模具支座 工艺设计说明书.docx

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模具支座工艺设计说明书

《机械制造工程学》课程设计说明书

模具支座

零件的机械加工工艺规程及机床夹具设计

专业：

机械设计制造及其自动化

班级：

姓名：

其他组员：

指导老师：

时间：

2013-09.02-2013.09.30

前言

第一章分析零件的结构和工艺性

1.1零件的结构特点

1.2零件的结构工艺性

1.3零件的工艺分析

第二章工艺过程设计

2.1确定毛坯的制造方式

2.2定位基准的选择

2.3零件加工表面方法的选择

2.4制定工艺路线

第三章机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

3.1毛坯尺寸的确定

3.2机械加工余量的确定

3.3工序尺寸的确定

第四章确定切削用量和基本工时

第五章夹具设计

第六章课设心得体会

参考文献

前言

工程学是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。

其目的在于：

培养学生综合运用机械设制造工程学基础及其他课程的理论知识和生产实际知识去分析、解决工程实际问题的能力，通过课程设计训练可以巩固和加深有关机械制造工程学方面的理论知识；学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤，培养独立设计的能力，为后续的毕业设计打好基础、做好准备。

使学生具有查询规范手册图册和有关设计资料的能力。

在工艺规程中，零件就要按工艺规程顺序进行加工。

在加工中，除了需要机床、刀具、量具之外，还需要机床夹具。

机床夹具是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。

机床夹具的好坏将直接影响工作加工表面的位置精度。

通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程成为定位。

当工件定为后，为了避免在加工中受到切削力、重力、等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。

使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作称为加紧。

将工件定位、夹紧的过程称为装夹。

工件装夹是否正确、迅速、方便、可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全等。

机床夹具在生产中的应用十分广泛。

第一章分析零件的结构和工艺性

1.1零件的结构特点

该模具支座零件的主要加工表面是平面孔系及槽。

一般来说，加工过程中保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。

因此，对于该零件来说，加工过程中的主要问题是保证平面的尺寸精度和槽的尺寸精度以及孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。

1.2零件的结构工艺性

零件图样的视图正确，尺寸42.5与

选用基准应与40选用的基准统一，故删除

删掉。

重新标注尺寸

。

模具支座零件图上标注尺寸缺少相应的公差等级，技术要求还不够齐全，两个斜面的表面粗糙度应为16.3，上端面槽的表面粗糙度应为3.2。

该类零件的加工应遵循先面后孔的原则：

即先加工零件的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。

然后再加工孔系。

其次，先加工平面可以先切去锻件表面的凹凸不平。

便于提高孔的加工精度，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。

模具支座零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证平面的加工精度

1.3零件的工艺分析

由模具支座零件图可将其分为三组加工表面，他们之间有一定的位置要求，现分析如下：

（1）以上下两底面及左右两侧面为主要加工面，这一组加工表面包括：

上下两端面的铣削，其中上端面的粗糙度要求为Ra1.6，需进行精加工：

加工尺寸为30mm面和110mm的两侧面，其中尺寸为110mm的两侧面的粗糙度要求较高，为Ra1.6，需进行精铣，这两个面还需保证与后续加工槽的内壁的平行度的要求，以及要保证两侧面的平行度的要求，还需保证与上端面的垂直度的要求。

（2）第2组加工表面主要是一些孔系的加工，包括，6个

mm孔和

mm孔的加工，这几个孔的表面粗糙度要求为Ra6.3，只需进行扩孔就能达到精度要求

mm孔的加工,由于这个孔的表面粗糙度为Ra3.2需要进行精扩。

（3）第3组加工表面主要是一些槽的加工，包括14*95的槽和24*7的槽和2*R12的半圆，由于24*7的槽表面粗糙度为Ra3.2所以要进行精铣。

第二章工艺过程设计

2.1确定毛坯的制造方式

零件的材料为45#钢，由于产量已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺不大，故可以采用模锻生产或型材制造。

若选用型材制造，毛胚加工后所留下的余料较多，浪费较大，但其加工成本便宜。

综合考虑工业工程因素的影响，最终我们选用了模锻，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利的。

（1）确定铸造斜度:

