凸凹模工艺路线课程设计.docx
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凸凹模工艺路线课程设计
前言
本工艺规程主要将学生学到的理论与实际醒结合，突出模具设计基础的结合运用，以提供更准确，实用，方便的计算方法，正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，提高自我的模具设计与制造能力的综合应用。
在以后的生产生活中，研究和推广新工艺，新技术提高模具在生产生活中的应用，并进一步提高模具技术水平。
塑料制件之所以能够在工业生产中得到广泛应用，是由于它们本身具有的一系列特殊优点所决定的。
塑料谜底小，质量轻。
这就是“以塑代钢”的明显优点所在。
塑料的比强度高，绝缘性能好，介电损耗低，所以塑料是现代电工行业和电器行业中不可缺少的原材料。
塑料的化学稳定性最高，减磨耐磨性能好。
此外，塑料的减振和隔音性能也很好。
许多塑料还具有透光性能和绝热性能以及防水，防透气和防辐射等特殊性能。
因此，塑料已成为各行各业中不可缺少的一种重要材料。
需求量的日益增加，这些产品的更新换代的周期愈来愈短。
因此对塑料的品种，产量和质量都提出了越来越高的要求。
因此，本工艺规程课程设计说明书具有以下的优点：
一、本工艺规程课程设计说明书本课程设计计算说明书结合了塑料模具图册的若干图列，并突出性和实用性的对每一幅模具进行详细的对比分析与学习，然后再结合相应的实践知识进行的设计计算。
二、本工艺规程设计说明书本课程设计计算说明书主要阐述了塑料注射模具注射成形的整个设计计算过程，以及每一个组成部的设计计算，同时较为严密合理的进行相应的校核与验证。
三、本工艺规程课程设计说明书本课程设计计算说明书同时也结合了模具设计与制造专业所学的所有知识，比如塑料模具设计与制造、机械制图，公差与测量技术、模具工艺与工装等专业课的知识。
所有的这知识储备均体现了本课程设计计算说明书依据与合理性。
随着现代工业的发展需要塑料制品在工业、农业、以及日常生活等各个领域应用越来越广，质量要求也越来越高。
在塑料制品的生产中高质量的模具设计、先进的模具制造设备、合理的加工工艺、优质的模具材料和现代化成形设备等都已成为成形优质塑件的重前提条件。
因此，本工艺规程课程设计说明书本课程设计计算说明说书具有以下的不足之处：
一、由于初步接触塑料模具设计与制造知识以及共进入机械行业，因此对塑料模成型以及成型工艺了得比较浮浅，设计时困难比较大，设计也够准确。
为此本课程设计计算说明说书也有待进一步改进。
二、社会实践经验缺乏，在设计时有这方面原因从而忽略了很多因素，为此设计计算中也有许多不严密之处。
本课程设计主要将学生学到的理论与实际醒结合，突出模具设计基础的结合运用，以提供更准确，实用，方便的计算方法，正确掌握并运用冲压工艺参数和模具工作部分的几何形状和尺寸的综合应用，提高自我的模具设计与制造能力的综合应用。
在以后的生产生活中，研究和推广新工艺，新技术提高模具在生产生活中的应用，并进一步提高模具技术水平。
实践证明，理论联系实际的学习才是最有效的学习方法。
因此本设计计算说明书结合了塑料模具图册、塑料模具设计与制造、机械制图，公差与测量技术、机械设计基础等专业课知识，再结合实际生产经验而设计的。
从而充分体现了所学的专业知识实际生产的应用。
第一章凸凹模工作零件结构工艺性分析
第一节熟悉和分析凸凹模制定工艺规程的主要依据
一、熟悉和分析凸凹模滑块制定工艺规程的主要依据，确定零件的生产纲领和生产类型，进行零件的结构工艺性分析。
1、凸凹模制订工艺规程的主要依据（既原始资料）。
1〉产品的装配图样和零件图样（见图附页）
2〉产品的生产纲领。
现有的生产条件和资料，它包括毛坯的生产条件或协作关系，工艺装备及专用设备的制造能力，有关机械加工车间的设备和工艺装备的条件，技术工人的水平以及各种工艺资料和标准等。
3〉外国内产品的有关工艺资料等。
