模具制造工艺学课程设计说明书_图文

1、目录摘要-(1第一章绪论与概论-(1 1.1 结构调整取得成效-(1 1.2 集聚式生产的进一步发展-(1 1.3 模具的走势良好-(11.4 中国模具行业发展前景-(1二、工艺设计任务书-(12.1设计题目-(1 2.2 设计要求-(1 2.3设计的内容、方法、步骤-(1 2.3.1 对零件进行工艺分析,画零件图-(1 2.3.2 选择毛坯的制造方式-(12.3.3 制订模具零件的机械加工工艺路线-(1三、零件分析-(13.1 类型及功用-(1 3.2 结构分析-(13.3 定位基准的选择-(1四、零件的毛坯选择-(1五、凹模固定板的加工工艺过程-(15.1零件表面加工方法的选择-(1 5.

2、2凹模的工艺路线:-(15.3凹模的工艺过程:-(1六、凹模固定板的工序设计-(16.1 选择机床、刀具及量具-(1 6.1.1 选择机床-(1 6.1.2选择刀具-(1 6.1.3 选择量具-(1 6.2 确定机械加工余量-(16.2.1 切削用量的确定-(1 6.2.2 其次选定进给量f -(1 6.2.3 最后选定切削速度-(1 6.3 确定切削用量及基本工时-(1 6.4 型孔编程-(1 6.5 凹模固定板加工工艺过程工序简图-(1收获与心得-(1参考资料-(1摘要此次设计为简单的双工序复合模,工序有两道,冲孔、落料,这是冲压模具的基本形式。设计选用最普通的压力机,使用简单的量选用标准

3、件。模具零件材料则大多取用常用材料,以减少成本。该模具易于制造,可在普通冲床上使用,适合在生产中推广应用。一、绪论与概述国内外模具发展现状及前景近年来,随着对发展先进制造技术的重要性获得前所未有的共识,冲压成形技术无论在深度和广度上都取得了前所未有的进展,其特征与高新技术结合,在方法和体系上开始发生很大变化。计算机技术、信息技术、现代测控技术等冲压领域的渗透与交叉融合,推动了先进冲压成形技术的形成和发展通过引进国际工业发达国家(主要是欧洲、美国、日本等的设计制造技术和自主创新,我国模具技术水平也有了长足进步,CAD/CAM技术已普及, CAE、CAPP、PLM、ERP等数字化技术已有一部分企业

4、开始采用,高速加工、并行工程、逆向工程、虚拟制造和标准化生产已在一些重点骨干企业实施,我国的模具行业可以生产制造业所需要的几乎全部类型的模具,但总体水平与国际工业发达国家相比(特别是在复杂、精密、长寿命模具的设计制造技术和模具企业信息化技术应用方面,仍有10-15年的差距。1.1 结构调整取得成效模具制造骨干企业队伍健康成长,这股力量已形成行业的示范。模具制造水平有了进一步的提高,热流道技术和多工位级进冲压技术已得到较好推广;行业向更加适应制造业发展的需求又迈出了坚实的一步。企业对专利技术已越来越重视,现在全行业已有发明专利5000多项,实用新型专利7000多项。这主要反映在以大型、精密、高效

5、、高性能模具为主要代表的中高档模具比例继续上升,科技进步明显,产品水平有较大提高。年度模具国家级新产品评审推荐结果中在左右前车门外板压合模、MRE-L12F大型精密级进冲压模具、带活动拉延筋的超高强度板过拉延模、太阳能电池封装用胶膜精密挤出模具、精密轿车反射镜模具、多机构高精密车灯灯罩注塑模具、电机铁芯拼块卷绕级进模具等高性能模具不但数量上比以前有较大增加,而且水平也有较大提高,达到国际水平的项目越来越多,创新明显,专利增多。1.2 集聚式生产的进一步发展模具生产集聚区方式是模具制造的特点,其发展在地方政府的支持下内容更具有充实。不但已有多个模具生产集聚区得到进一步发展,而且一些新的生产集聚区

