模具制造工艺课程设计.doc

目录 I 目录 序言 1 1 准备工作 2 1 1 所拆画零件的材料选择和毛坯加工方法 2 1 2 拆画零件图 2 1 2 1 确定零件图上的尺寸 2 1 2 2 零件图上的技术要求 3 1 3 生产纲领及生产类型确定 3 1 4 零件工艺性分析 4 1 4 1 工艺性分析 4 1 4 2 工艺规程制定 5 1 5 毛坯与锻压设备选择 5 1 5 1 锻件体积和质量的尺寸 5 1 5 2 计算锻件毛坯计算 6 1 5 3 锻压设备吨位的确定 6 2 工艺过程设计 7 2 1 确定毛坯的制造形式 7 2 2 定位基准选择 7 2 2 1 基准原则 7 2 2 2 基准选择 8 2 3 拟定机械加工工艺路线 8 3 定量设计 10 3 1 设计毛坯图 10 3 2 机械加工余量的确定 10 3 2 1 外表面 11 3 2 2 挡料销的圆柱面 6 11 3 2 3 挡料销的上表面 4 11 3 2 4 4 销孔 11 3 3 工艺装备选择 12 3 3 1 磨外表面 12 3 3 2 磨 12 圆柱面 12 目录 II 3 3 3 铣与水平面成 7 的上平面 12 3 3 4 钻 铰 4 销孔 12 3 3 5 钻 2 弹簧钩孔 12 4 工序设计 13 4 1 工序一 用工具曲线磨外表面 13 4 1 1 加工条件 13 4 1 2 切削用量 13 4 2 工序二 磨 12 圆柱面 13 4 2 1 加工条件 13 4 2 2 切削用量 13 4 3 工序三 铣与水平面成 7 的上平面 14 4 3 1 加工条件 14 4 3 2 切削用量 14 4 4 工序四 钻 铰 4 销孔 15 4 4 1 选择钻床及钻头 15 4 4 2 选择切削用量 16 4 4 3 确定工时 16 4 5 工序五 钻 2 弹簧钩孔 17 4 5 1 选择钻床及钻头 17 4 5 3 切削速度 17 4 5 4 确定工时 17 5 工序尺寸确定 18 5 1 孔的工序尺寸 18 5 2 其他重要表面的工序尺寸 19 结论 20 参考文献 22 1 序言 模具制造技术课程设计是我们完成本专业学习计划的一个极为重要的实践 性环节 是使我们综合运用所学过的基本课程 基本知识与基本技能去解决专 业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练 我们在完成课程设计的同时 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的 工作能力 也为我们以后的工作打下坚实的基础 所以我们要认真对待这次综 合能力运用的机会 其主要目的是 1 培养综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力 拓宽和深化所 学的知识 2 培养树立正确的设计思想 设计思维 掌握工程设计的一般程序 规范 和方法 3 培养正确的使用技术知识 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的工作能力和技巧 4 培养进行调整研究 面向实际 面向生产 向工人和工程技术人员学习 的基本工作态度 工作作风和工作方法 2 1 准备工作 1 1 所拆画零件的材料选择和毛坯加工方法 此次所要拆画的零件是自动挡料销 要达到其应有的硬度与强度 参考国 标中销钉的材料 确定自动挡料销的材料为 并用锻造经行毛坯加工 16Mn 1 2 拆画零件图 由装配图拆画零件图是设计过程中的重要环节 也是检验看装配图和画零 件图能力的一种常用方法 按照正确 齐全清晰 合理的要求 标注所拆画零 件图上的尺寸 本次拆画的零件为装配图中 6 号零件 自动挡料销 1 2 1 确定零件图上的尺寸 自动挡料销的总长为 123 销上表面 4 与水平面的夹角为 圆柱面 5 的7 直径为 