模具零件工艺规程设计及数控编程毕业设计.doc

设计（论文）专用纸模具零件工艺规程设计及数控编程毕业设计第一章 绪论1.1塑料模具的发展水平与市场趋势近年来，中国塑料模具制造水平已有较大提高。大型塑料模具已能生产单套重量达到50t以上的注塑模，精密塑料模具的精度已达到2m，制件精度很高的小模数齿轮模具及达到高光学要求的车灯模具等也已能生产，多腔塑料模具已能生产一模7800腔的塑封模，高速模具方面已能生产挤出速度达6m/min以上的高速塑料异型材挤出模具及主型材双腔共挤、双色共挤、软硬共挤、后共挤、再生料共挤出和低发泡钢塑共挤等各种模具。在生产手段上，模具企业设备数控化率已有较大提高，CAD/CAE/CAM技术的应用面已大为扩展，高速加工及RP/RT等先进技术的采用已越来越多，模具标准件使用覆盖率及模具商品化率都有较大幅度的提高，热流道模具的比例也有较大提高。另外，三资企业的蓬勃发展进一步促进了塑料模具设计制造水平及企业管理水平的提高，有些企业已实现信息化管理和全数字化无图制造。 经过近几年的发展，塑料模具的开发、创新和企业管理等方面已显示出一些新的发展趋势： （1）在模具的质量、交货周期、价格、服务四要素中，已有越来越多的用户将交货周期放在首位。要求模具公司尽快交货，这已成为一种趋势。企业千方百计提高自己的适应能力、提高技术水准、提高装备水平、提高管理水平及提高效率等都是缩短模具生产周期的有效手段。 （2）大力提高开发能力，将开发工作尽量往前推，直至介入到模具用户的产品开发中去，甚至在尚无明确用户对象之前进行开发，变被动为主动。目前，电视机和显示器外壳、空调器外壳、摩托车塑件等已采用这种方法，手机和电话机模具开发也已开始尝试。这种做法打破了长期以来模具厂只能等有了合同，才能根据用户要求进行模具设计的被动局面。 （3）随着模具企业设计和加工水平的提高，模具的制造正在从过去主要依靠钳工的技艺转变为主要依靠技术。这不仅是生产手段的转变，也是生产方式的转变和观念的上升。这一趋势使得模具的标准化程度不断提高，模具精度越来越高，生产周期越来越短，钳工比例越来越低，最终促进了模具工业整体水平不断提高。中国模具行业目前已有10多个国家级高新技术企业，约200个省市级高新技术企业。与此趋势相适应，生产模具的主要骨干力量从技艺型人才逐渐转变为技术型人才是必然要求。当然，目前及相当长一段时间内，技艺型人才仍十分重要，因为模具毕竟难以完全摆脱对技艺的依靠。 （4）模具企业及其模具生产正在向信息化迅速发展。在信息社会中，作为一个高水平的现代模具企业，单单只是CAD/CAM的应用已远远不够。目前许多企业已经采用了CAE、CAT、PDM、CAPP、KBE、KBS、RE、CIMS、ERP等技术及其它先进制造技术和虚拟网络技术等，这些都是信息化的表现。向信息化方向发展这一趋向已成为行业共识。 （5）随着人类社会的不断进步，模具必然会向更广泛的领域和更高水平发展。现在，能把握机遇、开拓市场，不断发现新的增长点的模具企业和能生产高技术含量模具企业的业务很是红火，利润水平和职工收入都很好。因此，模具企业应把握这个趋向，不断提高综合素质和国际竞争力。（6）发达工业国家的模具正加速向中国转移，其表现方式为：一是迁厂，二是投资，三是采购。中国的模具企业应抓住机遇，借用并学习国外先进技术，加快自己的发展步伐1.2 模具与数控加工的关系 数控技术是用于加工模具的一种方式。在制造模具的众多工序中，进行模具的加工是最主要环节，模具的精度决定了加工出来的产品的精度，而在传统的机械加工中，其技术性能远远落后于数控加工，在数控加工中，不仅可以提高加工产品的效率，也可以提高产品的质量，在未来的数控加工系统中，其发展趋势为智能化和数字化，由原来的一人一台机床转向到一人多台机床，大大降低了人工成本。数控机床作为一种高效率的设备,欲充分发挥其高性能、高精度和高自动化的特点,除了必须掌握机床的性能、特点及操作方法外,还应在编程前进行详细的工艺分析和确定合理的加工工艺,以得到最优的加工方案。1.3数控在模具加工中的发展和前景1.4.1数控技术在模具加工中的作用数控加工的方式很多，包括数控铣加工、数控电火花加工、数控电火花线切割、数控车削加工、数控磨削加工以及其他一些数控加工方式，这些加工方式，为模具提供了丰富的生产手段。根据其特点，可以将模具分为许多类，每一类模具，都有其最合适的加工方式。因此，在实际生产中，必须合理分类，找到最适合的加工方式，以降低成本，提高生产率。对于旋转类模具，一般采用数控车削加工，如车外圆、车孔、车平面、车锥面等。酒瓶、酒杯、保龄球、方向盘等模具，都可以采用数控车削加工。对于复杂的外形轮廓或带曲面模具，电火花成型加工用电极，一般采用数控铣加工，如注塑模、压铸模等，都可以采用数铣加工。对于微细复杂形状、特殊材料模具、塑料镶拼型腔及嵌件、带异形槽的模具，都可以采用数控电火花线切割加工。模具的型腔、型孔，可以采用数控电火花成型加工，包括各种塑料模，橡胶模、锻模、压铸模、压延拉深模等。