带头导柱设计

1、 目录目录1 准备工作准备工作.31.1 拆画零件图.31.2 生产纲领及生产类型确定.31.3 零件工艺性分析.51.3.1导柱的作用.51.3.2导柱的结构特点.51.3.3导柱的结构工艺性.51.3.4轴形零件加工要求.61.4 毛坯选择.72 工艺过程设计工艺过程设计.82.1 定位基准选择.82.2 零件表面加工方法选择.92.3 零件加工路线设计.103 定量设计定量设计.103.1 加工余量确定及切削用量的确定.103.2 设计毛坯图 .124 工序设计工序设计.124.1 加工设备选择.124.2 工艺装备选择.124.3 工序尺寸确定.13结结 论论.15参考文献参考文献.1

2、61 1 准备工作准备工作1.1 拆画零件图拆画零件图1.2 生产纲领及生产类型确定生产纲领及生产类型确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。该型导柱的年产量可按下式计算： NQn（1 a b） 式中 零件的年产量，件/年； Q产品的年产量，台/年； n每台产品中该零件的数量，件/台； a零件的备品率， b零件的平均废品率，根据设计任务要求：Q=2000， n=4， a=10， b=13将上述数据代入计算公式，解得：N=8880 （件）根据生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系如表 1：表表

3、 1 1 年产量和生产类型的关系年产量和生产类型的关系同类零件的年产量（件）生产类型轻型零件（零件质量小于100kg）中型零件（零件质量1002000kg）重型零件（零件质量大于2000kg）单件生产100105000050001000由上表，可以确定其生产类型为成批生产，按照批量的大小，成批生产又分为小批量生产，中批生产和大批生产，由 500N50000,可最终确定该导柱的生产类型为大批量生产。1.3 零件工艺性分析零件工艺性分析1.3.1 导柱的作用导柱的作用（1）定位作用 模具装配或闭合过程中，避免模具动、定模的错位，模具闭合后保证型腔形状和尺寸的精度。 （2）导向作用 动、定模合模时，

4、首先导向零件相互接触，引导动定模准确闭合，避免成型零件先接触而可能造成成型零件的损坏。（3）承受一定的侧向压力 塑料熔体在注入型腔过程中可能产生单项侧向压力，或由于注射机精度的限制，会使导柱在工作中不可避免受到一定的侧向压力。当侧向压力很大时，不能仅靠导柱来承担，还需加设锥面定位装置。41.3.2 导柱的结构特点导柱的结构特点由上图所示，导柱由直径 10mm,长为 80mm 的圆柱和直径 14mm,长为 5mm 的圆柱头构成，中间磨有越程槽，带头导柱根部有 1x45 倒角。导柱结构的几何要素主要有端面平面，内外圆柱回转面构成,这是一种标准的滑动导柱结构。1.3.3 导柱的结构工艺性导柱的结构工

5、艺性零件的结构对零件的工艺过程影响很大。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，其加工方法与制造成本却可能有很大的差别。因此，要求所设计的零件应具有良好的结构工艺性。良好的结构工艺性是指根据使用要求所设计的零件结构，能在同样的生产条件下，采用高效率、低消耗和低成本的方法制造出来。满足零件的使用要求是考虑零件结构工艺性的前提。在此前提下，还应注意尽可能使毛坯生产、切削加工、热处理和装配调试等各个阶段都具有良好的结构工艺性。如果不能兼顾各阶段，也应做到保证主要，照顾次要。零件结构工艺性的优劣是相对的，与现有设备条件、生产类型和技术水平以及科学技术的发展和新工艺性方法的出现等密切相关。例如非圆形通孔在

6、批量小的情况下，结构工艺性不好，但在批量大的情况下，可采用拉削方法加工，则具有较好的结构工艺性；又如电火花加工的出现，使原来认为不易加工的复杂形腔、直径很小的孔等表面变得容易加工。5在整个制造过程中，零件的切削加工所消耗的时间及费用最多，因此零件结构的切削加工工艺性好坏就显得特别重要。我们要以“便于零件安装、加工，提高切削效率，减少切削加工量和易于保证加工质量”为指导原则，来分析零件切削加工工艺性优劣，进而选择导柱的正确的加工工艺性。导套和导柱一起组成了模具的导向机构，导柱是在导套中滑动而导向的。有些精度要求不高的模具，也可不用导套，而用模板上的孔导向，这种孔叫导向孔。为了使导柱能顺利地进入导

7、向孔，在导向孔的前端应倒成圆角，滑动部分按 H8/f7 的间隙配合。由于导向孔直接做在模板上，所以模板材料常为 T8 等碳素工具钢，淬火后硬度为 55HRC 左右，也可用 45 钢调质后用。 1.3.4 轴形零件加工要求轴形零件加工要求柱形零件的加工工艺主要有：外圆与端面车削加工；外圆磨削加工；外圆的研磨加工。导柱的形状、位置、配合精度与表面粗糙度。确定导柱的加工工艺，除取决于导柱的形状、结构外，其形状、位置、尺寸、配合精度和表面粗糙度的要求，是确定加工工艺、工艺顺序和定位、装夹方式的主要依据。导柱的技术要求分别呈述如下：（1）带头导柱头部与导柱工作部分圆柱度要求 圆柱度是指任一垂直截面最大尺

