凹模機械加工工藝設(shè)計

1、模具制造工藝課程設(shè)計說明書院系：機電工程學(xué)院班級：11模具（2）班姓名：陳雙城學(xué)號：20110310040207指導(dǎo)老師：黎秋萍 時間：2014.06.16華東交通大學(xué)模具制造工藝學(xué)課 程 設(shè) 計任 務(wù) 書院系 機電工程學(xué)院 專業(yè) 材料成型及控制工程 班級模具 2011-1一、課程設(shè)計任務(wù)（論文）題目：凹模機械加工工藝設(shè)計 二、課程設(shè)計（論文）工作自 2014 年 6 月 16 日起至 2014 年 7月 3 日止。 三、課程設(shè)計（論文）的內(nèi)容要求：零件技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)分析，毛坯類型選擇及毛坯制造工設(shè)計；零件機械加工工藝（選擇合理的加工方法擬定工藝路線，基準(zhǔn)的選擇，工序，工步的確定，及加工順序的

2、安排，加工余量及工序尺寸的計算，設(shè)備及工裝的選擇等）設(shè)計；熱處理工藝設(shè)計。設(shè)計必須按照課程設(shè)計的具體要求進行；要求設(shè)計思路清晰，數(shù)據(jù)來源可靠，計算步驟清楚且結(jié)果正確,圖面清晰規(guī)范，說明書有條理清楚。學(xué)生簽名：陳雙城2014年 6月16日課程設(shè)計（論文）評審意見 評閱人 職稱 年 月 日 目 錄引言第一章 零件的技術(shù)要求分析1.1零件結(jié)構(gòu)形狀分析.1.2零件技術(shù)要求分析1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析1.4材料第二章 工藝規(guī)程設(shè)計2.1毛坯的選擇及確定制造形式2.2毛坯尺寸公差的確定2.3制定工藝路線第三章 加工余量及切屑用量的設(shè)計3.1切削用量的選擇及時間定額計算3.2各工序切屑用量的計算3.3熱處理

3、工藝設(shè)計第四章 機械加工工卡.4.1機械加工工序卡總結(jié).引言本課程設(shè)計是在完成模具制造工藝學(xué)學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)上，為了達到理論和實踐結(jié)合的目的而進行的，突出了模具設(shè)計基礎(chǔ)的應(yīng)用，以提供更準(zhǔn)確，實用，方便的計算方法，正確掌握并運用沖壓工藝參數(shù)和模具工作部分的幾何形狀和尺寸的綜合應(yīng)用提高自我的模具設(shè)計和制造能力的綜合應(yīng)用。對本人而言，我相信通過本次課程程設(shè)計對自己未來從事的工作能有一定的作用，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(yīng)工作打下基礎(chǔ)。本課程設(shè)計包括以下幾個方面的內(nèi)容： 第一章 凹模技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)分析1.1零件結(jié)構(gòu)形狀分析該零件從形體上分析其總體結(jié)構(gòu)為平行六面體，上表面有6個直徑為

4、6的凹模通孔，中間為下凹的型腔，上面有一個長為11.5寬為2的通氣孔，因此其結(jié)構(gòu)形狀較簡單。1.2零件技術(shù)要求分析1. 如圖可知，該零件形狀比較簡單，外形尺寸也不大。要求的尺寸標(biāo)注采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)即設(shè)計基準(zhǔn)，零件內(nèi)腔各表面的粗糙度要求較高，下凹部分的表面粗糙度達到Ra0.4。另外，該零件有一個固定孔，其精度要求Ra為0.4，平面部分位Ra0.8。另外零件上孔比較多，要求有一定的位置精度。零件上各孔的精度，垂直度和孔間距要求。常用零件各孔徑的配合精度一般為IT7 IT6，Ra0.4 1.6um.對安裝滑動導(dǎo)柱的零件，孔軸線與上下模座平面的垂直度要求為4級精度。零件上各孔之間的孔間應(yīng)保持一致，一般誤

5、差要求在0.02mm以下。1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用性能的條件下，是否能以較高的生產(chǎn)率和最低的本錢方便地加工出來的特性。為了多快好省地把所設(shè)計的零件加工出來，就必須對零件的結(jié)構(gòu)工藝性進行具體的分析。零件切屑加工的結(jié)構(gòu)工藝性涉及到零件加工時的裝夾、對刀、測量、切屑效率等。零件的結(jié)構(gòu)工藝性差會造成加工困難，耗費工時，甚至無法加工。結(jié)構(gòu)工藝性好壞是相對的，與生產(chǎn)的工藝過程、生產(chǎn)批量、裝配條件和技術(shù)條件等因素有關(guān)。對于本零件，要求其具有較高的強度，硬度，耐磨性，適用于連續(xù)落料沖孔，因此，它的工作條件還是還是比較惡劣。該零件在模具中與上模配合起到成型零件的作用，單件或者和小批

