设计说明书-凹凸模工艺设计大学论文.doc

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模具制造工艺课程设计说明书

设计题目：凹凸模工艺设计

设计者　　　　　　　　　　　　

指导教师　　　　　　　　　　　

　　　　年　　　　月　　　　日

前 言

在学完机械制造专业群技术平台课程后，以模具为对象，综合刀具、机床、加工工艺、设备操作相关知识一门核心课。
归纳起来可以说企业迫切需要以下人员：
（1）模具典型零件加工工艺编制人员
（2）模具关键加工设备操作人员
（3）模具钳工与装配人员
（4）模具调试人员
这正是模具制造工艺课程核心任务。
模具是制造业的重要基础工艺装备。模具设计与制造专业的高技能人才培养越来越受到高度重视。
模具制造工艺是综合性和专业性非常强的核心专业方向课程，随着汽车、电子、航空航天工业产品以及民用产品技术含量的的快速提升，模具技术已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一，不仅模具设计越来越重要，模具制造工艺也越来越凸显出其重要性，模具制造质量，模具制造周期制约着模具制造企业的快速发展，模具制造企业对具有高技能的模具制造工的需求不仅在数量上，更重要是在质量上有强烈的需求
本课程设计是在学完《模具制造工艺学》课程之后进行的。其目的是训练学生综合运用模具制造的专业知识，分析模具零件的加工工艺性，拟定加工工艺方案及装配工艺方案，能编制相应的加工工艺卡及装配工艺卡，能进行电火花线切割程序的编制，懂得使用国标、工具书和设计资料，提高合理设计模具的综合应用能力。
目 录

1.设计任务书 1
2.模具零件工艺分析 2
3.生产类型 2
4.毛坯选择 3
3.定位基准的选择 4
4.工艺路线的制订 5
5.设备选择 6
6.加工余量确定 7
6.1毛坯技术要求 7
6.2加工余量的确定及工序间尺寸与公差的确定 7
6.3确定工序的切削用量及时间定额 8
6.4编写工艺文件 11

全套设计请加 197216396或401339828

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1.设计任务书
1）课程介绍
《模具制造工艺学》是一门实践性、应用性强的课程，通过本次课程设计，使同学们深入。全面和系统掌握这门学习的基础理论，并将理论知识贯穿到实践应用中，提高大家分析、研究和应用能力。
2）任务
零件图
1张
毛坯图
1张
机械加工工艺过程卡片
1套
机械加工工序卡片
1套
课程设计说明书
1份
3） 要求
（1） 模具零件的工艺分析
（2） 制定零件的制造工艺方：①制订工艺路线②选择定位基准，进行必要的工序尺寸计算 ③选择机床及工、夹、量、刃具 ④加工余量及工序间尺寸与公差的确定⑤切削用量的确定
（3）画毛坯图：在加工余量已确定的基础上画毛坯图，要求毛坯轮廓用粗实线绘制，零件的实体尺寸用双点画线绘出。比例取1 ：1 。同时应在图上标出毛坯的尺寸、公差、技术要求、毛坯制造的分模面、圆角半径和起模斜度等。
（4） 填写机械加工工艺卡片

2.模具零件工艺分析

1） 本零件是复合模中的复合模，其作用是做落料凹模作用 由于该零件在模具中的作用，采用Cr12MoV，热处理60~64HRC，由于该尺寸较多，所以采用配加工。保证双边间隙0.08~0.12mm。
2)其工作部分尺寸150，33 ，R20 按IT6~7级制造，精度较高。是模具加工重要部位。零件形状对称加工方便。
3） 由于零件采用Cr12MoV,零件材料较硬，其技术要求60~64HRC，其结构对称，采用线切割加工较好。
3.生产类型
由于模具零件都采用Cr12MoV，模具材料较贵，其加工过程精度较高，本身模具是生产大批量工件的，所以采用小批量生产。
4.毛坯选择
1） 模具的材料常采用铸件，锻件，型材及焊接件。铸件毛坯常用于制作形状复杂的零件，如上下模架等。锻件毛坯适合制造强度，刚度等力学性能要求高但形状不复杂的零件。如中小型凸模，凹模。型材常用于形状与某些零件相仿的毛坯。焊接件多用于某些结构件类型的零件毛坯。 由于该零件简单对称，力学性能要求高，所以本模具采用锻件。采用自由锻造，锻造前准备工序一般有：板材》锻造》退火》润滑处理。
2） 锻件如图下 采用矩形锻件。

