导套加工工艺路线设计

洛阳理工学院课 程 设 计 说 明 书课程名称： 设计课题： 专 业： 指导教师： 班 级： 姓 名： 年 月 日课 程 设 计 任 务 书 系 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 设计题目： 课程设计内容与要求：指导教师 设计（论文）开始日期： 设计（论文）完成日期： 课 程 设 计 评 语 第 页 系 专业 学生姓名 班级 学号 课程名称： 设计题目： 课程设计篇幅：图 纸 张说明书 页指导教师评语： 年 月 日 指导教师 洛阳理工学院课 程 设 计 用 纸 目录前言2第1章 导套的工艺分析31.1 导套的分析31.1.1导套的作用31.1.2导套的结构特点31.1.3 导套的结构工艺性41.1.4 套形零件加工要求51.1.5 套形零件内孔的机械切削加工6第2章 导套的工艺设计92.1确定导套的生产类型92.2毛坯选择与毛坯图说明102.2.1 毛坯选择10第3章 工艺线路的确定133.1粗、精基准的选择133.2 各表面加工方法的确定153.3 工序集中与工序分散的运用153.4 工序前后顺序的安排163.5 选用的加工设备与工装16第4章 加工余量、切削用量的确定17第5章 工序尺寸及公差的确定19第6章 设计小结21前言我国的模具工业的发展，日益受到人们的重视和关注，在电子、汽车、电机、电器、仪器、仪表、家电和通信等产品中，60%80%的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制件所具备的高精度、高复杂程度、高一致性、高生产率和代消耗，是其它加工制造方法所不能比拟的。在信息社会和经济全球化不断发展的进程中，模具行业发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济快速方面发展。伴随着产品技术含量的不断提高，模具生产向着信息化、数字化、无图化、精细化、自动化方面发展;模具企业向着技术集成化、设备精良化、产品品牌化、管理信息化、经营国际化方向发展。模具是现代工业的主要工艺装备之一。无论是工业制品的生产，还是新产品的开发都离不开模具。因为利用模具生产制品及零件，具有生产效率与材料利用率高，产品质量与稳定性好，能耗与成本低等一系列优点。因而在电子信息，交通运输，轻工，家电等行业中得到了广泛运用。一般来说，现代工业的发展和技术水平的提高，很大程度上取决于模具工业的发展水平。许多新技术与新设备的生产与应用往往源自于模具工业。从某种意义上来讲，模模具制造技术代表了一个国家工业制造技术的发展水平。我国已成为模具生产和消费大国,世界模具生产中心也正在向我国转移。但是,目前我国模具行业发展中仍存在很多不完善的地方,需要继续加以改进。具体表现为:技术含量低的模具已供过于求,而技术含量较高的中、高档模具还远不能适应国民经济发展的需要。因此,模具行业发展最关键的还是用信息技术带动和提升模具工业的制造技术水平。第1章 导套的工艺分析1.1 导套的分析1.1.1 导套的作用 导套是冲压模的导向零件，题目中所给的是一种标准的滑动导套。导套安装在上模座上，导套与导柱滑动配合以保证凸模、凹模工作时具有正确的位置。为了保证良好的导向作用，导套与导柱的配合间隙要求小于凸模、凹模之间的间隙。导柱与导套的配合间隙一般采用H7/h6，精度要求很高时为H6/h5。导套与上模座采用H7/r6过盈配合。为了保证导向精度，在加工中除了保证导柱、导套的配合表面的尺寸和形状精度外，还应保证导套内外圆柱表面间同轴度要求。1.1.2 导套的结构特点 图1 导套结构图由图1所示，导套由直径48mm,长为57mm的圆柱孔和直径45mm,长为43mm的圆柱孔构成，中间磨有越程槽，两内孔的直径分别为32mm和33mm,两内孔过渡处有1x45倒角，且32mm的内孔圆柱面内磨有两个槽。导套结构的几何要素主要有端面平面，内外圆柱回转面构成,这是一种标准的滑动导套结构。1.1.3 导套的结构工艺性零件的结构对零件的工艺过程影响很大。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，其加工方法与制造成本却可能有很大的差别。因此，要求所设计的零件应具有良好的结构工艺性。良好的结构工艺性是指根据使用要求所设计的零件结构，能在同样的生产条件下，采用高效率、低消耗和低成本的方法制造出来。满足零件的使用要求是考虑零件结构工艺性的前提。在此前提下，还应注意尽可能使毛坯生产、切削加工、热处理和装配调试等各个阶段都具有良好的结构工艺性。