2、原始资料
1）零件图样
如设计任务书所示的零件图及尺寸。
（见下图）
零件图
2）生产纲领
生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品质量和进度计划，计划期常定为一年，所以生产纲领也称年产量。
该零件是组成落料冲孔复合模的一个结构零件，一副模具只需要一个此零件即可，所以初步拟订其生产纲领为100件。
3）生产类型
生产类型是企业（或车间，工段，班组，工作地）生产专业化程度的分类，一般分为大量生产，成批生产和单件生产三种类型。
根据生产纲领和产品及零件的特征或工作地每月担负的工序数，查文献[1]表1—3生产类型和生产纲领的关系，确定该零件的生产类型为单件小批量生产。
4）生产组织形式
生产类型不同，零件和产品的生产组织形式，采用的技术措施和达到的技术经济效果也会不同，因为该零件是单件小批量生产，所以其生产组织形式查文献[1]表1-5的各种生产类型的
二、凸凹模的工艺特征有其生产组织形式
1零件的互换性：
有修配法，钳工修配，缺乏互换性。
毛坯的制造方法与加工余量，木模手工造型或自由锻造毛坯精度低，加工余量大。
2机床设备及其布置形式：
通用机床，按机类别采用机群式布置。
3工艺装备：
大多采用通用夹具，标准附件，通用刀具和万能量具，标准附件，通用刀具和万能量具，靠划线和试切法达到精度要求。
4对工人的技术要求：
需技术水平较高的工人。
5工艺文件：
有工艺路线卡和关链工序工序卡。
6成本：
较高。
结合上述分析对现有条件作出合理的调整使得该零件的加工更能体现“质优价廉”。
第二节凸凹模零件的结构工艺性分析
一、凸凹模零件的结构工艺性分析
1熟悉型芯固定板零件图，了解零件的性能，用途，工作条件及其所在模具中的作用。
1）零件的性能：
具有较高的强度，硬度和耐磨性，适用于连续落料冲孔、拉深、切边复合模。
2）零件的用途：
成型零件，并与其它工作零件相配合。
3）工作条件：
要多次落料、冲孔、拉深、切边，具有成型零件的性能。
4）零件在模具中的作用：
该零件在模具中起到成型零件的作用，该零件在垫板的上方，用螺钉和圆柱销紧固。
二、了解零件的材料及其力学性能
1、材料
该零件材料为Cr12MoV，它冷作模具钢，具有较高的强度和硬度，耐磨性好，足够的韧性，且热处理变形小，具有足够的淬透性。
2、材料的牌号和化学成分见表8-17
统一数字代号
钢组
牌号
化学成分（质量分数）（%）
C
Si
Mn
Cr
W
Mo
V
其它
T21200
冷作模具钢
Cr12MoV
1.45
～
1.70
≤
0.40
≤
0.40
11.00
～
12.50
-
0.40～
0.60
0.15～
0.30
Co≤
1.00
3、材料的热处理范围和力学性能见表
统一数
字代号
牌号
交货状态
试样淬火
布氏硬度
BHW10/3000
淬火温度/℃
淬火介质
洛氏硬度HRC不小于
T21200
Cr12MoV
255～
207
950～1000
油
58
正火后钢的强度，硬度，硬度，韧性都比退火后的高，操作方便，生产周期短，能量耗费少，则在条件允许下，应优先考虑，采用正火处理，可作为零件的预先热处理。
调质处理后钢的强度较高，而且塑件与韧性更显著高于正火状态，其硬度较低，便于切削加工，并能获得较低的表面粗造度值，故也可作为表面淬火和化学热处理前改善钢件原始组织状态的预先热处理。
经分析凸凹模的热处理为调质。
三、凸凹模结构形状分析
该零件从形体上分析其总体结构为六面体，上表面有两个Φ4.5的凹模通孔和一个异形通孔，并且侧面有两个长5mm、宽3.25mm、深10.3mm方槽。
可在其它配合零件的加工时保证，因此其结构形状较为简单，属于加工成形。
故其结构形状工艺性合理。
2、凸凹模尺寸
该零件的外形尺寸为Ф113×60mm，且一部分孔的加工可在与其配合的零件加工时保证，因而该零件的加工尺寸较小，减化了加工工序，降低了加工难度，可保证加工质量。
