工艺夹具毕业设计29湖南铁道职业技术学院模具制造工艺学课程设计

11 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 目录 前言 一、 零件图样分析 1 1. 零件作用 2. 工艺分析 二、 工艺规程设计 2 三、 加工工序比较 5 四、 模具制造工艺设计 6 1. 确定毛坯的制造形状 2. 选择加工设备及刀、夹量具 3. 加工余量 4. 制造工艺路线 五、 确定基本用量和基本用时 13 1. 粗精 铣 各 面 2. 磨六面 3. 刨型面 4. 钻、扩孔 5. 磨型面 6. 精磨 六、 填写工艺卡 18 七、 参考文献 19 八、 结束语 17 22 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 前言 模具制造工艺学课程设计是在是我们学 习模具制造工艺学、模具设计、工程材料、模具材料、机械制造基础、机械设计基础后对我们学习的一次检验与运用，理论联系实际，也是对我们以后的毕业设计奠定良好的基础。 随着模具工业的迅速发展，模具制造工艺也显的尤为重要，一个好的工艺能保证工件的质量，缩短制造周期等。 通过这次课程设计，我们学会 如何 运 用查阅 有关手册，图表等技术资料及编写技能 。 从 我个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的 机械行业进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力。并且初步具备 能 设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。为今后的毕业设计及将来从事的工作打下了良好的基础。 一 .零件分析 1.2.1.1 零件的作用 冲空切 边 凹模 是 模具的 重要的 工作零件 ,它与 凸 模配合加工出所需产品 ,并 且废料丛 孔 11 及型面 R30 中落下， 及在 11 的下面有 13的快速落料孔， 能够高效率的加工产品，该零件通过两个销孔 8 与下模座定位，再通过四个螺纹 M10 紧固，完成加工产品的 任务。 1.2.1.2 工艺分析 由零件图 可 得知，其材料为 r12MoV,是一种应用广泛的冷作模具钢，具有很高的淬透性，耐磨性，强度高。淬火时，体积变法小，与 r12 钢相比，其热加工性和冲击韧性均较好些，碳化物偏析较小。该零件的主要特征是由 六 个平面，两个阶梯孔 ， 两个 销孔 ，四个螺纹孔及一个圆弧的型面 。所以该零件加工主要是型面 ， 阶梯孔、 销孔 、螺纹孔及面 的加工 ， B 面的表面粗糙度 Ra0.8，且是一个加工较复杂的型面，所以他的好坏 直接影响产品的表面的质 量和形状，因此在加工时应将平面和型面同时加工好。 2 11 的 凹模 孔的尺寸精度 要求 较 高 ， 但 两孔距尺寸精度 要求 也 高 ， 精确达到 0.05mm,所以 直接影响 工件孔的位置 ，同时 2 11 孔的 内 表面粗糙度 Ra 为 0.8。 同时外平 面对 A 面的垂直度为 0.025， 同时33 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 两个 平 面的平行度为 0.05。其中 下表 面 磨平与凹 模固定板 配合， 其余 平 面的表面的粗糙度 Ra 为 3.2.，只需经过粗磨就能达到要求。零件热处理硬度为 6064HRC，淬火后需经过 3 到 4 次回火。其硬度 要比凸模的硬度要高，因为凸模的修磨要比凹模修磨容易，且直接影响整幅模具的 寿命 。 二 .工艺规程设计 1.2.2.1 毛坯的 形 状及尺寸 该零件毛坯需经过锻造加工成一个矩形方块，又知模具零件为单件生产，此外为改善金属组织和加工性能，锻造后安排退火处理，根据零件图的尺寸参考文献（ 1）表 5-33 可得知毛坯的尺寸长 114mm 宽 72mm 高 34mm 1.2.2.2 定位基准的选择 工序 加工余量 mm 工序尺寸公差 工序尺寸 mm 粗铣六面 1.5 IT12 110.8 磨六面 0.3 IT10 110.3 钻铰孔 8.5. 7.8 IT10 44 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 10.7 12.8 刨圆弧型面 4.5 磨圆弧型面 0.4 精磨 0.1 三 .制定工艺路线 由于生产类型为单件生产，故采用通用机床配以通用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应降低生产成本。 （ 1）工艺路线一： 工序 1：粗铣 粗铣加工六面，保证加工尺寸，单边留 0.5mm 的加工余量。 工序 2：磨 磨平面保证平行度与垂直度要求，单边留 0.2mm 的余量。 工序 3：钳工 划 型面 轮廓线 及各孔定位 孔线。 工序 4：刨 刨圆弧型面 .， 留 0.5mm 的加工余量。 工序 6：钻 /铰 钻 4 M10 至 4 8.6， 2 8 至 2 7.8， 2 11 至 2 10.7， 2 13 至 2 12.8，再精铰 10.7 的孔 工序 7： 钳工 钻螺纹底孔、攻螺纹即达到图纸要求。查（表 1.4 7） 工序 8： 检验 根据前面的工序尺寸检验初级产品是否合格。 工序 9： 热处理 热处理硬度达 60 64HRC。 工序 10： 磨平面 磨六面达图纸要求。 工序 11：磨型面 在万能夹具上精磨型面，达图纸精度要求 工序 12：磨 研磨型孔，达图纸尺寸要求。 工序 13：钳修 边角去锐倒钝 工序 14：检验 入库 工艺路线二： 工序 1：粗刨 粗刨加工六面，保证加工尺寸，单边留 0.5mm 的加工余量。 工序 2：磨 磨平面保证平行度与垂直度要求，单边留 0.2mm 的余量。 工序 3：钳工 划刃口轮廓线和销孔线。 工序 4：刨 按轮廓线刨削凸台，留 0.2mm 的精加工余量。 55 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 工序 5：钳工修正 保证平面平整，余量均匀。 工序 6：钻 /铰 钻 4 M10 至 4 8.6， 2 8 至 2 7.8， 2 11 至2 10.7， 2 13 至 2 12.8， 再精铰 10.7 的孔 工序 7：铣 刨圆弧型面 .留 0.5mm 的加工余量。 工序 8：磨 磨圆弧型面，留 0.1mm 的精加工余量。 工序 9：热处理 淬（回）火硬度 60 64HRC。 工序 10：精磨 精磨各型面和平面达到设计要求。 工序 11：钳工 修配去毛刺 。 工序 12：检验 最终检验。 就以上两个方按分析，两个方 按的工序也差不了多少，通过仔细对比与分析，方按一要更合理一些。故选择工艺方按一。 1、 刨铣六面的时候，铣平面比刨平面质量更符号要求，平面度 和垂直度更能保证。 2、 铣刀比刨刀的刚性要好，铣刀有多个切削刃，切削时不易磨损，而刨刀在切削时，特别是切削高强度钢材时 容 易崩 刃 。 3、 刨和铣圆弧型面时，刨刀更符号工艺性， 刨刀 能通过点接触，刨出来的圆弧型面更加平整， 更有 利于磨削加工。而铣圆弧型面时铣出来的是多个小平面，对精度加工不利。 4、 刨 型面 的时候，还留有精加工余量，在后面还需增加一道精加工工序。 在装夹的时候容易产生误差。 而 其余平面 可以通过粗精铣加工就能达到要求。 四 .模具制造工艺设计 1、选择加工设备及刀、夹量具 由于生产类型为单件生产，故加工设备可选通用机床。 工艺装备选通用量具、夹具，标准刀具的生产线加工。工件在个机床的装卸及个机床间的传递均以人工完成。 1、 粗加工毛坯铣六面，考虑到工件的定位，夹紧方式及刀具的选择等问题。平面立铣选择 X52K 立式铣床。（参考文献（ 1）表 7-58） 66 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 选择 D=100mm 的面 铣刀，通用夹具（虎钳）和游标卡尺 200mm。（参考文献（ 3）表 11-43） 2、 磨平面，由于是磨削矩形六面体 都是 平面， 且要 保证平行度及垂直度求，选择 MM7112 卧轴矩台片面磨床（参考文献（ 2）表 4-173）。选择平行砂轮（ JB1193-71 代号 P D=20mm H=10mm），通用夹具和游标卡尺， 90 度角尺，百分表。 3、 钳工划线，根据 冲空切边凹模 的形状，须采用铣头划规（画圆弧）固定式划针盘（画平行线和垂直线） 规格 JB1ZQ7001.P5.42.30.00。 4、 刨圆弧型面，由于 冲空切边凹模 尺寸不大且单件生产，选择 B6025 牛头刨床。（参考文献（ 2）表 8-62） 5、 钳工修正 长度为 75mm 不连柄的平角划刀。（参考文献（ 3） 6、 加工销孔 工序 6 钻扩铰 2-10.8。然后扩孔至 2 13 孔，孔深 20mm，钻孔选用 Z33S-1 摇臂钻床（文献（ 2）表 2-4），选用锥柄麻花钻， 10.8 锥 柄机用 锥柄麻花钻 ， 13 的扩孔钻。 