如果不能兼顾各阶段，也应做到保证主要，照顾次要。零件结构工艺性的优劣是相对的，与现有设备条件、生产类型和技术水平以及科学技术的发展和新工艺性方法的出现等密切相关。例如非圆形通孔在批量小的情况下，结构工艺性不好，但在批量大的情况下，可采用拉削方法加工，则具有较好的结构工艺性；又如电火花加工的出现，使原来认为不易加工的复杂形腔、直径很小的孔等表面变得容易加工。在整个制造过程中，零件的切削加工所消耗的时间及费用最多，因此零件结构的切削加工工艺性好坏就显得特别重要。我们要以“便于零件安装、加工，提高切削效率，减少切削加工量和易于保证加工质量”为指导原则，来分析零件切削加工工艺性优劣，进而选择导套的正确的加工工艺性。导套和导柱一起组成了模具的导向机构，导柱是在导套中滑动而导向的。有些精度要求不高的模具，也可不用导套，而用模板上的孔导向，这种孔叫导向孔。为了使导柱能顺利地进入导向孔，在导向孔的前端应倒成圆角，滑动部分按H8/f8的间隙配合。由于导向孔直接做在模板上，所以模板材料常为T8等碳素工具钢，淬火后硬度为55HRC左右，也可用45钢调质后用。 1.1.4 套形零件加工要求套形零件的加工工艺主要有：外圆与端面车削加工；内孔钻、镗加工；外圆与内孔磨削加工；内孔的研磨加工。导套类型与结构。模具构件中最具典型的套形零件，为构成冲模导向副的导套。导套的类型和结构，根据标准GB/T2861.6-8-1990，我们所做的课程设计所选用的导套为A形导套（GB/T2861.6）,如图1所示。导套的形状、位置、配合精度与表面粗糙度。确定导套的加工工艺，除取决导套形状、结构外，其形状、位置、尺寸、配合精度和表面粗糙度的要求，是确定加工工艺、工艺顺序和定位、装夹方式的主要依据。根据JB/T 8071-1995，导套的技术要求分别呈述如下：（1）孔与外圆的同轴度要求 即孔的滑动或滚动部分（d）的中心线与固定于上模座孔内的外圆（D）的中心线之间的同轴度，应达到、控制在允许的范围内。即，当滑动部分（d）的极限偏差为H6时，其同轴度为：0.006mm；当滑动部分（d）的极限偏差为H7时，其同轴度为：0.008。（2）导套孔的形状精度与表面粗糙度 孔的滑动或滚动部分内径的圆柱度见表1：表1 导套孔德滑动或滚动部分内径圆柱度内径/圆柱度01、1级0、级30-450.0050.007450.0060.008根据模具零件标准要求，导套内孔滑动与滚动部分的表面粗糙度为：滑动导向内孔粗糙度Ra=0.05m。可见，导套内孔须经过研磨。（3）有台肩导套的台肩侧面对空中心线的跳动量为0.005。因此，在以内孔为基准、一次装夹的条件下，精密车削外圆的同时；或精密磨削的同时，亦精密车削、或精密磨削导套台肩端面。以保证台肩端面对外圆面的崔制度允差，以保证其端面对内孔面中心线的圆跳动量。1.1.5 套形零件内孔的机械切削加工根据套形零件（如导套）的结构、形状的技术要求，其加工工艺顺序需先行加工内孔，再以内孔为基准，加工其外圆和其他加工面。而导套内孔加工工艺主要有：热处理前的钻孔、扩孔与镗孔：热处理后的磨孔与研孔等工序。套形零件（导套）内孔钻、扩加工套形工件的钻孔与扩孔，是半精和精密车削外圆和端面的前工序，也是磨孔工序的预加工。（1）导套内孔钻、扩加工工艺质量要求1)套形工件的坯料 如导套在单件和小量生产时，可采用棒材，其镗孔前需进行钻孔与扩孔，且可在车床上进行加工。批量生产时，可采管材作坯料，一般，进行扩孔、镗孔作为磨孔前工序；可在车床上、或采用专用夹具来进行钻孔与扩孔。2）钻孔、扩孔工艺精度与质量要求，见下表2：表2 钻孔、扩孔工艺精度与质量工艺工艺精度与质量说明钻孔精度达：IT11-IT13级表面粗糙度Ra：50-12.5m1. 钻头直径一般：30时，常采用两次加工，即：次扩孔为：5070孔径次扩钻为：30-50孔径扩孔精度达：IT10-IT13级表面粗糙度Ra：6.3-3.2m1. 一般为镗孔前工序。也可作为要求不高孔的最终加工工序2. 扩孔的直径，一般：100mm时，宜采用镗孔为宜（2）导套内孔钻、扩加工的定位与装夹1）若在车床上钻、扩导套内孔，其定位基准面当为经过光加工后的外圆和端面，所限制的自由度为：x、y、z、y、z，留x作为钻孔与扩孔加工运动。2）若在钻床上钻孔与扩孔，则可将导套装夹于专用夹具内，当限制其六个自由度。钻、扩加工由钻头与扩孔钻作加工运动。（3）导套内孔加工用钻头及其结构要素与几何参数 孔加工的工艺方法有钻孔、铰孔、镗孔、拉（推）孔、复合孔加工等。因此，与各工艺方法相适应的刀具则有钻头，铰刀、镗刀、拉刀与推刀，以及复合孔加工刀具等。其中，钻头有麻花钻、扩孔钻、深孔钻和锪钻四种。