6、也已开始逐渐形成规模,据不完全统计,已进入到各地模具生产集聚区(模具城、模具园区等的企业已有2000多家,年总产出规模已达300亿元以上,其中模具约占三分之二。在一些模具生产集聚区、“模具城”的发展上,调结构、优平台、抓创新、拓市场,加强现代生产服务,显示出良好的发展势头,其服务于模具行业广大中小企业的各种服务平台和服务形式越来越多,服务内容也越来越丰富,但服务水平不高,没有示范性的可加以推广的范例。1.3 模具的走势良好模具企业不仅仅是模具产品的供应商,还是产品零部件成型解决方案的成套服务商,模具企业在交付模具的同时提供模压一体、模塑一体、模夹一体等成型工艺为制造业提供解决批量生产的一整套服

7、务方案的模式越来越普遍。模具企业延伸产业链的发展趋向是在制造模具的基础上,以模具保证产品成型件成型工艺想结合延展企业利润,增加企业规模和产业影响力。因此,许多模具企业,尤其是技术力量较强、产品水平和管理水平较高的企业,就利用自身的特长,开始筹划或已经实施在以模具为核心的上下游产业链上的延伸。也就是说,企业以模具为坚强后盾,把自己生产的模具作为生产其他产品的有效保障来延伸产业链,最常见的是生产模具制品及有关联的其他产品。1.4 中国模具行业发展前景我国机械、汽车、电子、电器等产品的制造能力,目前均排在世界前列,由于提高竞争力的需要,对生产过程所需模具提出了高品质、低价格、快交货的新的更高要求;新

8、能源、医疗器械、航空航天、节能减排等战略性新兴产业的发展也正在成为模具行业重要的新的增长点。因此我国的模具工业在今后5-10年内仍会有不低于10%的增长速度,相应的设计制造技术和信息化应用水平也需要进一步提高。新一轮的企业扩张是在技术产品更高层次基础上的突破,模具企业由于资金缺乏,研发创新乏力,提升技术已难实现,信息化建设也步伐不大。我国已经制定了“十二五模具行业发展规划”和“转型升级”计划,进一步激发了模具企业技术改造和设备更新的积极性,许多模具企业为适应新形势而不断试制及生产高性能模具。因此,采用先进的模具技术、采购高性能的数控加工加工机床和精密测量设备,努力创造融资新渠道,加快技术改造和

9、设备更新,正逐渐变成趋势。未来模具技术继续向“五化”、产业特色向“两化”方向发展。模具技术在标准化、自动化、专业化、精细化、信息化以及他们的集成技术成为行业发展方向,产业向高端化、差异化方向发展更为突出,模具产业升级使得高档模具的内涵更丰富,模具参与新产品试制,使模具设计前移,使更多的企业获得比较协调得向产业升级、优化产品结构方向发展,信息化建设促进模具行业跨越发展。二、工艺设计任务书2.1 设计题目本课题为“链片冲孔落料复合模”落料凹模零件的机械加工工艺过程及工艺装备的设计。 装配图18300.80.830740.8420.059018+0.0190962-12+0.01500.82-M12

10、2-R12+0.015060132A-A周边AAAA AA落料凹模零件图2.2 设计要求根据装配图和零件图设计落料凹模零件的机械加工工艺过程及工艺装备,生产纲领为单件或小批生产。设计的要求包括以下几个部分: 零件图 1张 毛坯图1张 机械加工工艺过程综合卡片 1张 课程设计说明书1份2.3设计的内容、方法、步骤2.3.1 对零件进行工艺分析,画零件图考生在得到设计题目之后应首先对零件进行分析,其主要内容包括: (1分析零件的作用及零件图上的技术要求;(2分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等; (3分析零件的性质、热处理及机械加工、电加工的工艺性。零件图应按机械制

