推桿固定板機械加工工藝設(shè)計

1、課 程 設(shè) 計課 程 模具制造工藝學 題 目 推桿固定板機械加工工藝設(shè)計 院 系 機電分院 專業(yè)班級 09材料（2）班 學生姓名 鐘成昌 學生學號 20090410210232 指導教師 周六如 2012 年12月2日 目錄 一零件的技術(shù)要求分析1.1零件的作用1.2零件技術(shù)要求分析1.3硬度等機械性能要求1.4零件結(jié)構(gòu)工藝分析二毛坯的選擇及工藝分析2.1選擇毛坯的類型2.2毛坯制造工藝設(shè)計三機械加工工藝設(shè)計3.1零件的機械加工工藝過程（工藝路線）3.2工序內(nèi)容的確定四機械加工工藝過程卡4.1機械加工工序卡五 總結(jié)本課程設(shè)計是在完成模具制造工藝學學習的基礎(chǔ)上，為了達到理論和實踐結(jié)合的目的而進行

2、的，對本人而言，我相信通過本次課程設(shè)計對自己未來從事的工作有一定的作用，從中鍛煉自己處理問題、分析問題的能力，為今后很快的適應工作打下基礎(chǔ)。 第一章 零件技術(shù)要求及結(jié)構(gòu)分析固定板按其結(jié)構(gòu)形式可分為整體式。按固定板的形狀大致可分為回轉(zhuǎn)曲面和非回轉(zhuǎn)曲面兩種。對回轉(zhuǎn)曲面的固定板，一般用車削、內(nèi)圓磨削或坐標磨削進行加工制造，工藝過程比較簡單。而非圓回轉(zhuǎn)曲面型腔的加工制造要困難得多，其加工工藝概括起來有以下3個方面： 1.用機械切屑加工配合鉗工修整進行制造，該工藝不需要特殊的加工設(shè)備，采用通用機床切除固定板的大部分多余材料，在由鉗工精加工修整。它的勞動強度大，生產(chǎn)率低，質(zhì)量不易保證。在制造過程中應充分利

3、用各種設(shè)備的加工能力，盡可能減少鉗工的工作量。2.應用仿形、電火花、超聲、電化學加工及化學加工等專用設(shè)備進行加工，可以大大的提高生產(chǎn)效率，保證型腔的加工質(zhì)量。但工藝準備周期長，在加工中工藝控制復雜，有的還污染環(huán)境。3.采用數(shù)控加工或模具計算機輔助設(shè)計與制造（即模具CAD/CAM）技術(shù)，可以加快模具的研制速度，縮短模具的生產(chǎn)周期，優(yōu)化模具制造工藝和結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高模具的壽命。這種方法是模具制造技術(shù)的方向。1.1零件的作用題目所給的零件是型芯固定板機械加工工藝設(shè)計（如圖1.1），模具在工作時，凸模要承受很大的沖裁力，這個力通過型芯的固定端傳遞到上模座。如果作用在模座上的力大于其許用應力時，就會在模板

4、上壓出凹坑，從而影響型芯的正確位置。為了避免模座的損壞，在型芯固定板和上模座之間加裝一塊淬硬的墊板。在復合模的凸凹模固定板與模座之間，因為同樣的原因也需要加裝一塊墊板。模具在工作時，型芯要承受很大的沖裁力，這個力通過型芯的固定端傳遞到上模座。如果作用在模座上的力大于其許用應力時，就會在模板上壓出凹坑，從而影響凸模的正確位置。為了避免模座的損壞，在型芯固定板和上模座之間加裝一塊淬硬的墊板。在復合模的凸凹模固定板與模座之間，因為同樣的原因也需要加裝一塊墊板。設(shè)計時，一般根據(jù)需要在國標中選取標準的墊板型號。一般墊板的的形狀和尺寸大小與凹模板相同。材料選用 T7、T8 鋼，熱處理的淬火硬度為48 52

