凸模固定板機械加工工藝設計.doc

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目錄 引言 第1章 零件的技術要求及結構 1.1 零件的作用 1.2 結構分析 1.3 圖紙技術要求分析 第2章 毛坯的選擇及工藝設計 2.1 選擇毛坯的類型 2.2 毛坯結構尺寸的確定 第3章 機械加工的工藝設計 3.1 制定工藝路線 3.2 工藝路線方案 3.3 機械加工余量工序尺寸和定位基準的確定 第4章 各工序切削用量的選擇與計算 第5章 機械加工工藝過程卡 第6章 心得體會 參考文獻 引言 本課程設計是在完成《模具制造工藝學》學習的基礎上，為了達到理論和 實踐結合的目的而進行的，對本人而言，我相信通過本次課程設計對自己未來從事的工作有一定的作用，從中 鍛煉自己處理問題、分析問題的能力，為今后很快的適應工作打下基礎。在完成課程設計的同時，也培養(yǎng)了我們正確使用技術資料，國家標準，有 關 手 冊，圖 冊 等工具書，進行設計計算，數(shù)據(jù)處理，編寫技術 文件 等 方 面 的 工作能力，也為我們以后的工作打下堅實的基礎，所以我們要認真對待這次綜合能力運用的機會！ 本課程設計包括以下幾個方面的內容： 第一章、零件的技術要求及結構分析 主要包括功能結構、尺寸精度、形位公差、表面質量、硬度要求等。 第二章、毛坯的選擇及工藝分析 毛坯的選擇，根據(jù)零件的要求，進行毛坯尺寸和公差等零件鍛件圖的確定。 第三章、機械加工工藝設計 機械加工工藝設計，包括對零件的銑削和磨削，零件的孔隙加工， 工藝路線及工序內容的確定。 第四章、 各工序切削用量的選擇與計算 第五章、 機械加工工藝過程卡 填寫工藝過程綜合卡片，根據(jù)前述各項內容以及加工簡圖，一并填入機械加工工藝過程卡片中。 第一章 零件的技術要求及結構 固定板是模具的重要成型零件，用來固定凸模的，它有幾個作用，一是固定凸模保證其能垂直于模具的平面，保證在工作時能夠垂直的用于沖壓、沖孔、沖裁、落料。另外保證幾個沖頭之間的相對位置，不 會 發(fā) 生 相對 的 移 動 。在 沖 壓 時 ，不 被 拔 下來，還 有 通 過 凸 模 固 定 板 和上模板連接，通過模柄固定于沖床的滑塊的安裝孔中，進行沖壓工作。 固定板按其結構形式可分為整體式。按固定板的形狀大致可分為回轉曲面和非回轉曲面兩種。 對回轉曲面的固定板，一般用車削、內圓磨削或坐標磨削進行加工制造，工藝過程比較簡單。而非圓回轉曲面型腔的加工制造要困難得多，其加工工藝概括起來有以下3個方面： 1.用機械切屑加工配合鉗工修整進行制造，該工藝不需要特殊的加工設備，采用通用機床切除固定板的大部分多余材料， 在由鉗工精加工 修 整 。它 的 勞 動 強 度 大 ，生 產 率 低 ，質 量 不 易 保 證 。在 制 造過 程中應充分利用各種設備的加工能力，盡可能減少鉗工的工作量。 2.應用仿形、電火花、超聲、電化學加工及化學加工等專用設備進行加工，可以 大 大 的 提 高 生 產 效 率 ，保 證 型 腔 的 加 工 質 量 。但 工 藝 準 備 周期長，在加工中工藝控制復雜，有的還污染環(huán)境。 3. 采用數(shù)控加工或模具計算機輔助設計與制造（即模具CAD/CAM）技 術 ，可 以 加 快 模 具 的 研 制 速 度 ，縮 短 模 具 的 生 產 周 期 ，優(yōu) 化 模 具 制 造工藝和結構參數(shù)，提高模具的壽命。這種方法是模具制造技術的方向。 1.1 零件的作用 題目所給的零件是凸模固定板機械加工工藝設計（如圖1.1），模具在工作時，凸模要承受很大的沖裁力，這個力通過凸模的固定端傳遞到上模座。如果作用在模座上的力大于其許用應力時，就會在模板上 壓 出 凹坑，從 而 影 響 凸 模 的 正 確 位 置 。為 了 避 免 模 座 的 損 壞 ，在 凸 模 固定板和上模座之間加裝一塊淬硬的墊板。