对精度要求较高的解析几何曲面，可以采用数控磨削加工。在制造模具模板是的工艺分析，根具其特点，确定模板的加工方式和加工工序，必要时可以采用特殊的加工方式，采用数控车床或加工中心，可以达到一人操作几台或多台机床，只要完成对刀工作后就可以自动加工，利用数控加工可以达到非规则曲面加工，有的数控机床可以达到多轴联动，与传统的机械加工相比较，数控加工有着不可卓越的优点，当然，凡事有利必有弊，数控加工需要专业的数控编程人员，需要专业的三维建模软件，培养专业的技术人才可以有效地发展数控技术，提高公司的生产质量和产量。模具在成型之后，其尺寸未能达到技术要求，根据其三维模型软件生成的数控代码，将成形模具固定到数控机床上进行精确的数控加工已达到要求尺寸和表面粗糙度，零件运用数控机床加工可以快速的实现准确的定位和精准的切削，同时还可以实现提高效率。1.4.2 新型数控技术在模具加工中的发展与应用 高速切削加工主轴转速高、切削进给速度高、切削量小，但单位时间内的材料切除量却增加36倍。它以高效率、高精度和高表面质量为基本特征，在汽车工业、航空航天、模具制造和仪器仪表等行业中获得了愈来愈广泛的应用，已取得了重大的技术经济效益，是当代先进制造技术的重要组成部分。 高速切削中主轴转速和进给速度的提高，可提高材料去除率。对复杂型面加工也可直接达到零件表面质量要求，高速切削工艺往往可省却电火花加工、手工磨修模具等工序，缩短工艺路线，进而大大提高加工生产率。 高速机床必须具备高刚性和高精度等性能，同时由于切削力低，工件热变形减少，刀具变形小，高速切削的加工精度很高。切削深度较小，而进给速度较快，加工表面粗糙度很小，切削铝合金时可达Ra0.40.6，切削钢模具时可达Ra0.20.4。因为高速切削加工是浅切削，同时进给速度很快，刀刃和工件的接触长度和接触时间非常短，减少了刀刃和工件的热传导，避免了传统加工时在刀具和工件接触处产生大量热的缺点，保证刀具在温度不高的条件下工作，延长了刀具的使用寿命。高速切削时的切削力小，有较高的稳定性，可高质量地加工出薄壁零件。 采用高速切削加工后，由于狭小区域加工的实现和高质量的表面结果，让电极的使用率大大降低。可部分替代某些工艺，如电火花加工、磨削加工等简化了加工工艺和投资成本 第 64 页 共 63页 第二章 模具设计2.1 塑件的材料分析塑件要求使用ABS塑料，其性能分析如下：ABS的结构特点：线性结构为热塑性塑料，外观呈粒状或粉状，呈浅象牙色；化学稳定性：几乎不受酸、碱、盐及水和无机化合物的影响，溶于酮醛脂、氯代烃中，不溶于大部分醇类及烃类溶剂，但与烃长期接触会软化溶胀。ABS塑料表面受冰醋酸等化学药品的侵蚀会引起应力开裂；性能特点：ABS是三类共聚物，因此兼有三种组元的共同性能，使其具有“坚韧”、“质硬”、“刚性”的材料。ABS具有较高的冲击韧性和机械强度，尺寸稳定，易于成型和机械加工等特点，收缩率0.4%0.7%。 2.2分析零件的结构工艺性由塑件图2.1、2.2可知：该塑件是一中空圆筒件，塑件壁薄属薄壁塑件。整体结构相对简单。公差等级采用未注公差MT3。图2.1 塑件实体图图2.2 塑件二维图壁厚均匀，分壁厚为2mm,制件的表面与内部的表面粗糙度均取1.6。表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷。 综合分析可以看出，注射时在工艺参数控制的较好的情况下，该制品的成型要求可以得到保证。2.3 分型面位置的确定分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模。 分型面的选择应注意以下几点： （1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处；（2）有利于保证塑件的精度要求，此塑件有一定同轴度要求；（3）有利于模具的加工，特别是型腔的加工；（4）有利于浇注系统、排气系统、冷却系统的设置；（5）便于塑件的脱模，尽量使塑件开模时留在动模一侧本设计拟定分型面如图2.3图2.3 分型面根据塑件的结构以及塑件的表面质量，一次分型即可。在定模部分采用一个分型面(B-B)，目的是为了方便做型芯以及去除浇注系统凝料。如上图所示，如采用AA作为分型面，不利于保证塑件的同轴度要求，也不利于塑件的推出。所以选BB为整个模具的分模面，这样选择分型面，使塑件在开模后留在动模一边，这样有利于型芯的推出和有助于推出机构运作，推出塑件。2.4 型腔数目的确定注射模的型腔数目，可以是一模一腔，每一次注射生产一个塑件，也可以是多腔，每一次注射生产多个塑件。本模具用于中批量生产，故考虑使用一模两腔对称式的布局结构。这样既可实现型腔均匀进料和同时充满型腔的目的，又可保证制件质量均一、稳定，力学性能稳定。布局结构如图2.4所示 图 2.4 型腔的布局2.5 浇注系统的设计浇注系统是指模具中从注射机喷嘴起到型腔入口为止的塑料熔体的流动通道。