铸模斜度不大于5°

（2）确定分型面由于毛坯形状对称，且最大截面在上端截面，为了起模以及便于发现上下模在铸造过程中的错移，所以选择最大中截面为分型面。

2.2定位基准的选择

粗基准选择应当满足以下要求：

（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。

目的是为了保证加工面与加工面的相互位置关系精度。

（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。

（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。

这样可以保证该面有足够的

加工余量。

（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定

位准确夹紧可靠。

有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。

（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。

多次使用难以保证表面间的位置精度。

为了满足上述要求，基准选择以上下端面作为粗基准，以上下端面互为基准加工出端面，再以断面定位加工出工艺孔，在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。

精基准的选择：

精基准的选择主要考虑基准重合的问题，遵循“基准重合”的原则

2.3零件加工表面方法的选择

本零件的加工表面有孔、槽、面等，材料为铸钢，七加工方法选择如下：

（1）上端面A，查《工艺设计简明手册》表1.4-8和1.4-24可得其公差等级IT为10，表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗铣，精铣。

（2）下端面，查表可得其公差等级为IT12级，表面粗糙度为Ra6.3um，只需进行粗铣。

（3）尺寸为30mm的四个侧面及下面，查表可得其公差等级IT12级，表面粗糙度为Ra6.3um，只需进行粗铣。

（4）尺寸为110mm的两侧面，查表可得其公差等级为IT10级，表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗铣和精铣。