5、HRC。 圖1.1 推桿固定板機械加工工藝設(shè)計（材料45）1.2零件技術(shù)要求分析一、上下表面技術(shù)要求A上下兩配合面以保持平行，平行度偏差不超過0.02。B固定定模型腔的螺紋孔位置應該與定模座板孔一致，而且要求螺紋孔的數(shù)值與上下表面垂直。二、固定板的加工表面及其位置要求加工表面包括上下配合表面和四個側(cè)面六個環(huán)形（內(nèi)環(huán)半徑為12.5mm，外環(huán)半徑為15mm）的固定板表面、個半徑為1mm的澆口、個M10的螺紋孔和一個12mm套孔。C與A、B面垂直度誤差不超過0.020mm，所以孔和螺紋孔與下表面垂直，個加工表面滿足圖紙上的加工要求，即上表面粗糙度不超過0.8m，所有澆口表面的粗糙度不超過1.6m，其

6、余表面粗糙度不超過3.2m。三、圖紙總體分析如圖1.1所示，該長為170mm，寬為145mm，高為20mm的板類零件，它由4個部分成型面，澆口、澆注系統(tǒng)和4個螺紋孔組成。其中4個螺紋孔用于安裝連接固定定模座板.。1.3硬度等機械性能要求 45鋼是最常用的碳素結(jié)構(gòu)鋼，用于強度要求較高、韌性中等的零件，常在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用。45鋼調(diào)質(zhì)后再高頻要比未調(diào)質(zhì)高頻效果要好得多.高頻淬火的主要原理是通過快速加熱獲得較大的過熱度.奧氏體晶粒來不及轉(zhuǎn)化而保持較細的晶粒來達到強化的目的.調(diào)質(zhì)主要是為了使組織均勻化,增加高頻淬火時奧氏體形核數(shù)量,避免碳偏析形成軟點,有利于細化晶粒.因此高頻后性能較好.1.4零件

7、結(jié)構(gòu)工藝分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用性能的條件下，是否能以較高的生產(chǎn)率和最低的本錢方便地加工出來的特性。為了多快好省地把所設(shè)計的零件加工出來，就必須對零件的結(jié)構(gòu)工藝性進行具體的分析。零件切屑加工的結(jié)構(gòu)工藝性涉及到零件加工時的裝夾、對刀、測量、切屑效率等。零件的結(jié)構(gòu)工藝性差會造成加工困難，耗費工時，甚至無法加工。結(jié)構(gòu)工藝性好壞是相對的，與生產(chǎn)的工藝過程、生產(chǎn)批量、裝配條件和技術(shù)條件等因素有關(guān)。對于固定板可做如下分析：（1）由圖可知，結(jié)構(gòu)尺寸都是規(guī)范化的，這樣可以采用標準刀具和通用量具，使生產(chǎn)成本降低。（2）型腔的結(jié)構(gòu)形狀簡單，布局合理，并且各加工表面相互平行或垂直，這樣方便了加工和測量。（

8、3）型腔對于各表面的精度和表面粗糙度要求合理。（4）該零件，便于安裝，易于定位，夾緊可靠，有相互垂直的表面，基本能在一次裝夾加工中完成。第一章 毛坯的選擇及工藝設(shè)計2.1選擇毛坯的類型一、毛坯選擇依據(jù)確定毛坯主要考慮下列因素：a.零件的材料及力學性能零件材料大致確定了毛坯的種類，而力學性能的高低。也會一定程度上的影響毛坯的種類，如力學性能的要求較高的鋼件，其毛培最好用鍛件而不用型材。本零件選用鍛件為佳。b.生產(chǎn)類型不同的生產(chǎn)類型決定廠不同毛坯制造方法。在大批量生產(chǎn)中，應采用精度和生產(chǎn)率都較高的先進的毛坯制造方法。該零件為鍛件，因采用模鍛口還應考慮用新工藝、新技術(shù)和新材料的可能性。c.零件的結(jié)構(gòu)

9、形狀和外形在從分考慮上述兩種因素外，有時零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形也會影響毛坯的種類和制造方法。該設(shè)計為板類零件應選用鍛件制坯。為了滿足定模板硬度及剛度要求，可選擇零件材料為45鋼。查文獻5表1-1可知，45鋼為中碳鋼，熱處理狀態(tài)為退火或正火，其HB為175225，可用硬質(zhì)合金和高速鋼刀進行切屑加工?？紤]到注射模在工作過程中力學性能要求高，所以應選擇鍛件，已使零件零件金屬纖維盡量不被破壞，保持零件工作可靠性。由于該零件坯料只需單件小批量生產(chǎn)，且零件坯料結(jié)構(gòu)簡單，查文獻9表2-10可選自由鍛。二、毛坯結(jié)構(gòu)尺寸的確定毛坯形狀和尺寸，基本上取決于零件形狀和尺寸。零件和毛坯的主要差別，在于在零件需要加工的表

