择毛坯应考虑零件的生产类型。大批、大量生产宜采用精度高的毛坯，并采用生产率比较高的毛坯制造工艺，如模锻、压铸等。用于毛坯制造的工装费用，可由毛坯材料消耗减少和机械加工费用降低来补偿。模具生产属于单件小批生产，可采用精度低的毛坯，如自由锻造和手工造型铸造的毛坯。
4、工厂生产条件。
选择毛坯应考虑毛坯制造车间的工艺水平和设备情况，同时应考虑采用先进工艺制造毛坯的可行性和经济性。注意提高毛坯的制造水平。
吹塑成型模具一般要求应具有一定的强度、硬度及一定的耐用度（寿命），并应具有与产品要求相适应的表面光洁度和尺寸精度。最常用的吹塑模具制造材料为碳钢，其加工工艺通常以机械加工为主。
综上所述，确定毛坯的材料为40CrMnMo （718），该材料具有高韧性、高耐磨性、具有良好的抛光性、光蚀刻花性能及机加工性能，热处理简单，变形小，表面可进行氮化处理或火焰硬化处理，以提高模具表面硬度和耐磨性；硬度为预硬330~370HBW；适用于制造高抛光镜面及高要求的模具型腔、大型注塑模具及拉深、吹塑模具等。确定毛坯的制造形式为手工造型铸造。
三、基准的选择
基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准作用的不同，可将其分为设计基准和工艺基准。
1、设计基准
在设计图样上所采用的基准称为设计基准，它是从零件的使用性能和工作条件要求出发，适当考虑零件结构工艺性而选定的。
2、工艺基准
在工艺过程中采用的基准称为工艺基准。工艺基准按用途的不同又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 ①工序基准
在工序图上用来确定本工序被加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准称为工序基准。
工序图是一种工艺附图，加工表面用粗实线表示，其余表面用细实线绘制，模具生产属单件小批生产，除特殊情况外一般不绘制工序图。
②定位基准
加工时，为了保证工件相对于机床和刀具之间的正确位置（即将工件定位）所使用的基准称为定位基准。
③测量基准
测量时所采用的基准称为测量基准。
④装配基准
装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准称为装配基准。装配基准就是零件的主要设计基准。
定位基准的选择：
定位基准的选择不仅会影响工件的加工精度，而且对同一个被加工表面选择不同的定位基准，其工艺路线也可能不同。所以选择工件的定位基准是十分重要的。机械加工的最初工序只能用工件毛坯上未经加工的表面作定位基准，这种定位基准称为粗基准。用已加工过的表面作定位基准则称为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准定位把工件加工到设计要求，然后考虑选择什么样的粗基准定位，把用作精基准的表面加工出来。
1、粗基准的选择
选择粗基准主要应考虑如何保证各加工表面都有足够的加工余量，保证不加工表面与加工表面之间的位置尺寸要求，同时为后续工序提供精基准。一般注意一下几个问题。
①为了保证加工表面与不加工表面的位置尺寸要求，应选不加工表面作粗基准。 ②若要保证某加工表面切除的余量均匀，应选该表面作粗基准。
③为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的表面作粗基准。 ④选作粗基准的表面，应尽可能平整，不能有飞边、浇注系统、冒口或其他缺陷，以使工件定位稳定可靠，夹紧方便。
⑤一般情况下粗基准不重复使用。
选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面（作为粗基准的非加工表面）的位置关系具有重要影响。根据以上选择的原则，可选择零件的底面作为粗基准，便于保证其尺寸。
2、精基准的选择
选择精基准，主要应考虑如何减少定位误差，保证加工精度，使工件装夹方便、可靠、夹具结构简单。因此，选择精基准一般应遵循以下原则。
①基准重合原则。
②基准统一原则。 ③自为基准原则。 ④互为基准原则。
上述基准选择原则，每一条都只说明一个方面的问题，在实际应用时有可能出现相互矛盾的情况，所以在实际应用时一定要全面考虑、灵活应用。
根据以上精基准的选择原则，可以选用零件的底面作为精基准，这样可以便于零件的加工，在一次装夹中完成大部分加工，减少误差，确保工作型面的精度，缩短辅助时间。
四、工序的合理组合
确定基准后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。
根据所选定的表面加工方法和各加工阶段中表面的加工要求，可将同一阶段中各表面的加工组合成不同的工序。在划分工序时可以采用工序集中或分散的原则。如果在每一道工序中安排的加工内容多，则一个零件的加工可集中在少数几道工序内完成，工序少，称为工序集中。在每道工序所安排的加工内容少，一个零件的加工分散在很多道工序内完成，工序多，称为工序分散。
工序集中具有以下特点：
1、工件在一次装夹后，可以加工多个表面，能较好地保证表面之间的相互位置精度；可以减少装夹工件的次数和辅助时间；减少工件在机床之间的搬运次数，有利于缩短生产周期。