同理，钻 4-M10 的螺纹孔及 2- 8 的销孔，都选用 Z33S-1 摇臂钻床（文献（ 2）表 2-4），选用 8.6、 7.8 锥柄麻花钻， 8 的绞刀 加工 2- 8 的销孔， 选用 通用夹具，游标卡尺及塞规。 7、 工序 2、 10 选用 平面磨床 MM7112。 采用分度盘和万能夹具 ,选择砂轮PA46KV6P350 40 120 的平行砂轮 . X52K 立式铣床的主要参数 工作台工作面积（宽长）（毫米） -320 1250 工作台最大纵向行程（手动 /机动）（毫米） -700/680 工作台最大横向行程（手动 /机动）（毫米） -255/240 工作台最大升降行程（手动 /机动）（毫米） -370/350 T型槽数 -3 T型槽宽度（毫米） -18 T型槽间距离（毫米） -70 主轴锥度 -7： 24 主轴孔径（毫米） - 29 刀杆直径（ 毫米） -32： 50 主轴的前轴承直径（毫米） -90 主轴轴向移动距离（毫米） -70 立铣头最大回转角度 -+/-45。 77 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 部件间主要尺寸 主轴端面到工作 台面间的距离 最 小（毫米） 30 最 大（毫米） 400 床身垂直导轨到主轴中心线的距离（毫米） 350 主轴转速种数 18 主 轴转速范围（转 /分） 30 1500 工作台进给量种数 18 工作台纵向进给量范围（毫米 /分） 23.5 1180 工作台横向进给量范围（毫米 /分） 15 786 工作台升降进给量范围（毫米 /分） 8 394 工作台纵向快速移动量（毫米 /分） 2300 工作台横向快速移动量（毫米 /分） 1540 工作台升降快速移动量（毫米 /分） 770 动力、体积及重量 主传动电动机功率（ Kw） 7.5 主传动电动机转速（ r/min） 1460 进给电动机功率（ Kw） 1.5 进给电动机转速（ r/min） 1400 MM7112主要参数 加工范围长 x 宽 x 高 =350x125x300 工作台尺寸：宽 x 长 =125x350 工作台行程：横向： 170 纵向： 380 M7150 加工范围长 X 宽 X 高 =3000X500X600 内圆磨 72-A： 最小加工孔径 6, 6-7之间孔长度不能超过 20，否则磨不来 最大加工孔径： 320 五 .确定基本用量和基本用时 1、粗铣： 由参考文献（ 1） 取粗铣的每齿进给量 fz 为 0.2mm/z ， ap=2mm z=16 参考文献（ 5）。 取粗铣的主轴转速为 150r/min。又因前面选定铣刀直径 D 为 100，故相应的切削速度为： V粗端面=1000Dn=1000 15010014.3 m/min=47.1m/min 校核机车功率由参考文献（ 1）得到切削功率 Pm为 88 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 Pm=167.9 105 ap9.0 f 74.0z ae znk Pm 取 Z=16 齿 n=60150=2.5r/s ae=168mm ap=2 fz =0.2mm/z KPm=1 将它们代入公式得 Pm=167.9 105 0.9 0.2 74.0 168 16 25 1=6.62kw 参考文献（ 1）表得机床功率为 7.5kw 若取功率为 0.75 则 7.5 0.75=5.625kw 6.62kw 故重新选择主轴转速为 118r/min 则用 面铣刀铣端面 V粗铣=1000Dn=1000 11810014.3 m/min=37.05m/min 将其代入公 式 Pm=167.9 105 0.9 0.2 74.0 168 1060118 1=5.21kw5.625kw 故机床功率足够。 2、时间定额计算 机动时间，由参考文献（ 1）表 12-3 得计算公式： 粗铣时： 铣上 、 下端面为 T=2znaLf=2162.0150 21 LLL= 480 372114 =0.775 min 铣前、后面时 T=2znaLLLf12 =2 162.0150 34372 =0.48min 铣 左、右面时 T=2znaLf=2 62.0162.0150 114334 min 另半精铣时 由于刀具不变，但进给量减少，切削速度增加，所以 据查表可得及推算，半精铣时的加工时间为 2分钟。 T总=0.62+0.775+0.42+2=3.815min 3、 工序 20、磨平面 1） 选择砂轮 选择砂轮 JB1193-71。 