（5）6*

17孔：

查表可得其公差等级为IT11级，表面粗糙度为Ra12.5um，需进行钻、扩。

（6）6*

28孔：

查表可得其公差等级为IT11级，表面粗糙度为Ra12.5um，需进行钻、扩。

（7）

50mm孔：

查表可得其公差等级为IT11级，表面粗糙度为Ra3.2um，需进行扩、精扩。

（8）14*95槽：

粗糙度为Ra3.2um，需要拉刀进行处理。

（9）24*7的槽和2*R12的半圆，其公差等级为IT11级，表面粗糙度为Ra3.2um，需进行粗铣、半精铣。

2.4制定工艺路线

磨具支座的工艺路线如下表所示：

表3-1工艺路线

工

序

号

工序名称

1

以下端面定位粗铣上端面A

2

以上端面A定位粗铣下端面

3

以上端面A和110mm侧面定位铣30mm的下端面

4

以下端面和110mm侧面定位铣30mm的四个侧面端面

5

以下端面和110mm侧面定位铣110mm的两侧面端面

6

以上端面和30mm侧面定位钻6*

mm、6*

mm的孔

7

以上端面和110mm侧面定位扩

mm孔

8

以上端面和110mm侧面定位拉24*125键槽

9

以下端面和110mm侧面定位精铣A端面和2*R12槽

10

以上端面和110mm侧面定位精铣110mm两侧面

11

去毛刺

12

清洗

13

最终检查

第三章机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

3.1毛坯尺寸的确定

的形状复杂系数S=

件图可知零件的最长、宽、高尺寸分别为：

18.0cm、17.0cm、14.0cm。

估算锻件质量

=【18*3*17+0.5*（18+8）*11*9.5-3.14*2.5*2.5*9.5】*7.85

=16Kg

=16+【3.5*2*18.4+3.5*2*17.4+0.5*（8*18）*11.2*2*2】*7.85

=3Kg

所以S=

=

=0.696

查表2.2-10可定形状复杂系数为S1，属简单级别。

3.2机械加工余量的确定

根据锻件质量，由表2.2-25，得单边加工余量2.0-3.0

机械加工余量的确定见下表

表4.1毛坯尺寸和加工余量确定

零件尺寸

单边加工余量

锻件尺寸

30mm

3和2mm

35mm

180mm

2和2mm

184mm

170mm

2和2mm

174mm

80mm

3mm

83mm

95mm

3和3mm

101mm

140mm

3和2.2mm

145.2mm

50mm

3mm

44mm

3.3工序尺寸的确定

由机械加工工艺手册表2.2-6、2.2-13和2.2-24可得，锻件的尺寸和尺寸偏差

表4.1工序尺寸和尺寸公差

零件尺寸

锻件尺寸

锻件尺寸偏差

30mm

35mm

mm

80mm

83mm

mm

170mm

174mm

mm

180mm

184mm

mm

90mm

92mm

mm

95mm

101mm

mm

140mm

145mm

mm

40mm

39mm

mm

80mm

78mm

mm

50mm

44mm

mm

第四章确定切削用量和基本工时

工序一：

粗铣上端面A

机床选择：

X61W型铣床。

选择刀具：

YT15硬质合金刀片。

加工材料：

45钢，锻件

1.选择刀具

选择YT15硬质合金刀片。

2.选择切削用量

ap=2.7mm，Vf=85mm/min，n=160r/min，V=100.48m/min，af=0.11mm/z

3：

计算工时

以Tm=

=2.98min。

工序二：

粗铣下端面

机床选择：

XA5032W型铣床。

选择刀具：

YT15硬质合金刀片。

加工材料：

45钢，锻件

工件尺寸：

铣削宽度ae=78mm，铣削长度L=101mm，加工余量h=2mm。

1.选择刀具

选择YT15硬质合金刀片

2.选择切削用量

ap=2.0mm，Vf=165mm/min，n=300r/min，V=117.75m/min，afc=0.14mm/z

3：

计算工时

Tm=

=0.85min。

工序三：

粗铣30mm下端面

机床选择：

XA5032W型铣床。

选择刀具：

YT15硬质合金刀片。

加工材料：

45钢，锻件

工件尺寸：

铣削宽度ae=36.5mm，铣削长度L=184mm，加工余量h=2mm。

选择刀具

选择YT15硬质合金刀片

选择切削用量

ap=2.0mm，Vf=235mm/min，n=300r/min，V=117.75m/min，afc=0.2mm/z

计算工时

Tm=

=

其中l=184mm，由表3.26可知，由于采用不对称安装铣刀y+

=40mm。

Tm=

=0.95min。

工序四：

粗铣30mm的四个侧端面

机床选择：

XA5032W型铣床。

选择刀具：

YT15硬质合金刀片。

加工材料：

45钢，锻件

工件尺寸：

铣削宽度ae=32.3mm，铣削长度L=184mm，加工余量h=2mm。

1.选择刀具

选择YT15硬质合金刀片

2.选择切削用量

ap=2.0mm，Vf=235mm/min，n=300r/min，V=117.75m/min，afc=0.2mm/z

3：

计算工时

tm=

=0.95min。

所以工时Tm=0.95*4=3.8min.