图2.1 毛坯零件综合图
3.定位基准的选择
定位基准的选择将直接影响到加工精度的高低，同样作为定位基准的部位加工质量的好坏也影响到定位的准确性和加工质量，使安装误差和定位误差增大，零件上的各个表面间的位置精度，是通过一系列工序加工后获得的，这些工序的顺序和原始的大小，标注方式和零件图上要求直接相关。选用基准时有基准重合、同一、自为、互为等原则，在使用时要注意。
该零件加工中，由于上下表面的精度要求比较高，可以采用互为原则。
(1)粗基准的选择
对于此凸凹模，上表面可选择下表面做为粗基准。
(2)精基准的选择
对于此零件，外形的加工由下表面作为基准，研磨加工工序要求加工余量小且均匀，因此应尽可能用加工表面自身为基准，该表面的位置之间的位置精度应由先行工序确定。
4.工艺路线的制订
根据图表面粗糙度和尺寸位置形状精度要求，确定个加工工序如下：
平面加工：对于此零件上下平面表面粗糙度要求为0.8较高，也是接触下模坐板和工件，因此铣削加工是优先选择，应用最广的立式铣床和万能铣床的立铣加工，选用高速，小用量铣削，工件精度达IT8级，表面粗糙度达0.8，符合图纸要求。查文献2，可确定加工方案为粗铣》半精铣》精铣》磨削。
对于冲孔孔：对于次零件，由于孔的精度要求为IT7级，孔的表面粗糙度为0.8，经查文献2可采用：钻孔》扩孔》精绞孔来加工。钻孔属于粗加工，可达到的尺寸公差等级别为IT13~IT11，表面粗糙度50~12.5.扩孔是用扩钻对已钻出的孔做进一步加工，以扩大孔径并提高精度，降低表面粗糙度值。扩孔可达到尺寸公差等级IT11~IT10，表面粗糙度为12.5~6.3，属于半精加工方法，常做绞削的预加工，绞孔是半精加工的基础上对孔进行的一种精加工方法。精绞尺寸精度IT6~7，表面粗糙度0.32~2.5。
由于零件外形带有圆弧面，不是规则图形，采用线切割较方面，线切割主要用于热处理后较硬的工件，因为工件热处理后60~64HRC，所以符合。线切割可以达到经济精度0.005~0.01mm,表面粗糙度1.25~2.5，需要进行最后进行钳工研磨，经济精度IT5~6级，粗糙度达到0.025~0.05。
1） 制定工艺路线
制定工艺路线的出发点，因当是零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求达到合理的保证。在生产纲领确定的单件小批生产条件下，可以考虑采用式铣床加工和线切割机床。除此之外，还应该考虑选定加工方法能否达到所需的加工精度和表面粗糙度，并符合经济性的要求。
拟定工艺路线
1. 工序一 ：准备毛坯 310X310X65
2. 工序二：热处理 调质45~50HRC
3. 工序三：铣削 将毛坯铣刀刨成六面体
4. 工序四： 粗铣上下面 粗铣上下面，留余量1.5
5. 工序五： 钻、扩、绞 按各孔的位置打工艺孔
钻φ9的孔至通孔至φ8.8
绞φ9的孔至φ8.9
钻φ15孔至深度至φ14.8
绞φ15孔至φ15
钻孔攻丝4-M10
6. 工序六：铣削 铣削158X41深22.5至图样要求
7. 工序七：对上下表面进行铣削半精加工，留余量0.3mm
8. 工序八：热处理 淬火 高温回火60~64HRC
9. 工序九 线切割 按图纸编制线切割加工程序并进行线切割
加工
10. 工序十 精磨上下平面
11. 工序十一 钳工 研磨工作部分达到图纸要求
12. 工序十二 终检
5.设备选择
机床：选用的机床与所加工的零件相适应，精度、尺寸规格等和生产率的要求等。该零件属于小批量生产，因此用卧式床机床XA6132。线切割机床采用DK7752系列。
刀具：一般先采用标准刀具根据该零件的工艺及实际条件确定其刀具为：圆柱铣刀、平行砂轮、主铣刀、定心钻、钻头、砂轮、绞刀等，其线切割采用慢走丝机构，采用单个脉冲能力小，脉宽窄，频率高正极性加工，工作液采用去离子水。电极丝采用φ0.1~0.3mm。
6.加工余量确定
确定加工余量有三种方法：查表法，分析计算法，经验估算法。
1)计算法:如果对影响加工余量的因素比较清楚，则采用计算法确定加工余量比较准确。要弄清影响余量的因素，必须具备一定的测量手段，掌握必要的统计分析资料。在掌握了各种误差因素大小的条件下，才能比较准确地计算加工余量。
2)查表法:此法主要以根据工厂的生产实践和实验研究积累的经验所制成的表格为基础，并结合实际加工情况对数据加以修正，确定加工余量。这种方法方便、迅速，在生产上应用较广泛。
3)经验法:由一些有经验的工程技术人员或工人，根据经验确定加工余量的大小。由经验法确定的加工余量往往偏大，这主要是因为主观上怕出废品的缘故，这种方法在模具生产中广泛采用。
本零件采用查表法
如图根据零件尺寸H=310mm.B=65mm,工件长度L=310mm，查《模具制造工艺》书中关于矩形锻件表面最后加工余量可知
6.1毛坯技术要求
锻件加工余量：锻件应保证合理的机械加工余量。如果锻件机械加工的加工余量过大，则不仅浪费了材料，同时造成机械加工工作量过大，增加了机械加工工时；如果锻件机械加工的加工余量过小，使锻造过程中产生的锻造夹层、表层裂纹、氧化层、脱碳层和锻造不平现象无法消除，则得不到合格的模具零件。
6.2加工余量的确定及工序间尺寸与公差的确定
(1)加工Φ9 , Ra0.8
工序名称
工序间余量/mm
工序间
工序间尺寸/ mm
工序间
经济精度/mm
表面粗糙度/μm
尺寸公差/mm
表面粗糙度/μm
坐标磨
0.1
H7（）
0.8
9
Φ9
0.8
精绞孔
0.1
H8()
0.8
9-0.1=8.9
Φ8.9
0.8
钻孔
5.8
H13(）
16
8.9-0.1=8.8
Φ8.8
16
毛坯孔