10、面上，加上一定的機械加工余量，即毛坯加工余量。毛坯制造時，同樣會產(chǎn)生誤差，毛坯制造的尺寸公差稱為毛坯公差。毛坯加工余量和公差的大小，直接影響機械加工的勞動量和原材料的消耗，從而影響產(chǎn)品的制造成本。所以現(xiàn)代機械制造的發(fā)展趨勢之一，便是通過毛坯精化，使毛坯的形狀和尺寸盡量和零件一致，力求作到少、無切削加工。毛坯加工余量和公差的大小，與毛坯的制造方法有關(guān)，生產(chǎn)中可參考有關(guān)工藝手冊或有關(guān)企業(yè)、行業(yè)標準來確定。 毛坯尺寸2.2毛坯制造工藝設(shè)計鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學性能較好，常用于受力復雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件

11、的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。板類毛坯是用板材沖裁出來的可以是圓形，也可以是八邊形或六邊形。在用于鍛造前的一些準備工序一般有：板材沖壓退火潤滑處理鍛造第三章、機械加工工藝設(shè)計3.1零件的機械加工工藝過程（工藝路線）一、 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，因當是零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能達到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)以確定的為單件小批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用立式銑床加工。除此之外，還應當考慮所選定的加工方法能否達到所需的加工精度和表面粗糙度，并符合經(jīng)濟性的要求。據(jù)圖1.1上零件粗糙度的要求，確定各工序加工路線如下：平面加工：查文獻3圖

12、2-1，要使外四側(cè)的粗糙度達1.6m，可確定加工方案為粗銑半精銑精銑，要使配合面的精度達到0.8m，可確定加工路線為粗銑半精銑磨削。孔加工 ：查文獻3圖2-2，要使直徑為12mm的孔直徑為10mm的螺紋的粗糙度值不超過3.2m，可確定加工路線為鉆孔擴孔攻螺紋。型腔和澆注系統(tǒng)加工：四個型腔和澆注系統(tǒng)要求精度值0.2m，可確定加工方案為粗銑半精銑粗磨精磨。工藝路線方案：工序1 備料 按170×145×20鍛造毛坯工序2 熱處理 退火硬度小于等于240工序3 銑4邊 銑4邊至圖樣要求尺寸工序4 粗磨上下面 粗磨上下表面，留余量0.4工序5劃線 劃4*M10 16 10孔中心線工序

13、6 銑澆道 銑澆道圓球銑SR4工序7加工孔系 加工16 10 4*M10孔工序8 銑型腔及澆口工序9 攻螺紋工序10熱處理工序11磨六個面工序12磨所有型腔及澆道，澆口工序13檢驗3.2工序內(nèi)容的確定一、機械加工的內(nèi)容設(shè)計1.工件的定位裝夾、定位基準的選擇（1）工件的定位裝夾工件定位的方法有三種： （a）直接找正法定位直接找正法定位是利用百分表、劃針或目測等方法在機床上直接找正工件加工面的設(shè)計基準使其獲得正確位置的定位方法。這種方法的定位精度和找正的快慢取決于找正工人的水平，一般來說，此法比較費時，多用于單件小批生產(chǎn)或要求位置精度特別高的工件。 (b）劃線找正法定位 劃線找正法定位是在機床上使

14、用劃針按毛坯或半成品上待加工處預先劃出的線段找正工件，使其獲得正確的位置的定位方法。 此法受劃線精度和找正精度的限制，定位精度不高。主要用于批量小，毛坯精度低及大型零件等不便于使用夾具進行加工的粗加工。 (c) 使用夾具定位夾具定位即是直接利用夾具上的定位元件使工件獲得正確位置的定位方法。由于夾具的定位元件與機床和刀具的相對位置均已預先調(diào)整好，故工件定位時不必再逐個調(diào)整。此法定位迅速、可靠，定位精度較高，廣泛用于成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)中。（2）定位基準的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會出現(xiàn)問題，更為嚴重的