工序五：

粗铣110mm的左右端面即B、C面

机床选择：

XA5032型铣床。

选择刀具：

YT15硬质合金刀片。

加工材料：

45钢，锻件

工件尺寸：

铣削宽度ae=110mm，铣削长度L=180mm，加工余量h=2mm。

1.选择刀具

选择YT15硬质合金刀片

2.选择切削用量

ap=2.0mm，Vf=235mm/min，n=190r/min，V=1119.32m/min，afc=0.155mm/z

3：

计算工时

Tm=

=1.04min

所以粗铣110mm左右两侧面时间为Tm=2*1.04=2.08min。

工序六钻

17通孔锪

28孔

选择机床

由于零件生产纲领为大批量生产，零件为小型零件，孔的工艺要求不高，采用立式钻床。

型号为：

Z525。

钻

17通孔

1.刀具选择

高速钢麻花钻，直径D=17mm，全长l=184mm工作长度了l1=125mm双锥修模横刀

钻头几何形状为（机械加工工艺师手册表20-5，20-6，20-7），麻花钻螺旋角β=30°，峰角2Φ=118°，二重刃bε=3.5mm，后角a。

=12°横刃斜角

ψ=50°。

2.切削用量选择

（1）按加工要求决定进给量，孔精度要求IT11，铸件钢的强度<800Mpa,由孔d=17mm查表3.4-1进给量f=0.35—0.43mm/r。

（2）按钻头强度要求所允许的进给量

由加工材料为45#钢，钻头为高速钢，钻头直径d=17mm查表3.4-3f=0.93mm/r。

（3）按机床进给机构强度所允许的切削进给量

由机床说明书查得机床进给机构允许轴向力为9000N，45#钢<640MPad=17mm，进给量f=1.5mm/r。

由以上三个进给量，受限制的进给量为工艺要求，其值f=0.35—0.43mm/r

查机床说明书取进给量f=0.36mm/r。

3.钻头的磨钝标准及寿命

高速钢，钻头直径d=17mm,查表3.4-7钻头后刀面最大磨损度0.8mm

寿命T=45min。

4.切削速度、轴向力、转矩及功率

由进给量f=0.36mm/r查表3.4-14

V=16m/minF=4610NT=33.64N/mPm=1.10kw

修正系数，由表3.4-9

Ksv=0.95Ktv=Kmv=Kxv=Kapv=1.0

V1=16X0.95=15.2m/min

N1=1000*V/3.14*d=1000X15.2/3.14/17=284.7r/min

查机床说明书取转速n=272r/min。

实际切削速度v=3.14dn/1000=3.14X17X272/1000=14.52m/min

校核功率，由Pm=1.10kw<2.8kw，满足要求。

则：

进给量f=0.36mm/r.背吃刀量ap=8.5mm钻深l=30mm

标准寿命T=45min机床主轴转速n=272r/min

切削速度v=14.52m/min

5.计算基本工时

由公式tm=L/nfL=l+y+△孔深l=30mm

入切量及超切量由表2.29查的y+△=10mm

Tm=（30+10）/267X0.4=0.37min

锪

28孔

1.刀具选择

高速钢，带可换导柱莫氏锥柄平底锪钻

2.进给量选择：

由一般工艺习惯锪孔时，进给量为钻孔的2—3倍，切削进度为1/3—1/2。

锪孔的进给量f=（2--3）X0.36=0.72—1.08mm/r

由机床说明书取进给量f=0.62mm/r。

3.锪钻的磨钝标准及寿命

高速钢，锪钻直径d=28mm,查表3.4-7钻头后刀面最大磨损度0.9mm

寿命T=50min。

4.切削速度、轴向力、转矩及功率

由进给量f=0.62mm/r查表3.4-14

V=15m/minF=7925NT=106.64N/mPm=1.90kw

修正系数，由表3.4-9

Ksv=0.95Ktv=Kmv=Kxv=Kapv=1.0

V1=15X0.95=14.25m/min

N1=1000*V/3.14*d=1000X14.25/3.14/28=162.1r/min

查机床说明书取转速n=140r/min。

实际切削速度v=3.14dn/1000=3.14X28X140/1000=12.3m/min

校核功率，由Pm=1.90kw<2.8kw，满足要求。

则进给量f=0.62mm/r.背吃刀量ap=5.5mm钻深l=16mm

标准寿命T=50min机床主轴转速n=140r/min

切削速度v=12.3m/min

5.计算基本工时

由公式tm=L/nf=（l+L1）/nf孔深l=16mmL1=1--2

Tm=（16+2）/140X0.62=0.2min

工序七扩孔

50

机床选择：

卧式镗床T616

粗扩

1.刀具：

高速钢扩孔钻（莫氏锥柄扩孔钻）牌号W18Cr4V

d=49mm

2.扩孔切削用量

确定进给量f

查表3.4-5得f=1.0—1.3mm/r查机床说明书f=1.13mm/r

刀具后刀面最大磨损限度及使用寿命

由d=49mm>20mm由加工材料为45#钢刀具材料为高速钢查表3.4-7

后刀角最大磨损限度为0.8—1.2mm

刀具使用寿命T=75mm

扩孔切削速度计算

背吃刀量ap=（D-d）/2=（49-44）/2=2.5mm

由背吃刀量、刀具直径D=49mmf=1.13mm查表3.4-33

切削速度V=13.1m/min

切削条件改变需要哦乘修正系数（查表3.4--9）

Ksv=0.95ap/ap标=0.84则Kw=1.04

V1=13.1x0.95=13.04m/min

N1=1000V/3.14d=1000X13.04/3.14/49=84.75r/min

查卧式镗床说明书取n=93r/min

实际切削速度：

V=3.14dn/1000=3.14X49x93/1000=14.48min

功率校核

按f、v等参数查表28-15功率pm=4.6kw

则:

进给量f=1.13mm/r.背吃刀量ap=2.5mm钻深l=95mm

标准寿命T=75min机床主轴转速n=93r/min

切削速度v=14.48m/min

孔加工机动时间计算

tm=（l（深）+lf+l1）/fn机动进给量lf=（dm-dw）/2cotkr+3l1=2—4mm

lf=（49-44）/2cot60+3=7.24mm去l1=3mm

tm=（95+7.24+3）/（1.13X93）=1.0min

精扩孔

50mm

刀具：

高速钢套式扩孔钻牌号W18Cr4Vd=50mm

1.确定进给量f

查表3.4-5得f=1.0—1.3mm/r

查机床说明书f=0.8mm/r

2．刀具后刀面最大磨损限度及使用寿命

由d=49mm>20mm由加工材料为45#钢刀具材料为高速钢查表3.4-7

后刀角最大磨损限度为0.8—1.2mm

刀具使用寿命T=75mm

3.扩孔切削速度计算

背吃刀量ap=（D-d）/2=（50-49）/2=0.5mm

由背吃刀量、刀具直径D=50mmf=0.8mm查表3.4-33

切削速度V=14.6m/min

切削条件改变需要哦乘修正系数（查表3.4--9）

Ksv=0.95ap/ap标=0.2则Kapv=1.3

V1=14.6X0.95X1.3=18.03m/min

N1=1000V/3.14d=1000X18.03/3.14/50=114.85r/min

查卧式镗床说明书取n=113r/min

实际切削速度：

V=3.14dn/1000=3.14X50x113/1000=17.74min

则：

进给量f=0.8mm/r.背吃刀量ap=0.5mm钻深l=95mm

标准寿命T=75min机床主轴转速n=113r/min

切削速度v=17.74m/min

4.孔加工机动时间计算

tm=（l（深）+lf+l1）/fn机动进给量lf=（dm-dw）/2cotkr+3l1=2—4mm

lf=（50-49）/2cot60+3=3.86mml1=3mm

tm=（95+3.86+3）/（0.8x113）=1.13min

倒角2X45°

刀具：

外锥面锪钻高速钢材料牌号W18Cr4V

切削进给量选择

由锪钻尺寸、加工材料查表3.4-1进给量f=0.6—0.7mm/r

由机床说明书取f=0.8mm/r

由d=52mm>20mm由加工材料为45#钢刀具材料为高速钢查表3.4-7

寿命T=80min

切削速度

由进给量及锪钻尺寸查表3.4-33V=14.6m/min

修正系数ksv=0.95kapv=1.21

V1=14.6X0.95X1.21=16.78m/min

N=1000V1/3.14d=16.7X1000/3.14/52=102.27r/min

查镗床说明书取n=93r/min

切削速度V=3.14dn/1000=3.14*52*93/1000=15.19m/min

则：

进给量f=0.8mm/r.背吃刀量ap=1.0mm钻深l=2mm

标准寿命T=80min机床主轴转速n=93r/min

切削速度v=15.19m/min

加工机动时间

t=（l+l1）/fn=（2+2）/（0.8X93=0.1min

工序八拉键槽

拉削时拉刀被加工表面一次走刀成形，运动简单，生产率高，加工精度高，加工成本底，适合大量生产。

刀具选择

键槽拉刀平面拉刀，材料高速钢

机床：

卧式拉床L6110

由工艺设计简明手册表3.1-25键槽宽B=14拉削长度l=95mm

拉刀L=940mm

拉削用量、切削力、拉削机动时间

拉削速度分组

由材料牌号45#钢，硬度229—269HBS由表32-1拉削速度为2

由表32-2拉削速度vc=6—8m/min

取Vc=7m/min

拉削进给量

加工材料为45#钢，由表32-3f=0.05—0.2mm/z

取f=0.2mm/z

齿数：

z=ap/f=5.34/0.2=26齿

由f=0.2mm/z查表32-4拉刀切削刃在单位长度上切削力

F=418N/mm

拉刀所需拉力F1=FL=418X640=267.52KN

拉力与机床功率对照表

P0=16kw<17kw满足功率要求。

则：

进给量f=0.2mm/z.背吃刀量ap=5.34mm拉削长l=95mm

拉削速度V=7m/min

加工机动时间

Tm=（l1+L+l）i/1000v=（640+95+10）X3/（7X1000）=0.32min

工序九：

铣A面槽

钻中心孔

刀具选择：

高速钢麻花钻。

切削用量计算：

每齿进给量f=0.1mm/z、铣削深度ap=7mm、铣削层公称宽度l=25mm、标准寿命T=60min、机床主轴转速n=160r/min、切削速度v=12.56m/min、

横向进给速度Vfc=50mm/min。

工时：

Tm=0.26min。

铣A面槽

刀具选择：

莫氏锥柄键槽铣刀高速钢。

切削用量计算：

Ap=0.3mm、vf=165mm/min、n=490r/min、v=192.325m/min、Fz=0.084mm/z。

工时：

Tm=2.5min。

工序十：

精铣上端面A

机床选择：

X51立式铣床。

刀具选择：

选择YT15硬质合金刀片。

切削用量计算：

Ap=0.3mm、vf=165mm/min、n=255r/min、fz=0.08mm/z。

工时Tm=