浇注系统分为普通（冷）流道浇注系统和无流道凝料浇注系统两大类。普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。2.5.1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和冲模时间有较大的影响，因袭，必须使熔体的温度降和压力损失最小。本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度约等于定模板的厚度（见模架的确定和装配图）。浇口套如2.5.1所示，材料选用 T8A钢，热处理淬火后表面硬度为 5055HRC。取 d=3.5mm =3.5 图2.5.1 浇口套2.5.2 分流道的设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的作用。分流道的布置形式分流道在分型面上的布置与前面所述型腔排列密切相关，有多种不同的布置形式，但应遵循两方面原则：即一方面排列紧凑、缩小模具板面尺寸；另一方面流程尽量短、锁模力力求平衡。而圆形和正方形流道的效率最高。一般分型面为平面时，通常采用圆形截面的流道。考虑到加工与零件的排布，本设计采用半圆状。本模具的流道布置在B-B分型面上，采用半圆形截面R=5，分流道加工较容易，且热量损失与压力损失皆不大。2.5.3 浇口的设计因为本设计的塑件表面质量要求较高，外表面不得有熔接痕、气痕、飞边等缺陷产生，有较高的光亮要求，故采用侧浇口，截面为半圆形，其外形尺寸为R=2。此种浇口截面积小，去浇口容易，且不留明显痕接。2.6成型零部件的设计模具合模后，在动模板和定模板之间的某些零件组成一个能够填充塑料熔体的模具型腔，模具型腔的形状与尺寸就决定了塑料制件的行状与尺寸。构成模具型腔的所有零件部件称为成型零部件。成型零件是决定塑件几何形状与尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括凹模、凸模及镶件等。成型零件工作时直接与塑料熔体接触，要承受熔融塑料流的高压冲刷、脱模摩擦等。因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，而且还要求有合理的结构和较高的强度、刚度及较高的耐磨性。2.6.1 成型零件的结构设计2.6.1.1 型腔结构设计：凹模是成型塑件外表面的部件，凹模按其结构不同可分为速体式，整体嵌入式，局部镶嵌式，大面积镶嵌组合式等。整体式凹模是由一整块金属加工而成，其特点是牢固，不易变形，因此对于形状简单，容易制造或形状虽然比较复杂，但在可以采用仿形机等殊须加工方法加工的场合是适宜的。而塑件产品外型为规则圆筒型，形状简单，尺寸较小，对型腔内部加工要求不高，再考虑到损耗，因此采用整体式型腔。2.6.1.2型芯结构设计塑件内部有隔层和凸筋，再对塑件工艺性分析时，建议采用强制退出机构来简化模具结构，考虑到型芯的加工更加复杂，优选组合式型芯。2.6.1.3成型零件工作尺寸的计算查手册得ABS塑料收缩率波动为0.3%-0.8%。这里取0.55%1、 型腔尺寸（1） 型腔径向尺寸计算式中 错误!未找到引用源。 模具型腔径向基本尺寸错误!未找到引用源。 塑件外表面的径向基本尺寸 错误!未找到引用源。 塑件外表面径向基本尺寸的公差（2）型腔深度尺寸计算型腔尺寸的计算：所采用的公式为： 故有x =0.667径向尺寸: mm深度尺寸：mm 图2.6.1 型腔2、型芯尺寸（1） 型芯径向尺寸的计算：所采用的公式为：（2）型芯高度尺寸计算型芯高度尺寸的计算，所采用的公式为 =0.75型芯的计算径向尺寸： 深度尺寸：mm 图2.6.2 型芯2.7其余机构的确定此次模具设计是基于现有模架所做的设计，其现有标准模架结构如下图2.7.1 支撑零部件模具的支承零部件主要指用来安装固定或支承成型零件及其他结构零件的零部件。支承零部件主要包括固定板、垫板、支承件及模座等。支承零部件参考标准模架来选取相关尺寸。2.7.2确定推出方式和复位机构塑件采用强制脱模的方式推出。则模具采取一次强制推出的方式，由脱模板简单的机动推出。脱模板如图：图2.7.2 脱模板采用脱模板的推出元件的复位通常由复位杆来完成，其作用是使动模合模时模板的正确复位。根据所选模架给出的尺寸，复位杆尺寸为15错误!未找到引用源。mm95mm，数量是4根，材料45钢。结构见下图：图2.7.3 复位杆2.7.3合模导向机构的设计本设计采用导柱导向机构。导套与导柱采用间隙配合，配合精度多为H7/f6，导柱、导套与模板之间通常采用过渡配合，配合精度为H7/k6或H7/m6。导柱导套的安装如图所示：图2.7.3导柱导套配合2.7.3塑件脱模机构的设计注射模必须设计有准确可靠的脱模机构，以便在每一循环中将塑件从型腔中或型芯上自动的脱出模具，脱出塑件的机构叫脱模机构。