11、图国家标准仔细绘制。除特殊情况经指导教师同意外,均按1:1比例画出(并绘制造型图。2.3.2 选择毛坯的制造方式毛坯的选择应该从生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求、零件的受力状况等几个方面的综合考虑,正确的选择毛坯的制造方式,可以使整个工艺过程更加经济合理,故应慎重对待。其步骤为:(1确定毛坯类型,即选择铸件、锻件还是型材等;(2确定毛坯形状;(3规定毛坯精度等级;(4确定毛坯余量(查表法(5给出毛坯技术要求;(6绘制零件-毛坯综合图。2.3.3 制订模具零件的机械加工工艺路线(1制订工艺路线在对零件进行工艺分析的基础上,制订零件的工艺路线和划分粗、精加工阶段。对于

12、比较复杂的零件,可以先考虑几个加工方案,分析比较后,再从中选择比较合理的加工方案。(2选择定位基准,进行必要的工序尺寸计算根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准。当某工序的定位基准与设计基准不相符时,需对它的工序尺寸进行换算。(3选择机床及工、夹、量、刃具机床设备的选用应当既要保证加工质量,又要经济合理。在单件生产条件下,一般应采用通用机床。(4加工余量及工序间尺寸与公差的确定根据工艺路线的安排,要求逐工序逐表面地确定加工余量。其工序间尺寸公差,按经济精度确定。一个表面的总加工余量,则为该表面各工序间加工余量之和。在本设计中,对各加工表面的余量及公差,可根据指导教师的决定,也可在各加工

13、表面留出45mm 的余量。(5切削用量的确定在机床、刀具、加工余量等已确定的基础上,要求用公式计算l 2 道工序的切削用量,其余各工序的切削用量可由切削用量手册中查得。(6画毛坯图在加工余量已确定的基础上画毛坯图,要求毛坯轮廓用粗实线绘制,零件的实体尺寸用双点画线绘出。比例取1 :1 。同时应在图上标出毛坯的尺寸、公差、技术要求、毛坯制造的分模面、圆角半径和起模斜度等。(7填写机械加工工艺过程综合卡片将前述各项内容以及各工序加工简图一并填人机械加工工艺过程综合卡片。三、零件分析3.1 类型及功用本次课程设计所设计的凹模固定板即凹模的固定安装板,是用来固定凹模的,该零件属于凹模固定板类零件,在工

14、作过程中多会受冲击和交变载荷的作用。3.2 结构分析本次所设计的凹模固定板结构较为简单,视图正确、完整,尺寸、公差要求齐全。零件各个表面加工并不困难。该零件主要加工表面有:长132宽90高30的长方体面的加工2M12螺纹孔的加工212 的孔凹模模固定孔3.3 定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中会问题百出,更有甚者,还会造成零件大量报废,使生产无法正常进行。 (1精基准的选择本零件是带孔的长方体类零件,孔是设计基准(亦是装配基准和测量基准,为避免由于基准不重合而产生的误差,应选孔为定位基准,即遵

15、循“基准重合”的准则。(2粗基准的选择由于本零件全部表面都需要加工,而阶梯内孔作为精基准应先加工,因此应选长方体的一个面作为粗基准。四、零件的毛坯选择零件材料为 45 钢。由于在机床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,保证零件工作可靠。根据连续级进模可知该零件生产属于批量生产,而且零件轮廓尺寸不大,形状也不复杂,故做毛坯可以采用模锻成型。因为形状较简单,所以毛坯的形状可以与零件的形状尺寸接近。毛坯尺寸通过确定加工余量后确定。(45 钢:最常用的中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低。小型零件宜采用调质处理,大型零件宜

