量杯课程设计说明书

广东工业大学华立学院 课 程 设 计（论文）课程名称 模具制造技术基础课程设计 题目名称 量筒塑料模具机械制造工艺规程学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级 11材料1班 学生姓名 翟家园指导教师 万志锋2013 年 12 月 13 日设计说明课程设计的零件为塑料量杯，对于塑料量杯来说，内外表面转弯处应尽可能采用圆角过渡，这样可以使其强度高，塑料熔体在型腔中流动性好，美观，不易产生内应力和变形。塑料量杯采用注塑成型加工，注塑成型是塑料加工中是最普遍采用的方法，该方法全部热塑料和部分热固性塑料，制得的塑料制品数量之大是其他成型方法望尘莫及的。由于注塑成型加工不仅产量多，而且运用于多种原料，能够成批，连续的生产，并且具有固定的尺寸，可以实现生产自动化，高速化，因此，具有极高的经济效益。本课程设计主要是要制造的为零件的下模部分，主要的加工设备为数控铣床。浇口部分铣床比较难加工，可以采用电火花加工。电火花加工是在特定介质中，通过工具电极和工件之间的脉冲放电的电腐蚀作用，对工件进行加工的一种方法，可以加工各种高熔点高硬度高纯度高韧性的材料，广泛运用于模具制造中。通过课程设计，充分了解零件的制造的整个过程，包括毛坯的选择种类及其加工方法。模具制造工艺的编制，模具零件的机械加工，还要了解模具零件的电加工方法，模具的研磨，以提高模具的表面质量，最后还有模具的装配。关键词 塑料量杯 注塑模具 制造工艺编制 目录设计说明11 零件分析11.1 零件的作用11.2 零件分析11.3 工艺分析11.4零件图12 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图33 选择加方法 确定加工路线43.1 加工余量的确定43.2 装配图5装配图的内容包括以下几点：53.2.1 一组视图53.2.2 必要的尺寸53.2.3 技术要求53.2.4 零、部件序号、标题栏和明细栏64 制定机械加工工艺路线64.1 先加工基准面64.2 划分加工阶段74.3 先孔后面74.4 主要表面的光整75制定机械加工路线86 参考文献97 附录91 零件分析1.1 产品的作用该产品是日常生活所需用到的量杯，一般用于家庭日常食物测量，所以量杯在工作中不承受冲击载荷，也没有各种应力。该端盖的轮廓尺寸不大，形状也不是很复杂，要求产品必须无毒安全。1.2 零件分析该产品的模具加工性较好，上下模加工简单，形状单一。加工时还要把流道加工出来，流道的最小半径为10毫米，用球刀加工比较困难，可采用电火花加工。1.3 工艺分析工艺程序分析是对现场的宏观分析，把整个生产系统作为分析对象。目的:改善整个生产过程中不合理的工艺内容、工艺方法、工艺程序和作业现场的空间配置。通过严格的考查与分析，设计出最经济合理、最优化的工艺方法、工艺程序、空间配置。工艺是劳动者利用生产工具对各种原材料、半成品进行增值加工或处理，最终使之成为制成品的方法与过程。制定工艺的原则是：技术上的先进和经济上的合理。由于不同的工厂的设备生产能力、精度以及工人熟练程度等因素都大不相同，所以对于同一种产品而言，不同的工厂制定的工艺可能是不同的；甚至同一个工厂在不同的时期做的工艺也可能不同。可见，就某一产品而言，工艺并不是唯一的，而且没有好坏之分。这种不确定性和不唯一性，和现代工业的其他元素有较大的不同，反而类似艺术。所以，有人将工艺解释为“做工的艺术”。零件对硬度要求不高，热处理为调制处理。1.4零件图用以制造模具零件毛坯的有型材、型材焊接件、铸件、锻件四类。铸造毛坯又分为砂型铸造、金属模铸造、压力铸造、精密铸造。锻造毛培又分为自由锻、普通模锻、精密模锻等。该零件选用45#铸钢，零件结构简单，故毛培形式采用型材焊接，加工余量一般，原材料为钢材，零件尺寸为大中型，适合用于单件生产，生产成本较低模具材料的类别根据在模具设计中规定的模具材料类别，可以确定毛坯形式。例如精密冲裁模的上、下模座多为铸钢材料，大型覆盖件拉深模的凸模、凹模和压边圈零件为合金铸铁时，这类零件的毛坯形式必然为铸造件。又如非标准模架的上、下模座材料多为45钢，毛坯形式应该是厚钢板的原型材。模具结构中的工作零件，例如精密冲裁模和重载冲压模的工作零件，多为高碳高合金工具钢，其毛坯形式应该为锻造件。