本次设计中所用为脱模板推出机构，其动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来完成的。2.7.4排气系统设计考虑该塑件尺寸，属于小型简单型腔模具，且分型面比较大，所以可利用分型面排气和脱模板与孔的配合间隙排气。图2.7.5 俯视图2.8 模具装配图 图2.7.4 主视图第三章 模具零件的工艺规程设计及数控编程3.1型芯的工艺规程设计及数控编3.1.1零件图工艺分析下图为型芯零件图。材料为Cr40，要求淬火热处理45 52HRC。该零件表面仅有圆柱面组成。其中20mm为配合尺寸，故尺寸精度较高为6级，表面粗糙度Ra值为0.8um，另外20mm圆柱度要求为0.01mm。16mm圆柱面对20mm圆柱面要求同轴度达0.025mm；阶梯轴轴肩处表面粗糙度要求为1.6um，其余尺寸都要求不高。整个零件的尺寸标注完整，轮廓描述清楚。选择毛坯尺寸为26mmx70mm的锻造毛坯。3.1型芯零件图用三爪卡盘夹住26mm外圆先加工右端，以零件右端面回转轴心作为工件坐标系的原点，建立工件坐标系。其右端面和外轮廓一次安装完成加工，再调头加工左端面。之后进行淬火热处理，再在磨床上进行磨削，完成精加工。对图样上给定的精度要求较高的尺寸如：20mm、16mm，编程时取平均值，其余尺寸取基本尺寸即可。3.1.2选择加工方法（1） 加工右端：在数控车床上，车右端面、外圆轮廓、切槽，20mm、16mm外圆尺寸留0.4mm磨削余量，阶梯轴肩处留0.2mm余量。（2） 调头加工左端面及倒圆角，保证总长53mm。（3） 热处理：表面淬火45 52HRC（4） 在磨床上磨削20mm、16mm圆柱面至标注尺寸；磨削轴肩保证长度尺寸330.1mm。3.1.3确定工序及工序顺序该零件加工工序分3个机械加工工序，加工右端、加工左端和磨削，工序1加工右端，工序2加工左端，工序3磨削。3.1.4确定工步和工步顺序（1） 工序1加工右端工序1 的工步顺序按由粗到精、由右到左的原则确定。即先从右到左进行粗车，然后从右到左进行精车（留0.4mm磨削余量），切槽（留0.2mm余量），倒角。加工工步顺序如下：车端面粗车20mm外圆、台阶面、16mm外圆精车16mm外圆、台阶面、20mm外圆切槽切断。（2） 工序2加工左端调头加工左端面保证总长、倒圆角。（3） 工序3磨削加工 对 16mm、20mm外圆和轴肩处进行磨削，加工到规定尺寸。3.1.5确定加工路线（1）车削加工车削右端面粗车外圆柱面粗车台阶面，预留单边0.45mm余量精车外圆柱面、台阶面，预留0.4mm余量切槽并预留0.2mm的余量调头车左端面切断保证总长53mm。（2）磨削加工在M1450B万能外圆磨床上用卡盘夹住左端 磨削右端20mm外圆 磨削右端面 掉头装夹，磨削轴肩使其达到尺寸要求3.1.6确定装夹方案工件在加工过程中经过4次装夹1） 数控车床上车削时，确定坯件轴线为定位基准。采用该机床本身的三爪标准卡盘夹住26mm毛坯外圆，伸出大于60mm，并找正夹紧。2） 把工件调头用三爪卡盘夹住20mm外圆，垫铜皮加以保护并找正夹紧。3） 在M1450B万能外圆磨床上磨削时，用该机床的卡盘夹住16mm外圆，伸出大于38mm，并找正夹紧。4） 把工件掉头用卡盘夹住20mm外圆，伸出30mm，并找正夹紧。3.1.7刀具选择（1）粗精车外圆及平端面选用93硬质合金涂层机夹右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选r=35。（2）用刀片宽度为1.8mm的高速钢切槽刀加工21.5mm的槽。（3）刀宽1.8的切槽刀不适用于切断工件，故再选一把刀宽4mm的高速钢切断刀数控车削加工刀具卡片产品名称或代号零件名称型芯零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备 注1T0193硬质合金外圆车刀1外圆2T02高速钢切槽刀1切槽3T03高速钢切断刀1切断编制梁平审核批准共 页第 页3.1.8切削用量选择采用的切削用量主要依据刀具供应商提供的切削参数，考虑加工精度要求并兼顾提高刀具的耐用度、机床寿命等因素做合理的修正。（1） 背吃刀量的选择，轮廓粗车循环时选ap=2.5mm,半精车ap=0.3mm。（2） 主轴转速的选择车直线时，选粗车切削速度Vc=70m/min、精车切削速度Vc=100m/min，然后计算主轴转速，粗车工件最大直径d=26mm，半精车工件最大直径d=21mm，则 取粗车n=800r/min、精车n=1200r/min。（3） 进给量的选择，选择粗车、精车每转进给量分别为0.2mm/r和0.05mm/r。3.1.9 数控加工工艺卡片拟定将各工序内容、所用刀具和切削用量填入零件机械加工工艺卡片中。