故其尺寸工艺性较为合理。
3、凸凹模精度
为了满足凸凹模尺寸精度和表面粗造度的要求，根据冲裁件精度等级（精度等级为IT4～IT5级）确定模具制造精度为IT6～IT7级。
4、凸凹模热处理
为了消除毛坯在加工后的缺陷，改善其工艺性能，且为后续工序作出组织准备和提高工件的使用性能及使用寿命采用
调质方式进行热处理。
综合上述分析可知该零件的加工较容易，可采用先进的，高效率的工艺方法进行加工制造，但使其加工成本较高，为了降低其加工成本，可适当调整加工设备采用一般工艺方法进行加工。
第二章确定毛坯的类型和制造方法
一、毛坯的形状和特征
毛坯的形状和特征，在很大程度上决定着模具制造过程中工序的多少，机械加工的难易程度，材料的大小及模具的质量与寿命。
毛坯类型有铸，锻，压制，冲压，焊接，型材和板材等。
二、毛坯的形状和特征分析
1、毛坯类型
锻造后，工件的力学性能比铸件好，使零件材料内部组织细密，碳化物分布和流线分布合理，从而提高模具的质量和使用寿命，铸造能够生产形状复杂的毛坯，适应性广，能节省金属材料和机械加工的工作量且成本较低，但铸造生产存在着工序复杂，铸件的力学性能低于锻件，劳动条件较差；冲压的生产效率高，易于实现机械与自动化生产，制品的尺寸精确，互换性好，节约金属，操作方便，但是模具制造复杂成本较高，适用于大量生产，焊接可节省材料与工时，减轻结构的质量，焊接接头的致密性好，可以制造密封容器，以及双金属结构件，生产效率高，便于机械化，自动化生产，但由于焊接的过程是局部加热与冷却的过程，容易产生焊接应力，变形及焊接缺陷，有些金属的焊接要求比较复杂的工艺措施才能保证焊接质量。
经分析并结合该零件工艺分析可确定其毛坯为锻件（即锻坯）。
2、毛坯形状类型及尺寸确定
根据零件尺寸查，《模具制造工艺与工装》表1.5矩形锻件表面最小机械加工余量,由工件截面尺寸B/mm=18mm、H/mm=21mm＜25mm，工件长度L=44.5mm得，工件的最小机械加工余量为2h或2b=
、2l=
。
其形状如图所示：
第三章拟定工艺路线
一、确定工艺路线原则
1、制定工艺路线的依据
应使零件的各尺寸精度，位置精度，表面粗糙度和各向技术要求能得到保证，在一定生产条件下以最快的速度，最少的工作量和最低的成本，安全可靠的加工出符合零件的工作拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则。
当加工质量要求不高，工件的刚性足够，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。
在数控机床上加工零件以及某些运输，装夹困难的重型零件，也不划分加工阶段，而在一次装夹下完成全部表面的粗，精加工，对重型零件可在粗加工之后将夹具松开以消除加紧变形，然后再用较小的夹紧力重新夹紧，进行精加工，以利于保证重型零件的加工质量，对于精度要求高的重型零件，仍需划分加工阶段，并适时进行时效处理消除内应力。
该零件的表面质量要求较高，且需多次装夹，所以其工艺路线需划分加工阶段完成。
2、制定工艺规程时应注意的问题
1）技术的先进性
2）经济上的合理性
3）使用上的安全性由于该零件生产纲领确定了成批生产，因此采用工序集中原则使，用普通
3、加工顺序由以下原则确定
机床配以专用夹具，可降低生产成本，以获得好的经济效益加工顺序由以下原则确定：
先粗加工，后精加工，先加工基准面，后加工其他面，先加工主要面，后加工次要面，后加工孔，并且应遵基准重合原则，基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。
1）拟定工艺路线一般应遵循工艺过程划分加工阶段的原则
当加工质量要求不高，工件的刚性足够，毛坯质量高，加工余量小时可以不划分加工阶段。