8、寸与最小尺寸差为圆柱度。圆柱度误差包含了轴剖面和横剖面两个方面的误差。.圆柱度的公差带是两同轴圆柱面间的区域，该两同轴圆柱面间的径向距离即为公差值 。此公差值应达到、控制在允许的范围内。（2）导柱的形状精度与表面粗糙度 带头导柱滑动或滚动部分的圆柱度见表2： 表表 2 2直径/圆柱度01、1 级0、级30-450.0050.007450.0060.0087中心孔，为后继工序提供可靠的定位基准。中心孔加工的形状精度对导柱的加工质量有着直接影响，特别是加工精度要求高的轴类零件。另外保证中心孔与顶尖之间的良好配合也是非常重要的。导柱中心孔在热处理后需要修正，以消除热处理变形和其他缺陷，使磨削外圆柱面

9、时能获得精确定位，保证外圆柱面的形状和位置精度。 表表 3 3导柱的加工工艺过程导柱的加工工艺过程 工序号工序名称工序内容设备工序简图1下料按图纸尺寸 1791锯床2车端面，打中心孔车端面保持长度 88.5，打中心孔。调头车端面至尺寸 86，打中心孔车床3车外圆粗车外圆柱面至尺寸1080，并倒角。调头车外圆 17 至尺寸并倒角。切槽 11 至尺寸车床4检验5热处理按热处理工艺对导柱进行处理，保证表面硬度HRC55606研中心孔研中心孔，调头研另一端中心孔车床7磨外圆磨 10f7 外圆柱面，留研磨余量 0.01，并磨 C1 倒角磨床8研磨研磨外圆 10f7 至尺寸，抛光 C1 角磨床9检验中心孔

10、的钻削和修正，是在车床、钻床或专用机床上按图纸要求的中心定位孔的型式进行的。如图 1.1.1 所示为在车床上修正中心孔示意图。用三爪卡盘夹持锥形砂轮，在被修正中心孔处加入少许煤油或机油，手持工件，利用车床尾座顶尖支撑，利用车床主轴的转动进行磨削。此8方法效率高，质量较好，但砂轮易磨损，需经常修整。如果用锥形铸铁研磨头代替锥形砂轮，加研磨剂进行研磨，可达到更高的精度。采用图 1.1.2 所示的硬质合金梅花棱顶尖修正中心定位孔的方法，效率高，但质量稍差，一般用于大批量生产，且要求不高的顶尖孔的修正。它是将梅花棱顶尖装入车床或钻床的主轴孔内，利用机床尾座顶尖将工件压向梅花棱顶尖，通过硬质合金梅花棱顶

11、尖的挤压作用，修正中心定位孔的几何误差。图1.1.1锥形砂轮修正中心定位孔1三爪卡盘2锥形砂轮3工件4尾座顶尖图 1.1.2 硬质合金梅花棱顶尖2.2 零件表面加工方法选择零件表面加工方法选择主要表面可能采用的终加工方法：按 IT7 级精度，Ra0.4m，应为精车加磨削或超精车或成形磨削。选择确定；按零件材料、批量大小、现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用磨削加成形磨削。其它表面终加工方法：结合主要表面加工及表面形状特点，各回转面采用半精车。各表面加工路线确定：10 外圆：粗车半精车磨削。2.3 零件加工路线设计零件加工路线设计注意把握工艺设计总原则。加工阶段可划分为粗、半精

12、、精加工三个阶段。以机加工艺路线作主体。以主要表面加工路线为主线，穿插次要表面加工。穿插热处理。考虑轴细长等因素，将渗炭处理安排于半精加工之后进行。9安排辅助工序。热处理前安排中间检验。调整工艺路线。对照技术要求，在把握整体的基础上作相应调整。3 3 定量设计定量设计3.1 加工余量确定加工余量确定及切削用量及切削用量的确定的确定因为该零件是大批生产，所以用查表法确定各工序的加工余量。由工艺设计手册差得径向余量：研磨余量 0.01mm，精磨余量为 0.1mm，粗磨余量为 0.3mm，半精车为 1.1mm，粗车余量 2mm，由式 Z总=Zi可得加工总余量为 3.51mm。取加工总余量为 3.5m

13、m，并将粗车余量修正为 1.99mm。计算各工序的基本尺寸。研磨后最小径向工序的基本尺寸为45mm(最小径向尺寸)，其他各工序的基本尺寸依次为：精磨 10mm+0.01mm=10.01mm粗磨 10.01mm+0.1mm=10.11mm半精车 10.11mm+0.3mm=10.41mm粗车 10.41mm+1.1mm=11.51mm 毛坯 11.51mm+1.99mm=13.5mm最大径向工序的基本尺寸为 14mm(最小径向尺寸 )，其他各工序的基本尺寸依次为：半精车 14mm+0.3mm=14.3mm粗车 14.3mm+1.1mm=15.4mm毛坯 15.4mm+1.99mm=17.39mm