零件工艺卡在附页1中3.1.10 数控加工程序工序3的程序O0001；T0101;S800 M03;G00 X40 Z3;G01 Z0 F2;X-1; Z1;G00 X40 Z3;G71 P10 Q30 U0.5 W0 F0.2;N10 G00 X12;G01 Z0 F0.2;X16.013 Z-2;Z-19.6;X20.4;Z-59;N30 X30;G70 P10 Q30 S1200 F0.05;G00X150 Z150;T0202;S300 M03 M08;G00 X25 Z-19.8;G01 X13 F0.03;G04 P1000;G01 X25 F0.2;G00 X150 Z150;T0303;S200 M03;G00 X35 Z-59;G01 X0 F0.03;M09;G00 X150 Z150 ;G05;G30;工序4的程序(以距16端面53mm处端面中心为原点)O0002T0101;S1000 M03;G00 X25 Z10;G71 P1 Q2 U0 W0.2 F0.08;N1 G01 Z0；X0;N2 Z9;G00 X150 Z150;M05M33.2 型芯固定板的工艺规程设计及数控编程型芯固定板用于将型芯准确的安装在模座上，以保证在注塑过程中型芯能稳定、可靠地工作。型芯固定板的外形及长宽尺寸一般与凹模外形和尺寸一致。本次所设计的型芯固定板结构较为简单，视图正确尺寸完整齐全。零件各个表面和孔的加工都不难。该零件的生产类型为单件小批量生产。3.2.1 零件图分析图3.2.1为型芯零件图。型芯固定板零件的结构比较简单，主要由上下表面、四侧面、内孔、螺纹孔、导柱孔、销孔等组成。加工过程相对简单。该零件的主要加工表面有：1）、长200宽180高50长方体上下表面的加工，保持平行度0.04，表面粗糙度1.6，四个侧面2）、两个16H7，一个6H7的内孔表面的加工3）、四个20H7，四个15H8，两个12H7通孔的加工，保证对底面的垂直度要求4）、四个M12螺纹孔和四个26孔的加工表面粗糙度要求：上下表面和内孔、通孔（除销孔）表面粗糙度要求为1.6，销孔为0.8，螺纹孔为12.5，其余表面为3.2图3.2.1为型芯零件图3.2.2 零件毛坯的选择3.2.2.1 毛坯类型的选择及确定制造形式 为了满足型芯固定板硬度及刚度的要求，可选择零件材料为45号钢。查金属切削手册可知，45号钢为中碳钢，热处理状态为退火或正火，其HBC可达175225，可用硬质合金和高速钢刀进行切削加工。由于在铣床在运行中要经常进行正反向运动，零件在工作过程中则经常承载载荷及冲击性载荷，因此应选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保持零件工作可靠性。锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此短剑的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻的精度和生产效率较低，主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。由于该零件单件小批量生产，且零件坯料结构简单，可选自由锻。毛坯尺寸通过确定加工余量后确定。板类毛坯是用板材冲裁出来的，可以是圆形，也可以是八边形或六边形。在用锻造前的一些准备工序一般有：板材冲压退火润滑处理锻造3.2.2.2 毛坯结构尺寸毛坯形状和尺寸，基本上取决于零件形状和尺寸。零件尺寸+毛坯加工余量=毛坯尺寸。毛坯制造时同样会产生误差，毛坯制造的尺寸公差成为毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小直接影响机械加工的劳动量和原材料的消耗，从而影响产品的制造成本。所以现代机械制造的发展趋势之一，便是通过毛坯精华，是毛坯的形状和尺寸尽量和零件一致，力求做到少、无切削加工。毛坯加工余量和共享哈的大小与毛坯的制造方法有关，生产中可参与有关工艺手册或有关企业、行业标准来确定。根据机械切削工艺参数速查手册P27 表 1-26平面粗加工余量取2.5mm；查机械切削工艺参数速查手册P27表1-28，半精铣加工余量取1mm；根据机械加工工艺手册表2.3-59可查的精铣加工余量取1mm，六个面磨削加工余量取0.5所以毛坯尺寸为（200x180x50）+(2.5+1+1+0.5)x2 = 210x190x603.2.3选择加工方法外部尺寸200x180x50在普通铣床、平面磨床上加工获得。加工方案如下：六个平面：粗铣半精铣精铣磨削孔系在加工中心上加工，为防止钻偏，均先用中心钻引正孔，然后再钻孔。根据孔的精度，孔深尺寸和孔底平面要求，用不同方法完成孔壁和孔底平面的加工。