在数控机床上加工零件以及某些运输，装夹困难的重型零件，也不划分加工阶段，而在一次装夹下完成全部表面的粗，精加工，对重型零件可在粗加工之后将夹具松开以消除加紧变形，然后再用较小的夹紧力重新夹紧，进行精加工，以利于保证重型零件的加工质量，对于精度要求高的重型零件，仍需划分加工阶段，并适时进行时效处理消除内应力。
该零件的表面质量要求较高，且需多次装夹，所以其工艺路线需划分加工阶段完成。
2）加工方法的选择
当模具零件的表面加工精度要求较高时，可根据不同工艺方法所能达到的加工经济精度和表面粗糙度等因素。
首先确定被加工表面的最终加工方法，然后再选定最终加工方法，然后再选定最终加工方法之前的一系列准备工序的加工方法和顺序，以便通过逐次加工达到设计要求。
二、平面加工方法确定各表面的加工方法
选择加工方法时常常根据经验或查表法来确定，在根据实际情况或通过工艺是试验进行修改。
依据各表面加工要求和各个加工方法能达到的经济精度，查文献[1]表1—11孔的加工方法和表1-12平面加工方法确定各表面的加工方法如下：
通过零件分析可分为以下几部分。
：
2个φ10.6的圆柱销孔。
粗车——半精车——精铰；
：
；3个M7的螺纹孔。
粗车——半精车——精铰
三、零件的外轮廓表面
零件的外轮廓表面：
粗车——半精车——磨削。
1、工艺阶段的划分
工艺路线按工序性质一般分为粗加工阶段，半精加工阶段和精加工阶段。
对于那些加工精度和表面质量要求特别高的表面在工艺过程中还应安排光整加工阶段。
具体的工艺阶段划分祥见该零件的工艺规程卡片中各工序的介绍。
2、工序的划分
根据所选定的表面加工方法和各加工阶段中表面的加工要求，可以将同一阶段中各表面的加工组合成不同的工序，在划分工序时可以采用工序集中或分散的原则。
由于模具加工精度要求高，且多属于单件或小批量生产，为了简化生产组织工作，则多采用组织集中划分工序
四、加工工序的安排
1、切削加工的安排
模具零件的被加工表面切削加工应遵循
1先粗后精；
2先基准后其他
3先主要后次要
4先平面后内孔
⑤内外交叉，具体祥见加工工艺规程路线表卡片。
2、热处理工序的安排
热处理工序在工艺路线中的安排，主要取决于零件热处理的目的为了改善金属组织和便于加工则必须使该零件在粗加工前安排调质热处理。
为了提高零件硬度和耐磨性，则必须在该零件光整的工序前安排淬火热处理。
3、辅助工序的安排
为了保证该零件质量和及时去除废品，防止工时浪费，并使责任分明，则必须在该零件重要工序加工前后和零件加工结束安排检验工序。
综合上述分析：
该零件机械加工的顺序是：
加工精基准面——粗加工主要面——精加工主要面——光整加工主要面。
五、拟订工艺路线
综合上述分析最终拟订两条工艺路线如下：
工艺路线一：
工序号
工序名称
0
备料
5
锻造
10
退火
15
车外圆
20
车外轮廓
25
车工
30
热处理
35
磨平面
40
检验
工艺路线二：
工序号
工序名称
0
备料
5
锻造
10
退火
15
车端面
20
车外圆
25
车外轮廓
30
车工
35
热处理
40
钳工修整
45
磨削
50
检验
六、工艺路线方案的比较与分析
以上两种工艺路线方案想比较，第二种方案有以下几个优点：
1、工序内容简单，工序连接紧密，有利于组织流水生产。
第一种方案中工序之间相互脱节，造成加工困难，另一面，这样增加时间，生产率降低，不够经济。
2、定位基准的选择
定位基准的选择将直接影响加工精度的高低，同样作为定位基准的部位加工质量的好坏也影响的定位的准确性和加工质量，使安装误差和定位误差增大，从而对加工精度有很大影响，零件上的各个表面间的位置精度，是通过一系列工序加工后获得的，这些工序的顺序和原始尺寸的大小，标注方式和零件图上的要求直接有关，第一种方案中，工序20不找正直接加工，易使工件偏斜，位置精度不准确，给下面的工序的位置精度，定位基准带来一定困难。
第二方案中工序之间的采用互为基准原则的，其作用是加工时的余量均匀，并使加工后的表面位置度较高，能顺利加工。
七、工艺路线方案确定
经过多方面的分析，第二套工艺路线方案从安排工序依据的原则，定位基准的选择，加工经济性和刀具的耐用度等方面均比第一套合理，因此用第二套工艺路线作为加工方案。