D H=20mm 10mm的平行砂轮 2 ） 切 削 用 量 的 选 择 ， 砂 轮 转 速 n=1500r/min, 见 机 床 说 明 。V砂=1000Dn=5.652m/min,横向进给量 fa=0.5D=10mm / 双行程 工件速度99 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 Vw=16mm/min 深度进给量 ft=0.024mm/双行 3）切削工时， T=ta fVfLbZbk10002 见工艺手册表 6.2-8 式中 L=加工长度， L=l+Dm+10 B=砂轮宽度 Zb 单面加工余量 Zb=0.2mm b加工宽度 K 系数 1 V 工作台移动速度 fa 工作台往返一次砂轮切深进给量 f 工作台往返一次横向进给量 磨削六个面，上、下面 tm=161024.0161000 12.08.1108.682 =3.72min 侧面 t=161024.0161000 12.08.308.682 =2.62min 前后面 t=161024.0161000 12.08.1108.302 =2.77min T总=4.72+2.62+2.77=9.11min 3、刨刀圆弧型面 1） 刨刀的选择 选用 W18Cr4V刀具， 刀杆横截面 B H=16 25 参考文献（ 5）表 10-40 2） 选择牛头刨床，最大行程长度 L=250mm。参考文献（ 2）表 8-62 刨圆弧选用切削速度 查文献（ 5）表 10-40 V=66.025.012.01.61 StT =19.6 m/min 取 T=120 t=2mm S=1.8mm/双行程 机动时间 T0=Sn LLLB 21 =578.1 21003014.320050 X X =3.04min n=)1(1000 kl V=57 次 /min 查 表 11-1 式中， B刨削的宽度 B=50mm 1010 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 T=切削深度 S=每双行程的切刀进给量 s=1.8mm/每双行程 U=机床的平均速度 L切刀或工作台的行程长度 L= lll 54l 工零件的长度 l= 2* D/2 D 为 圆弧直径 =22 l1切刀切入深度 l1 =3.5mm 表 11-1 l2 切刀的超出长度 l2 =2mm 表 11-1 l3附加长度单件小批生产 l4 座工件行程开始刀具（滑座）或零件工作台的超出长度 见表 11-2 l5工作行程结束时刀具（滑座）或零件工作台的超出长度 l4 + l5=200mm 2、 工序 20、磨平面 2） 选择砂轮 选择砂轮 JB1193-71。 D H=20mm 10mm的平行砂轮 2 ） 切 削 用 量 的 选 择 ， 砂 轮 转 速 n=1500r/min, 见 机 床 说 明 。V砂=1000Dn=5.652m/min,横向进给量 fa=0.5D=10mm / 双行程 工件速度Vw=16mm/min 深度进给量 ft=0.024mm/双行 3）切削工时， T=ta fVfLbZbk10002 见工艺手册表 6.2-8 式中 L=加工长度， L=l+Dm+10 B=砂轮宽度 Zb 单面加工余量 Zb=0.3mm b加工宽度 K 系数 1 V 工作台移动速度 fa 工作台往返一次砂轮切深进给量 f 工作台往返一次横向进给量 1111 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 磨削六个面，上、下面 tm=161024.0161000 13.0103662 =1.32min 侧面 t=161024.0161000 13.077632 =4.62min 前后面 t=161024.0161 0 0 0 13.077942 =0.77min T总=1.32+4.62+0.77=6.71min 5、 工序 60、销孔加工 在加工孔的时候都要先加工定位孔 加工表面 加工方法 余量 mm 工序尺 寸 mm 2 10.6通孔 钻 0.6 10.6 2 12.8深 20mm 扩 0.2 12.8 4 8.6通孔 钻 8.6 2 7.8通孔 钻 0.2 7.8 2 10.6孔 精铰 0.1 10.9 1)钻孔 10.6 确定进给量 f：参考文献（ 1）表 7-7 2 10.6孔的进给量 f=0.3mm/r。根据机床说明书现取 f=0.25mm/r. 