零件上孔的加工方法查3.1孔加工路线及其范围表各孔的加工方案如下：6H7内孔：钻中心孔-钻-粗铰-精铰4x20H7通孔：钻中心孔-钻-扩-粗铰-精铰4x15H8通孔：钻中心孔-钻-粗铰-精铰2x16H7内孔：钻中心孔-钻-扩-粗铰-精铰2x12H7销孔：钻中心孔-钻-半精镗-精镗4x26mm孔：半精镗-精镗 4xM12内螺纹：钻中心孔-钻-攻丝3.2.4 确定加工顺序1、工序1由普通铣床粗铣、半精铣、精铣六个平面单边留0.25的余量2、工序2有平面磨床磨削六个表面，保证六个平面两两垂直，尺寸达到图要求3、工序3以A面定位，在加工中心上加工孔系，加工工步顺序如下：钻引孔 钻4x20H7通孔至12 扩4x20H7通孔至19.8 粗铰4x20H7通孔 精铰4x20H7通孔至 钻4x15H8通孔至14.8 粗铰4x20H8通孔 精铰4x20H8通孔 钻2x16H7底孔孔至12，钻深25 扩2x16H7至15.8粗铰2x16H7 精铰2x16H7孔 钻2x12H7通孔至11.8 半精镗2x12H7通孔至11.9 精镗2x12H7通孔 3、工序4以上表面和两个16H7孔定位，加工孔，加工工步顺序如下：钻M12螺纹的引孔钻M12螺纹的底孔至10.3 攻丝 半精镗4x26mm孔，孔深5.9mm 精镗4x26mm孔，孔深6mm表3-1孔加工路线及其范围序号加工方法经济加工精度经济表面粗糙度使用范围1钻11-1312.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可以加工有色金属，孔径小于15-202钻铰8-101.6-6.33钻粗铰精铰7-80.8-1.64钻扩10-116.3-12.5加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径大于15-205钻扩铰8-91.6-3.26钻-扩-粗铰-精铰70.8-1.67钻-扩-机铰-手铰6-70.2-0.48钻-扩-拉7-90.1-1.6大批大量生产（精度由拉刀的精度确定）9粗镗（或扩孔）11-136.3-12.5除淬火钢外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻孔10粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）9-101.6-3.211粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）-精镗（铰）7-80.8-1.612粗镗（粗扩）-半精镗（精扩）-精镗-浮动镗刀精镗6-70.4-0.813粗镗（扩）-半精镗-磨孔7-80.2-0.8主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属14粗镗（扩）-半精镗-粗磨-精磨6-70.1-0.215粗镗-半精镗-精镗-精细镗（金刚镗）6-70.05-0.4主要用于精度要求高的有色金属加工16钻-（扩）-粗铰-精铰-珩磨；钻-（扩）-拉-珩磨；粗镗-半精镗-精镗-珩磨6-70.025-0.2主要用于精度要求很高的孔17以研磨代替上述方法中的珩磨5-60.006-0.13.2.5 装夹方案 1、在普通铣床上铣六面时用移动压板或平口钳定位夹紧 2、在加工中心上加工上表面孔时，用平口钳定位夹紧 3、在加工中心加工4x26mm孔和内螺纹孔时，以上平面和2个16mm内孔一面两销定位装夹，3.2.6 确定走刀路线 1、加工上表面孔系走刀路线因加工中心的定位精度完全能保证孔系的位置精度，所以所有孔的加工进给路线均按最短路线确定。图3.2.6（a）为孔定位工步的进给路线图3.2.6（b）所示的钻-扩-粗铰-精铰4x20H7通孔的工步为孔1孔9图3.2.6（b）所示的钻-粗铰-精铰4x15H8通孔的工步路线为孔2孔8图3.2.6（b）所示的 钻-扩-粗铰-精铰2x16H7内孔的工步路线为孔11孔12图3.2.6（b）所示的 钻-半精镗-精镗-浮动镗2x12H7销孔的工步为孔5孔102、加工A面孔系的走刀路线如上图3.2.6（c）所示 半精镗-精镗4x26mm孔的工步路线为图示的孔1孔4钻中心孔-钻-攻丝4xM12内螺纹的工步路线为图示的孔5孔8（a） （b）（c）图3.2走刀路线图（a）（b）（c）3.2.7 数控加工刀具的选择 因为在加工中心加工的都是孔，因此刀具都是孔加工刀具，如下表序号刀具号刀具名称规格数量加工表面备注1T015mm中心钻1钻引孔2T025.8mm的钻头16H7内孔3T036mmH7铰刀16mmH74T0419.8的钻头14x20mmH7孔5T0520mmH7的铰刀14x20mmH7孔6T0614.8的钻头12x15mmH8孔7T0715H8的铰刀12x15mmH8孔8T0815.8mm的钻头12x16mmH7内孔9T0916mmH7铰刀12x16mmH7内孔10T1011mm的钻头12x12mmH7销孔续表2序号刀具号刀具名称规格数量加工表面备注11T11内孔镗刀12x12mmH7销孔12T12浮动内孔镗刀12x12mmH7销孔4x26孔13T1310.3的钻头14xM12内螺纹底孔14T14M12丝锥14xM12内螺纹15T15内孔镗刀14x26孔3.2.8 切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。