6、量生產(chǎn)。對工人的技術(shù)水平有一定的要求。1.4 材料該零件材料為T10A，為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼、冷作模具鋼。含碳量0.95%1.04%，價格便宜，來源方便，熱變形抗力底，鍛造溫度范圍寬，因而適合鍛壓。但淬透性較差，易產(chǎn)生淬火變形，因而熱處理時要注意。第二章 工藝規(guī)程設(shè)計2.1毛坯的選擇及確定制造形式材料為T10A鋼，由于零件需要承受的沖擊載荷比較大，因此選用鍛壓件。因為經(jīng)鍛造后，工件的力學(xué)性能比鑄件好，使零件內(nèi)部組織細密，碳化物分布和流線分布合理，從而提高模具的質(zhì)量和使用壽命。鑄造能夠生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的毛坯，但力學(xué)性能低于鍛件。沖壓的生產(chǎn)率高，制品的尺寸精確，互換性好，適合大批量生產(chǎn)。另外選擇鍛件

7、，可使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(chǎn)，且零件坯料結(jié)構(gòu)簡單，查文獻9表2-10可選自由鍛。鍛造前的準(zhǔn)備工序一般有：板材鍛造退火潤滑處理。2.2毛坯尺寸公差的確定如圖根據(jù)零件尺寸，B/mm=60mm、H/mm=25mm，工件長度L/mm=80mm查模具制造工藝書中關(guān)于矩形鍛件表面最后加工余量表可知，工件的最小加工余量為2B=5、2L=4加工余量及工序尺寸 確定加工余量的方法有三種：查表法、分析計算法、經(jīng)驗估算法。 1)查表法是根據(jù)個工廠的生產(chǎn)實踐和試驗研究積累的數(shù)據(jù)，先制成各種表格，再匯集成手冊確定加工余量是查閱這些手冊，再結(jié)合工廠的實際情況進行適當(dāng)

8、修改后確定。 2）經(jīng)驗估計法是根據(jù)實際經(jīng)驗確定加工余量。一般情況下，為防止因余量過小而產(chǎn)生廢品，經(jīng)驗計的數(shù)值總是偏大。因此其法常使用于單件小批量生產(chǎn)。 3）分析計算法是根據(jù)確定加工余量的相關(guān)公式和一定的試驗資料，對影響加工余量的各項因素進行分析，并計算確定加工余量。這種方法比較合理，但是必須有比較全面和可靠的試驗資料。因此當(dāng)前只在材料十分貴重能夠以及軍工生產(chǎn)或少數(shù)大量生產(chǎn)的工廠中采用。據(jù)圖1上零件粗糙度的要求，確定各工序加工路線如下：平面加工：對于此零件上表面由型面和型腔組成，因此銑削加工是優(yōu)先選擇，應(yīng)用最廣的是立式銑床和萬能工具銑床的立銑加工，選用高速、小用量銑削，工件精度可達IT8，表面粗

9、糙度為Ra0.8.最后要留0.05的修光余量。對于Ra0.4的曲面可用磨削。經(jīng)查文獻，要使上表面的粗糙度達Ra0.8，可確定加工方案為粗銑半精銑精銑。要使型腔內(nèi)凹部分的精度達到Ra0.4，可確定加工路線為粗銑半精銑磨削。孔加工 ：對于此零件，由于對孔的精度要求不太大，因此可采用鉆孔擴孔絞孔來加工。鉆孔屬粗加工，可達到的尺寸公差等級為IT13IT11，表面粗糙度值為Ra5012.5m。擴孔是用擴孔鉆對已鉆出的孔做進一步加工，以擴大孔徑并提高精度和降低表面粗糙度值。擴孔可達到的尺寸公差等級為IT11IT10, 表面粗糙度值為Ra12.56.3m，屬于孔的半精加工方法，常作鉸削前的預(yù)加工，也可作為精

10、度不高的孔的終加工。鉸孔是在半精加工（擴孔或半精鏜）的基礎(chǔ)上對孔進行的一種精加工方法。鉸孔的尺寸公差等級可達IT9IT6，表面粗糙度值可達Ra3.20.2m。 2.3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，因當(dāng)是零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能達到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定的為單件小批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用立式銑床加工。除此之外，還應(yīng)當(dāng)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(jīng)濟性的要求。一、 擬定工藝路線工序一：準(zhǔn)備毛坯 按907030工序二：熱處理 調(diào)質(zhì)28-32HRC工序三：銑4邊 用銑床銑4邊至圖樣要求尺寸 8060 工序四：粗銑上下面 粗銑上下面

