模具制造工艺学课程设计

目录引言1第一章、零件的技术要求分析21.1零件结构分析21.2图纸技术要求分析2第二章、工艺规程的设计32.1毛胚类型的确定32.2毛胚结构尺寸及公差的确定32.3定位基准的选择42.4工艺方案的确定4第三章、加工余量及工序尺寸的确定4第四章、各工序切削用量的选择与计算5第五章、机械加工工艺过程卡片9总结10参考文献10引言本课程设计是在完成 模具制造工艺学 学习的基础上， 为了达到理论和实践结合的目的而进行的， 对本人而言，我相信通过本次课程设计对自己未来从事的工作有一定的作用， 从中锻炼自己处理问题、 分析问题的能力， 为今后很快的适应工作打下基础。本课程设计包括以下几个方面的内容：零件的技术要求分析及结构分析主要包括功能结构、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差、表面质量、硬度等机械性能要求、结构分析等。工艺规程设计毛坯的选择， 根据零件的要求， 进行毛坯尺寸和公差等零件锻件图的确定。毛胚制造工艺设计。加工余量及切屑用量的设计电火花线切割和机械加工工艺设计， 零件的机械加工工艺过程 （工艺路线）包括对零件的铣削和磨削，零件的孔隙加工及工序内容的确定。工序卡填写工艺过程综合卡片，根据前述各项内容以及加工简图，一并填入机械加工工艺过程卡片中。第一章、零件的技术要求及分析1.零件结构形状分析4 个直径为 8，2 个直该零件从形体上分析其总体结构为平行六面体，上表面有径为 6 的凹模通孔，中间为下凹的型腔，因此其结构形状较简单。2.图纸技术要求分析如图可知，该零件形状比较简单， 外形尺寸也不大。 要求的尺寸标注采用统一的基准即设计基准， 零件内腔各表面的粗糙度要求较高， 下凹部分的表面粗糙度达到 Ra0.4。另外，该零件有一个固定孔， 其精度要求 Ra 为 0.4，平面部分位 Ra0.8。另外零件上孔比较多， 要求有一定的位置精度。 零件上各孔的精度， 垂直度和孔间距要求。常用零件各孔径的配合精度一般为IT7 IT6 ，Ra0.4 1.6um.对安装滑动导柱的零件， 孔轴线与上下模座平面的垂直度要求为4 级精度。零件上各孔之间的孔间应保持一致，一般误差要求在0.02mm 以下。材料的机械性能分析T10A 强度及耐磨性均较 T8 和 T9 高，但热硬性低、 淬透性不高且淬火变形大。适于制造切削条件差、 耐磨性要求较高， 且不受忽然和剧烈振动， 需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、切纸机、低精度而外形简单的量具 (如卡板等 )，可用作不受较大冲击的耐磨零件。该钢在退火状态下进行粗加工， 然后淬火低温回火至高硬度， 再精加工。获得高的耐磨性和镜面抛光性。 进行低碳马氏体低温淬火， 使具有较高的耐磨星河强韧性，预防和减少变形和开裂现象第二章、工艺规程的设计1. 毛胚类型的确定由于技术要求说明零件材料为45 钢，查文献 5 表可知， T10A 热处理状态为淬火 760780,水冷。其硬度为 60HRC 左右，可用硬质合金和高速钢刀进行切屑加工。考虑到在工作过程中力学性能要求高，所以应选择锻件，已使零件金属纤维尽量不被破坏，保持零件工作可靠性。由于该零件坯料只需单件小批量生产，且零件坯料结构简单，查文献 9 表 2-10 可选自由锻。2.毛胚结构尺寸及公差的确定（1）毛胚加工余量的确定：经过查表（模具机械加工工艺 -吴泊良，附表 5）可知，初步选取毛胚余量为5mm（单边余量），亦即长宽高都加上 10mm。（2）毛胚结构尺寸公差的确定经过查询机械加工工艺手册电子版，可知毛胚各尺寸公差如下长：+1，-1宽：+1，-1高： +1，-1（mm）（ 3）毛胚零件图确定如下（ 4）毛坯制造工艺设计锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。 因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。 其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。 模型锻造件的尺寸精度和生产率较高， 主要用于产量较大的中小型锻件。板类毛坯是用板材冲裁出来的可以是圆形， 也可以是八边形或六边形。 在用于锻造前的一些准备工序一般有：板材冲压退火润滑处理锻造。3. 定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。 基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证， 生产率得到提高。 