车削时，工件加工表面最大直径的线速度称为切削速度，以v（m/min）表示，其计算公式 v=pdn/1000（m/min）式中： d工件待加工表面的直径（mm） n机床主轴每分钟的转速（r/min） 根据零件的结构特点，轮廓粗加工留0.5mm的精车余量，一般粗加工时 选主轴转速为s=800r/mim，精加工选择主轴转速为s=1200r/min说明：在实际加工的过程中所选材料是45钢，进给速度F一般应选在35mm/min。 详细见附录2型芯固定板工序卡。3.2.10 填写机械加工工序卡片将各工序内容和切削用量填入型芯固定板零件加工工艺卡片中，工艺卡片在附录3中。3.2.11 数控编程工序5（即加工上表面孔系）的程序，系统 FANUC 0i MateO0021；G91 G28 Z0;T1 M06;( 5mm的中心钻，钻引孔)G54 G90 G00 X0 Y0;S1000 M03;G43 Z50 H01;G99 G81 X76 Y66.5 Z-5 R2 F100;Y-66.5;X-76;Y66.5;X79 Y34;Y-34;X-79;Y34;X-20 Y-73;X20 Y73;X0 Y45 ;Y0;G98 X0 Y-45;G80 M05;G91 G28 Z0;T02 M06;(加工6H7孔)G54 G90 G00 X0 Y0;S800 M03;G43 H02 Z50;G98 G81X0 Y0 Z-15 R3 F100;G80 M05;G91 G28 Z0;T03 M06;G54 G90 X0 Y0;S80 M03;G43 H03 Z50;G98 G85 X0 Y0 Z-10 R3 F20; G80 G00 Z50;G98 G85 X0 Y0 Z-10 R3 F20;G80 G00 Z50;M05;G91 G28 Z0; （加工4x20H7通孔）T04 M06；G54 G90 G00 X0 Y0;S300 M03;G43 H04 Z50;G99 G81 G99 G81 X76 Y66.5 Z-53 R2 F30;Y-66.5;X-76;G98 Y66;G80 G00 Z50;M05;G91 G28 Z0;T05 M06;G54 G90 X0 Y0;S80 M03;G43 H05 Z50;G99 G85 X76 Y66.5 Z-53 R3 F20;Y-66.5;X-76;G98 Y66;G80 G00 Z50;G99 G85 X76 Y66.5 Z-53 R3 F20;Y-66.5;X-76;G98 Y66;G80 G00 Z50;M05;G91 G28 Z0;(加工4x15H7通孔)T06 M06；G54 G90 G00 X0 Y0;S500 M03;G43 H06 Z50;G99 G81 G99 G81 X79 Y34 Z-53 R2 F30;Y-34;X-79;G98 Y34;G80 G00 Z50;M05;G91 G28 Z0;T07 M06;G54 G90 X0 Y0;S80 M03;G43 H07 Z50;G99 G85 X79 Y34 Z-53 R3 F20;Y-34;X-79;G98 Y34;G80 G00 Z50;G99 G85 X79 Y34 Z-53 R3 F20;Y-34;X-79;G98 Y34;G80 G00 Z50;M05;G91 G28 Z0;( 加工2x16H7通孔)T08 M06;G54 G90 G00 X0 Y0;S500 M03;G43 H08 Z50;G99 G81X0 Y45 Z-25 R3 F100;G98 Y-45;G80 M05;G91 G28 Z0;T09 M06;G54 G90 X0 Y0;S80 M03;G43 H09 Z50;G99 G85 X0 Y45 Z-20 R3 F20;G98 Y-45; G80 G00 Z50;G99 G85 X0 Y45 Z-20 R3 F20;G98 Y-45;G80 G00 Z50;M05;G91 G28 Z0;( 加工2x12H7通孔)T10 M06;G54 G90 G00 X0 Y0;S500 M03;G43 H10 Z50;G99 G81X-20 Y-73 Z-53 R3 F100;G98 X20 Y73;G80 M05;G91 G28 Z0;T11 M06;G54 G90 G00 X0 Y0;S700 M03;G43 H11 Z50;G99 G85 X-20 Y-73 Z-53 R3 F30;G98 X20 Y73 ;G80 G00 Z50;G05;G91 G28 Z0;T12 M06;（浮动镗刀精镗）G54 G90 G00 X0 Y0;S800 M03;G43 H12 Z50;G99 G85 X-20 Y-73 Z-53 R3 F20;G98 X20 Y73;G80 G00 Z50;G91 G28 Z0;G05;G30;工序6的程序，系统 FANUC 0i