16、采用正火处理。五、凹模固定板的加工工艺过程5.1零件表面加工方法的选择本零件加工面有长方体面、内孔、及小孔等。材料为45 钢。加工方法如下:长132宽90高30的长方体面,上表面表面粗糙度Ra=0.8 m,需采用粗车、半精车和精车加工,下表面表面粗糙度Ra=0.8 m需采用粗车、半精车和磨削。内孔,查表得其公差等级为IT7,表面粗糙度为Ra=0.8 m,毛坯孔已锻出,加工方法可采取粗镗半精镗之后用精镗拉孔或磨孔等,都能满足加工要求。由于是大批生产,所以选用粗镗,半精镗和精镗。5.2凹模的工艺路线:备料(锻造铣削长方体磨上平面(132x90钳工:划线、加工螺纹孔、钻销孔和型孔的穿丝孔、锪沉孔热处

17、理精磨上面线切割销孔、型孔研磨刃口检验、防锈、入库5.3凹模的工艺过程:(1备料:材料为45钢,毛坯尺寸为142x100x40mm下料。将轧制的板料在据床上切断其尺寸为毛坯尺寸(折重量+7%的锻造烧损量锻造。锻造应符合毛坯尺寸。应进行锻造后退火处理以消除内应力。(2铣削。铣四周,保证四角垂直。两平面留磨削余量0.3-0.5mm。(3平磨。两平面磨光。(4钳工。划线、钻2M12底孔、攻螺纹,钻孔2x12mm的孔。热处理。淬火、回火,保证硬度在5862HRC。(5平磨。平磨两面符合图样要求;平磨四周,保证四角垂直(定位基准,精密模具加工时采用。(6线切割。线切割型孔符合图样要求。(7电火花加工。用

18、电火花加工出漏料矩形。(8研磨。手工精研磨刃口。(9检验工件尺寸,对工件进行防锈处理,入库。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。该工艺路线是按照工序集中原则组织工序,优点是工艺路线短、减少工件的装夹次数,易于保证加工面相互位置精度,使需要的机床数量少,减少工件工序间的运输,减少辅助时间和准备终结的时间,同时在为了保证长方体和内孔、型孔的相互位置精度,采用了互为基准的原则,能达到精度要求。六、凹模固定板的工序设计凹模固定板零件材料为45钢,硬度为:207241HBS, 生产类型为单件小批量生产,可采用锻锤上合模模锻毛坯。其所含工序如下表所示:6.1 选择机床、刀具及量具 6.1.1 选

19、择机床工序2由于是加工六方体,形位精度有一定要求,以及表面粗糙度要求较高,因此选择在卧式铣床上进行 卧式铣床:X6012工序6要保证图样的四角垂直度,下平面粗糙度要求较高,需在常见的卧轴矩台平面磨床上进行,常选者的型号为M1730工序4是孔加工,包括螺钉孔,销钉孔,和沉孔,根据先镗孔后钻孔的原则,镗孔在卧式车床上进行,车床型号CA6140,钻孔在摇臂钻床上进行,选用型号为工序号 工序名称 工序内容设备 1 备料 将毛坯锻成142x90x30mm 2 热处理 退火3 铣 铣六面厚度留单边磨量0.2-0.3mm铣床4平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直平面磨床 5 钳工 划型孔,螺纹孔,销孔

20、6线切割按图切割型孔,保证配合尺寸线切割机床7 电火花 按图纸加工漏料孔。 电火花机床8 钳工 钻铰2x12mm 钻攻2M12 钻床9 平磨 磨平厚度及基面达到表面要求 平面磨床10 钳工 研光各型孔达要求11 检验Z3025。钻螺纹孔,除了用到摇臂钻床Z3025外,还需用攻丝机。工序7线切割,根据型孔的精度和形状要求,型号为DK77电火花线切割机床6.1.2选择刀具.在车床上加工,一般都选用硬质合金车刀和镗刀。加工钢质零件采用YT类硬质合金,粗加工用YT5,半精加工用YT15,精加工用YT30。为提高生产效率及经济性,可选用可转位车刀。.钻小孔用锥柄麻花钻,大孔用镗刀,螺纹底孔用锥柄麻花钻,

