凹模加工工艺学设计

1华东交大理工学院机电工程分院课程设计说明书课程名称：模具制造工艺学设计题目：凹模加工工艺设计姓名：夏万林学号：20110410210234班级：11材料2班院系：机电分院指导老师：周六如华东交大理工学院机电分院二零一四年十二月2《模具制造工艺学》课程设计任务书院系机电工程分院专业材料成型及控制工程班级2班一、课程设计任务（论文）题目：凹模加工工艺设计二、课程设计（论文）工作自2014年12月1日起至2014年12月19日止。三、课程设计（论文）的内容要求：零件技术要求及结构分析，毛坯类型选择及毛坯制造工设计；零件机械加工工艺（选择合理的加工方法拟定工艺路线，基准的选择，工序，工步的确定，及加工顺序的安排，加工余量及工序尺寸的计算，设备及工装的选择等）设计；热处理工艺设计及编制数控加工程序。设计必须按照课程设计的具体要求进行；要求设计思路清晰，数据来源可靠，3计算步骤清楚且结果正确,图面清晰规范，说明书有条理清楚。学生签名：夏万林2014年12月15日课程设计（论文）评审意见评阅人职称年月日目录4引言…………………………………………………………………4第一章零件的技术要求分析……………………………………41.1结构分析：………………………………………………………41.2图纸技术要求分析……………………………………………4第二章工艺规程设计……………………………………………62.1毛胚类型的确定………………………………………………62.2毛胚结构尺寸及公差的确定…………………………………62.3定位基准的选择………………………………………………72.4工艺方案的确定………………………………………………7第三章加工余量及切屑用量的设计……………………………8第四章线切割工艺参数的选择…………………………………10第五章线切割加工程序编制……………………………………13第六章、各工序切削用量的选择与计算………………………14第七章机械加工工艺过程卡……………………………………16总结…………………………………………………………………17参考文献……………………………………………………………175引言本课程设计是在完成《模具制造工艺学》学习的基础上，为了达到理论和实践结合的目的而进行的，对本人而言，我相信通过本次课程设计对自己未来从事的工作有一定的作用，从中锻炼自己处理问题、分析问题的能力，为今后很快的适应工作打下基础。本课程设计包括以下几个方面的内容：零件的技术要求分析及结构分析主要包括功能结构、尺寸精度、表面粗糙度、形位公差、表面质量、硬度等机械性能要求、结构分析等。工艺规程设计毛坯的选择，根据零件的要求，进行毛坯尺寸和公差等零件锻件图的确定。毛胚制造工艺设计。加工余量及切屑用量的设计电火花线切割和机械加工工艺设计，零件的机械加工工艺过程（工艺路线）包括对零件的铣削和磨削，零件的孔隙加工及工序内容的确定。工序卡填写工艺过程综合卡片，根据前述各项内容以及加工简图，一并填入机械加工工艺过程卡片中。第一章、零件的技术要求分析1.结构分析：该零件属于平板类，主要加工内容为平面和孔系。平面的加工方法为刨、铣、磨；孔系的加工方法为钻、镗，或扩、铰，或铣、磨等等。2.图纸技术要求分析：63.（1）主要平面为上下平面，Ra为0.8um；孔系有：4-Φ10，Ra为1.6um。2-Φ8,Ra为1.6um6个螺纹孔为4-M10（2）材料的机械性能分析CrWMn强度及耐磨性均较T8和T9高，但热硬性低、淬透性不高且淬火变形大。适于制造切削条件差、耐磨性要求较高，且不受忽然和剧烈振动，需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、切纸机、低精度而外形简单的量具(如卡板等)，可用作不受较大冲击的耐磨零件。该钢在退火状态下进行粗加工，然后淬火低温回火至高硬度，再精加工。获得高的耐磨性和镜面抛光性。进行低碳马氏体低温7淬火，使具有较高的耐磨星河强韧性，预防和减少变形和开裂现象第二章、工艺规程的设计1.