第四章确定加工余量
一、常用加工余量的方法
确定加工余量的方法有三种：
查表法、分析计算法、经验估计法。
1.查表法是根据个工厂的生产实践和试验研究积累的数据，先制成各种表格，再汇集成手册确定加工余量是查阅这些手册，再结合工厂的实际情况进行适当修改后确定。
经验估计法是根据实际经验确定加工余量。
一般情况下，为防止因余量过小而产生废品，经验估计的数值总是偏大。
因此其法常用于单件小批量生产。
2.分析计算法是根据确定加工余量的相关公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析，并计算确定加工余量。
这种方法比较合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料。
因此当前只在材料十分贵重以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。
3.模具加工中常用经验估计法确定加工余量。
则该零件的加工余量确定，由查表法和经验估计法结合确定。
其相关加工余量查文献［6］表8－27有平面第一次粗加工余量为：
1.5mm～2.5mm;表8－28有平面粗刨后精铣加工余量为：
0.7mm～0.9mm;表8－29有铣平面的加工余量为；1.2mm;表8－30有磨平面的加工余量为0.3mm;表8－31有铣及磨平面的厚度公差为：
粗铣（IT12～IT13），－0.21mm～0.33mm；半精铣－0.13mm（IT11），精磨（IT8～IT9），－0.033mm～－0.062mm；表8－33有凹模的加工余量及公差为：
宽度余量①粗铣后半精铣4.0mm；②半精铣后磨1.0mm；宽度公差①粗铣（IT12～IT13）+0.35mm～+0.54mm,②半精铣（IT11）+0.22mm；表8－34研磨平面的加工余量为：
0.024mm～0.030mm;表8－35磨孔和铰孔的加工余量为：
磨孔时，粗：
0.2mm,精0.1mm,热处理（粗）0.5mm,热处理（半精）0.4mm；铰孔时0.15mm.
二、确定型芯固定板加工余量
综上分析本模具采用经验估计法确定加工余量。
第五章确定机床和夹具
一、设备确定
因为该零件采用组织集中工序，所以选择通用设备，即：
C41—250型空气锤，加热炉，铣床，刨床，磨床，钻床，铰床，坐标磨床等。
二、工艺装备的选择
1、夹具的选择
单件小批量生产首先采用各种通用夹具，也可采用组合夹具，结合实际生产条件可知该零件选择四爪卡盘，虎钳，画线平台，平行夹头，火钳和组合夹具等。
2、刀具的选择
一般优先采用标准刀具根据该零件的工艺性及实际条件确定其刀具为：
剪板机，平面刨刀，圆柱铣刀；端面铣刀，平行砂轮，划针，样冲，立铣刀，钻头，丝锥，扩刀，砂轮等。
3、量具的选择
依据量具的精度必须与加工精度相适应，则该零件应优先采用通用量具，即：
钢尺、游标卡尺、直角尺、内卡钳、百分表。
三、机床的选用
机床的选用，主要考虑零件加工的经济性，应该充分运用现有设备，不增加零件的成本。
第一套方案中，较多的使用了专用机床，第二套方案中可使用普通机床。
降低了加工成本，但是精度不能满足。
另外在机床的选择上，也必须考虑以下因素：
机床的工作精度和工序的加工精度相适应
机床的工作尺寸应和工件的轮廓尺寸或夹具的尺寸相适应
机床的功率与刚度的性质相适应，另外，机床的加工用量范围应和工件要求的合理切削用量相适应
刀具的选择
刀具的耐用度问题也的批量生产中的重要问题，刀具耐用度的提高，不仅可以节约辅助工作时间，又可降低刀具的费用。
合理选择刀具的提高刀具耐用度的关键。
第二套方案中，工序50钻，扩φ110孔深31±0.2采用两把车刀，分别采用合适的几何角度和材料来完成粗，精加工，这样大大减少了刀具的磨损。
第六章确定主要工序的技术要求及检验方法
一、确定主要工序的技术要求