在復合模的凸凹模固定板與模座之間，因為同樣的原因也需要加裝一塊墊板。模具在工作時，凸模要承受很大的沖裁力，這個力通過凸模的固定端傳遞到上模座。如果作用在模座上的力大于其許用應力時，就會在模板上壓出凹坑，從而影響凸模的正確位置。為了避免模座的損壞，在凸模固定板和上。在復合模的凸凹模固定板與模座之間，因 為 同 樣 的 原 因 也 需 要 加 裝 一 塊 墊 板 。設 計 時 ，一 般 根 據(jù) 需 要 在 國標中選取標準的墊板型號。 圖1.1 凸模固定板（材料:Q235) 1.2結構分析： 該零件屬于平板類，主要加工內容為平面和孔系。 平面的加工方法為刨、銑、磨；孔系的加工方法為鉆、鏜，或 擴、鉸，或銑、磨等等。 1.3圖紙技術要求分析 （1）從零件圖上來看，該零件結構較復雜，其主要加工表面以及加工表面之間的要求有主要平面為上下平面，Ra為1.6μm,其余Ra為6.3μm，其余的為： 5-Φ9：通孔；深12mm； 2-Φ8：通孔；深12mm; 3-Φ6.5: 通孔 深12mm; 3-Φ5: 通孔; 反擴Φ9.5,深3mm; 圓形通孔Φ18.5, 反擴Φ22.5. 第二章 毛坯的選擇及工藝設計 2.1 選擇毛坯的類型 由圖紙可知材料為Q235，查表可知熱處理狀態(tài)為退火或正火，其HB為175~225，可用硬質合金和高速鋼刀進行切屑加工。考慮到沖裁模在工作過程中力學性能要求高，所以應選擇鍛件，已使零件零件金屬纖維盡量不被破壞，保持零件工作可靠性。由于該零件坯料只需單件小批量生產，且零件坯料結構簡單，查文獻可選自由鍛。 2.2毛坯結構尺寸的確定 毛坯形狀和尺寸，基本上取決于零件形狀和尺寸。零件和毛坯的主要差別，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的機械加工余量，即 毛 坯 加工 余 量。毛 坯 制 造 時，同 樣 會 產 生 誤 差 ，毛 坯 制 造 的 尺 寸公 差稱為毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗，從而影響產品的制造成本。初步選取毛坯余量為5mm，即毛坯零件圖確定如下 第三章、機械加工工藝設計 3.1制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，因當是零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能達到合理的保證。在生產綱領以確定的為單件小批生產的條件下，可以考慮采用立式銑床加工。除此之外，還應當考慮所選定的加工方法能否達到所需的加工精度和表面粗糙度，并符合經濟性的要求。 據(jù)圖紙可知上零件粗糙度的要求，確定各工序加工路線如下： 平面加工： 查模具制造工藝學圖2-3，要使外圓外的粗糙度達6.3μm，可確定加工方案為粗銑→精銑，要使配合面的精度達到1.6μm，確定加工路線為粗銑→精銑→磨削。 孔加工： 查模具制造工藝學圖2-2，要使直徑為8mm公差等級IT6的孔的粗糙度值不超過6.3μm，可確定加工路線為鉆孔→擴孔→鉸孔 3.2工藝路線方案 工序1： 備料 按Φ9022 鍛造毛坯。 工序2： 熱處理 退火硬度小于等于240 工序3： 銑外圓輪廓 銑外圓輪廓至圖樣要求尺寸 工序4： 銑上下表面 粗銑→精銑留余量0.4 工序5： 鉆、擴、鉸 工序6： 熱處理 工序7： 精磨上下平面 精磨上下平面至圖樣要求尺寸 工序8： 檢驗 3.3機械加工余量、工序尺寸和定位基準的確定 1. 上下平面： （1） 加工的余量確定查《機械設計課程設計指導書》表2-36 磨削余量:z=0.3mm 精銑余量:z=1.0mm 粗銑余量:z=5-0.3-1.0=3.7mm 2. 外圓平面： （2） 精銑余量:z=1.0mm 粗銑余量:z=5-1.0=4.0mm 3. 