机械加工工艺设计模具专业毕业论文

机械加工工艺设计 设计说明书【设计题目】设计中间轴齿轮零件（图S0-1）机械加工工艺规程及某一重要工序的夹具。年产5000件。 1. 零件图分析1.1 零件的功用本零件为拖拉机变速箱中倒速中间轴齿轮，其功用是传递动力和改变输出轴运动方向。1.2 零件工艺分析本零件为回转体零件，其最主要加工面是62H7孔和齿面，且两者有较高的同轴度要求，是加工工艺需要重点考虑的问题。其次两轮毂端面由于装配要求，对62H7孔有端面跳动要求。最后，两齿圈端面在滚齿时要作为定位基准使用，故对62H7孔也有端面跳动要求。这些在安排加工工艺时也需给予注意。2. 确定毛坯2.1 确定毛坯制造方法本零件的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故毛坯应选择锻件，以使金属纤维尽量不被切断。又由于年产量为5000件，达到了批量生产的水平，且零件形状较简单，尺寸也不大，故应采用模锻。2.2 确定总余量确定直径上总余量为6mm，高度（轴向）方向上总余量为5mm。2.3 绘制毛坯图（图S0-2）图2.1 零件毛坯图3 制定零件工艺规程3.1 选择表面加工方法1） 62H7孔考虑： 生产批量较大，应采用高效加工方法； 零件热处理会引起较大变形，为保证62H7孔的精度及齿面对62H7孔的同轴度，热处理后需对该孔再进行加工。故确定热前采用扩孔拉孔的加工方法，热后采用磨孔方法。2） 齿面 根据精度8-7-7的要求，并考虑生产批量较大，故采用滚齿剃齿的加工方法。3） 大小端面 采用粗车半精车精车加工方法。4） 环槽 采用车削方法。3.2 选择定位基准1） 精基准选择 齿轮的设计基准是62H7孔，根据基准重合原则，并同时考虑统一精基准原则，选62H7孔作为主要定位精基准。考虑定位稳定可靠，选一大端面作为第二定位精基准。在磨孔工序中，为保证齿面与孔的同轴度，选齿面作为定位基准。在加工 环槽工序中，为装夹方便，选外圆表面作为定位基准。2） 粗基准选择 重要考虑装夹方便、可靠，选一大端面和外圆作为定位粗基准。3.3 拟定零件加工工艺路线方案1： 1）扩孔（立式钻床，气动三爪卡盘）；2）粗车外圆，粗车一端大、小端面，一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）；3）半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端内孔倒角（多刀半自动车床，气动可胀心轴）； 4）拉孔（卧式拉床，拉孔夹具）；5）精车外圆，精车一端大、小端面，一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；6）精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，气动可胀心轴）；7）车槽（普通车床，气动三爪卡盘）；8）中间检验；9）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；10）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；11）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；12）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；13）检验；14）热处理；15）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；16）最终检验。方案2： 1）粗车一端大、小端面，粗车、半精车内孔，一端内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；2）粗车、半精车外圆，粗车另一端大、小端面，另一端外圆、内孔倒角（普通车床，三爪卡盘）；3）精车内孔，车槽，精车另一端大、小端面，另一端外圆倒角（普通车床，三爪卡盘）；4）精车外圆，精车一端大、小端面（普通车床，可胀心轴）；5）中间检验；6）滚齿（滚齿机，滚齿夹具）；7）一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；8）另一端齿圈倒角（倒角机，倒角夹具）；9）剃齿（剃齿机，剃齿心轴）；10）检验；11）热处理；12）磨孔（内圆磨床，节圆卡盘）；13）最终检验。