而套形工件，如导套则多采用麻花钻与扩孔钻，以加工镗孔前底孔。第2章 导套的工艺设计2.1确定导套的生产类型计算生产纲领。生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。该型导套的年产量可按下式计算： NQn（1 a b） 式中 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； a零件的备品率， b零件的平均废品率，根据设计任务要求：Q=2000， n=4， a=10， b=1将上述数据代入计算公式，解得：N=8880 （件）根据生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系如表3：表3 年产量和生产类型的关系生产类型同类零件的年产量（件）轻型零件（零件质量小于100kg）中型零件（零件质量1002000kg）重型零件（零件质量大于2000kg）单件生产100105000050001000由上表，可以确定其生产类型为成批生产，按照批量的大小，成批生产又分为小批量生产，中批生产和大批生产，由500N50000,可最终确定该导套的生产类型为大批量生产。2.2毛坯选择与毛坯图说明2.2.1 毛坯选择因为该零件是大批生产，所以用查表法确定各工序的加工余量。由工艺设计手册差得径向余量：研磨余量0.01mm，精磨余量为0.1mm，粗磨余量为0.3mm，半精车为1.1mm，粗车余量2.5mm，由式Z总=Zi可得加工总余量为4.01mm。取加工总余量为4mm，并将粗车余量修正为2.49mm。计算各工序的基本尺寸。研磨后最小径向工序的基本尺寸为45mm(最小径向尺寸)，其他各工序的基本尺寸依次为：精磨 45mm+0.01mm=45.01mm粗磨 45.01mm+0.1mm=45.11mm半精车 45.11mm+0.3mm=45.41mm粗车 45.41mm+1.1mm=46.51mm 毛坯 46.51mm+4.49mm=51mm最大径向工序的基本尺寸为48mm(最小径向尺寸)，其他各工序的基本尺寸依次为：半精车 48mm+0.3mm=48.3mm粗车 48.3mm+1.1mm=49.4mm毛坯 49.4mm+2.5mm=51.9mm确定各工序的加工精度和表面粗糙度。由工艺设计手册查得：研磨后为IT5，Ra0.04um（零件的设计要求），精磨后为IT6，Ra0.16um，粗磨后为IT8，Ra1.25um，半精车后为IT11，Ra2.5um,粗车为IT13，Ra16um。根据上述加工经济精度查公差表，将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序基本尺寸上。由于轴套轴向（即两端面）无特殊要求，只需进行粗车保证轴向尺寸，由工艺设计手册差得：粗车余量4.5mm，取加工总余量为5mm，并将粗车余量修正为5mm。所以毛坯轴向尺寸为115mm。确定毛坯尺寸52115mm。表4 最小径向工序基本尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序名称工序余量/mm加工经济精度表面粗糙度/um工序基本尺寸/mm工序尺寸公差/mm工序尺寸/mm研磨0.01IT50.04450.011450-0.011精磨0.1IT60.1645.010.01645.010-0.016粗磨0.3IT81.2545.110.03945.110-0.039半精车1.1IT112.545.410.1645.410-0.16粗车4.49IT131646.510.3946.510-0.39锯5252表5 最大径向工序基本尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序名称工序余量/mm加工经济精度表面粗糙度/um工序基本尺寸/mm工序尺寸公差/mm工序尺寸/mm半精车1.1IT112.548.30.16粗车4IT131649.40.3949.40-0.39第3章 工艺线路的确定3.1粗、精基准的选择选择粗基准主要考虑如何保证各加工表面都有足够的余量，保证不加工表面与加工表面之间的位置尺寸要求，同时为后续工序提供精基准。一般应注意一下几个问题： （一）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。如果零件上有多个不加工表面，则以其中与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。