2、可减少机床数量、操作工人，节省车间生产面积，简化生产计划和生产组织工作。 3、采用的设备和工装结构复杂、投资大，调整和维修的难度大，对工人的技术水平要求高。
工序分散具有以下特点：
1、机床设备及工装比较简单，调整方便，生产工人易于掌握。 2、可以采用最合理的切削用量，减少机动时间。 3、设备数量多，操作工人多，生产面积大。
在一般情况下，单件小批生产采用工序集中，大批、大量生产则工序集中和分散二者兼有；需根据具体情况，通过技术经济分析来决定。
综上所述，确定采用工序集中的方法来加工。
五、制定工艺路线
工艺路线是工艺设计的总体布局，其主要任务是选择零件表面的加工方法、确定加工顺序、划分工序。根据工艺路线，可以选择各工序的工艺基准，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。在拟定工艺路线时应从工厂的实际情况出发充分考虑应用各种新工艺、新技术的可行性和经济性。多提几个方案，进行分析比较，以便确定一个符合工厂实际情况的最佳工艺路线。
1、表面加工方法的选择
一个有一定技术要求的零件表面，一般不能用一种工艺方法一次加工就能达到设计要求，所以对精度要求较高的表面，在选择加工方法时总是根据各种工艺方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度等因素来选定它的最后加工方法。然后再选定前面一系列准备工序的加工方法和顺序，经过逐次加工达到其设计要求。以上因素中的加工经济精度是指在正常的加工条件下（采用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级工人、不延长加工时间）所能保证的加工精度。每一种加工方法，加工的精度越高其加工成本也越高。反之，加工精度越低其加工成本也越低。但是，这种关系只在一定的范围内成立。一种加工方法的加工精度达到一定的程度后，即使再增加加工成本，加工精度也不易提高。反之，当加工精度降低到一定程度后，即使加工精度再低，加工成本也不会随之下降。经济精度就是处在上述两种情况之间的加工精度。选择加工方法理所当然地应使其处于经济精度的范围内。常见的加工
方法所能达到的经济精度及表面粗糙度可以查阅有关工艺手册。以下是部分摘录。
平面的加工方法及加工精度
选择零件表面加工方法应着重考虑以下问题：
①被加工表面的精度和零件的结构形状。
一般情况下所采用加工方法的经济精度，应能保证零件所要求的加工精度和表面质量。被加工表面的尺寸大小对选择加工方法也有一定影响。选择加工方法还取决于零件的结构形状。
②零件材料的性质及热处理要求。
对加工质量要求高的有色金属零件，一般采用精细车、精细铣或金刚镗进行加工，应避免采用磨削加工，因磨削有色金属易堵塞砂轮。经淬火后的钢制零件宜采用磨削加工和特种加工。
③生产率和经济性要求。
所选择的零件加工方法，除保证产品的质量和精度要求外，应有尽可能高的生产率。尤其在大批量生产时，应尽量采用高效率的先进加工方法和设备，以达到大幅提高生产效率的目的。但在单件小批生产的情况下，如果盲目采用高效率的先进加工方法和专用设备，会因投资增大、设备利用率不高，使产品成本增高。
④现有生产条件。
选择加工方法应充分利用现有设备，合理安排设备负荷，同时还应重视新工艺、新技术的应用。
2、工艺阶段的划分 从保证加工质量、合理使用设备及人力等因素考虑，工艺路线按工序性质一般分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段。对那些加工精度和表面质量要求特别高的表面，在工艺过程中还应安排光整加工阶段。
①粗加工阶段
其主要任务是切除加工表面上的大部分余量，使毛坯的形状和尺寸尽量接近成品。粗加工阶段的精度要求不高，切削用量、切削力都比较大，所以粗加工阶段主要考虑如何提高劳动生产率。
②半精加工阶段
为主要表面的精加工作好必要的精度和余量准备，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、切槽等）。对于加工精度要求不高的表面或零件，经半精加工后即可达到要求。
③精加工阶段
使精度要求高的表面达到规定的质量要求。要求的加工精度较高，各表面的加工余量和切削用量都比较小。
④光整加工阶段
其主要任务是提高被加工表面的尺寸精度和减小表面粗糙度，一般不能纠正形状和位置误差。对尺寸精度和表面粗糙度要求特别高的表面才安排光整加工。
将工艺过程划分阶段有以下作用： ①保证产品质量。
在粗加工阶段切除的余量较多，所选择的切削用量大，产生的切削力切削热较大，工件所需要的夹紧力也大，因而使工件产生的内应力和由此引起的变形也大，所以粗加工阶段不可能达到高的加工精度和较小的表面粗糙度。完成零件的粗加工后，再进行半精加工、精加工，逐步减少切削用量、切削力和切削热。可以逐步减小或消除先行工序的加工误差，减小表面粗糙度，最后达到设计图样所规定的加工要求。
由于的工艺过程分阶段进行，在各加工阶段之间有一定的时间间隔，相当于自然时效，使工件有一定的变形时间，有利于减少或消除工件的内应力。由变形引起的误差，可由后继工序加以消除。
②合理使用设备。
