凸模固定板机械加工基础工艺设计.doc

目录
引言···········································
第一章 零件技术要求及结构·························
1.1 零件作用··································
1.2 结构分析····································
1.3 图纸技术要求分析·····························
第二章 毛坯选择及工艺设计·······················
2.1 选择毛坯类型·····························
2.2 毛坯结构尺寸确实定·························
第三章 机械加工工艺设计··························
3.1 制订工艺路线·································
3.2 工艺路线方案·································
3.3 机械加工余量工序尺寸和定位基正确实定··············
第四章 各工序切削用量选择和计算······················
第五章 机械加工工艺过程卡····························
第六章 心得体会·····································
参考文件 ···········································
引言
本课程设计是在完成《模具制造工艺学》学习基础上，为了达成理论和
实践结合目标而进行，对本人而言，我相信经过此次课程设计对自己未来从事工作有一定作用，从中 锻炼自己处理问题、分析问题能力，为以后很快适应工作打下基础。在完成课程设计同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有 关 手 册，图 册 等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术 文件 等 方 面 工作能力，也为我们以后工作打下坚实基础，所以我们要认真对待这次综合能力利用机会！
本课程设计包含以下多个方面内容：
第一章、零件技术要求及结构分析
关键包含功效结构、尺寸精度、形位公差、表面质量、硬度要求等。
第二章、毛坯选择及工艺分析
毛坯选择，依据零件要求，进行毛坯尺寸和公差等零件锻件图确实定。
第三章、机械加工工艺设计
机械加工工艺设计，包含对零件铣削和磨削，零件孔隙加工，
工艺路线及工序内容确实定。
第四章、 各工序切削用量选择和计算
第五章、 机械加工工艺过程卡
填写工艺过程综合卡片，依据前述各项内容和加工简图，一并填入机械加工工艺过程卡片中。
第一章 零件技术要求及结构
固定板是模具关键成型零件，用来固定凸模，它有多个作用，一是固定凸模确保其能垂直于模具平面，确保在工作时能够垂直用于冲压、冲孔、冲裁、落料。另外确保多个冲头之间相对位置，不 会 发 生 相对 移 动 。在 冲 压 时 ，不 被 拔 下来，还 有 通 过 凸 模 固 定 板 和上模板连接，经过模柄固定于冲床滑块安装孔中，进行冲压工作。
固定板按其结构形式可分为整体式。按固定板形状大致可分为回转曲面和非回转曲面两种。
对回转曲面固定板，通常见车削、内圆磨削或坐标磨削进行加工制造，工艺过程比较简单。而非圆回转曲面型腔加工制造要困难得多，其加工工艺概括起来有以下3个方面：
1.用机械切屑加工配合钳工修整进行制造，该工艺不需要特殊加工设备，采取通用机床切除固定板大部分多出材料，
在由钳工精加工 修 整 。它 劳 动 强 度 大 ，生 产 率 低 ，质 量 不 易 保 证 。在 制 造过 程中应充足利用多种设备加工能力，尽可能降低钳工工作量。
2.应用仿形、电火花、超声、电化学加工及化学加工等专用设备进行加工，能够 大 大 提 高 生 产 效 率 ，保 证 型 腔 加 工 质 量 。但 工 艺 准 备 周期长，在加工中工艺控制复杂，有还污染环境。
3. 采取数控加工或模具计算机辅助设计和制造（即模具CAD/CAM）技 术 ，可 以 加 快 模 具 研 制 速 度 ，缩 短 模 具 生 产 周 期 ，优 化 模 具 制 造工艺和结构参数，提升模具寿命。这种方法是模具制造技术方向。
1.1 零件作用
题目所给零件是凸模固定板机械加工工艺设计（图1.1），模具在工作时，凸模要承受很大冲裁力，这个力经过凸模固定端传输到上模座。假如作用在模座上力大于其许用应力时，就会在模板上 压 出 凹坑，从 而 影 响 凸 模 正 确 位 置 。为 了 避 免 模 座 损 坏 ，在 凸 模 固定板和上模座之间加装一块淬硬垫板。在复合模凸凹模固定板和模座之间，因为一样原因也需要加装一块垫板。模具在工作时，凸模要承受很大冲裁力，这个力经过凸模固定端传输到上模座。假如作用在模座上力大于其许用应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模正确位置。为了避免模座损坏，在凸模固定板和上。在复合模凸凹模固定板和模座之间，因 为 同 样 原 因 也 需 要 加 装 一 块 垫 板 。设 计 时 ，一 般 根 据 需 要 在 国家标准中选择标准垫板型号。

图1.1 凸模固定板（材料:Q235)
1.2结构分析：
该零件属于平板类，关键加工内容为平面和孔系。
平面加工方法为刨、铣、磨；孔系加工方法为钻、镗，或 扩、铰，或铣、磨等等。
1.3图纸技术要求分析