11、，留余量1.7 工序五：鉆、擴、鉸 按各孔位置打中心孔； 鉆6孔至5.8 絞6孔至6 鉆3孔至2.9絞3孔至3 鉆13.5孔至13.3 絞13.5孔至13.4工序六： 坐標(biāo)磨孔 磨13.5孔至圖樣要求工序七：對上表面進行銑削半精加工，留余量0.3mm工序八：對上表面進行銑削精加工，留0.05mm余量 工序九：精磨上平面、內(nèi)腔至圖樣要求工序十：終檢二、切削加工內(nèi)容確定1、工件的裝夾定位基準(zhǔn)的選擇 1）夾具的選擇 單件小批量生產(chǎn)首先采用各種通用夾具，也可采用組合夾具，結(jié)合實際生產(chǎn)條件可知該零件選擇四爪卡盤、平口鉗、平行夾頭、火鉗等等 2）定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇將直接影響到加工精度的高低，同樣

12、作為定位基準(zhǔn)的部位加工質(zhì)量的好壞也影響到定位的準(zhǔn)確性和加工質(zhì)量，使安裝誤差和定位誤差增大，零件上的各個表面間的位置精度，是通過一系列工序加工后獲得的，這些工序的順序和原始尺寸的大小，標(biāo)注方式和零件圖上的要求直接相關(guān)。選用基準(zhǔn)時有基準(zhǔn)重合、同一、自為、互為等原則，在使用時要注意。該零件加工中，由于上下表面的精度要求比較高，可以采用互為基準(zhǔn)的原則。（1） 粗基準(zhǔn)的選擇對于此凹模，上表面可選擇下表面為粗基準(zhǔn)。(2)精基準(zhǔn)的選擇對于此零件，內(nèi)腔的精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，因此應(yīng)盡可能用加工表面自身為基準(zhǔn)，而該表面與其他表面之間的位置精度應(yīng)由先行工序來確定。 2、工藝裝備選擇機床：選用的

13、機床與所加工的零件相適應(yīng)，精度、尺寸規(guī)格等和生產(chǎn)率的要求等。該零件是小批量生產(chǎn)，因此用通用機床X62（主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)為18），刀具：一般先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具根據(jù)該零件的工藝及實際條件確定其刀具為：圓柱銑刀、平行砂輪、主銑刀、定心鉆、鉆頭、砂輪、鉸刀等等。 第三章 切削用量的選擇及時間定額計算3.1切削用量的選擇及時間定額計算正確選擇切削用量，對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低刀具損耗有重要意義。因為該產(chǎn)品屬于小批量生產(chǎn)，在工藝文件上一般不規(guī)定切削用量，由操作者根據(jù)實際的情況自行決定。 六個平面加工余量：1）粗銑 查表取粗銑后半精銑加工余量z1=1.7mm，用盤銑刀進給速度為0.2m/min。(2)半精銑

14、 半精銑后留磨削加工余量z2=0.3mm。其鍛件毛坯如圖所示：3.2 各工序切屑用量的計算工序1 備料 按907930mm將毛坯鍛造成型。由于要求凹模具有較高的強度，硬度，耐磨性，適用于連續(xù)落料沖孔，而且結(jié)構(gòu)形狀簡單所以選用鍛件毛坯比較合理。為了滿足為了滿足推件板的硬度和剛度要求，可選擇零件材料T10A鋼，刀具選YT30硬質(zhì)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(fēng)冷，加熱時咬經(jīng)常翻動，加熱時間為1-1.5min，最后得到所要鍛件。工序2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

15、過相變已獲得珠光體型組織，或不發(fā)生相變以消除應(yīng)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(diào)整組織，改善機械性能，為下步工序作準(zhǔn)備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切屑性能，也有時用于對一些要求不高的的零件作為最終熱處理。淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體1化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）

