凸模固定板机械加工工艺设计.docx

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凸模固定板机械加工工艺设计

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。

在完成课程设计的同时，也培养了

我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！

本课程设计包括以下几个方面的内容：

第一章、零件的技术要求及结构分析

主要包括功能结构、尺寸精度、形位公差、表面质量、硬度要求等。

第二章、毛坯的选择及工艺分析

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。

第三章、机械加工工艺设计

机械加工工艺设计，包括对零件的铣削和磨削，零件的孔隙加工，工艺路线及工序内容的确定。

第四章、各工序切削用量的选择与计算第五章、机械加工工艺过程卡

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及结构

固定板是模具的重要成型零件，用来固定凸模的，它有几个作用，一是固定凸模保证其能垂直于模具的平面，保证在工作时能够垂直的用于冲压、冲孔、冲裁、落料。

另外保证几个冲头之间的相对位置，不会发生相对的移动。

在冲压时，不被拔下来，还有通过凸模固定板和上模板连接，通过模柄固定于冲床的滑块的安装孔中，进行冲压工作。

固定板按其结构形式可分为整体式。

按固定板的形状大致可分为回转曲面和非回转曲面两种。

对回转曲面的固定板，一般用车削、内圆磨削或坐标磨削进行加工制造，工艺过程比较简单。

而非圆回转曲面型腔的加工制造要困难得多，其加工工艺概括起来有以下3个方面：

1.用机械切屑加工配合钳工修整进行制造，该工艺不需要特殊的加工设备，采用通用机床切除固定板的大部分多余材料，

在由钳工精加工修整。

它的劳动强度大，生产率低，质量不易保证。

在制造过程中应充分利用各种设备的加工能力，尽可能减少钳工的工作量。

2.应用仿形、电火花、超声、电化学加工及化学加工等专用设备进行加工，可

以大大的提高生产效率，保证型腔的加工质量。

但工艺准备周期长，在加工中工艺控制复杂，有的还污染环境。

3.采用数控加工或模具计算机辅助设计与制造（即模具CAD/CAM）技术，

可以加快模具的研制速度，缩短模具的生产周期，优化模具制造工艺和结构参

数，提高模具的寿命。

这种方法是模具制造技术的方向。

1.1零件的作用

题目所给的零件是凸模固定板机械加工工艺设计（如图1.1），模具在工作时，凸模要承受很大的冲裁力，这个力通过凸模的固定端传递到上模座。

如果作用在模座上的力大于其许用应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模的正确位置。

为了避免模座的损坏，在凸模固定板和上模座之间加装一块淬硬的垫板。

在复合模的凸凹模固定板与模座之间，因为同样的原因也需要加装一块垫板。

模具在工作时，凸模要承受很大的冲裁力，这个力通过凸模的固定端传递到上模座。

如果作用在模座上的力大于其许用应力时，就会在模板上压出凹坑，从而影响凸模的正确位置。

为了避免模座的损坏，在凸模固定板和上。

在复合模的凸凹模固定板与模座之间，因为同样的原因也需要加装一块垫板。

设计时，一般根据需要在国标中选取标准的垫板型号。

图1.1凸模固定板（材料:

Q235）

1.2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。

1.3图纸技术要求分析

（1）从零件图上来看，该零件结构较复杂，其主要加工表面以及加工表面之间的要求有主要平面为上下平面，Ra为1.6μm,其余Ra为6.3μm，其余的为：

5-Φ9：

通孔；深12mm；

2-Φ8：

通孔；深12mm;

3-Φ6.5:

通孔深12mm;

3-Φ5:

通孔;反扩Φ9.5,深3mm;圆形通孔Φ18.5,反扩Φ22.5.

第二章毛坯的选择及工艺设计

2.1选择毛坯的类型

由图纸可知材料为Q235，查表可知热处理状态为退火或正火，其HB为175~225，可用硬质合金和高速钢刀进行切屑加工。

考虑到冲裁模在工作过程中力学性能要求高，所以应选择锻件，已使零件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，查文献可选自由锻。

2.2毛坯结构尺寸的确定

毛坯形状和尺寸，基本上取决于零件形状和尺寸。

零件和毛坯的主要差别，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的机械加工余量，即毛坯加工余量。

毛坯制造时，同样会产生误差，毛坯制造的尺寸公差称为毛坯公差。

毛坯加工余量和公差的大小，直接影响机械加工的劳动量和原材料的消

耗，从而影响产品的制造成本。

初步选取毛坯余量为5mm，即毛坯零件图确定如下

第三章、机械加工工艺设计

3.1制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，因当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能达到合理的保证。