（1）从零件图上来看，该零件结构较复杂，其关键加工表面和加工表面之间要求相关键平面为上下平面，Ra为1.6μm,其它Ra为6.3μm，其它为：
5-Φ9：通孔；深12mm；
2-Φ8：通孔；深12mm;
3-Φ6.5: 通孔 深12mm;
3-Φ5: 通孔; 反扩Φ9.5,深3mm;
圆形通孔Φ18.5, 反扩Φ22.5.
第二章 毛坯选择及工艺设计
2.1 选择毛坯类型
由图纸可知材料为Q235，查表可知热处理状态为退火或正火，其HB为175~225，可用硬质合金和高速钢刀进行切屑加工。考虑到冲裁模在工作过程中力学性能要求高，所以应选择锻件，已使零件零件金属纤维尽可能不被破坏，保持零件工作可靠性。因为该零件坯料只需单件小批量生产，且零件坯料结构简单，查文件可选自由锻。
2.2毛坯结构尺寸确实定
毛坯形状和尺寸，基础上取决于零件形状和尺寸。零件和毛坯关键差异，在于在零件需要加工表面上，加上一定机械加工余量，即 毛 坯 加工 余 量。毛 坯 制 造 时，同 样 会 产 生 误 差 ，毛 坯 制 造 尺 寸公 差称为毛坯公差。毛坯加工余量和公差大小，直接影响机械加工劳动量和原材料消耗，从而影响产品制造成本。初步选择毛坯余量为5mm，即毛坯零件图确定以下

第三章、机械加工工艺设计
3.1制订工艺路线
制订工艺路线出发点，因当是零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达成合理确保。在生产纲领以确定为单件小批生产条件下，能够考虑采取立式铣床加工。除此之外，还应该考虑所选定加工方法能否达成所需加工精度和表面粗糙度，并符合经济性要求。
据图纸可知上零件粗糙度要求，确定各工序加工路线以下：
平面加工：
查模具制造工艺学图2-3，要使外圆外粗糙度达6.3μm，可确定加工方案为粗铣→精铣，要使配合面精度达成1.6μm，确定加工路线为粗铣→精铣→磨削。
孔加工：
查模具制造工艺学图2-2，要使直径为8mm公差等级IT6孔粗糙度值不超出6.3μm，可确定加工路线为钻孔→扩孔→铰孔
3.2工艺路线方案
工序1： 备料 按Φ90×22 铸造毛坯。
工序2： 热处理 退火硬度小于等于240
工序3： 铣外圆轮廓 铣外圆轮廓至图样要求尺寸
工序4： 铣上下表面 粗铣→精铣留余量0.4
工序5： 钻、扩、铰
工序6： 热处理
工序7： 精磨上下平面 精磨上下平面至图样要求尺寸
工序8： 检验
3.3机械加工余量、工序尺寸和定位基正确实定
1. 上下平面：
（1） 加工余量确定查《机械设计课程设计指导书》表2-36
磨削余量:z=0.3mm 精铣余量:z=1.0mm 粗铣余量:z=5-0.3-1.0=3.7mm
2. 外圆平面：
（2） 精铣余量:z=1.0mm 粗铣余量:z=5-1.0=4.0mm
3. 孔系：
(1)3-Φ5反扩Φ9.5,深3mm沉孔加工余量
钻z=4mm查表（2-28） 粗铰：z=0.95mm 精铰：z=0.05mm
（2）工序基础尺寸及偏差确实定
钻4，粗铰4.95，精铰5
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”标准标注工序尺寸以下：

钻4mm 0, 0.18 粗铰4.95mm 0,0.043 精铰5mm 0,0.018 其它孔和此孔系类似
4. 定位基准
选择上下平面、相互垂直圆周侧面为定位基准面，即三基面体系定位，符合基准统一标准。
第四章、各工序切削用量选择和计算
工序一：备料
按Φ90×22 mm将毛坯铸造成型。
因为凸模固定板在工作压力状态中承受能力要求较高，而且结构形状简单所以选择锻件毛坯比较合理。刀具选YT30硬质合金刀。选择三向镦拔方法锻成方形毛坯。始锻温度1050-1100℃，终 锻 温 度 800-850℃,700℃以上风冷，加热时咬常常翻动，加热时间为1-1.5min，最终得到所要锻件。
工序二：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，经过相变已取得珠光体型组织，或不发生相变以消除应力降低硬度一个热处理方法。
锻件退火工艺：选择高温保温时间3h，低温降火时间3h。
退火关键目标：
（1） 降低硬度，提升塑性，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。
工序三：铣外圆轮廓
用立式升降台铣床X52K，铣外圆轮廓至图样要求尺寸。
工序四：铣上下表面
1. 粗铣上下大平面
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f=0.05mm/z（每齿）
3. 切削速度：公式n=
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,参考表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。
4. 精铣上下面
背吃刀量取1.0mm,查表2-5，按Ra2.5取f=0.3mm/r,选择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、钻、扩、铰
把工件装夹在工作台上以直角坐标定位进行加工，直接用立铣刀工作台纵、横走刀来控制平面孔系坐标尺寸。
1. 钻3-Φ5孔
刀具1：选择Ф4mm高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r,切削速度13m/min，转速420r/min,切削液选择乳化液。
刀具2：选择Ф9.5mm端部磨平麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液和上道工步相同。
2. 钻3-Ф6.5孔
刀具：选择Ф5mm高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液和上道工步相同。
3. 钻2-Ф8孔
刀具：选择Ф7mm高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液和上道工步相同。
4. 钻5-Ф9孔
刀具：选择Ф8mm高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液和上道工步相同。
5. 钻Ф18.5孔