（二）对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。合理分配加工余量是指以下两点： （1）应保证各主要表面都有足够的加工余量。为满足这个要求，应选择毛坯余量最小的表面作为粗基准。（2）对于工件上的某些重要表面（如导轨和重要孔等），为了尽可能使其表面加工余量均匀，则应选择重要表面作为粗基准。因此，在加工导轨时，应选择导轨表面作为粗基准加工床身底面，然后以底面为基准加工导轨平面。 （3）粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。（4）选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则：1） “基准重合”原则 为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差，其产生的原因及计算方法在下节讨论。 2） “基准统一”原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。例如轴类零件大多数工序都以中心孔为定位基准；齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮内孔及端面为定位基准。 采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所造成的误差。 3） “自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。4） “互为基准”原则 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。例如加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿形面，齿面淬硬后需进行磨齿。因齿面淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。此时可用齿面为定位基准磨内孔，再以内孔为定位基准磨齿面，从而保证齿面的磨削余量均匀，且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。 5） 精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。应该指出，上述基准选择原则，常常不能全部满足，实际应用时往往会出现相互矛盾的情况，这就要求综合考虑，分清主次，着重解决主要矛盾。 根据以上粗精基准的选择原则和导套的实际结构特点，以一端面为粗基准粗车另一端面，再以加工好的端面为粗基准粗车另一端面。为保证32mm的内孔圆柱面的圆柱度、表面粗糙度和45mm的外圆柱面的跳动公差、表面粗糙度要求，因此选择以导套的轴线作为精基准。3.2 各表面加工方法的确定以两端面相互为粗基准在车床上经过粗车长度方向达到110mm。以48mm和45mm的圆柱轴线为精基准在车床上精车并留磨削余量0.4mm,在镗床上分别镗出32mm和33mm的内孔，并在磨床上磨削大端内孔圆柱面内内的两沟槽。磨56mm外圆达设计要去，磨32mm内孔留研磨余量0.01mm，研磨32mm内孔达设计要求，研磨孔内圆弧。3.3 工序集中与工序分散的运用工序集中特点：1）有利于采用自动化程序高的专用设备和工艺设备大大提高生产效率2）可以减少装夹工件的次数和工件在机床之间的搬运次数不仅缩短了辅助时间而且工件在装夹后可以多加工几个平面能较好的保证各表面之间的相互位置精度3)减少了工序数目缩短了工艺路线从而减少了机床数量操作工人节省车间生产面积简化生产计划和生产组织工作4采用了专用设备工装结构复杂生产准备工作量大投资大调整和维修的难度大对工人的技术要求高转化新产品比较困难。 工序分散：1）机床设备和工装简单调整方便生产工人易于掌握容易适应产品更换2）可以采用更合理的切削用量减少机动时间3设备数量多操作工人多生产面积大生产计划和生产组织困难4装夹工具间的次数和工件在机床之间的搬运次数多不仅增加了辅助时间而且个表面之间的相互位置精度低。 在一般情况下，模具零件属单件小批生产，多采用工序集中的原则。大批大量生产则工序集中和分散二者兼有，通过对导套技术经济分析，应兼采用工序集中和分散。3.4 工序前后顺序的安排经分析导套的工序前后顺序安排如下：下料车外圆及内孔检验热处理磨内外圆研磨检验。3.5 选用的加工设备与工装根据零件加工精度、轮廓尺寸和批量等因素，确定机床种类和工艺装备：圆钢切断机，三爪卡盘、车刀，火钳，游标卡尺，粗糙度仪，洛氏测量仪。