毛胚类型的确定由于技术要求说明零件材料为CrWMn，查文献5表可知，CrWMn热处理状态为淬火760～780℃,水冷。其硬度为60HRC左右，可用硬质合金和高速钢刀进行切屑加工。考虑到在工作过程中力学性能要求高，所以应选择锻件，已使零件金属纤维尽量不被破坏，保持零件工作可靠性。由于该零件坯料只需单件小批量生产，且零件坯料结构简单，查文献9表2-10可选自由锻。2.毛胚结构尺寸及公差的确定（1）毛胚加工余量的确定：经过查表（《模具机械加工工艺》-吴泊良，附表5）可知，初步选取毛胚余量为5mm（单边余量），亦即长宽高都加上10mm。（2）毛胚结构尺寸公差的确定经过查询《机械加工工艺手册》电子版，可知毛胚各尺寸公差如下长：+1，-1宽：+1，-1高：+1，-1（mm）(3)毛胚零件图确定如下8（4）毛坯制造工艺设计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。因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，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。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。在用于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.定位基准的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会出现问题，更为严重的还会造成零件大批量的报废，使生产无法正常进行。对于垫板作如下基准选择：选择上下平面，相邻互相垂直的两侧面为定位基准面，即三基面体系定位，符合基准统一原则。4.工艺方案的确定根据垫板零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定个表面和孔系的加工方案如下：（参数的选择源自于参考资料《机械制造课程设计指导书》，表1-8和1-7等）加工内容尺寸精度表面粗糙度加工方案上下表面IT70.8粗铣-精铣-磨削热处理淬火（水冷）相邻侧面IT136.3电火花线切割Φ8孔IT81.6钻-精铰Φ4孔IT81.6钻-精铰4-M10螺孔IT12--钻攻丝---1.6丝锥攻内纹电火花线切割外轮廓检验---------表面清理、油封9第三章、加工余量及工序尺寸的确定1.上下大平面：（1）加工余量的确定（查《机械设计课程设计指导书》表2-36）磨削余量：z=0.3mm精铣余量：z=1.0mm粗铣余量：z=5-0.3-1.0=3.7mm（2）工序基本尺寸及偏差的确定（查询课设指导表1-8）磨削16mm,精铣16.6mm,粗铣16.6+1*2=18.6mm磨削：公差等级为IT7，公差值为0.035mm;（查标准公差表）精铣：公差等级为IT8，公差值为0.054mm;粗铣：公差等级为IT12，公差值为0.35mm；工序尺寸按偏差“入体”原则标注如下磨削：16mm0,-0.035精铣：16.6mm0,-0.054粗铣：18.6mm0，-0.35毛胚：30mm1,-12.相邻侧面：侧面一（1）加工余量的确定粗铣余量：5mm（2）工序基本尺寸及偏差的确定基本尺寸160mm按“入体”原则标注：粗铣160mm侧面二（1）加工余量的确定粗铣余量：3mm（2）工序基本尺寸及偏差的确定基本尺寸20mm按“入体”原则标注：粗铣203.Φ8孔（1）加工余量的确定钻：z=14.0mm（查表2-28）粗铰：z=0.95mm精铰：z=0.05mm10（2）工序基本尺寸及偏差的确定钻14，粗铰14.95，精铰12钻：公差等级IT12，公差值0.18mm粗铰：公差等级IT9，公差值0.043mm精铰：公差等级IT7，公差值0.018mm按“入体”原则标注工序尺寸如下钻14mm0,0.18粗铰14.95mm0,0.043精铰12mm0,0.0184.