高寿命冲裁模的工作零件材料多为硬质合金，其毛坯形式为粉末冶金件。产品如下图所示 图1.1 塑料量杯2 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图3 选择加方法 确定加工路线量杯下模的结构较为简单，加工表面主要为曲面和平面。由于是塑料模具，一般要求较高的表面质量。粗基准的选择影响到余量的分配和工件的装夹方式，一般选用平面为粗基准。精基准主要是满足精度要求，可以根据基准重合原则，选择设计基准为精基准。3.1 加工余量的确定加工余量的概念加工余量：指加工过程中所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。总加工余量（亦称毛坯余量）：由毛坯转变为零件的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量（亦称毛坯余量）。一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）。工序余量：是相邻两工序的工序尺寸之差，毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。由于工序尺寸有公差，故实际切除的余量大小不等。由图可知，工序余量的基本尺寸（简称基本余量或公称余量）Z可按下式计算对于被包容面：Z=上工序基本尺寸本工序基本尺寸对于包容面：Z=本工序基本尺寸上工序基本尺寸为了便于加工，工序尺寸都按“入体原则”标注极限偏差。被包容面的工序尺寸取上偏差为零；包容面的工序尺寸取下偏差为零。毛坯尺寸则按双向布置上、下偏差。 （上）被包容面（轴） （下）包容面（孔） 工序余量和工序尺寸及其公差的计算公式： Z=Zmin+Ta Zmax=Z+Tb= Zmin+Ta +Tb 式中：Zmin最小工序余量；Zmax最大工序余量； Ta上工序尺寸的公差； Tb本工序尺寸的公差。 由图可看出: 工序加工余量及其公差公称加工余量= 前工序尺寸 - 本工序尺寸最小加工余量=前工序尺寸的最小值- 本工序尺寸的最大值最大加工余量=前工序尺寸的最大值- 本工序尺寸的最小值工序加工余量的变动范围（最大加工余量与最小加工余量之差）=前工序工序尺寸公差+ 本工序的工序尺寸公差二影响加工余量的因素主要影响因素分单项介绍如下:（1）前工序形成的表面粗糙度和缺陷层深度（Ra和Da） （2）前工序形成的形状误差和位置误差（x和w） 综上所述，影响工序加工余量的因素可归纳为下列几点：（1）前工序的工序尺寸公差（Ta）。 （2）前工序形成的表面粗糙度和表面缺陷层深度（Ra+Da）。（3）前工序形成的形状误差和位置误差（x、w）。（4）本工序的装夹误差（b）。三确定加工余量的方法（1）查表修正法(目前应用最广。)（2）经验估计法(只适用于单件、小批生产。)（3）分析计算法(目前应用较少。)。在确定工序尺寸时，首先要确定加工余量。正确地确定加工余量对于工厂有重要的意义。若毛培的余量过大，浪费材料势必使成本提高；反之余量较小，使毛培制造困难，同样增加成本，余量太小也不能保证加工精度。所以余量过大过小都会对机械加工过带来不利影响。零件粗加工留给精加工的余量为0.2mm。3.2数控机床的选择数控机床是指用计算机来控制的机床，多用于多产品、中小批量。为了使数控机床在本企业的生产中充分发挥作用，一定要选择用合适的机床。在选择数控机床时，可以遵循下列原则：根据加工范围，确定采用数控加工的典型零件在选择并决定某个零件进行数控加工以后，并不是说零件所有的加工内容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工序里面的一部分。因此，有必要对零件图样进行仔细分析，选择那些最合理的最需要的进行数控加工的内容和工序。3.2 装配图装配图是表达设计思想及技术交流的工具，是指导生产的基本技术文件。无论是在设计机器还是测绘机器时必须画出装配图在产品或部件的设计过程中，一般是先设计画出装配图，然后再根据装配图进行零件设计，画出零件图；在产品或部件的制造过程中，先根据零件图进行零件加工和检验，再按照依据装配图所制定的装配工艺规程将零件装配成机器或部件；在产品或部件的使用、维护及维修过程中，也经常要通过装配图来了解产品或部件的工作原理及构造。