21、攻螺纹采用机用丝锥及丝锥夹头。. 线切割用钼丝,磨平面用砂轮。6.1.3 选择量具本零件生产属于大批生产,一般采用通用量具。所用到的量具有:游标卡尺、塞规、螺纹塞规等。6.2 确定机械加工余量根据工艺路线的安排,要求逐工序逐表面地确定加工余量。其工序间尺寸公差,按经济精度确定。一个表面的总加工余量,则为该表面各工序间加工余量之和。在本设计中,对各加工表面的余量及公差,在各加工表面留出45mm 的余量。6.2.1 切削用量的确定在机床、刀具、加工余量等已确定的基础上,可由切削用量手册中查得各工序的切削用量。首先确定背吃刀量ap粗加工选取尽可能大的背吃刀量,中等功率机床上,背吃刀量ap 值可达8

22、10mm ;半精加工背吃刀量ap为0.5 2mm ;精加工背吃刀量ap为0.10.4mm。6.2.2 其次选定进给量f按查表法选择,粗加工中进给量选择“进给量推荐表”中较大的值,但由此产生切削力增大,所以选定进给量后,应计算所需要切削功率,切削功率必须小于机床所能提供的功率。精加工时,要根据加工表面粗糙度的要求,选择合理的进给量(具体数值可查阅机械加工工艺手册。6.2.3 最后选定切削速度采用计算法或查表法选定切削速度,选用查表法选择“切削速度推荐表”中较小的值;计算法选定切削速度参考机械加工工艺手册。按下述步骤选择切削用量: (1选择背吃刀量ap一般情况下1 次切除余量,即ap 等于余量。

23、(2选择机床转速n采用查表法,初选切削速度值;计算出机床主轴转速;从所用机床的主轴转速级中,按照与计算值相近的值.选定主轴转速n ;由该选定的转速值计算出实际切削速度值vc 。 (3选定进给量f (4余量计算 锻件质量m=V *为材料的密度,因为是45钢,所以=5.6g/3cmV 为毛坯锻件的体积V=LWH 其中长方体为132x90x30 L=132mm ,W=90mm, h=30mm 带入求得 m 加工余量及工序间尺寸与公差的确定加工精度:零件的端面和内孔表面为磨削加工精度2F ,其他表面为一般加工精度1F ;锻件形状复杂系数S (单边余量:z=2mm S=外轮廓包容体锻件m m 其中锻件m

24、 已知所以S=0.894 查表2-1-25锻件形状复杂系数得复杂系数为1S根据估算的锻件质量、加工精度和锻件形状复杂系数,查得锻件各外径的单边余量为 1.7-2.0mm ;各轴向尺寸的单边余量为 1.7-2.2mm ;锻件内孔的单边余量为2.5mm 。6.3 确定切削用量及基本工时硬质合金车刀切削速度的计算公式v=v y x a mvk fT c vvp 公式1(相关数据可以根据需要在实用机械加工工艺手册(第三版中查得另外查得CA6140车床的技术参数,其主轴转速为10-1400r/min ,24级变速; 摇臂钻床Z3025技术参数,最大钻孔直径25mm ,其主轴转速为32-2500r/min

25、 ,16级变速;(1粗车上下端面 单边余量z=2.5mm A 、确定被吃刀量:p a =2.0mm确定进给量:根据表11-29查得 =f 0.6mm/r计算切削速度:根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =106.8m/min 主轴转速:n=wcd v 1000=243r/min 根据机床数据取n=252r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn=110.7m/min E .切削工时:基t =i fn l l l +21 mm l 140= 其中i =pa Z (Z 为加工余量 计算得基t =1.22min 因为有上下两个端面,所以基总t =2基t =2.44min (2半

