模具支座 工艺设计说明书

1、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目录前言第一章 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

2、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

3、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

4、，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

5、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m

6、m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。

7、（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

8、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

9、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，

10、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A2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

11、*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

12、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30mm3和2mm35mm180mm2和2mm184mm170mm2和2mm174mm80mm3mm83mm95mm3和3mm101mm140mm3和2.2mm145.2mm50mm3mm44mm3.3 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30mm35mmmm80mm83mmmm170mm174mmmm180mm184mmmm90m

13、m92mmmm95mm101mmmm140mm145mmmm40mm39mmmm80mm78mmmm50mm44mmmm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/z3：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

14、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/z3：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/

15、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/z3：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、

16、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/z3：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

17、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=30，峰角2=118，二重刃b=3.5mm，后角a。=12横刃斜角=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=0.350.43mm/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3.4-3 f=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

18、进给机构允许轴向力为9000N，45#钢640MPa d=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=0.350.43mm/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3.4-14V=16m/min F=4610N T=33.64N/m Pm=1.10kw 修正系数，由表3.4-9Ksv=0.95 Ktv=Kmv=Kxv=Kapv=1.0V1=16X0.95=15.2

19、m/minN1=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=1.10kw2.8kw，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/min5. 计算基本工时由公式tm=L/nf L=l+y+ 孔深l=30mm入切量及超切量由表2.29查的y+=10mmTm=(30+10)/267

20、X0.4=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23倍，切削进度为1/31/2。锪孔的进给量f=（2-3）X0.36=0.721.08mm/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3.4-14V=15m/min F=7925N T=106.64N/m Pm=1.90kw 修正系数，由表3.4-9Ksv=0.95 Ktv=Kmv

21、=Kxv=Kapv=1.0V1=15X0.95=14.25m/minN1=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=1.90kw20mm 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0.81.2mm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=49mm f=1.13mm查表3.4-33切削速度V=1

22、3.1m/min切削条件改变需要哦乘修正系数（查表3.4-9）Ksv=0.95 ap/ap标=0.84 则Kw=1.04V1=13.1x0.95=13.04m/minN1=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=4.6kw20mm 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0.81.2mm刀具使用寿命T=75mm3.扩孔切削速度计算背吃刀量 ap=(D-

23、d)/2=(50-49)/2=0.5mm由背吃刀量、刀具直径D=50mm f=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=0.95 ap/ap标=0.2 则Kapv=1.3V1=14.6X0.95X1.3=18.03m/minN1=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

24、=75min 机床主轴转速n= 113r/min 切削速度v=17.74m/min4.孔加工机动时间计算tm=(l(深)+lf+l1)/fn 机动进给量lf=(dm-dw)/2cotkr+3 l1=24mmlf=(50-49)/2cot60+3=3.86mm l1=3mmtm=(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=0.60.7mm/r由机床说明书取f=0.8mm/r由d=52mm20mm 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

25、削速度由进给量及锪钻尺寸查表3.4-33 V=14.6m/min修正系数ksv=0.95 kapv=1.21V1=14.6X0.95X1.21=16.78m/minN=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)/(0.8X

26、93=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229269HBS由表32-1拉削速度为2由表32-2拉削速度vc=68m/min 取Vc=7m/min拉削进给量加工材料为45#钢，由表32-3 f=0.050.2mm/z取f=0.2mm/z 齿数：z=ap/f=5.34/0.2=26齿由f=0.2mm/

27、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=16kw17kw 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

28、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=2.3mm。工序十一：精铣110左右侧面机床选择：卧式X61W型万能铣床。刀具选择：选择YT15硬质合

29、金刀片。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=1.85*2=3.7min.第六章 夹具设计 夹具设计原则是合理选择定位面，使基准误差尽可能减少，加紧位置合理尽可能用满足要求底的夹紧力，防止工件在加工过程中产生震动，减少加工误差，提高加工精度。1.定位方案：图6-1定位方案图设计夹具为进行扩50孔工序夹具，分析，进行扩孔工序，需要限制5个自由度。模具支座地面限制3个自由度为Z向移动，X,Y轴的转动，侧面限制2个自由度为X方向移动和Z轴转动。这样可以是地面和侧面为定位基准，与设计基准重合。

30、无基准不重合、基准偏移误差。综上所述定位面为模具支座地面和底侧面。2.夹紧点的选择：选择不同的夹紧点会产生所需不同的加紧力，加紧效果也不同。工程上常采用“点对点”原则。夹紧点靠近加工位置较好。方案一：采用“点对点”原则：图6-2夹紧方案一原理图方案二，采用靠近加工位置的原则，采用顶部夹紧，同时由于工件在进行扩孔时受到水平方向进给力，在工件背面加上辅助支撑，减少工件加工过程的震动。图6-3加紧方案二方案2比方案1 相比，工件在加工过程中的刚性好强，稳定性更强，选择方案二。3.导向方案：本工序为在镗床上进行扩孔工序，为迅速、准确地确定刀具与夹具的相对位置，夹具上要配有钻套，钻模板与夹具连接。由于工

31、件为大批量生产，考虑到钻套耗损较快，采用可换式钻套。由加工孔直径为50mm，查机械工艺手册，转套到达加工孔之间的距离为80140mm。4.加紧力计算：切削力计算：由工件材料、加工方式、刀具材料查机械加工工艺师手册表17-16切削深度：Ap=(D-d)/2=(49.5-44)/2=2.75mm修正系数：Kr=(b/736)0.75=(760/736)0.75=1.02切削力: Fx=371Ap1.3Xf0.7Kf=371*31.3*1.130.7*(760/736)0.75 = 1535.34N则有加紧机构特征计算所需加紧力图6-4 加紧原理由上图加紧力计算公式为：Fk=KFL/（u1H+l）其

32、中安全系数K=K0K1K2K3K4K5K6=1.3*1.2*1.4*1.0*1.3*1.0*1.0=2.84则夹紧力Fk=2.84X1535.4X80/(0.5X140+87)=2221N5.定位误差计算：如图所示，底面和上面已加好，现在是进行扩孔工序，扩孔工序加工是以底面定位，调刀基准是与地面相接触的定位平面，定位基准和设计基准都是底面，二者与调刀基准重合。加工时，使刀具调整尺寸与工序尺寸一致，即基准不重合误差jb=0，由工件为平面与支撑板接触基准位移误差jw=0,则定位误差dw=jb+jw=0。第七章 课设心得体会为期三周机械制造工程学课程设计已经接近尾声了，设计过程中虽然遇到了一些问题，但在老师的指导下，经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我们