方案比较：方案2工序相对集中，便于管理，且由于采用普通机床，较少使用专用夹具，易于实现。方案1则采用工序分散原则，各工序工作相对简单。考虑到该零件生产批量较大，工序分散可简化调整工作，易于保证加工质量，且采用气动夹具，可提高加工效率，故采用方案1较好。3.4 选择各工序所用机床、夹具、刀具、量具和辅具）3.5 填写工艺过程卡片,见附表。3.6 机械加工工序设计工序02 图3.1 工序图1）刀具安装 由于采用多刀半自动车床，可在纵向刀架上安装一把左偏刀（用于车削外圆）和一把45弯头刀（用于车倒角）；可在横刀架上安装两把45弯头刀（用于车削大、小端面）。加工时两刀架同时运动，以减少加工时间（图S0-3）。 2）走刀长度与走刀次数 以外圆车削为例，若采用75偏刀，则由表151可确定走刀长度为251228mm；一次走刀可以完成切削（考虑到模角及飞边的影响，最大切深为34mm）。3） 切削用量选择 首先确定背吃刀量：考虑到毛坯为模锻件，尺寸一致性较好，且留出半精车和精车余量后（直径留3 mm），加工余量不是很大，一次切削可以完成。取：aP =（136133）/2 + 12.5tan（7） 3mm；考虑毛坯误差，取：aP = 4 mm； 确定进给量： f 0.6 mm/ r； 最后确定切削速度： v = 1.5m/s，n = 212r/min。4） 工时计算 计算基本时间：tm = 28 /（2120.6）= 0.22min； 考虑多刀半自动车床加工特点（多刀加工，基本时间较短，每次更换刀具后均需进行调整，即调整时间所占比重较大等），不能简单用基本时间乘系数的方法确定工时。可根据实际情况加以确定：TS = 2.5min。该工序的工序卡片见表3.6 机械加工工序设计（续）工序061） 刀具安装 由于在普通车床上加工，尽量减少刀具更换次数，可采用一把45弯头刀（用于车削大、小端面）和一把75左偏刀（用于倒角），见图S0-4。图3.2 工序图2）走刀长度与走刀次数 考虑大端面，采用45弯头刀，可确定走刀长度为27.51130mm；因为是精车，加工余量只有0.5 mm，一次走刀可以完成切削。小端面和倒角也一次走刀完成。3）切削用量选择 首先确定背吃刀量：精车余量0.5mm，一次切削可以完成。取：aP = 0.5mm； 确定进给量： f 0.2 mm/ r； 最后确定切削速度： v = 1.8m/s，n = 264r/min。4）工时计算 计算基本时间：tm =（30 +8 + 3）/（2640.2） 0.8 min； 考虑到该工序基本时间较短，在采用基本时间乘系数的方法确定工时，系数应取较大值（或辅助时间单独计算）。可得到：TS = 2tm = 1.6 min。该工序的工序卡片见表。4. 小结（略）【参考文献】 （略）致 谢 注：此处应该对论文写作过程中得到哪些老师、同学或同事等人的帮助予以道谢。（字数应在100字左右）附 图机械加工工艺卡片 一张 （略）机械加工工艺卡片 两张 （略）21灯座塑料模具设计【设计题目】零件名称：灯座。设计要求：大批量生产，未注公差取MT5级精度，塑料原材料为聚碳酸酯PC，要求设计灯座模具。摘要 （略）对全文内容进行简要概括,字数应该控制在150200字左右。关键词 （略）35左右1 引言 日用品，有时采用精度和强度不太高的塑料传动，由于塑料具有可塑性强，密度小、比强度高、结缘性、化学稳定性高、外观多样的特点，因而受到越来越多的厂家及人民的喜爱。塑料工业是新兴的工业，是随着石油工业的发展而应而生的，目前塑料制件几乎已经进入一切工业部门以及人民日常生活的各个领域1。随着机械工业电子工业，航空工业、仪器仪表工业和日常用品工业的发展，塑料成型制件的需求量越来越多，质量要求也越来越高，这就要求成型塑件的模具的开发，设计制造的水平也须越来越高。本文也就对日用品中的灯座模具设计过程进行阐述。2 塑件的工艺性分析2.1 塑件的原材料分析 聚碳酸酯PC的结构特点是：线型结构非结晶型材料，透明；使用温度：小于130，耐寒性好，脆化温度-100；化学稳定性：有一定的化学稳定性，不耐碱、酮、酯等；性能特点：透光率较高，介电性能好，吸水性小，但水敏性强（含水量不得超过0.2%），且吸水后会降解。力学性能很好，抗冲击抗蠕变性能突出，但耐磨性较差；成型特点：熔融温度高（超过3300C才严重分解），但熔体粘度大，流动性差（溢边值为0.06mm），流动性对温度变化敏感，冷却速度快， 成型收缩率小，易产生应力集中2。 