由于工艺过程分阶段进行，粗加工阶段可以采用功率大、刚度好、精度低、效率高的机床进行加工，以提高生产率。精加工阶段可采用高精度机床和工艺装备，严格控制有关的工艺因素，以保证加工零件的质量要求。所以粗精加工分开，可以充分发挥各类机床的性能、特点，做到合理使用，延长高精度机床的寿命。
③便于热处理工序的安排，使热处理与切削加工工序配合更合理。 机械加工工艺过程分阶段进行，便于在各加工阶段之间安排必要的热处理工序，既可以充分发挥热处理的效果，也有利于切削加工和保证加工精度。
④便于及时发现毛坯缺陷和保护已加工表面。
由于工艺过程分阶段进行，在粗加工各表面之后，可及时发现毛坯缺陷（气孔、砂眼和加工余量不足等），以便修补或发现废品，以免将本应报废的工件继续进行精加工，浪费工时和制造费用。
应当指出，拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则，但是在具体运用时又不能绝对化。当加工质量要求不高，工件的刚性足够，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。在自动机床上加工的零件以及某些运输、装夹困难的重型工件，也不划分加工阶段，而在一次装夹下完成全部表面的粗、精加工。对重型零件可在粗加工之后将夹具松开以消除夹紧变形，然后再用较小的夹紧力重新夹紧，进行精加工，以利于保证重型零件的加工质量。但是对于精度要求高的重型零件，仍要划分加工阶段，并适时进行时效处理以消除内应力。上述情况在生产中需按具体条件来决定。
工艺路线划分加工阶段是对零件加工的整个工艺过程而言的，不是以某一表面的加工或某一工序的加工而论。
3、加工顺序的安排
1）切削加工工序的安排
零件的被加工表面不仅有自身的精度要求，而且各表面之间还常有一定的位置要求，在零件的加工过程中要注意基准的选择与转换。安排加工顺序应遵循以下原则：
①当零件分阶段进行加工时一般应遵守“先粗后精”的加工顺序，即先进行粗加工，再
进行半精加工，最后进行精加工和光整加工。
②先加工基准表面，后加工其他表面。在零件加工的各阶段，应先把基准面加工出来，以便后继工序用它定位加工其他表面。
③先加工主要表面，后加工次要表面。零件的工作表面、装配基面等应先加工，而键槽、螺孔等往往和主要表面之间有相互位置要求，一般应安排在主要表面之后加工。
④先加工平面，后加工内孔。箱体、模板类零件平面轮廓尺寸较大，用它定位，稳定可靠，一般总是先加工出平面，以平面作精基准，然后加工内孔。
2）热处理工序的安排
热处理工序在工艺路线中的安排主要取决于零件热处理的目的。
①为改善金属组织和加工性能的热处理工序，如退火、正火和调质等，一般安排在粗加工前后。
②为提高零件硬度和耐磨性的热处理工序，如淬火、渗碳淬火等，一般安排在半精加工之后，精加工、光整加工之前。渗氮处理温度低、变形小，且渗氮层较薄，渗氮工序应尽量靠后，如安排在工件粗磨之后，精磨、光整加工之前。
③时效处理工序，时效处理的目的在于减小或消除工件的内应力，一般在粗加工之后，精加工之前进行。对于高精度的零件，在加工过程中常进行多次时效处理。
3）辅助工序安排
辅助工序主要包括检验、去毛刺、清洗、涂防锈油等。其中检验工序是主要的辅助工序。为了保证产品质量、及时去除废品，防止浪费工时并使责任分明，检验工序应安排在：
①零件粗加工或半精加工结束之后。 ②重要工序加工前后。
③零件送外车间（如热处理）加工之前。 ④零件全部加工结束之后。
钳工去毛刺常安排在易产生毛刺的工序之后，检验及热处理工序之前。
4、成型零件加工方法的确定原则 成型零件是模具中的关键零件，所确定的加工方法应以最短的时间、最低的成本加工出尺寸和形位精度以及表面质量均符合要求的成型件。为达此目的，必须对成型件的结构特点、加工工艺、材质等进行深入透彻的分析，才能根据各成型件的具体情况，恰当地确定其加工方法。比如粗加工，多来用高速、大切削量加工，以节约工时，加快进度。圆形件多选用高速车削；矩形件多采用高速铣削加工；大孔多采用铣镗或配镗。而热处理后的精加工多采用磨削加工如平面精密磨床，内圆、外圆磨、工具磨、以及成型磨床等加工方法。不规则的异型形面也可以采用电化学，超声波等特种加工。形状较简单而且不很深的多型腔加工可考虑用冷挤压成型或压印修磨加工；深腔、不规则的异型盲孔可采用电火花加工；有镜面要求的可选用混粉电火花加工技术成型；不规则的异型镶拼组合型腔，采用线切割加工与磨削加工组合的方法，也可用慢走丝镜面加工技术成形；用数控铣床或加工中心成型后，再用特种加工方法抛光也可加快速度，保证质量。而0. 3㎜以下的深腔微型孔加工，可采用激光加工完成。
提高加工速度，保证加工质量，不仅要选择恰当的加工方法，还应选择恰当的材料。比如有镜面要求的成型件，可选用20CrNi3A1MnMo(SM2)、1Ni3Mn2CuA1Mo(PMS)两种时效硬化型塑料模具钢，在预硬化后进行时效硬化(精加工前) ，硬度可达40~45HRC，易于加工，精车、铣都不成问题。还有马氏体时效钢06Ni6CrMoVTiA1（06Ni ）都易于加工。精加工后
在(480～520) ℃温度进行时效处理，硬度可达50~57HRC，适于制造高精度中、小型成型件，可作镜面抛光。
5. 根据以上分析，制定的工艺路线如下： 1）模具型腔的加工工艺规划
工艺分析及刀路形式：