否则，加工工艺过程中会出现问题， 更为严重的还会造成零件大批量的报废， 使生产无法正常进行。 对于垫板作如下基准选择：选择上下平面， 相邻互相垂直的两侧面为定位基准面， 即三基面体系定位， 符合基准统一原则。4.工艺方案的确定加工的零件其工艺过程如下：工序一：准备毛坯工序二：热处理工序三：铣 4 边工序四：粗磨上下面工序五：铣内矩形工序六：电火花线切割工序七、钳工划线工序八：加工孔系按 13511025调质 28-32HRC用铣床铣 4 边至图样要求尺寸 125 100粗磨上下面，留余量0.4钻8 孔至7.8绞8 孔至 8钻6孔至5.9绞6 孔至6工序九：精磨上平面、内腔至图样要求工序十：终检第三章、加工余量及工序尺寸的确定六个平面加工余量：（1）粗铣查表取粗铣后半精铣加工余量z=1.7mm，。（2）半精铣半精铣后留磨削加工余量z=0.3mm。 6 （1）加工余量的确定钻： z=5.0mm（查表 2-28）粗铰： z=0.95mm 精铰：z=0.05mm（2）工序基本尺寸及偏差的确定钻 5，粗铰 5.95，精铰 12钻：公差等级 IT12 ，公差值 0.18mm 粗铰：公差等级 IT9 ，公差值 0.043mm精铰：公差等级IT7 ，公差值 0.018mm按“入体”原则标注工序尺寸如下钻 5mm 0, 0.18 粗铰 5.95mm 0,0.043 精铰 6mm 0,0.018 8 （1）加工余量的确定钻： z=7.0mm（查表 2-28）粗铰： z=0.95mm精铰： z=0.05mm（2）工序基本尺寸及偏差的确定钻 7，粗铰 7.95，精铰 8钻：公差等级 IT12 ，公差值 0.18mm 粗铰：公差等级 IT9 ，公差值 0.043mm 精铰：公差等级 IT7 ，公差值 0.018mm 按“入体”原则标注工序尺寸如下钻 7mm 0, 0.18 粗铰 7.95mm 0,0.043 精铰 8mm 0,0.018第四章、各工序切削用量的选择与计算工序 1准备毛坯按 135 11025 mm 将毛坯锻造成型。由于要求凹模具有较高的强度，硬度，耐磨性，适用于连续落料冲孔，而且结构形状简单所以选用锻件毛坯比较合理。 为了满足为了满足推件板的硬度和刚度要求，可选择零件材料 T10A 钢，刀具选 YT30 硬质合金刀。选用三向镦拔的方式锻成方形毛坯。始锻温度1050-1100，终锻温度800-850,700以上风冷， 加热时咬经常翻动， 加热时间为 1-1.5min，最后得到所要锻件。工序 2热处理退火：将工件加热到 Ac1 或 Ac3 以上（发生相变）或 Ac1 以下（不发生相变），保温后，缓冷下来，通过相变已获得珠光体型组织， 或不发生相变以消除应力降低硬度的一种热处理方法。 锻件的退火工艺：选择高温保温时间 3h，低温降火时间 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压力工作性 能。（2） 细化晶粒，调整组织，改善机械性能，为下步工序作准 备。正火是将工件加热到适宜的温度后在空气中冷却， 正火的效果同退火相似， 只是得到的组织更细， 常用于改善材料的切屑性能， 也有时用于对一些要求不高的的零件作为最终热处理。工序三：铣 4 边1. ap 被吃刀量的确定，该工序有两个工步（ 1）以下面为基准，粗铣上面； （ 2）以上面为基准，粗铣下面背吃刀量取 3.7mm（粗铣加工余量）2.进给量 f0.05mm/z（每齿）3.切削速度：公式n=1000vcd w查表 5-9，按镶齿铣刀， v 可取 48.4m/min由公式可算出 n=189.5r/min参照表 4-15 所列， x5012 型立式铣床主轴速度，取转速 n=188 r/min 代入公式可得 v 实际 =47.2256m/min工序四：粗磨上下面1.背吃刀量取 1.0mm2.查表 2-5，按 Ra2.5 取 f=0.3mm/r3.选取 v 为 54.6m/min,n=222.58r/min查表，取 n=263r/min,代入 v 实际 =66.066m/in工序五：铣内矩形1.背吃刀量取 3.7mm2.查表 2-5，按 Ra2.5 取 f=0.03mm/r3.选取 v 为 48.4m/min,n=189.5r/min查表，取 n=188r/min,代入 v 实际 =47.2256m/in工序六：电火花线切割1.线切割机器的选择 由于加工零件的表面粗糙度要达到 0.4um，加工质量要求较高，所以采用低速走丝，其加工误差 0.005mm。2.切割速度的确定 低速走丝线切割机器的速度是由表面粗糙度来决定的， 所以这里选择速度在 3040mm2 min。