孔系： (1)3-Φ5反擴Φ9.5,深3mm沉孔的加工余量 鉆：z=4mm查表（2-28） 粗鉸：z=0.95mm 精鉸：z=0.05mm （2）工序基本尺寸及偏差的確定 鉆4，粗鉸4.95，精鉸5 鉆： 公差等級IT12， 公差值0.18mm 粗鉸：公差等級IT9， 公差值0.043mm 精鉸：公差等級IT7， 公差值0.018mm 按“入體”原則標注工序尺寸如下： 鉆4mm 0, 0.18 粗鉸4.95mm 0,0.043 精鉸5mm 0,0.018 其它孔與此孔系類似 4. 定位基準 選擇上下平面、互相垂直的圓周側面為定位基準面，即三基面體系定位，符合基準統(tǒng)一的原則。 第四章、各工序切削用量的選擇與計算 工序一：備料 按Φ9022 mm將毛坯鍛造成型。 由于凸模固定板在工作壓力狀態(tài)中承受能力要求較高，而且結構形狀簡單所以選用鍛件毛坯比較合理。刀具選YT30硬質合金刀。選用三向鐓拔的方式鍛成方形毛坯。始鍛溫度1050-1100℃，終 鍛 溫 度 800-850℃,700℃以上風冷，加熱時咬經常翻動，加熱時間為1-1.5min，最后得到所要鍛件。 工序二：熱處理 退火：將工件加熱到Ac1或Ac3以上（發(fā)生相變）或Ac1以下（不發(fā)生相變），保溫后，緩冷下來，通過相變已獲得珠光體型組織，或不發(fā)生相變以消除應力降低硬度的一種熱處理方法。 鍛件的退火工藝：選擇高溫保溫時間3h，低溫降火時間3h。 退火主要目的： （1） 降低硬度，提高塑性，改善切屑加工性能和壓力工作性能。（2）細化晶粒，調整組織，改善機械性能，為下步工序作準備。 工序三：銑外圓輪廓 用立式升降臺銑床X52K，銑外圓輪廓至圖樣要求尺寸。 工序四：銑上下表面 1. 粗銑上下大平面 該工序有兩個工步（1）以下面為基準，粗銑上面；（2）以上面為基準，粗銑下面,背吃刀量取3.7mm（粗銑加工余量） 2. 進給量f=0.05mm/z（每齒） 3. 切削速度：公式n= 查表5-9，按鑲齒銑刀，v可取48.4m/min,由公式可算出n=189.5r/min,參照表4-15所列，x5012型立式銑床主軸速度，取轉速n=188 r/min,代入公式可得v實際=47.2256m/min。 4. 精銑上下面 背吃刀量取1.0mm,查表2-5，按Ra2.5取f=0.3mm/r,選取v為54.6m/min,n=222.58r/min,查表，取n=263r/min,代入v實際=66.066m/in。 工序五、鉆、擴、鉸 把工件裝夾在工作臺上以直角坐標定位進行加工，直接用立銑刀工作臺的縱、橫走刀來控制平面孔系的坐標尺寸。 1. 鉆3-Φ5孔 刀具1：選擇Ф4mm的高速鋼麻花鉆，進給量0.18mm/r,切削速度13m/min，轉速420r/min,切削液選擇乳化液。 刀具2：選擇Ф9.5mm的端部磨平的麻花鉆，進給量0.18mm/r，切削速度13m/min,轉速420r/min，切削液與上道工步相同。 2. 鉆3-Ф6.5孔 刀具：選擇Ф5mm的高速鋼麻花鉆，進給量0.18mm/r，切削速度13m/min,轉速420r/min，切削液與上道工步相同。 3. 鉆2-Ф8孔 刀具：選擇Ф7mm的高速鋼麻花鉆，進給量0.18mm/r，切削速度13m/min,轉速420r/min，切削液與上道工步相同。 4. 鉆5-Ф9孔 刀具：選擇Ф8mm的高速鋼麻花鉆，進給量0.18mm/r，切削速度13m/min,轉速420r/min，切削液與上道工步相同。 5. 鉆Ф18.5孔 刀具1：選擇Ф17mm的高速鋼麻花鉆，進給量0.18mm/r，切削速度13m/min,轉速420r/min，切削液與上道工步相同。 刀具2：選擇Ф22.5mm的端部磨平的麻花鉆，進給量0.18mm/r，切削速度13m/min,轉速420r/min，切削液與上道工步相同。 6. 