12 圆柱面 5 与垂直夹角为 销孔 3 的直径为 由于是与销相1 4 配合 所以销孔 3 的具体尺寸为 孔 2 为弹簧钩孔 不需要特殊要 0 012 0 47H 求 该孔尺寸为 8 号面与水平夹角为 水平投影长度为 26 85 7 号面2 6 与水平夹角为 12 根据上述尺寸来源 配齐拆画的零件图上的尺寸 标注尺寸时要恰当选择 尺寸和标注形式与相关零件的配合尺寸 相对而言位置尺寸应协调一致 避免 发生矛盾 功能尺寸应准确无误 3 1 2 2 零件图上的技术要求 根据零件的作用 结合设计要求查阅有关手册或阅同类 相近产品的零件 图来确定所拆画零件图上的表面粗糙度 尺寸公差 形位公差 热处理和表面 处理等技术要求 根据上述原则可知 面 4 由于要与碰杆想接触 因此选择面 4 的粗糙度 并且要求面 4 的平面度 3 2Ram 0 015Ram 销钉孔要与销配合 故要求销孔的粗糙度公差为 1 6Ram 直径 12mm 的圆柱面表面的粗糙度公差为 3 2Ram 其他表面由于用锻造的方式制造 因此其他表面的粗糙度 25Ram 1 3 生产纲领及生产类型确定 生产纲领是指企业在计划期间应当生产的产品产量和进度计划 计划期常为一年 所以生产纲领常称为年产量 对于零件而言 产品的产量除了制造机器所需要的数量之 外 还要包括一定的备品和废品 因此零件的生产纲领应按下式计算 1 1 1 1 NQn 式中 N 零件的年产量 件 年 Q 产品的年产量 台 年 n 每台产品中该零件的数量 件 台 该零件的备品率 备品百分率 该零件的废品率 废品百分率 由于是一款落料 冲孔连续模 所以该零件的生产为单件生产 4 1 4 零件工艺性分析 1 4 1 工艺性分析 自动挡料销是冲孔落料连续模中定位机构中的挡料销 用作停止板料向前 运送 使得模具对板料进行冲裁 本零件为连杆支臂类零件 结构较为简单 生产类型单件生产 生产纲领 件 年 100 零件的互换性用修配法 钳工修配 缺乏互换性 毛坯的制造方法与加工余量 木模手工造型或自由锻造 毛坯精度低 加工余量大 机床设备及其布置形式通用机床 安机床类别采用机群式布置 工艺装备 大多采用通用夹具 标准附件 通用刀具 和万能量具 对工人的技术要求需技术水平高的工人 工艺文件有工艺过程卡 关键工序要工序卡 工艺特征 成本较高 5 但对零件的强度要求比较高 故毛坯加工选择锻造 本零件生产类型为单件生 产 下面对该零件进行精度分析 对于形状和尺寸 包括形状公差 位置公差 较复杂的零件 一般采取化整体为部分的分析方法 即把一个零件看作由若干 组表面及相应的若干组尺寸组成的 然后分别分析每组表面的结构及其尺寸 精度要求 最后再分析这几组表面之间的位置关系 由零件图中可以看出 该 零件上有三处加工表面精度较高具体分析如下 加工表面的技术要求是 根据上述原则可知 面 4 由于要与碰杆想接触 因此选择面 4 的粗糙度 并且要求面 4 的平面度 3 2Ram 0 015Ram 销钉孔要与销配合 故要求销孔的粗糙度公差为 1 6Ram 直径 12mm 的圆柱面表面的粗糙度公差为 3 2Ram 其他表面由于用锻造的方式制造 因此其他表面的粗糙度 25Ram 加工表面之间主要的相互位置要求是 销孔的相对位置有较高要求 首先是销孔圆心的水平位置是以面 1 为基准 其尺寸要求为 垂直尺寸以面 9 为基准 其尺寸为 0 0 01 63mm 0 0 01 8 35 1 4 2 工艺规程制定 工序工序名称工序主要内容 1下料锯床下料 4 0 3123mmmm 2锻造模锻成工件结构 作为毛坯 3热处理退火处理 4工具曲线磨用 MD9025 磨工件外轮廓 5精磨精磨 12 圆柱面 6粗铣粗铣与水平面成 7 的上平面 7精铣精铣与水平面成 7 的上平面 8钻钻 4 销孔 9铰铰 4 销孔 10钻钻 2 弹簧钩孔 11热处理调制处理 硬度 HRC40 HRC50 