0
0

6.3确定工序的切削用量及时间定额
正确选择切削用量，对保证加工质量、提高生产率和降低刀具损耗有重要意义。
工序1
备料 按310X310X65mm将毛坯锻造成型。
由于要求凸凹模具有较高的强度，硬度，耐磨性，适合复合模落成冲孔，而且结构形状简单所以选用锻造比较合理。选用Cr12MoV高铬模具刚。
选用三向镦拔的方式锻成方形毛坯。始锻温度1100-1120,终锻温度500-520,700以上风冷。
工序2
退火 ：将工件加热至Ac1或者Ac3以上（发生相变）或Ac1以下（不发生相变），保温后，缓冷下来，通过相变已变成珠光体型组织，或不发生形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：选择高温保湿时间3h, 低温降火温度3h。
降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能和压力工作性能。
细化晶粒，调整组织，改善机械性能，为下步工序做准备。
工序3
铣削：将毛坯外面氧化层，铣削成比较规则的图形
（1） 选择切削深度：参考［Ⅲ］中107页可知切削深度ap=2mm
（2） 选择进给量：参考［Ⅲ］中108表3-28选择每齿进给量af=0.35mm
（3） 选择切削速度：查［Ⅲ］中111页表3-16选取v=0.25m/s
（4） 确定刀具参数：根据［Ⅲ］中270页表5-41选择D=100mm,齿数Z=12
（5）确定机床主轴转速：
按机床选取nw=47.5r/min
实际切削速度：