MateO0022；G17 G90 G63 G40 G49 G00 Z-50;G54;G91 G28 Z0 ;T01 M06;S1000 M03;G00 X0 Y0;G43 Z50 H01;G99 G81 X42 Y73 Z-5 R2 F100;Y-73;X-42;G98 Y73;G80 G00 Z50;G05;G91 G28 Z0;T13 M06;(钻螺纹底孔)S500 M03;G43 Z50 H13 ;G99 G81 X42 Y73 Z-33 F30;Y-73;X-42;G98 Y73;G80 G00 Z50;G05;G91 G28 Z0;T14 M06;(攻丝)S100 M03;G90 G43 G00 Z50 H14;G99 G84 X42 Y73 Z-30 R3 F175 ;Y-73;X-42;G98 Y73 ;G80 G00 Z50;M05;G91 G28 Z0;T15 M06;( 加工4X26孔)S600 M03;G90 G43 G00 Z50 H15;G99 G85 X76 Y66.5 Z-6 R3 F30Y-66.5;X-76;G98 Y66.5;G80 G00 Z50;G05;S800 M03;G00 X0 Y0;G99 G85 X76 Y66.5 Z-6 R3 F30Y-66.5;X-76;G98 Y66.5;G80 G00 Z50;G91 G28 Z0;G05;G30；第四章 夹具设计本次夹具设计我设计的是型芯固定板机械加工工序3（即加工M12内螺纹和26孔的工序）的夹具4.1 定位方案分析本工序的工序内容及加工精度要求，按照六点定位原理和本工序的加工精度要求，确定具体的定位方案和定位元件。要拟定几种具体方案进行比较，选择或组合最佳方案。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件及其组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的修理与维护。选用一短圆柱销与一大平面限制工件5个自由度，再用一空间中倾斜一角度的菱形销限制剩下的一个自由度，此时工件被完全定位。因此根据本次夹具设计的零件，我采用的定位方案为一短圆柱销与一大平面及一菱形销组合定位，6个自由度被全部限制。考虑到是单件小批量生产，我采用不可换定位销所选用定位销类型及对比分析：图4-2短形定位销 图4-3菱形定位销 如图4-2短形圆柱销能够使所设计的夹具体占用的空间小且能够满足夹紧要求。如图4-3菱形定位销，本夹具定位方式为一短圆柱销与一大平面及一菱形销组合定位，所以选用该定位销。综上所述所选用的定位方式为一短圆柱销与一大平面及一菱形销组合定位。4.2 夹紧机构(1)夹紧力的方向：夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性，不能使工件有脱离定位表面的趋势，并防止工件在夹紧力的作用下产生变形。(2)夹紧力的作用点：夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，以及工作刚度高的位置。确保工件定位准确、不变形。(3)选择夹紧机构：在确定夹紧力的方向、作用点的同时，要确定相应的夹紧机构。确定夹紧机构要注意以下几方面的问题：安全性 夹紧机构应具备足够的强度和夹紧力，以防止意外伤及夹具操作人员；手动夹具夹紧机构的操作力不应过大，以减轻操作人员的劳动强度；夹紧机构的行程不宜过长，以提高夹具的工作效率；手动夹紧机构应操作灵活、方便。确定夹紧力的方向、作用点，以及夹紧元件或夹紧机构，估算夹紧力大小，选择和设计动力源。夹紧方案也需反复分析比较，确定后，正式设计时也可能在具体结构上作一些修改。经过我的分析我选用移动压板夹紧4.3 选择导向装置导向装置是夹具保证加工精度的重要装置，如钻孔导向套、镗套、对刀装置、对定装置等，这些装置均已标准化，可按标准选择，常用的几种钻套如下图所示图4-4可换钻套 图4-5快换钻套 图4-6固定钻套（A、B型）根据本设计夹具类型，工件在加工中心加工，加工中心数控装置能保证孔系的相对位置精度，故不需使用导向装置4.4 夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小根据整个机构的大小而调整，要保证机构的稳定，水平，所以形位公差会有较严格的要求。夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状及尺寸大小，取决于加工工件的特点、尺寸大小，各种元件的结构和布局，夹具于机床的连接方式，切削力、重力等大小的影响。夹具体应满足以下几点计算要求：1、应有足够的强度和刚度；2、力求结构简单及装卸工件方便 ；3、结构工艺形好；4、排屑切屑要方便；5、在机床上安装稳定可靠；6、具有适当的精度和尺寸稳定性根据要求夹具体选用铸件，这样既满足要求而且工艺性较锻造好，然后对夹具体毛