12检验 6 1 5 毛坯与锻压设备选择 1 5 1 锻件体积和质量的尺寸 自动挡料销由于是要使用锻造 因此零件的材料使用 16Mn 零件的外形尺寸如图所示 锻件的外形尺寸应为 4 0 123 mm 4 0 12 mm 4 0 27 mm 4 0 6 mm 工件的体积为 V工件 3 17 1671cm 工件的质量 r g 0 13476kgGV 工件工件 785 171671 13476 当锻件质量在 20kg 之内 一般需加热 3 4 次 锻件总损耗系数取10 故锻件毛坯的体积 3 1 1 1 1 17 167 18 89cmVV 锻工件 锻件毛坯的质量 7 85 7 85 18 89 148 29g 0 14829kgGV 锻锻 1 5 2 计算锻件毛坯计算 理论计算圆棒的直径 3 3 0 637 0 637 18 89 2 29cmDV 坯 选取圆棒的直径为 3cm 圆棒长度 22 1 273 1 273 18 89 3 2 67cm3cmLV 坯料料 D 锻造比 Y 3 3 1Y 材料的长径比不大于 2 7 因此下料尺寸为 4 0 3 3 mm 1 5 3 锻压设备吨位的确定 查表 当锻件坯料质量为 0 14829kg 材料为 16Mn 选择 0 25 吨的空气锤 2 工艺过程设计 2 1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 16Mn 考虑零件在模具运行过程中所受冲击不大 零件结构 又比较简单 故选择锻件毛坯 2 2 定位基准选择 2 2 1 基准原则 粗基准的选用原则 1 保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则 当有些不加工表面与加工表 面之间有相互位置要求时 一般不选择加工表面作为粗基准 2 保证各加工表面的加工余量合理分配的原则 应选择重要加工表面为粗基准 3 粗基准不重复使用的原则 粗基准的精度低 粗糙度数值大 重复使用会造 成较大的定位误差 因此 同一尺寸方向的粗基准 通常只允许使用一次 精基准的选用原则 1 基准重合原则 尽可能使设计基准和定位基准重合 以减少定位误差 2 基准统一原则 尽可能使用同一定位基准加工个表面 以保证各表面的位置 精度 如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准 3 互为基准原则 当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候 可用互为 8 基准的原则反复加工 4 自为基准的原则 当要求加工余量小而均匀时 可选择加工表面作为自身的 定位基准 2 2 2 基准选择 1 粗基准的选择 粗基准的选择 对于零件而言 尽可能选择不加工 表面为粗基准 而对有若干个不加工表面的工件 则应以与加工表面要求相对 位置精度较高的不加工表面作粗基准 根据这个基准选择原则 自动定位销的 外轮廓表面作为粗基准 利用如上图面 2 和面 1 为主要定位面 达到完全定位 然后进行磨 铣上表面 2 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便 依据 基准重合 原则和 基准统一 原则 以粗加工后的面为主要的定位精基准 以面 1 和面 2 为辅助的定位精基准 2 3 拟定机械加工工艺路线 制定工艺路线的出发点 应当是使零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等 技术要求能得到合理的保证 在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用万能性机 床配以专用夹具 并尽量使工序集中来提高生产率 除此之外 还应当考虑经济 效果 以便使生产成本尽量下降 9 工序一 下料 工序二 