切削速度根据切削手册表 2.13及表 2.14，查切削速度 V=18m/min. 所以 ns=wdv1000 =988r/min 根据机床说明书取 ns=950r/min 故实际切削速度 V= 1000 wwnd=17.3m/min 切削工时 T=（ L+0.35dw） /s分 S分 =fsn T=0.184min 式中 s分为每分钟进给量 以上是钻一个孔的时间，因此两个孔的时间为 tm=T 2=0.284 2=0.368min 其余的加工时间可通过加工 2 10.6 的通 孔 推算出其值 及有 T总约等于 2分钟， 包括绞孔其参考 文献（ 4）表 7-33 上的 2分钟 为 钻孔及绞孔的 加工时间。 2)扩孔 10.6 进给量 f=2.2 f钻=2.2 0.25=0.55mm/r 1212 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 V=钻V21根据有关手册和机床说明 = 21 17.3=8.65m/min n=dV1001000=9.1014.3 65.81000 =345r/min 根据机床参考数选择 n=340r/min V=1000 3409.1014.3 =8.5m/min 加工工时计算 T=（ l+0.3d） /s分 T=（ 50+0.3 10.9） /0.55 340 =0.31min 以上为扩一个孔的时间，故本工序的机动工时为 tm=2 T=0.31 2=0.62min 6、辅助时间 参考文献（ 1） 表 25-41 确定表 2-5所示 操作内容 每次需用时间 钻 2- 10.6 精铰 2 10.9 扩 2 12.8 操作次数 时间 次数 时间 次数 时间 主轴变速 0.025 1 0.025 1 0.025 变换进给量 0.025 1 0.025 1 0.025 移动摇臂 0.015 4 0.06 2 0.03 1 0.015 开降钻杆 0.015 4 0.06 2 0.03 2 0.03 装卸套筒刀具 0.06 1 0.06 1 0.06 1 0.06 卡尺测量 0.1 2 0.2 0.2 开停车主轴运转清除铣屑 0.015 0.02 0.04 塞规测量 2 0.25 0.5 装卸工件时间参考文献（ 1）表 2.5-42 由于篇幅有限所以作出以上仅供参考 辅助时间 Ta=4.105min 1313 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 机动时间 Tb=0.4+0.35+0.27+0.33+0.02+0.006+0.01+0.284+0.084+0.084+0.056=2.58min 7、加工总时间 TB = Ta+ Tb=2.105min+1.58min=3.685min 工序 10 磨圆弧型面 1） 选择砂轮 选择砂轮 PA46KV6P350 40 120 的平行砂轮 见工艺手册第三章磨料选择各表。 其含义：磨料为铬刚玉，粒度为 46 号，陶瓷结合剂， 6 号组织，平行砂轮，其尺寸为 350 40 120（ D B d） 2）切削用量的选择，砂轮转速 n=1500r/min,见机床说明。 V砂=26m/min,横向进给量 fa=0.5B=20mm / 双行程 工件速度 Vw=16mm/min 深度进给量 ft=0.024mm/双行 3）切削工时， T=ta fVfLbZbk10002 见工艺手册表 6.2-8 式中 L=加工长度， L=l+Dm+10 B=加工宽度 Zb 单面加工余量 Zb=5mm b 加工宽度 K 系数 1 V 工作台移动速度 fa 工作台往返一次砂轮切深进给量 ft 工作台往返一次横向进给量 T=ta fVfLbZbk10002 = 024.020161000 14.065852 xxx xxxx =0.487 min 精磨圆弧型面及六 面 1）精磨圆弧 1414 湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院 1 选择砂轮 ： 选择原砂轮。 只是把进给量调整到 2）精磨下底面 a.选择砂轮 JB1193-71。 D B=40mm 20mm的平行砂轮 b.切削用量的选择，砂轮转速 n=1440r/min,见机床说明。 V砂=26m/min,横向进给量 fa=0.5B=20mm / 双行程 工件速度 Vw=12mm/min 深度进给量 ft=0.015mm/双行 c 切削工时， T=ta fVfLBZbk10002 见工艺手册表 6.2-8 式中 L=加工长度， L