26、精车 上下端面 单边余量z=0.5mm A.确定被吃刀量:p a =0.4mmB.确定进给量:根据表11-29查得 =f 0.20mm/rC.计算切削速度:根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =240m/minD.主轴转速:n=wcd v 1000=546r/min 根据机床数据取n=554r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn=244.3m/min E.切削工时:基t =i fn l l l +21 mm l 140= 其中i =pa Z (Z 为加工余量 计算得基t =1.64min 因为有上下两个端面,所以基总t =2基t =3.28min (3精车 上下端面

27、单边余量z=0.1mm A. 确定被吃刀量:p a =0.1mmB. 确定进给量:根据表11-29查得 =f 0.16mm/rC. 计算切削速度:根据表3-18和上述公式1带入相关数据可得c v =320m/minD. 主轴转速:n=wcd v 1000=727r/min 根据机床数据取n=735r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn=319m/min E. 切削工时:基t =i fn l l l +21 mm l 140= 其中i =pa Z (Z 为加工余量 计算得基t =1.24min 因为有上下两个端面,所以基总t =2基t =2.48min (4钻2-12定位孔A. 钻2

28、-11.7 表11-268查得确定进给量=f 0.28mm/r c v =16m/min 主轴转速n=wcd v 1000=514r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=546r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn=14.55m/min 切削工时fnl l l t f w 1+=其中3cot 2+=r mf k d l 421=l 计算的=t 0.23min 因为有两个孔所以基t =2=t 0.46minB. 铰2-12 表11-268查得p a =0.075mm ,=f 0.15mm/r c v =10m/min 主轴转速n=wcd v 1000=318r/min 根据

29、摇臂钻床Z3025的技术参数取n=340r/min所以实际切削速度实际v =1000dn=12m/min 切削工时fnl l l t f w 1+=其中103(cot 2+-=r mw f k d d l 45101=l 计算得=t 0.46min 因为有两个孔所以基t =2=t 0.92min (5钻2-M12-6HA. 钻12 表11-268查得=f 0.28mm/r c v =16m/min主轴转速n=wcd v 1000=463r/min 根据摇臂钻床Z3025的技术参数取n=546r/min所以实际切削速度实际v =1000dn=18.87m/min 切削工时fnl l l t f

30、w 1+=其中3cot 2+=r mf k d l 421=l 计算得=t 0.23min 因为有4个孔,所以基t =4=t 0.92minB. 攻丝M12 根据机械加工工艺师手册表40-7和机械制造工艺设计手册表3-55得 切削速度7.03.011.08.14pa s t v =(s 为螺距所以=v 15.32m/min 主轴转速n=wcd v 1000=488r/min 根据攻丝机S4010的数据(主轴转速360930r/min ,4级变速选取n=550r/min 所以实际切削速度实际v =1000dn=17.3m/min 切削工时fnl l l t f w 1+= 其中3cot 2+=r

31、 mf k d l 421=l 计算得t=0.15min因为有4个孔,所以基t =4=t 0.60min 6.4 型孔编程 型孔的线切割程序:丝电极直径为0.12单边放电间隙为0.01mm,计算偏移量可得D=0.07mm 加工程序为:6.5 凹模固定板加工工艺过程工序简图实践说明书设计凹模固定板加工工艺过程产品型号零(部件图号共1页产品名称冲压落料模零(部件名称凹模固定板第1页材料牌号45钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸142x100x40mm每坯件数1每台件数1工序号工序名称工序内容工序简图设备刀具主轴转速r/min进给量mm/r背吃刀量ap/mm1 锻造将毛坯锻成142x100x40mm并热处理退火空气锤2铣铣六面厚度留单边磨量0.2-0.3mm铣床硬质合金车刀300平磨磨厚度到上限尺寸,磨侧基面保证互相垂直车床砂轮30 0.5 4.5 钳工划型孔,螺孔,销孔位置划漏孔轮廓线车床硬质合金车刀800 0.1 0.5线切割按