锻造 工序三 热处理 工序四 工具曲线磨 工序五 精磨 工序六 粗铣 工序七 精铣 工序八 钻 4 销孔 工序九 铰 4 销孔 工序十 钻 2 弹簧钩孔 工序十一 调制处理 工序十二 检验 10 3 定量设计 3 1 设计毛坯图 该零件使用锻造 要保留出足够的机械加工余量 其具体的尺寸如图所示 11 3 2 机械加工余量的确定 冲孔 落料连续模的自动挡料销零件材料为 16Mn 硬度达到 HRC40 HRC50 毛坯重量 生产类型为单件小批量生产 锻造毛坯 0 13476kg 3 2 1 外表面 考虑其零件外圆表面为非重要表面 所以外表面为锻造毛坯 粗糙度要求 并不高 因此直接铸造而成 只要稍加打磨即可 因此加工余量 1mm 3 2 2 挡料销的圆柱面 6 圆柱面 6 要有较高的表面粗糙度要求 因此要进行精磨 精磨的粗糙度 Ra3 2 m 切削余量 精磨 0 1mm 3 2 3 挡料销的上表面 4 由于自动挡料销的上表面 4 要与模具碰杆向接触并有滑动 因此该表面有 较高的粗糙度要求 粗糙度 Ra3 2 m 切削余量 12 粗铣 1mm 精铣 0 25mm 3 2 4 销孔4 的销孔要与销钉配合 因此销孔的内表面对粗糙度要求高 要达到4 故在钻孔以后 还有进行铰孔 以达到应有的粗糙度要求 Ra1 6 m 切削余量 钻孔 将孔打通 铰孔 0 25mm 由于本设计规定的零件为单件小批量生产 应该采用调整加工 因此在计 算最大 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认 3 3 工艺装备选择 3 3 1 磨外表面 由于该工序要磨削的外表面既有圆弧 又有直线 因此使用工具曲线磨 MD9025 刀具 砂轮直径125mm 棕刚玉 白刚玉 单晶刚玉 46 60 22 ZRZ 3 3 2 磨 12 圆柱面 12 的圆柱面需用外圆磨床 机床使用外圆磨 M133 刀具 砂轮直径为 200mm 宽度为 20mm 棕刚玉 白刚玉 单晶刚玉 46 60 22 ZRZ 3 3 3 铣与水平面成 7 的上平面 铣平面使用 机床 万能工具铣床X8126 刀具 高速钢直柄立铣刀 基本尺寸 13 D 14mm L 70mm l 30mm d 14mm 粗齿齿数为 3 细齿齿数为 5 3 3 4 钻 铰 4 销孔 选择 Z5125A 钻床 直柄麻花钻 GB T1436 78 第一系列 粗钻时钻头直径 d 3 8mm 钻头采 用双头刃磨法 铰孔选直柄机铰刀 GB T1132 73 刃部长度为 14mm min 1000rn 铰刀直径 rmmf 6 2 3 1 0 4dmm 3 3 5 钻 2 弹簧钩孔 选择 Z5125A 钻床 直柄麻花钻头 GB T1436 78 第一系列 钻头直径 d 2mm 钻头采用双头刃磨 法 4 工序设计 4 1 工序一 用工具曲线磨外表面 4 1 1 加工条件 工件材料 16Mn 锻造 加工要求 自由磨外表面 磨去毛刺与锻件外表面硬皮 机床 工具曲线磨MD9025 刀具 砂轮直径 125mm 棕刚玉 白刚玉 单晶刚玉 46 60 22 ZRZ 4 1 2 切削用量 1 磨削深度 由于只是磨去毛刺和锻件表面的硬皮 因此只要自由磨削即可 精度要求 不是很高 磨削次数与磨削进给量不确定 只要磨削的单边深度达到 1mm 即可 14 2 设定基本工时定为 3min 辅助工时为 1min 4 2 工序二 磨 12 圆柱面 4 2 1 加工条件 工件材料 16Mn 锻造 加工要求 磨 12 圆柱面 6 的侧面 5 机床 外圆磨 M133 刀具 砂轮直径为 200mm 宽度为 20mm 棕刚玉 白刚玉 单晶刚玉 46 60 22 ZRZ 4 2 2 切削用量 1 铣削深度 因为切削量较小 切削深度 0 1mm 用 10 次走刀来精磨该外圆 2 计算基本工时 工件转速为 190 转 分 砂轮转速为 