加工零件为一具有复杂型面的工件，圆柱、圆锥、平面及其连接倒圆面均有较大的切削量，故对加工过程分如下工序；
工序1：粗铣
主要目的是切除大量材料，故应选用较大的切削进给，由于切削过程中切削力较大，应采用顺铣。刀路规划为分层向内螺旋铣削加工，如下图所示。采用向内螺旋刀路，在切削时可以避免走空程，使得整个走刀路线最短，减少加工辅助时间，同时也可保证铣削加工始终为利于切削的顺铣方式。
向内螺旋铣削
工序2：半精铣
主要目的是切除粗铣造成的凸台，为精加工做准备，粗铣过程中采用的分层向内螺旋铣削加工，由于球头铣刀自身半径，故不可避免将有一部分材料未被切除而产生凸起。本加工工序主要目的就是切除这些凸起，为此刀路规划为往复铣削加工，往复方向为沿塑料瓶轴线方向。如下图所示，采用往复刀路，在切削时可避免走空程，减少加工辅助时间，同时可以保证铣削加工质量。
沿轴线往复铣削
工序3：淬火
为提高零件硬度和耐磨性。
工序4：精铣
主要目的是切削加工出所需要的型面，保证达到要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量；精铣过程为达到粗糙度的要求，采取刀路交叉的原则选择精铣加工刀路，因半精铣加工
刀路为沿塑料瓶轴线，故本道工序刀路选择沿塑料瓶径向，这样本工序的刀路与半精铣加工的刀路完全垂直，可达到最好去除表面凸点的效果。采用的刀路规划为沿径向的往复铣削加工，如下图所示。
沿径向往复铣削
工序5:光整加工
目的在于提高被加工表面的尺寸精度和减小表面粗糙度。
2）整个型腔的加工工艺步骤如下： 工序1：铸造毛坯 工序2：时效处理 工序3：划线
工序4：粗铣长方体外形 工序5：检验
工序6：精铣长方体外形 工序7：粗铣型腔 工序8：半精铣型腔
工序9：加工宽度为1的槽 工序10：钻中心孔
工序11：钻Φ10的深孔 工序12：扩Φ16的沉孔 工序13：去毛刺，检验 工序14：淬火
工序15：精铣型腔
工序16：光整加工型腔 工序17：去毛刺 工序18：清洗 工序19：检验 工序20：入库
3）瓶底模具的加工与型腔的加工大致相同，其工艺步骤如下：工序1：铸造毛坯 工序2：时效处理 工序3：划线
工序4：粗铣长方体外形 工序5：检验
工序6：精铣长方体外形
工序7：粗铣型芯 工序8：半精铣型芯 工序9：钻中心空
工序10：钻Φ10的深孔 工序11：扩Φ16的沉孔 工序12：去毛刺，检验 工序13：淬火
工序14：精铣型芯
工序15：光整加工型芯 工序16：去毛刺 工序17：清洗 工序18：检验
工序19：入库
以上工艺过程详见工艺卡。
2.6 机械加工余量及毛坯的尺寸确定
一、加工余量的概念
1、工序余量和加工总余量
工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差，是被加工表面在一道工序中切除的金属层厚度。对于对称表面或回转体表面，其加工余量是对称分布的，是双边余量。
加工总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，也称毛坯余量。它等于同一加工表面各道工序的余量之和。
2、基本余量、最大余量、最小余量
由于毛坯尺寸和工序尺寸都有制造公差，总余量和工序余量都是变动的。所以加工余量有基本余量、最大余量和最小余量三种情况。
加工余量的变化范围称为余量公差。它等于前道工序和本道工序的工序尺寸公差之和。
二、影响加工余量的因素
加工余量的大小直接影响零件的加工质量和成本。余量过大会使机械加工的劳动量增加，生产率下降。同时也会增加材料、工具、动力的消耗，使成本提高。余量过小不易保证产品质量，甚至出现废品。
确定工序余量的基本要求是：各工序所留的最小加工余量能保证被加工表面在前道工序所产生的各种误差和表面缺陷被相邻的后续工序去除，使加工质量提高。 影响加工余量的因素包含：
①被加工表面上由前道工序产生的微观不平度R a1和表面缺陷层深度H 1 ②被加工表面上由前道工序产生的尺寸误差和几何形状误差。一般形状误差η在前道工序尺寸公差T 1范围内，所以只将T 1计入加工余量。
1
已包含
③前道工序引起的被加工表面的位置误差Ρ1。
④本道工序的装夹误差ε2。这项误差会影响切削刀具与被加工表面的相对位置，所以也应计入加工余量。
由于Ρ1和ε2在空间有不同的方向，所以在计算加工余量时应按两者的矢量和进行计算。
按照确定工序余量的基本要求，对于对称表面或回转体表面，工序的最小余量应按下列公式计算
2Z 2≥T 1+2（R a1+ H1）+2︱Ρ1+ε2︱
对于非对称表面其加工余量是单边的可按下式计算
Z 2≥T 1+Ra1+ H1+︱Ρ1+ε2︱
三、确定加工余量的方法 1、经验估计法
根据工艺人员和工人的长期生产实际经验，采用类比法来估计确定加工余量的大小。此方法简单易行，但有时为经验所限；为防止余量不够产生废品，估计的余量一般偏大；多用于单件小批生产。 2、分析计算法
以一定的试验资料和计算公式为依据，对影响加工余量的诸因素进行逐项的分析计算以确定加工余量的大小。此方法所确定的加工余量经济合理，但要有可靠的实验数据和资料。计算较繁杂，仅在贵重材料及某些大批量生产和大量生产中采用。
3、查表修正法