装配图的内容包括以下几点：3.2.1 一组视图一组视图正确、完整、清晰地表达产品或部件的工作原理、各组成零件间的相互位置和装配关系及主要零件的结构形状。3.2.2 必要的尺寸标注出反映产品或部件的规格、外形、装配、安装所需的必要尺寸和一些重要尺寸。3.2.3 技术要求在装配图中用文字或国家标准规定的符号注写出该装配体在装配、检验、使用等方面的要求。3.2.4 零、部件序号、标题栏和明细栏按国家标准规定的格式绘制标题栏和明细栏，并按一定格式将零、部件进行编号，填写标题栏和明细栏 。4 制定机械加工工艺路线机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序的工序尺寸、所用设备和工艺装备以及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟定是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少等。拟定工艺路线的一般原则4.1 先加工基准面零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”4.2 划分加工阶段加工质量要求高的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排热处理工序；以及便于时发现毛坯缺陷等。4.3 先面后孔 1 对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。4.4 主要表面的光整 加工（如研磨、珩磨、精磨等）应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。上述为工序安排的一般情况。有些具体情况可按下列原则处理。 (1)、为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、粗加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效处理工序来消除内应力。 (2)、合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。 (3)、在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。所用材料及其技术要求 模具材料为20cr，热处理后硬度为30到35HRC。热处理工艺性分析 该模具要求硬度不高，应在热处理调质后通过切削加工对上中下模进行配作。但如果热处理变形较大，将因精加工切削余量不足而导致报废。因此，淬火时需要采取尽量减少变形的措施。淬火和回火 为减少淬火变形，采用分级加热和分级冷却工艺。处理结果 硬度为31到32HRC；由于变形量很小，保证了精加工余量.5制定机械加工路线毛坯为1008045板材，工件材料为45#，根据零件图样要求其加工工序为：方案一：使用通用夹具装夹毛坯；使用直径为10mm的平底刀粗铣10080平面，使零件初步成形。再使用直径为10mm的平底刀粗加工中间凸起部分。最后使用直径为6mm的球刀平行铣削铣出外形轮廓。方案二：使用通用夹具装夹毛坯，使用直径为10mm的平底刀粗铣10080平面，使零件初步成形。再使用直径为10mm的平底刀粗加工中间凸起部分。最后使用直径为6mm的球刀放射状加工加工中间凸起的外形轮廓。比较这两种加工方法，放射状加工出来的工件表面粗糙度会好一点，但是工件最高表面中间会有一个点留下，由于是注塑零件，要求的表面粗糙度较高，故采用平行铣削的方法加工，即采用方案一较合适。6 参考文献1 申爱民主编，UG NX6.0塑料模具设计，中国铁道出版社。2 许发樾主编，模具标准化与原型结构设计，机械工业出版社。3 王静主编，注塑模具设计基础，电子工业出版社。4 熊建武主编，模具零件公差配合的选用，机械工业出版社。5 曾珊琪主编，模具寿命与实效，化学工业出版社。6 马修金主编，压铸工艺与模具设计，北京理工大学出版社7 韩秋实主编，机械制造技术基础，机械工业出版社7 附录7.1 零件图7.2 模具装配图7.3 模具主要零件毛坯图7.4 机械加工工艺过程卡片7.5 机械加工工序卡片