刀具1：选择Ф17mm高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液和上道工步相同。
刀具2：选择Ф22.5mm端部磨平麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液和上道工步相同。
6. 铰Ф5mm孔
刀具：选择高速钢直柄机用铰刀，Ф5mm，L=110mm,l=22mm，齿数Z=6，单边余量为0.2mm，切削速度5m/min,进给量1.0mm/r,切削液选择含硫极压切削油。
7.铰Ф6.5mm孔
刀具：选择高速钢直柄机用铰刀，Ф6.5mm，L=110mm，l=25mm,齿数Z=6，单边余量为0.2mm，切削速度5m/min,进给量1.0mm/r,切削液选择含硫极压切削油。
8.铰Ф8mm孔
刀具：选择高速钢直柄机用铰刀，Ф8mm，L=110mm，l=25mm, 齿数Z=6，单边余量为0.2mm，切削速度5m/min,进给量1.0mm/r,切削液选择含硫极压切削油。
9.铰Ф9mm孔
刀具：选择高速钢直柄机用铰刀，Ф9mm，L=110mm，l=25mm, 齿数Z=6，单边余量为0.2mm，切削速度5m/min,进给量1.0mm/r,切削液选择含硫极压切削油。
10.铰Ф18.5mm孔
刀具：选择高速钢直柄机用铰刀，Ф18.5mm，L=150mm，l=25mm, 齿数Z=8，单边余量为0.2mm，切削速度5m/min,进给量1.0mm/r,切削液选择含硫极压切削油。
工序六：热处理
1.淬火：加热温度800～830度，保温0.4～0.5h,淬火硬度≥62HRC油冷。
2.回火：为了改变淬火组织，等到一定强度、韧性配合，消除淬火应力和回火中组织转变应力。回火温度140～160度。 Q235淬火和回火工艺图
工序7：精磨上下表面
目标：为了消除热处理对表面影响，以达成设计要求。
1. 磨床：MM7112(砂轮直径140～200mm，砂轮内经75mm，砂轮宽度20mm）
2. 上下平面磨削
1）砂轮选择。见[5]中第12章各表，结果为
GBD80ZRA6P200×20×75×20×75
其含义为 ：砂 轮 磨 料 为 单 晶 刚 玉 （代 号GBD），粒度为80#，硬度为中软(代号ZR),陶瓷结合剂(代号为A)，6号组织，平形砂轮（代号为P），其尺寸为200×20×75(D×B×d)。安全线速度为35m/s。
2）切削用量选择。磨头主轴转速2810r/min
轴向进给量fa=0.5B=10mm(双行程）
径向进给量fr=0.020mm/双行程
3. 垂直平面磨削
用精密角铁和平行夹头装夹工件。砂轮类型和切削用量和上下平面
磨削一样。
工序八：检验
第五章 机械加工工艺过程卡
工序号
工序名称
工序内容
设备
工序简图
1
备料

2
热处理

3
铣外圆轮廓

4
铣上下表面

5
钻、铰

6
热处理

7
精磨上下表面

8
检验

第六章 心得体会
经过这段时间模具制造工艺学课程设计深入巩固、加深和拓宽 所学 知 识 ；通 过 设 计 实 践 ，树 立 了 正 确 设 计 思 想 ， 增 强 创 新 意 思和竞争意识，熟悉掌握了机械设计通常规律，也培养了分析和处理 问 题 能 力 ； 通 过 设计 工 艺 、 绘 图 以 及 对 运 用 技 术 标 准 、 规 范 、 设 计手册等相关设计资料查阅，对自己进行了一个全方面机械加工基础技能训练。
现在已经完成了为期三个星期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帮助，其次还要感谢我同学在我查询资料，整理资料过程中给我帮助和支持。
经过这次课程设计，我认识到，机械制造工艺制订并不是我们想象中那么简单，它需要专业人耐心而细致计算和数次查阅资料，最终制订出满意设计参数。此次课设锻炼了我们耐心和信心，而且让我再次CAD制图，为以后毕业设计扎实了基础，更为以后工作做好技能上准备。
参考文件
1. 郭铁良主编.模具制造工艺学（第三版）高等教育出版社
2. 王伯平主编.交换性和测量技术基础（第三版）机械工业出版社