鉸Ф5mm孔 刀具：選擇高速鋼直柄機用鉸刀，Ф5mm，L=110mm,l=22mm，齒數(shù)Z=6，單邊余量為0.2mm，切削速度5m/min,進給量1.0mm/r,切削液選擇含硫的極壓切削油。 7.鉸Ф6.5mm孔 刀具：選擇高速鋼直柄機用鉸刀，Ф6.5mm，L=110mm，l=25mm,齒數(shù)Z=6，單邊余量為0.2mm，切削速度5m/min,進給量1.0mm/r,切削液選擇含硫的極壓切削油。 8.鉸Ф8mm孔 刀具：選擇高速鋼直柄機用鉸刀，Ф8mm，L=110mm，l=25mm, 齒數(shù)Z=6，單邊余量為0.2mm，切削速度5m/min,進給量1.0mm/r,切削液選擇含硫的極壓切削油。 9.鉸Ф9mm孔 刀具：選擇高速鋼直柄機用鉸刀，Ф9mm，L=110mm，l=25mm, 齒數(shù)Z=6，單邊余量為0.2mm，切削速度5m/min,進給量1.0mm/r,切削液選擇含硫的極壓切削油。 10.鉸Ф18.5mm孔 刀具：選擇高速鋼直柄機用鉸刀，Ф18.5mm，L=150mm，l=25mm, 齒數(shù)Z=8，單邊余量為0.2mm，切削速度5m/min,進給量1.0mm/r,切削液選擇含硫的極壓切削油。 工序六：熱處理 1.淬火：加熱溫度800～830度，保溫0.4～0.5h,淬火硬度≥62HRC油冷。 2.回火：為了改變淬火組織，等到一定的強度、韌性的配合，消除淬火應力和回火中的組織轉變應力?；鼗饻囟?40～160度。 Q235的淬火和回火工藝如圖 工序7：精磨上下表面 目的：為了消除熱處理對表面的影響，以達到設計要求。 1. 磨床：MM7112(砂輪直徑140～200mm，砂輪內經75mm，砂輪寬度20mm） 2. 上下平面磨削 1）砂輪的選擇。見[5]中第12章各表，結果為 GBD80ZRA6P20020752075 其含義為 ：砂 輪 磨 料 為 單 晶 剛 玉 （代 號GBD），粒度為80#，硬度為中軟(代號ZR),陶瓷結合劑(代號為A)，6號組織，平形砂輪（代號為P），其尺寸為2002075(DBd)。安全線速度為35m/s。 2）切削用量的選擇。磨頭主軸轉速2810r/min 軸向進給量fa=0.5B=10mm(雙行程） 徑向進給量fr=0.020mm/雙行程 3. 垂直平面磨削 用精密角鐵和平行夾頭裝夾工件。砂輪類型和切削用量和上下平面 磨削一樣。 工序八：檢驗 第五章 機械加工工藝過程卡 工序號 工序名稱 工序內容 設備 工序簡圖 1 備料 2 熱處理 3 銑外圓輪廓 4 銑上下表面 5 鉆、鉸 6 熱處理 7 精磨上下表面 8 檢驗 第六章 心得體會 通過這段時間的模具制造工藝學課程設計進一步鞏固、加深和拓寬 所學 的 知 識 ；通 過 設 計 實 踐 ，樹 立 了 正 確 的 設 計 思 想 ， 增 強 創(chuàng) 新 意 思和競爭意識，熟悉掌握了機械設計的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了分析和解決 問 題 的 能 力 ； 通 過 設計 工 藝 、 繪 圖 以 及 對 運 用 技 術 標 準 、 規(guī) 范 、 設 計手冊等相關設計資料的查閱，對自己進行了一個全面的機械加工的基本技能的訓練。 現(xiàn)在已經完成了為期三個星期的模具制造工藝學課程設計。首先我要感謝老師在這次實訓中給予的幫助，其次還要感謝我的同學在我查詢資料，整理資料過程中給我的幫助和支持。 通過這次課程設計，我認識到，機械制造工藝的制定并不是我們想象中的那么簡單，它需要專業(yè)人耐心而細致的計算和多次的查閱資料，最后制定出滿意的設計參數(shù)。此次課設鍛煉了我們的耐心和信心，而且讓我再次CAD制圖，為以后的畢業(yè)設計夯實了基礎，更為以后的工作做好技能上的準備。 參考文獻 1. 郭鐵良主編.模具制造工藝學（第三版）高等教育出版社 2. 王伯平主編.互換性與測量技術基礎（第三版）機械工業(yè)出版社