Φ4孔（1）加工余量的确定钻：z=2.9mm,（查表2-28）精铰：z=0.1mm（2）工序基本尺寸及偏差的确定钻：公差等级IT12，公差值0.1mm精铰：公差等级IT8，公差值0.014mm按“入体”原则标注如下钻2.9mm0，0.1精铰3.0mm0,0.0145.4-M10螺纹孔（1）加工余量的确定攻螺纹前查麻花钻直径（查表2-39）Z钻=5.5mm,再攻丝（2）工序基本尺寸及偏差的确定公差等级IT12，公差值：0.15mm工序尺寸为钻5.5mm0,0.155.工艺装备的选择（刀具、机床、夹具、量具）由于是垫板加工，所以夹具都采用专用夹具，工艺装备选择如下：工序号工序名称机床刀具量具1.粗铣上下面立式铣床x5012面铣刀游标卡尺2.精铣上下面立式铣床x5012面铣刀游标卡尺3.淬火处理4.磨削上下面平面磨床M7120A砂轮游标卡尺5.电火花线切割侧面WEDM-HS钨钼丝游标卡尺6.去毛刺钳工台平锉117.钻、粗铰、精铰Φ10孔摇臂钻床z3025麻花钻、铰刀塞规8.钻、粗铰、精铰螺钉孔摇臂钻床z3025麻花钻、铰刀9.钻螺纹孔、攻丝钳工台麻花钻、丝锥塞规（数据参考于《机械加工工艺手册》机床、刀具等的选用标准6.机械加工后的热处理在机械加工之后所要求的部分达到所需的精度以及粗糙度要求之后，把得到的零件还需进行热处理，以便线切割工序进行之前就能够保证工件的内应力不会影响线切割工序。所以应该采用高温回火用于消除冷变形加工硬化（如称为再结晶退火）；消除热处理前的切削加工内应力。对热处理后硬度过低的零件在二次淬火以前亦先进行高温回火保温时间在全部炉料加热到温后为2~3h。第四章、线切割工艺参数的选择1.线切割机器的选择由于加工零件的表面粗糙度要达到0.4um，加工质量要求较高，所以采用低速走丝，其加工误差△＞±0.005mm。2.切割速度的确定低速走丝线切割机器的速度是由表面粗糙度来决定的，所以这里选择速度在30～40mm²∕min。3.电极丝材料及直径的选择电火花线切割加工使用的电极丝材料有钼丝、钨丝、黄铜丝。钼丝韧性好，丝质不易变脆，不易断丝，成本比较高，所以一般高速走丝都采用钼丝。而且对于一般工件可选用钼丝，对于厚度较大或加工时间较长的工件，可选用钨钼合金丝。对于单向走丝的线切割机，目前均采用黄铜丝和符合镀锌丝。黄铜丝加工的表面粗糙度和平直度比较好，蚀屑附着少。所以这里我们选择黄铜丝。电极丝直径选择d=0.15，单面放电间隙为0.01。4.工作液的选配及使用慢速走丝线切割加工，目前使用最普遍的是去离子水。为了提高加工速度，在加工时，还加进增加工作液的电阻率的导电液。12对CrWMn使电阻率在2x10⒋。对于加工表面粗糙度和精度要求比较高的工件，浓度比可适当大些，10%～20%，这可使表面洁白均匀。加工后的料芯可轻松的从料块中取出。5.穿丝孔加工（1）穿丝孔加工的目的在使用线切割加工凹形类封闭零件时，为了保证零件的完整性，在线切割加工前必须加工穿丝孔。因为在线切割加工过程中毛坯材料的内应力会失去平衡而产生变形，影响加工精度，严重时切缝会夹住或拉断电极丝，是加工无法正常进行，从而造成工件报废。（2）穿丝孔的大小和位置选择穿丝孔作为工件加工的工艺孔，是电极丝相对于工件运动的起点，同时也是程序执行的起始位置。穿丝孔应选择在容易找正和便于编程计算的位置。所以这里选择孔的中心为机加工穿孔的位置，凹模的穿丝孔选择在凹型的中点。其优点是能较快、较准确的加工出穿丝孔同时还有利于控制坐标轨迹的计算。穿丝孔的加工一般采用钻孔，有的也使用镗孔，采用钻孔和镗孔加工的穿丝孔直径一般为d3mm～d10mm。进来较为广泛的使用电火花小孔机床加工穿丝孔，其直径能达到d0.3mm～d3mm，其加工速度可达到6mm∕min～60mm∕min。所以这里选择直径为d=1mm的穿丝孔。所以这里选择凹型的中心位置钻3mm的孔。6.工件的装夹（1）线切割加工工件的装夹特点a.由于线切割加工作用力小，不像金属切割机床要承受很大的切削力，因而装夹时夹紧力不大，导磁材料加工还可以用磁性夹具夹紧。b.线切割是一种贯通加工方法，因而工件装夹后被切割区域要悬空于工作台的有效切割区域，一般采用悬臂支撑或