根据上面的原材料的特点再结合所制造塑件的形状得到以下结论： 1熔融温度高且熔体粘度大，对于大于200g的塑件应用螺杆式注射机成型，喷嘴宜用敞开式延伸喷嘴，并加热，严格控制模具温度，一般在701200为宜，模具应用耐磨钢，并淬火。 2水敏性强，加工前必须干燥处理，否则会出现银丝、气泡及强度显著下降现象。 3易产生应力集中，严格控制成型条件，塑件成型后需退火处理，消除内应力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金属嵌件造成应力集中，脱模斜度宜取2。2.2 塑件的尺寸精度分析 该塑件尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差标注如下（单位均为mm）：塑件外形尺寸： （略）孔尺寸： （略）孔心距尺寸： （略）2.3 塑件表面质量分析 该塑件要求外形美观，色泽鲜艳，外表面没有斑点及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4m。而塑件内部没有较高的表面粗糙度要求。2.4 塑件的结构工艺性分析（1）从图纸上分析，该塑件的外形为回转体，壁厚均匀，且符合最小壁厚要求。（2）塑件型腔较大，有尺寸不等的孔，如12、4-10、4-4.5、4-5它们均符合最小孔径要求。（3）在塑件内壁有4个高2.2，长11的内凸台。因此，塑件不易取出。需要考虑侧抽装置。 结论：综上所述，该塑件可采用注射成型加工。 2.5 确定成型工艺参数 查阅相应的表格得出工艺参数见下表，试模时可根据实际情况作适当调整。表2.1 成型工艺参数聚碳酸脂预热和干燥温度t/110120成型时间注射时间2090时间/h812保压时间05料筒温度t/后段210240冷却时间2090中段230280总周期40190前段240285螺杆转速n/(rmin-1)28喷嘴温度t/ 240250后处理方法红外线灯模具温度t/70（90）120温度t/鼓风烘箱100110注射压力p/Ma80130时间r/h812 3 成型零部件的设计3.1 型腔尺寸的确定 型腔可采用整体式或组合式结构。由于该塑件尺寸较大，最大达170mm，且形状复杂，有锥面过渡。若采用整体式型腔，加工和热处理都较困难。所以，采用拼块组合式，型腔的底部大面积镶拼结构。 查有关手册3得PC的收缩率为=0.50.7，故平均收缩率为：Scp=（0.5+0.7）2=0.6=0.006，根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取Z=3。表3.1 型腔尺寸已知条件：平均收缩率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=3。类别零件图号模具零件名称塑件尺寸计算公式型腔工作尺寸型腔的计算件25导滑板（型腔1）小端对应的型腔690-0.86Lm=（Ls+LsScp%-3/4）0+Z68.770+0.22700-0.8669.780+0.223.2 型芯尺寸的确定 型芯型腔可采用整体式或组合式结构。考虑模具温度调节，型芯采用整体式结构。 表3.2 型芯尺寸已知条件：平均收缩率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=3。类别零件图号模具零件名称塑件尺寸计算公式型芯工作尺寸型腔的计算件25导滑板（型腔1）内凸对应的型芯1140+1.14lm=（ls+lsScp%+3/4）0-Z115.540-0.291210+1.28122.680-0.324 浇注系统的设计4.1 分型面的选择 在选择分型面时，根据分型面的选择原则，考虑不影响塑件的外观质量以及成型后能顺利取出塑件，有两种分型面的选择方案。 图4.1 图4.2 图4.1小端为分型面, 图4.2大端为分型面。本文采用图4.2这种方案，侧面抽芯机构设在动模部分，模具结构也较为简单。所以，选塑件大端底平面作为分型面较为合适。4.2 确定浇口形式及位置 由于该塑件外观质量要求较高，浇口的位置和大小应以不影响塑件的外观质量为前提。同时，也应尽量使模具结构更简单。浇口位置在塑件内表面，不影响其外观质量。可以采用潜伏式浇口，但采用这种浇口形式增加了模具结构的复杂程度。图4.3 潜伏式浇口 点浇口是中心浇口的一种变异形式。采用几股料进入型腔，缩短流程，去除浇口时较方便，但有浇口痕迹。模具结构较潜伏式浇口的模具结构简单。 图4.4 点浇口 针浇口或菱形浇口，采用这种浇口，可获得外观清晰，表面光泽的塑件。