根据质量、效率和经济性选择夹具种类和数量。根据工件材料和切削用量以及生产率的要求，选择刀具，应注意尽量选择标准刀具。根据批量及加工精度选择量具。第4章 加工余量、切削用量的确定因为该零件是大批生产，所以用查表法确定各工序的加工余量。由工艺设计手册差得径向余量：研磨余量0.01mm，精磨余量为0.1mm，粗磨余量为0.3mm，半精车为1.1mm，粗车余量2.5mm，由式Z总=Zi可得加工总余量为4.01mm。取加工总余量为4mm，并将粗车余量修正为2.49mm。计算各工序的基本尺寸。研磨后最小径向工序的基本尺寸为45mm(最小径向尺寸)，其他各工序的基本尺寸依次为：精磨 45mm+0.01mm=45.01mm粗磨 45.01mm+0.1mm=45.11mm半精车 45.11mm+0.3mm=45.41mm粗车 45.41mm+1.1mm=46.51mm 毛坯 46.51mm+4.49mm=51mm最大径向工序的基本尺寸为48mm(最小径向尺寸)，其他各工序的基本尺寸依次为：半精车 48mm+0.3mm=48.3mm粗车 48.3mm+1.1mm=49.4mm毛坯 49.4mm+2.5mm=51.9mm确定各工序的加工精度和表面粗糙度。由工艺设计手册查得：研磨后为IT5，Ra0.04um（零件的设计要求），精磨后为IT6，Ra0.16um，粗磨后为IT8，Ra1.25um，半精车后为IT11，Ra2.5um,粗车为IT13，Ra16um。根据上述加工经济精度查公差表，将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序基本尺寸上。由于轴套轴向（即两端面）无特殊要求，只需进行粗车保证轴向尺寸，由工艺设计手册差得：粗车余量4.5mm，取加工总余量为5mm，并将粗车余量修正为5mm。所以毛坯轴向尺寸为115mm。确定毛坯尺寸52115mm。将上述计算和查表结果汇总于表6表6 最小径向工序基本尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序名称工序余量/mm加工经济精度表面粗糙度/um工序基本尺寸/mm工序尺寸公差/mm工序尺寸/mm研磨0.01IT50.04450.011450-0.011精磨0.1IT60.1645.010.01645.010-0.016粗磨0.3IT81.2545.110.03945.110-0.039半精车1.1IT112.545.410.1645.410-0.16粗车4.49IT131646.510.3946.510-0.39锯5252表7 最大径向工序基本尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序名称工序余量/mm加工经济精度表面粗糙度/um工序基本尺寸/mm工序尺寸公差/mm工序尺寸/mm半精车1.1IT112.548.30.16粗车4IT131649.40.3949.40-0.39第5章 工序尺寸及公差的确定某工序加工应达到的尺寸成为工序尺寸。工序尺寸及工序余量在不断变化，有些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺规程时予以确定。这是制定零件工艺规程的重要工作之一。工序尺寸及其公差的大小不仅受到加工余量大小的影响，而且与工序基准的选择有密切关系。生产中绝大部分加工面都是在基准重合（工艺基准与设计基准重合）的情况下进行加工的。基准重合时，工序尺寸与公差的确定方法如下：（1）确定各工序的基本余量。生产中常采用查表法确定工序的基本余量。（2）计算各各工序的基本尺寸（包括毛坯尺寸）。由最后一道工序开始（即从设计尺寸开始）向前推算。对于轴，前道工序的工序尺寸等于相邻后续工序的工序尺寸与其基本余量之差。计算时应注意两点：对于某些毛坯（如热轧棒料）应按计算结果从材料的尺寸规格中选择一个相等或相近尺寸为毛坯尺寸。当材料的尺寸规格与毛坯尺寸不等时，在毛坯尺寸确定后应重新修正粗加工（第一道工序）的工序余量；精加工工序余量应进行验算，以保证精加工余量不至于过大或过小。（3）确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。（4）公差的确定与标注。公差可从有关手册中查得（或按所采用加工方法的经济精度确定）。最后一道工序的公差按设计要求确定。将公差数值按“入体原则”标注在工序的基本尺寸上。表8 大端工序尺寸与公差工序名称工序余量/mm加工经济精度工序尺寸/mm精车1.1IT1148粗车2.949.1表9 小