以有关工艺手册和资料所推荐的加工余量为基础，结合实际加工情况进行修正以确定加工余量的大小。此法应用较广。查表时应注意表中数值是单边余量还是双边余量。
四、加工余量及毛坯尺寸的确定 1、加工余量的确定
因模具生产属于单件小批生产，采用分析计算法和查表修正法，就会增加工作量，计算较为繁杂；所以采用经验估计法。
①粗铣长方体外形各表面的加工余量：
由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2—35平面的加工余量，及考虑在铸造过程中，表面会产生气泡等缺陷部分，因此，加工余量得留大一点。从而得出粗铣长方体外形各表面的加工单边余量为3mm 。
②粗铣型腔及型芯的加工余量为1mm 。
③半精铣型腔及型芯的加工余量为0.2mm 。 ④孔加工一次成型，不需要留加工余量。
2、毛坯尺寸的确定
由上述各个加工余量确定零件毛坯铸件的尺寸如下： ①模具型腔的毛坯尺寸为221×126×66 ②模具型芯的毛坯尺寸为126×116×41
2.7 确定切削用量及基本工时
一、切削用量的选择
正确选择切削用量对保证加工质量、提高生产效率和降低刀具的消耗等有重要意义。故在大批大量生产中，特别是在流水线或自动线上必须合理地确定每一道工序的切削用量。但在单件小批生产的情况下，由于工件、毛坯状况、刀具、机床等因素变化较大，在工艺文件上一般不规定切削用量，而由操作者根据实际情况自行决定。
在数控机床上加工零件时，切削用量都预先编入程序中，在正常加工情况下，人工不予改变。只有在试加工或出现异常情况时. 才通过速率调节旋钮或电手轮调整切削用量。因此程序中选用的切削用量应是最佳的、合理的切削用量。只有这样才能提高数控机床的加工精度、刀具寿命和生产率，降低加工成本。
影响切削用量的因素有： 1、机床
切削用量的选择必须在机床主传动功率、进给传动功率以及主轴转速范围、进给速度范围之内。机床—刀具—工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。切削用量的选择应使机床—刀具—工件系统不发生较大的“振颤”。如果机床的热稳定性好，热变形小，可适当加大切削用量。 2、刀具
刀具材料是影响切削用量的重要因素。下表是常用刀具材料的性能比较。
常用刀具材料的性能比较
3、工件
不同的工件材料要采用与之适应的刀具材料、刀片类型，要注意到可切削性。可切削性良好的标志是，在高速切削下有效地形成切屑，同时具有较小的刀具磨损和较好的表面加工质量。较高的切削速度、较小的背吃刀量和进给量，可以获得较好的表面粗糙度。合理的恒切削速度、较小的背吃刀量和进给量可以得到较高的加工精度。 4、冷却液
冷却液同时具有冷却和润滑作用。带走切削过程产生的切削热，降低工件、刀具、夹具和机床的温升，减少刀具与工件的摩擦和磨损，提高刀具寿命和工件表面加工质量。使用冷却液后，通常可以提高切削用量。冷却液必须定期更换，以防因其老化而腐蚀机床导轨或其他零件，特别是水溶性冷却液。
以上讲述了机床、刀具、工件、冷却液对切削用量的影响。下面主要论述铣削加工的切削用量选择原则。
铣削加工的切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选择背吃刀量或侧吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。
1. 背吃刀量ap 或侧吃刀量ae
背吃刀量ap 为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。端铣时，ap 为切削层深度; 而圆周铣削时，为被加工表面的宽度。侧吃刀量ae 为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为㎜。端铣时，ae 为被加工表面宽度; 而圆周铣削时，ae 为切削层深度。
背吃刀量或侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量的要求决定：
① 当工件表面粗糙度值要求为Ra=12.5～25μm 时，如果圆周铣削加工余量小于5㎜，端面铣削加工余量小于6㎜，粗铣一次进给就可以达到要求。但是在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分为两次进给完成。
② 当工件表面粗糙度值要求为Ra=3.2～12.5μm 时，应分为粗铣和半精铣两步进行。粗铣时背吃刀量或侧吃刀量选取同前。粗铣后留0.5～1.0㎜余量，在半精铣时切除。 ③ 当工件表面粗糙度值要求为Ra=0.8～3.2μm 时，应分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5～2㎜; 精铣时，圆周铣侧吃刀量取0.3～0.5 ㎜，面铣刀背吃刀量取0.5～1 ㎜。 2. 进给量f 与进给速度Vf 的选择