16、進行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。回火是將淬火鋼加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度以下，保溫1到2小時后冷卻的工藝?；鼗鹜桥c淬火相伴，并且是熱處理的最后一道工序。經(jīng)過回火，鋼的組織趨于穩(wěn)定，淬火鋼的脆性降低，韌性與塑性提高，消除或者減少淬火應(yīng)力，穩(wěn)定鋼的形狀與尺寸，防止淬火零件變形和開裂，高溫回火還可以改善切削加工性能。工序3 銑4邊 ：銑4邊至圖樣要求尺寸。工序4 粗銑上下面： 粗銑上下面，留余量1.7 工序5鉆、擴、鉸、鏜孔在立式加工中心按各孔位置打中心孔；查金屬機械加工工藝人員手冊按照基孔制4級精

17、度得：3的孔鉆孔后留給絞孔余量為0.1mm;6的孔鉆孔后留給絞孔的余量為0.2mm;13.5的孔鉆孔余量為0.2Mm，磨削前加工余量為0.12mm，因此確定孔的加工工序如下：鉆6孔至5.8；絞6孔至6鉆3孔至2.9;絞3孔至3 鉆13.5孔至深度直徑到13.3;絞13.5孔至13.38工序6在坐標(biāo)磨床上磨13.5孔至圖樣要求，坐標(biāo)磨床具有精密坐標(biāo)定位裝置，用于磨削孔距精度要求很高的精密孔和成形表面的磨床。工序7：對上表面進行銑削半精加工，留余量0.3mm工序8:對上表面進行銑削精加工，留0.05mm余量 工序9:精磨上平面、內(nèi)腔至圖樣要求工序10:檢驗：按圖紙檢驗是否符合要求 3.3熱處理工藝

18、設(shè)計 該零件材料為T10A，為高級優(yōu)質(zhì)碳素工具鋼、冷作模具鋼。含碳量0.95%1.04%，價格便宜，來源方便，熱變形抗力底，鍛造溫度范圍寬，因而適合鍛壓。但淬透性較差，易產(chǎn)生淬火變形，因而熱處理時要注意。綜合考慮，其熱處理工藝如下所示：1、 滲碳： 1、 操作前準(zhǔn)備： 對滲碳爐進行各方面的檢查，如管道、滴油器、排氣管。 2、 升溫： 爐子先升溫，600啟動風(fēng)扇，800時滴注煤油，并一直升溫到滲碳溫度930。 3、 裝爐： 裝入工件應(yīng)保證料筐中有充夠的間隙，以便氣體流通。料筐吊入爐膛，蓋上爐蓋，鎖緊爐蓋上的螺母，使?fàn)t蓋密封。 4、 送電、升溫、開風(fēng)扇并開滴油器以150180滴/分的速度，滴入爐內(nèi)

19、排氣。同時點燃排氣管，經(jīng)過30分鐘后，爐內(nèi)排氣結(jié)束，火焰高度穩(wěn)定，一般為80100mm長，呈淺黃色。 5、 保溫及強滲碳 爐溫控制在930，滴油改為120150滴/分，保溫120分鐘。 6、 擴散 改滴油為4060滴/分，開始擴散，爐溫保持930，保溫60分鐘。 7、 降溫 溫度降至830850均熱30分鐘，停止供油，打開爐蓋，出爐空冷。 注意：為了預(yù)防氣體滲碳爐爆炸事故，在爐溫未升到600650前，不應(yīng)向爐內(nèi)滴入煤油。2、 重新加熱淬火，原均勻細小碳化物，即可成為結(jié)晶核心，又可防止晶粒長大，因而淬火后是細小的馬氏體和彌散的碳化物。3、 三、低溫回火，升溫到200，保溫2小時出爐空冷，以消除應(yīng)

20、力，穩(wěn)定組織。第四章 機械工藝卡 4.1機械加工工序卡模具名稱凹鏈板復(fù)合沖裁模 機械加工工藝過程卡毛胚種類板料共1頁每臺件數(shù)1零件名稱固定板材料牌號45鋼n第1頁工序號工序名稱 工序內(nèi)容設(shè)備 工序簡圖1下料按907030鍛造毛坯鍛或火焰切割2熱處理調(diào)質(zhì)28-32HRC3銑4邊銑4邊至圖樣要求尺寸銑床4粗銑上下面 粗銑上下面，留余量1.7 銑床5鉆、擴、鉸、鏜孔粗銑固定孔留余量0.5鉆6孔至5.8絞6孔至6鉆3孔至2。9絞3孔至3鉆13.5孔至深度直徑到13.3絞13.5孔至13.386磨孔在坐標(biāo)磨床上磨13.5孔至圖樣要求坐標(biāo)磨床7銑削半精加工對上表面進行銑削半精加工，留余量0.3mm銑床8銑削精加工對上表面進行銑削精加工，留0.05mm余量銑床9精磨上下表面精磨上平面、內(nèi)腔至圖樣