3900 转 分 预定基本公时为 3min 辅 助工时为 1min 4 3 工序三 铣与水平面成 7 的上平面 以平面 10 平面 11 为定位基准粗 精铣与水平面成 7 的上平面 4 3 1 加工条件 工件材料 16Mn 锻造 加工要求 粗 精铣与水平面成 7 的上平面 使该表面粗糙度达到 并要保证平面度 0 015mm 3 2Ram 机床 万能工具铣床X8126 垂直主轴转速为150 1660转 刀具 高速钢直柄立铣刀 基本尺寸 D 14mm L 70mm l 30mm d 14mm 粗齿齿数为 3 细齿齿数为 5 15 4 3 2 切削用量 1 铣削深度 粗铣的单次切削深度为 0 5mm 一共进刀 3 次 精铣的单次切削深度为 0 25mm 一共进刀 2 次 2 计算基本工时 a 粗铣工时 确定被吃刀量 0 5 p amm 确定进给量 每齿进给量 粗齿齿数为3 从而可以求出每转进给量 0 2 z fmm 3 0 20 6 z fzfmmmm 所选万能工具铣床X8126 垂直主轴转速为150 1660转 8级变速 故机床公比为 所取刀具转速必须满足机床转速 因此取转速 63 min 150 1 4411 6 minnnr 每分钟进给速度 0 6 411 6246 96 min f vfnmm 主切削时间计算 切削面的长度为 125 cos7126lmm 切削时间 126 255 60 5min f tl v 一共经行铣削三次 基本用时 1 30 5 31 5minTt 辅助用时 21 30 0 3 1 5min0 45minTT 总用时 12 1 50 451 95minTTT b 精铣工时 确定被吃刀量 0 5 p amm 确定进给量 每齿进给量 细齿齿数为5 从而可以求出每转进给量 0 1 z fmm 5 0 10 5 z fzfmmmm 所选万能工具铣床X8126 垂直主轴转速为150 1660转 8级变速 故机床公比为 所取刀具转速必须满足机床转速 因此取转速 8 11660 1 4 150 8 11660 1 4 150 16 65 min 150 1 4806 7 minnnr 每分钟进给速度 0 5 806 7403 35 min f vfnmm 主切削时间计算 切削面的长度为 123 5 cos7124 4lmm 切削时间 124 4 403 350 3min f tl v 一共经行铣削两次 基本用时 1 20 3 20 6minTt 辅助用时 21 30 0 3 0 6min0 18minTT 总用时 12 0 60 180 78minTTT 4 4 工序四 钻 铰 4 销孔 以面 1 与面 9 为精基准 钻 铰的销孔4 4 4 1 选择钻床及钻头 选择 Z5125A 钻床 选择直柄麻花钻 GB T1436 78 第一系列 粗钻时钻 头直径 d 3 8mm 钻头采用双头刃磨法 铰孔选直柄机铰刀 GB T1132 73 刃部长度为 14mm min 1000rn 铰刀直径 rmmf 6 2 3 1 0 4dmm 4 4 2 选择切削用量 1 决定进给量 按钻头 rmmf 57 0 47 0 按机床强度选择rmmf 8 1 056 0 最终决定选择机床已有的进给量rmmf 48 0 2 切削速度 n 50 2000r min 取 n 68 16r min 3 将零件完全钻通 4 4 3 确定工时 a 钻孔 背吃刀量 3 8 21 9 p ammmm 17 所选钻床为Z5125A 立式钻床转速范围50 2000r min 转速级数为9 机床公比 9 1 2000 501 59 所取刀具转速必须满足机床转速 因此计算转速 66 min 50 1 59795 3 minnnr 切削速度 3 8 795 39494 3 minvdnmm 切削时间 单件时间 12 0 4minTTT 辅助时间 30 0 399 0 30 