铣削加工的进给量f(㎜/r)是指刀具转一周，工件与刀具沿进给运动方向的相对位移量; 进给速度Vf(㎜/min)是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移量。进给速度与进给量的关系为Vf = nf(n为铣刀转速，单位r /min)。进给量与进给速度是数控铣床加工切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取或通过选取每齿进给量fz ，再根据公式f =Zfz(Z为铣刀齿数) 计算。 每齿进给量fz 的选取主要依据工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。工件材料强度和硬度越高，fz 越小; 反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。工件表面粗糙度要求越高，fz 就越小。每齿进给量的确定可参考下表选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。
铣刀每齿进给量参考值
3. 切削速度Vc
铣削的切削速度Vc 与刀具的耐用度、每齿进给量、背吃刀量、侧吃刀量以及铣刀齿数成反比，而与铣刀直径成正比。其原因是当fz 、ap 、ae 和Z 增大时，刀刃负荷增加，而且同时工作的齿数也增多，使切削热增加，刀具磨损加快，从而限制了切削速度的提高。为提高刀具耐用度允许使用较低的切削速度。但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可以提高切削速度。
铣削加工的切削速度Vc 可参考下表选取，也可参考有关切削用量手册中的经验公式通
过计算选取。
铣削加工的切削速度参考值
二、确定切削用量
1、根据以上叙述，确定铣削长方体外形的切削用量如下： ①粗铣
选用硬质合金刀具，端面铣刀，刀片数为5片。 背吃刀量
a p 选取2mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为800r/min，fz 取0.2mm ，z 为5
Vf=nZfz=800×0.2×5=800mm/min
②精铣 刀具不变 背吃刀量
a p 选取0.5mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为1000r/min，fz 取0.1mm ，n 为5
Vf=nZfz=1000×0.1×5=500mm/min
2、根据以上叙述，确定铣削模具型腔及型芯的切削用量如下： ①粗铣
选用硬质合金刀具，球头铣刀Φ10mm ，2齿 背吃刀量
a p 选取1.5mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为2000r/min，fz 取0.2mm ，z 为2
Vf=nZfz=2000×0.2×2=800mm/min
②半精铣 刀具不变 背吃刀量
a p 选取0.8mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为2500r/min，fz 取0.15mm ，z 为2
Vf=nZfz=2500×0.15×2=750mm/min
③精铣
选用硬质合金刀具，球头铣刀Φ6mm ，2齿 背吃刀量
a p 选取0.2mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为3000r/min，fz 取0.10mm ，z 为2
Vf=nZfz=3000×0.10×2=600mm/min
3、加工槽时的铣削加工用量： 选用硬质合金刀，球头铣刀Φ1mm ，2齿 背吃刀量
a p 选取0.2mm
进给量Vf=nZfz，取主轴转速为2000r/min，fz 取0.10mm ，z 为2
Vf=nZfz=2000×0.10×2=400mm/min
4、钻削加工时的切削用量： 刀具为麻花钻。 背吃刀量
三、时间额定的确定
时间额定是在一定的生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所需消耗的时间，用t t 表示。时间定额是安排生产计划、进行成本核算的主要依据。合理的时间定额能调动工人的生产积极性，促进工人技术水平的提高。指定时间定额应注意调查研究，有效利用生产设备和工具，以提高生产效率和生产质量。
时间定额包括： ①基本时间（t m ）
a p 选取2mm ，n 取800r/min，取100mm/min
②辅助时间（t a ） ③布置工作地时间（t s ） ④休息与生理需要时间（t r ） ⑤准备与终结时间（t e ）
因模具生产属于单件小批生产，时间定额一般都用经验估计法来确定。故在此时间额定就不做具体要求，根据具体情况而定。
2.8 加工设备与工艺装备的选择
制定机械加工工艺规程时，正确选择机床与工艺装备是保证零件加工质量要求，提高生产率及经济性的一项重要措施。
一、机床的选择
选择机床应与所加工的零件相适应，即应使机床的精度与加工零件的技术要求相适应；机床的主要尺寸规格与加工零件的尺寸大小相适应；机床的生产率与零件的生产类型相适应。此外，还应考虑生产现场的实际情况，即现有设备的实际精度、负荷情况以及操作者的技术水平等。应充分利用现有的机床设备。
该零件具有复杂的型面，机床的选择如下：
根据以上叙述，铣削长方体外形时选用普通铣床加工；型腔及型芯的铣削加工和钻孔、扩孔加工选用立式数控加工中心进行加工。
二、工艺装备的选择
1、夹具的选择