在生产纲领以确定的为单件小批生产的条件下，可以考虑采用立式铣床加工。

除此之外，还应当考虑所选定的加工方法能否达到所需的加工精度

和表面粗糙度，并符合经济性的要求。

据图纸可知上零件粗糙度的要求，确定各工序加工路线如下：

平面加工：

查模具制造工艺学图2-3，要使外圆外的粗糙度达6.3μm，可确定加工方案为粗铣→精铣，要使配合面的精度达到1.6μm，确定加工路线为粗铣→精铣→磨削。

孔加工：

查模具制造工艺学图2-2，要使直径为8mm公差等级IT6的孔的粗糙度值不超过6.3μm，可确定加工路线为钻孔→扩孔→铰孔

3.2工艺路线方案

工序1：

备料按Φ90×22锻造毛坯。

工序2：

热处理退火硬度小于等于240

工序3：

铣外圆轮廓铣外圆轮廓至图样要求尺寸工序4：

铣上下表面粗铣→精铣留余量0.4

工序5：

钻、扩、铰工序6：

热处理

工序7：

精磨上下平面精磨上下平面至图样要求尺寸工序8：

检验

3.3机械加工余量、工序尺寸和定位基准的确定

1.上下平面：

（1））加工的余量确定查《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.外圆平面：

（2）精铣余量:

z=1.0mm粗铣余量:

z=5-1.0=4.0mm3.孔系：

（1）3-Φ5反扩Φ9.5,深3mm沉孔的加工余量

钻：

z=4mm查表（2-28）粗铰：

z=0.95mm精铰：

z=0.05mm

（2））工序基本尺寸及偏差的确定钻4，粗铰4.95，精铰5

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4mm0,0.18粗铰4.95mm0,0.043精铰5mm0,0.018其它孔与此孔系类似

4.定位基准

选择上下平面、互相垂直的圆周侧面为定位基准面，即三基面体系定位，符合基准统一的原则。

第四章、各工序切削用量的选择与计算工序一：

备料

按Φ90×22mm将毛坯锻造成型。

由于凸模固定板在工作压力状态中承受能力要求较高，而且结构形状简单所以选用锻件毛坯比较合理。

刀具选YT30硬质合金刀。

选用三向镦拔的方式锻成方形毛坯。

始锻温度1050-1100℃，终锻温度800-850℃,700℃以上风冷，加热时咬经常翻动，加热时间为1-1.5min，最后得到所要锻件。

工序二：

热处理

退火：

将工件加热到Ac1或Ac3以上（发生相变）或Ac1以下（不发生相变），保温后，缓冷下来，通过相变已获得珠光体型组织，或不发生相变以消除应力降低硬度的一种热处理方法。

锻件的退火工艺：

选择高温保温时间3h，低温降火时间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压力工作性能。

（2））细化晶粒，调整组织，改善机械性能，为下步工序作准备。

工序三：

铣外圆轮廓

用立式升降台铣床X52K，铣外圆轮廓至图样要求尺寸。

工序四：

铣上下表面

1.粗铣上下大平面

该工序有两个工步

（1）以下面为基准，粗铣上面；

（2）以上面为基准，粗铣下面,背吃刀量取3.7mm（粗铣加工余量）

2.进给量f=0.05mm/z（每齿）

3.切削速度：

公式n=1000Vc/dw

查表5-9，按镶齿铣刀，v可取48.4m/min,由公式可算出n=189.5r/min,

参照表4-15所列，x5012型立式铣床主轴速度，取转速n=188r/min,

代入公式可得v实际=47.2256m/min。

4.精铣上下面

背吃刀量取1.0mm,查表2-5，按Ra2.5取f=0.3mm/r,选取v为

54.6m/min,n=222.58r/min,查表，取n=263r/min,代入v实际

=66.066m/in。

工序五、钻、扩、铰

把工件装夹在工作台上以直角坐标定位进行加工，直接用立铣刀工作台的纵、横走刀来控制平面孔系的坐标尺寸。

1.钻3-Φ5孔

刀具1：

选择Ф4mm的高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r,切削速度

13m/min，转速420r/min,切削液选择乳化液。

刀具2：

选择Ф9.5mm的端部磨平的麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液与上道工步相同。

2.钻3-Ф6.5孔

刀具：

选择Ф5mm的高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度

13m/min,转速420r/min，切削液与上道工步相同。

3.钻2-Ф8孔

刀具：

选择Ф7mm的高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度

13m/min,转速420r/min，切削液与上道工步相同。

4.钻5-Ф9孔

刀具：

选择Ф8mm的高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度

13m/min,转速420r/min，切削液与上道工步相同。

5.钻Ф18.5孔

刀具1：

选择Ф17mm的高速钢麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度

13m/min,转速420r/min，切削液与上道工步相同。

刀具2：

选择Ф22.5mm的端部磨平的麻花钻，进给量0.18mm/r，切削速度13m/min,转速420r/min，切削液与上道工步相同。

6.铰Ф5mm孔

刀具：

选择高速钢直柄机用铰刀，Ф5mm，L=110mm,l=22mm，齿数Z=6，单边余量为0.2mm，切削速度5m/min,进给量1.0mm/r,切削液选择含硫的极压切削油。

7.铰Ф6.5mm孔

刀具：

选择高速钢直柄机用铰刀，Ф6.5mm，L=110mm，l=25mm,齿数Z=6，单边余量为0.2mm，切削速度5m/min,进给量