12min j TT 总用工时 0 120 40 52min j tTT b 铰孔 背吃刀量单边 0 1 p amm 所选钻床为Z5125A 立式钻床转速范围50 2000r min 转速级数为9 机床公比 9 1 2000 501 59 所取刀具转速必须满足机床转速 因此计算转速 66 min 50 1 59795 3 minnnr 切削速度 3 8 795 39494 3 minvdnmm 切削时间 单件时间 12 0 4minTTT 辅助时间 30 0 399 0 30 12min j TT 总用工时 0 120 40 52min j tTT 钻 铰总用时 0 52 21 04mint 由于所有工步所用工时很短 所以使得切削用量一致 以减少辅助时间 4 5 工序五 钻 2 弹簧钩孔 以面 1 与面 9 为精基准 钻的销孔2 4 5 1 选择钻床及钻头 选择 Z5125A 钻床 选择直柄麻花钻头 GB T1436 78 第一系列 钻头直径 d 2mm 钻头采用双头刃磨法 18 4 5 2 选择切削用量 钻头 rmmf 57 0 47 0 按机床强度选择rmmf 8 1 056 0 最终决定选择机床已有的进给量rmmf 48 0 将零件完全钻头 4 5 3 切削速度 n 50 2000r min 取 n 1000r min 4 5 4 确定工时 背吃刀量单边 2 21 p ammmm 所选钻床为Z5125A 立式钻床转速范围50 2000r min 转速级数为9 机床公比 9 1 2000 501 59 所取刀具转速必须满足机床转速 因此计算转速 66 min 50 1 59795 3 minnnr 切削速度 3 8 795 39494 3 minvdnmm 切削时间 单件时间 12 0 4minTTT 辅助时间 30 0 399 0 30 12min j TT 总用工时 0 120 40 52min j tTT 19 5 工序尺寸确定 零件的尺寸简图 前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量 现在确定各表面的各个 加工工序的加工余量如下 5 1 孔的工序尺寸 孔加工加工内容 精度等级 工序尺寸表面粗糙度 工序余量 钻孔IT12 0 12 0 3 8H12mm 6 3 mRa 的销孔 0 012 0 47Hmm 铰孔IT7 0 012 0 47Hmm 1 6 mRa 0 2mm 的弹簧钩孔2mm 钻孔IT102mm 6 3 mRa 20 5 2 其他重要表面的工序尺寸 工序内容加工内容工序尺寸 表面粗糙度 工序余量 磨外表面 自由磨外表面 磨去毛 刺与锻件外表面硬皮 2mm 磨 12 圆柱面磨 12 圆柱面的侧面12mmRa 3 20 1mm 粗铣与水平面成 7 的上平面 粗铣上平面123 5mmRa 6 31 5mm 精铣与水平面成 7 的上平面 精铣上平面123mmRa 3 20 5mm 21 结论 时光飞逝 为期一个星期的模具制造工艺课程设计已经接近尾声 回首这 段时间的设计过程 感慨万千 使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东 西 受益匪浅 在这次设计过程中 使我真正的认识到自己的不足之处 以前上课没有学 到的知识 在这次设计当中也涉及到了 使我真正感受到了知识的重要性 这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备 公差与配合 机械制图 工程 材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来 起到了穿针引线的作用 巩固了 所学知识的作用 在模具制造工艺课程设计中 首先是对工件模具零件加工工艺规程的制定 这样在加工工件就可以知道用什么机床加工 怎样加工 加工工艺