在大批大量生产的情况下，应广泛使用装用夹具，在工艺规程中应提出设计装用夹具的要求。单件小批生产应尽量选用通用夹具（或组合夹具），如标准卡盘、平口钳、转台等。工、模具制造车间的产品大都属于单件小批生产，使用高效夹具不多，但对于某些结构复杂、精度很高的工、模具零件非专用工装难以保证其加工质量时，也应使用必要的二类工装，以保证其技术要求。在批量大时也可选择适当数量的专用夹具以提高生产效率。
夹具的选择详见夹具设计部分。
2、刀具选择
刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度和表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时一般应尽可能采用标准刀具，必要时也可采各种高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。刀具的类型、规格及精度等级应符合加工要求。
加工次零件的刀具选择如下： ①加工长方体外形，，选用硬质合金机夹式可转位端面铣刀。
②加工型腔，Φ10硬质合金球头铣刀、Φ6质合金球头铣刀、Φ1质合金球头铣刀。 ③加工型芯，Φ10硬质合金球头铣刀、Φ6质合金球头铣刀。 ④孔加工，Φ10麻花钻、中心钻、键槽铣刀Φ10。
3、量具的选择
量具的选择主要是根据生产类型和要求检验的精度来确定。在单件小批生产中，应采用通用量具量仪，如游标卡尺与百分表等；大批大量生产中，应采用各种量规和一些高生产率的专用检具。量具的精度必须与加工精度相适应。
量具选择游标卡尺和深度尺。
2.9 工艺卡的制定
型腔加工工艺卡
第3章 夹具的设计
夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程，应充分考虑夹具实现的可能性，而设计夹具时，如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低，应以能否稳定地保证工件的加工质量，生产效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。
3.1 问题的提出
该夹具是用来夹紧工件，使工件正确定位，使工件相对于机床处于一个正确的位置，要保证工件的加工精度，保证工件相关的技术要求。同时，应考虑应如何提高劳动生产率和降低劳动强度；还要考虑其经济性和可行性。
3.2 夹具的设计
一、机床夹具及其功用
夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。
在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等，故机床夹具设计是一项重要的技术工作。
在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。然而，由于各类机床加工方式的不同，有些机床夹具还具有一些特殊的功能。 1、机床夹具的主要功能
机床夹具的主要功能，是装夹工件，使工件在夹具中定位和夹紧。 ①定位
确定工件在夹具中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件的定位面接触或配合实在的。正确的定位可以保证工件加工面的尺寸和位置精度要求。 ②夹紧
工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。
2机床夹具的特殊功能
机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。
①对刀
调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。 ②导向
如钻床夹具中的钻模板和钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具常称为钻模。
二、机床夹具在机械加工中的作用
在机械加工中，使用机床夹具的目的主要有以下六个方面。然而，在不同的生产条件下，应该有不同的侧重点。夹具设计时应该综合考虑加工的技术要求、生产成本和工人操作等方面的要求，以达到预期效果。
①保证加工精度 ②提高劳动生产率
③改善工人的劳动条件
④降低生产成本
⑤保证工艺纪律
⑥扩大机床的工艺范围
三、机床夹具的分类及设计要求
机床夹具的分类：
1、按夹具的通用性分类
主要反映夹具在不同生产类型中的通用性，故也是选择夹具的主要依据。目前，我国常用的分类有以下几种： ①通用夹具
其特点是适应性强、不需要调整或稍加调整即可装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而降低生产成本。使用于单件小批量生产。
②专用夹具
它是针对某一工件某一工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。其特点是针对性强，没有通用性。专用夹具的设计周期较长，适用于产品相对稳定、批量较大的生产中。
③可调夹具
对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。
④组合夹具