15、還會造成零件大批量的報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。（a）粗基準的選擇因為定模板型腔屬于板類零件，根據(jù)基準選擇原則可選用下表面為粗基準。(b)精基準的選擇主要應該考慮基準統(tǒng)一原則。采用同一基準可以簡化加工工藝和夾具的設(shè)計與制造工作，減少加工中的位置誤差。定模板屬板類零件的加工用上表面作為精基準，采用多次裝夾分別加工個表面，保證型腔精度。2.加工余量（工序余量）達到工序尺寸一、六個平面加工余量（1）粗銑 查表取粗銑后半精銑加工余量z1=1.7mm，用盤銑刀進給速度為0.2m/min。(2)半精銑 半精銑后留磨削加工余量z2=0.3mm。其鍛件毛坯如圖3.1所示二、 各工序內(nèi)容的設(shè)計工序1 備料 按17

16、0×145×20mm將毛坯鍛造成型。由于定模板在工作壓力狀態(tài)中承受能力要求較高，而且結(jié)構(gòu)形狀簡單所以選用鍛件毛坯比較合理。為了滿足為了滿足定模板的硬度和剛度要求，可選擇零件材料45鋼，刀具選YT30硬質(zhì)合金刀。選用三向鐓拔的方式鍛成方形毛坯。始鍛溫度1050-1100，終鍛溫度800-850,700以上風冷，加熱時咬經(jīng)常翻動，加熱時間為1-1.5min，最后得到所要鍛件。工序2 熱處理 退火：將工件加熱到Ac1或Ac3以上（發(fā)生相變）或Ac1以下（不發(fā)生相變），保溫后，緩冷下來，通過相變已獲得珠光體型組織，或不發(fā)生相變以消除應力降低硬度的一種熱處理方法。鍛件的退火工藝：選擇

17、高溫保溫時間3h，低溫降火時間3h。退火主要目的：（1） 降低硬度，提高塑性，改善切屑加工性能和壓力工作性能。（2） 細化晶粒，調(diào)整組織，改善機械性能，為下步工序作準備。工序3銑4邊 ：銑4邊至圖樣要求尺寸。工序4 粗磨上下面 ：磨上下表面，留余量0.4。工序5劃線 ：根據(jù)孔徑尺寸，手工進行劃線。彈簧中心沖用于劃線和打中心眼。使用時，將錐尾裝入9機床主軸錐孔內(nèi)，利用硬質(zhì)合金頂尖在工件上劃線或打中心眼。打中心眼時，只要轉(zhuǎn)動手輪，是手輪上的斜面將栓銷向上推，頂尖提升并壓縮彈簧。當栓銷達到斜面后位置而繼續(xù)以劃線為定位基準，首先利用彈簧中心沖在工件各孔中心上畫出互相垂直的線，而后，移動工作臺利用光學中

18、心測定器進行找正時機床主軸中心對準被加工的中心。工序6銑澆道：按照孔的直徑大小先選用立式鉆床 Z518 功率為 1KW 轉(zhuǎn)速為 940r/min 選擇直柄麻花鉆（GB143685）加工達到尺寸要求，留有精加工余量，再通過銑床對其進行粗銑，半精銑留磨削余量工序0.3mm。工序7加工孔系 ：鉆16孔并擴孔，10孔 ，10 ,19,15mm螺紋孔。選擇鉆頭分別對16和10的孔進行加工，轉(zhuǎn)速為0.25mm/r，材料為S2、S3，切屑速度為21m/min，鉆好后換擴孔鉆對16的孔進行擴孔使符合尺寸要求，在進行絞孔。工序8 銑型腔及澆口：選擇半徑為1mm的球頭銑刀，對號中心眼，選粗向里進給（3-0.81）

19、mm的量，留0.81的余量，在精銑進給0.5mm，留0.31mm的磨削余量。在換2mm的球頭銑刀，對好中心眼，先粗銑向里進給（4-0.81）mm，在精銑進給0.5mm，留0.31mm的磨削余量。工序9 攻M10螺紋：根據(jù)直徑選高速鋼螺母絲W18Cr4V的材料，對個直徑為10mm的螺紋查表的取其螺距P=1.5mm的，速度為15m/min，進給到一定深度。攻完后在銑螺紋，使螺紋達到技術(shù)要求。工序10熱處理：整體熱處理是對工件整體加熱，然后以適當哦能夠有的速度冷卻，以改變其整體力學性能的金屬熱處理工藝。鋼鐵整體熱處理大致有退火、正火、淬火和回火四種基本工藝。退火是將工件加熱到一定的溫度，根據(jù)材料和工