（6）计算切削工时
由文献［10］中2-82页表7-7查得

工序4

铣削;铣削上下平面，留余量1.7mm.
根据上面同理的采用同样的切削用量。
(1) 选择切削深度：参考文献［10］表2.1-77可知切削深度ap=1mm
(2) 选择进给量：参考文献［10］表2.1-77选取每齿进给量af=0.1mm
(3) 选择切削速度：参考文献［10］表2.1-81选取v=0.35m/s
(4) 确定刀具参数：参考文献［10］选择刀具D=100mm,齿数Z=12,d=32,B=50
(5) 确定机床主轴转速：
按机床选取：nw=75r/min
实际切削速度：
（6）计算切削工时
工序5
钻 扩 绞
首相确定钻削的切削用量
1） 选择钻头
选择高速钢麻花钻头，其直径d=8.4mm。
钻头几何形状2.1：标准钻头，其参数2ψ=118α=7~15.β=24~32
（1） 选择进给量：参考文献[14]443页9-33取=0.66mm/r
（2） 选择切削速度：参考文献[14]446页9-34取v=0.35m/s
（3） 确定机床主轴转速：

选取机床转速nw=200r/min
实际切削速度
（4）计算切削工时

工序7
(1) 选取切削深度：参考文献［10］表2.1-77可知切削深度ap=1.5mm
(2) 选择进给量：参考文献［10］表2.1-77选择每齿进给量af=0.35mm
(3) 选择切削速度：参考文献［10］表2.1-81选取v=0.25m/s
(4) 确定刀具参数：参考文献［10］表2.1-28立式角铣刀，D=60，Z=18
(5) 确定机床主轴转速：

按机床选取nw=75r/min
实际切削速度
(6)计算切削工时
查文献［10］表2.1-99得
工序8
热处理：采用二次硬化（1100~1120高温淬火+500~520高温回火三次）具有一定的热硬性，在用于韧性不足而开裂、崩刃的模具上。
工序9
线切割采用单个脉冲能量小，脉宽窄，频率高的电参数进行加工。
根据材料Cr12MoV,采用DK7752慢走丝线切割机床，选择工作液采用去离子水，脉冲宽度t1/us=8 脉冲间隔to/us=85 加工电流I/A=0.2，切削速度=13Vwi/mm2min-1，其采用黄铜丝0.1mm,单边放电间隙0.02mm,凸凹模配合间隙0.02mm。
序号
程序段
B
X
B
Y
B
J
G
Z
1
SC
B
5000
B

B
005000
GX
L1
2
CD
B
9050
B
7978
B
034056
GY
NR2
3
DA
B

B
26042
B
026042
GY
L2
4
AB
B
9050
B
7978
B
034056
GY
NR4
5
BC
B

B
26042
B
026042
GY
L4
6
CS
B
5000
B

B
005000
GX
L3
7

D

工序10
精密上下平面
采用圆形工作台平磨查精密磨床砂轮宽度选用40bs/mm
其工作台纵向进给量f/(mm/r)=20,工件速度V/(m/min)=10,
磨头单行程磨削深度ap(mm/st)=0.0215。
工序十一
研磨零件工作部分达到图纸要求。
工序十二
检验：按图纸要求检验合格
6.4编写工艺文件
工艺过程卡片及工序卡片请见附件WORD。

参考文献
《模具制造工艺》，张荣清主编，高等教育出版社，2006年。
《模具制造工艺》，黄毅宏主编，机械工业出版社，1989年。
《实用模具设计与制造手册》，许发樾主编，机械工业出版社，2001年。
《模具制造工艺学》，滕宏春主编，机械工业出版社，2010年。
《模具零件的工艺设计与实施》，熊建武主编，机械工业出版社，2001年。
《机械制造与模具制造工艺学》，陈国香主编，清华大学出版社，2007年。
《金属工艺学》，王英杰主编，高等教育出版社，2009年。
《机械制造装备》，王鹤汀主编，机械工业出版社，2001年。