它是一种模块化的夹具，在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具，他已经商品化。 ⑤自动化生产用夹具
它是利用标准的模块组装成的夹具。
2、按夹具使用的机床分类
这是专用夹具设计所用的分类方法。设计专用夹具时，机床的类别、组别、型别和主要参数均已确定。它们不同点是机床的切削成形运动不同，故夹具与机床的连接方式不同。它们的加工精度要求也个不相同。
四、机床夹具设计的特点和设计要求
1、机床夹具的设计特点
机床夹具与其他装备设计比较，有较大的差别，主要表现在下列五个方面：
①要有较短的设计和制造周期。一般没有条件对夹具进行原理性试验和复杂的计算工作。
②夹具的精度一般比工件的精度高2～3倍。
③夹具和操作工人的关系特别密切，要求夹具与生产条件和操作习惯密切结合。
④夹具在一般情况小是单件制造的，没有重复制造的机会。通常要求夹具在投产时一次成功。
⑤夹具的社会协作制造条件较差，特别是商品化的元件较少。设计者要熟悉夹具的制造方法，以满足设计的工艺性要求。
显然，注意这些问题是很重要的。这将有利于保证夹具的设计、制造质量。
2、机床夹具的设计要求
设计夹具时，应满足下列四项基本要求。
①保证工件的加工精度要求，即在机械加工工艺系统中，夹具要满足以下三项要求：工件在夹具中的正确定位；夹具在机床上的正确位置；刀具的正确位置。
②保证工人的操作方便、安全。
③达到加工的生产率要求。
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④满足夹具一定的使用寿命和经济要求。
五、夹具的确定
因为模具生产为单件小批生产，通过以上叙述，如果重新设计夹具，那么必然会增加模具的制造成本，增长模具的制造周期。又因为通用夹具中的机用平口虎钳已能满足工件的加工工艺要求。所以，确定机用平口虎钳为此零件加工工艺中的夹具。
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总 结
时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
当选题报告，开题报告定下来的时候，我当时便立刻着手资料的收集工作中，当时面对浩瀚的书海真是有些茫然，不知如何下手。我将这一困难告诉了老师，在老师细心的指导下，终于使我对自己现在的工作方向和方法有了掌握。
在搜集资料的过程中，我认真准备了一个笔记本。我在学校图书馆，还在网上查找各类相关资料，将这些宝贵的资料全部记在笔记本上，尽量使我的资料完整、精确、数量多，这有利于设计的撰写。
半个月后资料已经查找完毕了，我开始着手论文的写作。在写作过程中遇到困难我就及时和老师联系，并和同学互相交流，请教专业课老师。在大家的帮助下，困难一个一个解决掉，设计任务书也慢慢成型。
当我终于完成了所有打字、绘图、排版、校对的任务后整个人都很累，但同时看着电脑荧屏上的毕业设计稿件我的心里是甜的，我觉得这一切都值了。这次毕业论文的制作过程是我的一次再学习，再提高的过程。在论文中我充分地运用了大学期间所学到的知识。
我不会忘记这难忘的几个月的时间。毕业论文的制作给了我难忘的回忆。在我徜徉书海查找资料的日子里，面对无数书本的罗列，最难忘的是每次找到资料时的激动和兴奋；记忆最深的是每一步小小思路实现时那幸福的心情；为了论文我曾赶稿到深夜，但看着亲手打出的一字一句，心里满满的只有喜悦毫无疲惫。这段旅程看似荆棘密布，实则蕴藏着无尽的宝藏。我从资料的收集中，掌握了很多知识，让我对我所学过的知识有所巩固和提高。在整个过程中，我学到了新知识，增长了见识。在今后的日子里，我仍然要不断地充实自己，争取在所学领域有所作为。
脚踏实地，认真严谨，实事求是的学习态度，不怕困难、坚持不懈、吃苦耐劳的精神是我在这次设计中最大的收益。我想这是一次意志的磨练，是对我实际能力的一次提升，也会对我未来的学习和工作有很大的帮助。
在这次毕业设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。
在此更要感谢我的指导师和专业老师，是你们的细心指导和关怀，使我能够顺利的完成毕业设计。在我的学业和毕业设计的研究工作中无不倾注着老师们辛勤的汗水和心血。老师的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神使我深受启迪。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。
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参考文献
【1】李云程·模具制造工艺学 第2版 机械工业出版社
【2】陈明·机械制造工艺学 机械工业出版社
【3】杨伟群·数控工艺培训教程（数控铣部分） 清华大学出版社
【4】薛源顺·机床夹具设计 机械工业出版社
【5】徐海枝·机械加工工艺编制 北京理工大学出版社
【6】王启仲·金属切削原理与刀具 机械工业出版社
【7】李京平·模具现代制造技术概论 机械工业出版社
【8】陈志刚·塑料成型工艺及模具设计 机械工业出版社
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