20、件尺寸采用不同的保溫時間，然后進行緩慢冷卻，目的是使金屬內(nèi)部組織達到或接近平衡狀態(tài)，獲得良好的工藝性能和使用性能，或者為近一步淬火作組織準備。正火是將工件加熱到適宜的溫度后在空氣中冷卻，正火的效果同退火相似，只是得到的組織更細，常用于改善材料的切屑性能，也有時用于對一些要求不高的的零件作為最終熱處理。淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體1化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理

21、工藝稱為淬火?；鼗鹗菍⒋慊痄摷訜岬綂W氏體轉(zhuǎn)變溫度以下，保溫1到2小時后冷卻的工藝?；鼗鹜桥c淬火相伴，并且是熱處理的最后一道工序。經(jīng)過回火，鋼的組織趨于穩(wěn)定，淬火鋼的脆性降低，韌性與塑性提高，消除或者減少淬火應力，穩(wěn)定鋼的形狀與尺寸，防止淬火零件變形和開裂，高溫回火還可以改善切削加工性能。工序11磨六個面：根據(jù)板類零件的尺寸選擇臥式軸矩臺平面磨床類型為MM7112，功率為2.625kw，砂輪軸轉(zhuǎn)速為2810r/min。先粗磨0.2的量，在精磨0.1mm的量即達到要求。工序12磨所有型腔及澆道，澆口：選內(nèi)圓磨床MZ208進行粗磨所有型腔及澆口，預留精磨余量0.1mm，再選MM7132臥式軸矩臺

22、平面磨床磨澆道，預留精磨余量工序0.1mm在精磨，預留研磨余量0.01mm.再選研磨機對所有型腔、澆道、澆口進行研磨達到技術(shù)要求。工序13檢驗：按圖紙檢驗是否符合要求。三、熱處理工序設(shè)計1.預先熱處理為解決最終熱處理中難以解決的問題或使最終熱處理的可靠性提高的熱處理都可以稱為“預先熱處理”。比如：退火、調(diào)質(zhì)、去應力、正火等。預先熱處理主要是細化晶粒，使組織均勻化，這樣也可以降低材料自身的殘余應力，而淬火過程中的加熱時間相對較短難以達到此效果。粗大的晶粒，不均勻的組織及較大的殘余應力都會增大淬火裂紋出現(xiàn)的概率，所以一般要進行預先熱處理。2.最終熱處理最終熱處理的目的是提高硬度、耐磨性和強度等力學

23、性能。（ 1 ）淬火 淬火有表面淬火和整體淬火。其中表面淬火因為變形、氧化及脫碳較小而應用較廣，而且表面淬火還具有外部強度高、耐磨性好，而內(nèi)部保持良好的韌性、抗沖擊力強的優(yōu)點。為提高表面淬火零件的機械性能，常需進行調(diào)質(zhì)或正火等熱處理作為預備熱處理。其一般工藝路線為：下料-鍛造-正火（退火）-粗加工-調(diào)質(zhì)-半精加工-表面淬火-精加工。（ 2 ）滲碳淬火 滲碳淬火適用于低碳鋼和低合金鋼，先提高零件表層的含碳量，經(jīng)淬火后使表層獲得高的硬度，而心部仍保持一定的強度和較高的韌性和塑性。滲碳分整體滲碳和局部滲碳。局部滲碳時對不滲碳部分要采取防滲措

24、施（鍍銅或鍍防滲材料）。由于滲碳淬火變形大，且滲碳深度一般在 0.5 2mm 之間，所以滲碳工序一般安排在半精加工和精加工之間。其工藝路線一般為：下料鍛造正火粗、半精加工滲碳淬火精加工。當局部滲碳零件的不滲碳部分采用加大余量后，切除多余的滲碳層的工藝方案時，切除多余滲碳層的工序應安排在滲碳后，淬火前進行。（ 3 ）滲氮處理 滲氮是使氮原子滲入金屬表面獲得一層含氮化合物的處理方法。滲氮層可以提高零件表面的硬度、耐磨性、疲勞強度和抗蝕性。由于滲氮處理溫度較低、變形小、且滲氮層較?。ㄒ话悴怀^ 0.6 0.7mm ），滲氮工序應盡量靠后安排。第四章、機械加工工藝過程卡4.1機械加工工序卡工