3.电极丝材料及直径的选择 电火花线切割加工使用的电极丝材料有钼丝、钨丝、黄铜丝。钼丝韧性好，丝质不易变脆，不易断丝，成本比较高，所以一般高速走丝都采用钼丝。 而且对于一般工件可选用钼丝， 对于厚度较大或加工时间较长的工件，可选用钨钼合金丝。 对于单向走丝的线切割机， 目前均采用黄铜丝和符合镀锌丝。黄铜丝加工的表面粗糙度和平直度比较好， 蚀屑附着少。所以这里我们选择黄铜丝。电极丝直径选择 d=0.15，单面放电间隙为 0.01。线切割加工程序编制1.编程前的准备（1）确定电极丝的偏移量f电极丝具有一定的直径 d，加工时又有一定的放电间隙 S，使电极丝中心的运动轨迹与加工面相差了距离 f，即 f=d/2+S。因此，加工零件时，电极丝中心相对于加工轮廓应偏置偏移量 f=0.15/2+0.01=0.085（2）安装用的夹具对编程的影响采用适当的夹具， 可使编程简化， 或可用一般编程方法使加工范围扩大。 这里可以选用固定分度夹具。（3）工件在工作台上的装夹位置对编程的影响a.适当的定位可以简化编程工作b.合理的定位可充分发挥机床的效能c.合理定位可以提高加工稳定性2.编写加工程序（ 1）加工凹模铜丝中心运动轨迹如下：（ 2）程序的走向及起点的选择为了避免材料内部组织及应力对加工精度的影响，除了考虑工件在坯料中的取出位置之外，还必须合理选择程序的走向和起点 . 走向为 OA BC DEFGHA利用 ISO 编制上图所示的凹模线切割加工程序如下凹模刃口轮廓交点及圆心坐标穿丝孔选在 O 点，切割顺序为 OABCDEFGHA 切割程序如下：AM1G92X0Y0G41D85G01X-11Y 3G01X-24Y3G01X-24Y30G01X30Y30G01X30Y38G01X-30Y38G01X-30Y-3G01X-11Y-3G03X-11Y-3R-11.5工序八：加工孔系（ 1）钻孔工步背吃刀量取 2.9mm根据台式钻床查表 5-22 ，可知，选取该工步每转进给量为 f=0.1mm/r 由表 5-22 ，该工件的材料为 45 钢，切削速度可取为 22m/min由公式 n= 1000vc ,可得该工序钻头转速n=299.3r/min,参照表 4-13 台式钻床标准dw转速，取 n=1450r/min。再将此值代入公式，可得v 实际 =10.75m/min。（ 2）精铰工步背吃刀量取 0.1mm由表 5-31 ，选取该工步的每转进给量 f=0.1mm/r 由表 5-31 ，切削速度 v 可取为 4m/min。由公式 n= 1000vc ，可得该工序铰刀转速n=49.4r/min，参照表4-13 可知 n 取d w1450r/min。代入公式可得 v 实际 =13.8m/min第五章、机械加工工艺过程卡片零件凹模名称每每 毛 胚台 1可制件件数数工工序名称序号1准备毛坯2 热处理3铣 4边4 粗磨上下面垫毛胚种类锻件机械加工工艺过程卡1材料牌号T10A工序内容设备工艺简图135 110 25mm 锻造毛坯调质处理铣 4 边至图样要求 铣床尺寸 125 100粗磨上下面磨床粗磨上下面，留余量 0.45铣内矩形铣矩形内腔铣床6电火花线切切出需要的形状高 速走丝 电火花割线切割机床7钳工划线划出孔 8 孔6的中心线8加工孔系钻 8孔至 7.8摇臂钻床 Z3025绞 8孔至8钻 6孔至 5.9绞6 孔至 69 精磨上平面 磨上下平面达到 磨床尺寸要求10 终检总结现在已经完成了为期三个星期的模具制造工艺学课程设计。 首先我要感谢老师在这次实训中给予的帮助， 其次还要感谢我的同学在我查询资料， 整理资料过程中给我的帮助和支持。通过这次课程设计， 我认识到，机械制造工艺的制定并不是我们想象中的那么简单，它需要专业人耐心而细致的计算和多次的查阅资料， 最后制定出满意的设计参数。此次课设锻炼了我们的耐心和信心，而且让我再次 CAD 制图，为以后的毕业设计夯实了基础， 更为以后的工作做好技能上的准备。 希望学院及老师多安排这样切合我们以后工作的课程设计。参考文献：1. 邹青主编 . 机械制造技术基础课程设计指导教程. 机械工业出版社 2004.82. 上海市金属切削技术协会编 . 金属切削手册 （第三版） . 上海科学技术出版社 .2003.3. 郭铁良 . 模具制造工艺 （第二版） . 高等教育出版社， 20064. 孙本绪 熊万武编 . 机械加工余量手册 . 北京：国防工业出版社 .1999.115. 王彩霞编 . 机械制造技术 . 北京：国防工业出版社， 20106. 廖念钊编 . 互换性与技术测量 . 北京：中国计量出版社 ,2010