1、零件图中未注公差尺寸的极限偏差按GB／T1804－2000《公差与配合未注公差尺寸的极限偏差》。
2、零件图中未注形为公差按GB／T1184－1996《形状和位置公差未注公差的规定》，其中直线度、平面度、同轴度的公差等级均按C级。
3、板类零件的棱边均须倒钝。
4、零件图中螺纹的基本尺寸按GB196－1981《普通螺纹基本尺（直径1～600mm）》的规定，其偏差按GB197－1981《普通螺纹公差与配合》（直径1～355mm）的3级。
5、零件图中砂轮越程槽的尺寸按JB／T3－1959《砂轮越程槽》的规定。
6、零件材料允许代用，但代用材料的机械性能不得低于规定材料的要求。
7、零件表面经目测不允许有锈斑裂纹，夹杂物、凹坑氧化斑点和影响使用的划痕等缺陷。
8、零件的材料和热处理硬度按GB／T699－1999《模具设计指导模具成型零件材料及硬度》的规定选取。
9、模具零件的几何形状、尺寸精度、表面粗糙度等应符合图样要求。
10、如对零件有其他技术要求，可依据实际条件协调决定。
二、检验方法的确定
1、利用卡钳和钢尺配合使用测量零件孔的具体数据，保证零件表面质量。
2、利用游标卡尺直接测量工件的内表面、外表面和深度，确保其个表面精度。
3、利用分厘卡尺测量孔外径、内径、深度、螺纹孔的尺寸精度。
4、利用百分表检验工件的形状误差、位置误差和安装工件与刀具时的精密找正，其测量精度为0.01mm。
第七章工艺计算
落料部分的凸凹模，为了使制造容易，采用配作法，配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件（凸模或凹模）然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件，这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证，工艺比较简单，不必校核
的条件，并且还可放大基准件的制造公差，使制造容易，设计时，基准件的刃口尺寸及制造公差详细标注，而配作件上只标注公称尺寸，不注公差，但在图纸上注明：
“凸（凹）模刃口按凹（凸）模实际刃口尺寸配制，保证最小双面合理间隙值
”。
首先根据凸模或凹模磨损后轮廓变化情况，正确判断出模具刃口各个尺寸在磨损过程中是变大、变小、还是不变这三中情况，然后分别按不同的公式计算，具体的设计计算过程如下：
用凹模为设计基准件，只需要计算落料凹模刃口尺寸及制造公差，凸模刃口尺寸由凹模实际尺寸按间隙配作。
（1）落料刃口尺寸计算
对于落料部分按未注公差IT14级计算，所以落料件尺寸为
Φ63.60－0.1mm，根据查表得冲裁刃口双面间隙为Zmin＝0.1mm,
Zmax＝0.14mm.Φ63.60－0.1的制造公差查表得δ凹＝0.04mm，
δ凸＝0.03mm
δ凹+δ凸=0.04+0.03mm=0.07mm
Zmax-Zmin=0.14-0.1mm=0.04mm
由于δ凹+δ凸＞Zmax-Zmin，故采用凸模与凹模配合加工法。
磨损系数为x=0.5.则凹模刃口尺寸为
D凹=（D-x△）+δ凹0
=（63.6-0.5×1）+0.040
=63.1+0.040
凹模刃口尺寸d凹按凹模实际尺寸配制，其双面间隙为0.1～0.4mm为保证模具刃口有较长的使用寿命，即保证刃口磨损后还能冲出合格的制件来，制造是按最小间隙Zmin=0.01mm配合间隙。
（2）冲孔刃口尺寸计算
对于Φ30的孔尺寸为Φ30+0.210，制造公差查表得
δ凹=δ凸=0.02mm
由于δ凹+δ凸=0.02+0.02mm=0.04mm
即δ凹+δ=Zmax-Zmin凸故采用分开加工，则：
d凸=（d+x△）0-δ凸
=（30+0.5×0.21）+0.020mm
=30.105+0.020mm
d凹=（d+x△+Zmin）+δ凹0
=（30+0.
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