14、确定各工序的加工精度和表面粗糙度。由工艺设计手册查得：研磨后为IT5，Ra0.04um（零件的设计要求），精磨后为 IT6，Ra0.16um，粗磨后为IT8，Ra1.25um，半精车后为 IT11，Ra2.5um,粗车为 IT13，Ra16um。根据上述加工经济精度查公差表，将查得的公差数值按“入体原则”标注在工序基本尺寸上。由于带头导柱轴向（即两端面）无特殊要求，只需进行粗车保证轴向尺寸，由工艺设计手册差得：粗车余量 4.5mm，取加工总余量为 5mm，并将粗车余量修正为 5mm。所以毛坯轴向尺寸为 91mm。10确定毛坯尺寸 1791mm。将上述计算和查表结果汇总于表 4 表表 4 4 最

15、最小小径径向向工工序序基基本本尺尺寸寸、公公差差、表表面面粗粗糙糙度度及及毛毛坯坯尺尺寸寸工序名称工序余量/mm加工经济精度表面粗糙度/um工序基本尺寸/mm工序尺寸公差/mm工序尺寸/mm研磨0.01IT50.04100.011100-0.011精磨0.1IT60.1610.010.01610.010-0.016粗磨0.3IT81.2510.110.03910.110-0.039半精车1.1IT112.510.410.1610.410-0.16粗车4.49IT131611.510.3911.510-0.39锯1717 表表 5 5 最最大大径径向向工工序序基基本本尺尺寸寸、公公差差、表表面面

16、粗粗糙糙度度及及毛毛坯坯尺尺寸寸工序名称工序余量/mm加工经济精度表面粗糙度/um工序基本尺寸/mm工序尺寸公差/mm工序尺寸/mm半精车1.1IT112.514.30.16 14.30-0.16粗车4IT131649.40.3949.40-0.39锯9191113.2 设计毛坯图设计毛坯图毛坯如图 3.2.1 所示 图 3.2.14 4 工序设计工序设计4.1 加工设备选择加工设备选择车削采用卧式车床；磨削采用外圆磨床。4.2 工艺装备选择工艺装备选择零件粗加工采用一顶一夹安装，半精、精加工采用对顶安装，铣键槽采用V 形架安装。夹具主要有三爪卡盘、顶尖（拔盘） 、V 形架等。4.3 工序尺寸

17、确定工序尺寸确定 某工序加工应达到的尺寸成为工序尺寸。工序尺寸及工序余量在不断变化，有些工序尺寸在零件图上往往不标出或不存在，需要在制定工艺规程时予以确定。这是制定零件工艺规程的重要工作之一。工序尺寸及其公差的大小不仅受到加工余量大小的影响，而且与工序基准的选择有密切关系。生产中绝大部分加工面都是在基准重合（工艺基准与设计基准重合）的情况下进行加工的。基准重合时，工序尺寸与公差的确定方法如下：（1）确定各工序的基本余量。生产中常采用查表法确定工序的基本余量。12（2）计算各各工序的基本尺寸（包括毛坯尺寸） 。由最后一道工序开始（即从设计尺寸开始）向前推算。对于轴，前道工序的工序尺寸等于相邻后续

18、工序的工序尺寸与其基本余量之差。计算时应注意两点：对于某些毛坯（如热轧棒料）应按计算结果从材料的尺寸规格中选择一个相等或相近尺寸为毛坯尺寸。当材料的尺寸规格与毛坯尺寸不等时，在毛坯尺寸确定后应重新修正粗加工（第一道工序）的工序余量；精加工工序余量应进行验算，以保证精加工余量不至于过大或过小。（3）确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度。（4）公差的确定与标注。公差可从有关手册中查得（或按所采用加工方法的经济精度确定） 。最后一道工序的公差按设计要求确定。将公差数值按“入体原则”标注在工序的基本尺寸上。 5 5 确定切削用量确定切削用量 切削用量的选择 切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。

19、它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。 车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以 v(m/min)表示。其计算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直径（mm） n车床主轴每分钟的转速（r/min） 工件每转一周，车刀所移动的距离，称为进给量，以 f(mm/r)表示；车刀每一次切去的金属层的厚度，称为切削深度，以 ap(mm)表示。 为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，中等精度的零件，一般按粗车一精车的方案进行。 粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主，在生产中加大切削深度，对

20、提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或中等偏低的切削速度。使用高速钢车刀进行粗车的切削用量推荐如下：切削深度 ap=0.81.5mm，进给量 f=0.20.3mm/r，切削速度 v 取 3050m/min(切钢)。 粗车铸、锻件毛坯时，因工件表面有硬皮，为保护刀尖，应先车端面或倒角，第一次切深应大于硬皮厚度。若工件夹持的长度较短或表面凸不平，切削用量则不13宜过大。粗车应留有 0.51mm 作为精车余量。粗车后的精度为 IT14-IT11,表面粗糙度 Ra 值一般为 12.56.3m。 精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求，生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为 IT8IT7，表面粗糙度值 Ra=3.20.8m,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度 ap=0.10.3mm 和较小的进给量 f=0.050.2mm/r，切削速度