但是模具需要设计成双分型面，以便脱出浇注系统凝料，增加了模具结构的复杂程度，但能保证塑件成型要求。 图4.5 针浇口或菱形浇口综合对塑料成型性能和浇口的分析比较，确定成型该塑件的模具采用点浇口形式。4.3 设计主流道及分流道形状和尺寸4.3.1 主流道设计 根据手册查得xs-zy-250型注射机喷嘴的有关尺寸：喷嘴球面半径R0=18mm 喷嘴孔直径：d0=4mm根据模具主流与喷嘴的关系：R=R0+(12)mm d=d0+0.5 mm图4.6 主流道4.3.2 分流道的设计 分流道的形状及尺寸与塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注射速率等因素有关。该塑件的体积比较大，但形状不算太复杂，且壁厚均匀，可考虑采用多点进料方式，缩短分流道长度，有利于塑件的成型和外观质量的保证。本例从便于加工的方面考虑，采用截面形状为半圆形的分流道。查有关手册得流道半径R=5mm。 图4.7 分流道5 推出机构的设计5.1 推杆的设计 根据塑件的形状特点，模具型腔在动模部分，开模后，塑件留在型腔。推出机构可采用推块推出或推杆推出。推块推出结构可靠，顶出力均匀，不影响塑件的外观质量，但塑件上有圆弧过渡，推块制造困难；推杆推出结构简单，推出平稳可靠，虽然推出时会在塑件上留下顶出痕迹，但塑件顶部装配后使用时并不影响外观。从以上分析得出：该塑件采用推杆推出机构。5.2 侧抽芯机构的设计抽芯距的计算 S抽=h+(23)=（121-114）/2+2.5 =6mm滑块倾角的确定 本例抽芯距较小，选择=10。确定斜滑块尺寸斜滑块在件25导滑板中导滑，导滑板的高度设计为85mm， 斜滑块在件25导滑板中能导滑的行程40mm（考虑限位螺钉的安装尺寸和推出行程）。 S实际=tga40= tg1048=0.17640=7.04 mm S抽 满足抽芯距要求。图5.1 斜滑块抽芯图5.2 斜销抽芯6 注射机的选择6.1 计算塑件的体积和重量1 计算塑件的体积：V=200172.303（过程略）2 计算塑件的重量：根据有关手册查得=1.2K3 所以，塑件的重量为：W=V200172.301.210-3240.20 根据塑件形状及尺寸采用一模一件的模具结构，考虑外形尺寸及注射时所需的压力情况，参考模具设计手册初选螺杆式注射机：XSZY250。6.2 模具闭合高度的确定和校核6.2.1 模具闭合高度的确定 根据标准模架各模板尺寸及模具设计的其他零件尺寸：定模座板H定=45mm，压板H压=25mm，型芯固定板H固=25mm，型腔板H型=93mm,凹模镶块H凹=65mm,垫板H垫=35mm，模脚H模=85mm 模具闭合高度： H闭=H足+H动+H导+H型+H固+H流+H定 =85mm+35mm+65mm+93mm+25mm+25mm+45mm =373mm6.2.2 模具安装部分的校核 该模具的外形尺寸为365mm315mm ，XS-ZY-250型注射机模板最大安装尺寸为598520，故能满足模具安装要求。 XS-ZY-250型注射机所允许模具的最小厚度为Hmin=165mm，最大厚度Hmax=350mm即模具不满足HminHHmax的安装条件。所以，另选注射机XS-ZY-500，即可满足模具安装要求。6.3 模具开模行程校核 经查资料型注射机XS-ZY-500的最大开模行程s=500mm,满足下式计算所需的出件要求：s=H1+H2+a+(510)mm =40+133+95+7 =275mm 此外，由于侧分型抽芯距较短，不会过大增加开模式距离，注射机的开模行程足够。 经验证XS-ZY-500型注射机能满足使用要求，故可以采用。7 模架的选择 本塑件采用点浇口注射成型，根据其结构形式，选择A4型模架。图7.1 模架7 结论（略）注：此处应该从论文写作过程即模具设计过程中遇到了哪些问题，采用了什么方法进行解决，通过本篇论文的写作所获得心得等方面进行总结。（字数应在300字左右）【参考文献】1 王志明，姚来根，李书绅等. 塑料制品在日常生活中的重要性J. 成都航空职业学院学报，2003，23（3）：156-1622 施梅梧，姚穆. 塑料的品种及特性J. 西北纺织工学院学报，2001，15（2）：29-323 齐卫东. 塑料模具设计与制造M. 北京：高等教育出版社，2004：1附 图注：此处要将非标准的零件图和模具装配图附在此处。（零件图要用A4纸，装配图用A2纸，可以电脑绘图，也可以手绘）。