锌锭模工艺设计与工艺装备

1、第一章 毕业设计任务概述1.1课程设计任务概述1.1.1简述设计的主要内容 以零件为设计依据，对零件进行工艺分析，绘制出零件图。根据零件图确定加工余量，设计并绘制毛坯图。通过对零件的整体把握，设计相应的工艺路线，且对所设计的工艺路线进行比较分析，从中获得最佳方案，以利于生产效率的提高。依照所设计的工艺路线，填写相应的工艺文件（工艺过程卡，工序卡）。选择合理的量具和切削用量，编写出零件的加工程序，并对加工程序进行相应的调试、检查、修改，以利于工件加工，从而编写一内容精简、说服力强的设计说明书。1.1.2设计指导思想设计指导思想大体可以归纳为六个字：优质，高效，低耗。1、指保证和提高产品的质量。产

2、品的质量包括整台机械的装配精度，使用性能，使用寿命和可靠性，以及零件的加工精度和加工表面质量。 2、提高劳动生产率。提高劳动生产率的方法：一是提高切削用量，才有那个高速切削，高速磨削和重磨削。3、要节省人力合理选择材料，研究新材料；合理使用和改进现有的设备，研制新的高效设备的等。对上述三个问题我们要进行系统的分析，不能只保证一个方面或两个方面，二是要兼顾。既要满足质量要求的前提下不断提高劳动生产率和降低成本。只有这种指导思想下完成的工艺才可能是先进的工艺。第二章 零件图样分析2.1 材料及热处理分析材料选择：HT195灰铸铁中碳主要以片状石墨形式析出的铸铁，断口呈灰色。灰铸铁具有优良的铸造性能

3、，可铸造形状复杂的薄壁铸件，具有良好的减摩性和切削加工性，良好的消震性。灰铸铁由于石墨的存在，故对其表面的小缺陷或小缺口等几乎不具有敏感性，所以具有较低的缺口敏感性。化学元素材料牌号CSiMnSPHT1952.54.01.0-2.50.5-1.40.150.3HT195的化学成分（质量分数）灰铸铁有显微组织有三种类型：铁素体F+片状石墨G；铁素体F+珠光体P+片状石墨G；珠光体P+片状石墨G。HT195的力学性能 性能材料抗拉强度延伸率弹性模量疲劳极限硬度冲击值密度比热导热系数线胀系数电阻率HT19510-40Pm,故钻、攻丝的切削用量选择合理。粗精铣： 粗铣时所消耗的功率较大，故以粗铣为例。

4、 查机械加工工艺手册得Pm=0.99Kw,Vc=17m/min. 查X6140机床说明书，取n=270r/min,实际切削速度Vc为： V实=16.96m/min 检验机床功率：Pm=Pm(V实/V)K=0.99(16.96/17)1=0.99Kw 机床有效功率：P= P= 110.81=8.91Kw （P及由X6140型机床说明书查出）由于PPm,故粗精铣的切削用量选择合理。第六章 工艺分析工件材料为HT195，单件小批量N=60。如图1-1所示，工序9中需钻4M10深20的螺纹底孔，并攻丝4M10-6H深20的螺纹孔。故需设计钻床专用夹具。图6-1 零件加工工序图工件加工要求：4M10深2

5、0的螺纹底孔，相对于两角侧内面的距离为23.750.1，两螺纹孔纵向孔间距为700.15。四个螺纹孔均匀分布于两角底面上。工序基准。根据零件加工要求，螺纹孔的工序基准为两角侧内面。第七章 钻模的结构设计7.1 定位方案和定位装置的设计这种装置包括定位元件及组合，其作用时确定工件在夹具中的位置，即通过它使工件加工时相对与刀具及切削成形运动出用正确的位置。 如支撑板、V型板、定位心轴等。在选择定位元件时，定位元件应满足以下要求：1. 足够的精度；2. 足够的强度和刚度；3. 耐磨性好；4. 工艺性好；针对该工件的特点，有如下两种定位方案：方案一：选工序基准两角侧内面、35半轴孔作定位基面。如图7-

6、1所示，以削边销限制X轴、Y轴、Z轴的角度自由度，Y轴、Z轴的直位移，钻模板凸台限制Y轴、Z轴的角度自由度，X轴位移位移自由度。故Y轴、Z轴的角度自由度属于重复定位，分析可得，但仍然满足加工要求，即不但不产生有害影响，反而可增加工件装夹刚度的定位，故是可用重复定位。此方案由于基准重合而定位误差小，宜采用。方案二：选工序基准两角外侧面、35半轴孔作定位基面。如图7-2所示，以削边销限制X轴、Y轴、Z轴的角度自由度，Y轴、Z轴的直位移，三个圆头支撑钉(由于铸造表面粗糙不平，故选圆头支撑钉)限制Y轴、Z轴的角度自由度，X轴位移位移自由度。故Y轴、Z轴的角度自由度属于重复定位，分析可得，但仍然满足加工

7、要求，即不但不产生有害影响，反而可增加工件装夹刚度的定位，故是可用重复定位。但由于此方案基准不重合而造成的误差较大，而且夹紧机构及夹具体的设计相对复杂。综上所述，选择方案一的定位装置。图7-1 方案一定位图7-2 方案二定位7.2 导向方案由于工件4M10深20的螺纹底孔需钻、机动攻丝多工步加工，故选择快换钻套。导向方案如图7-3所示。图7-3 钻模导向方案7.3 夹紧方案夹紧机构既要能够保证工件加工过程中工件的稳定又要能够在装卸过程中实现快速方便。夹紧装置的设计和选用是否合理，对保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大影响。因此，对夹紧装置提出如下基本要求： 夹紧过程中，不能破坏工

8、件在定位时所处的正确位置。 夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，夹紧可靠牢固，振动小，又不允许的变形。 夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。 具有良好的结构工艺性和使用性。力求简单，便于制造维修，操作安全方便，并且省力。综合考虑零件形状，生产纲领等因素，采用螺旋夹紧机构，如图7-4所示。图 7-4 钻模夹紧方案夹紧力的确定夹紧力大小的估算步骤：A、建立理论夹紧力与主要切削力的静平衡方程:。 B、实际需要的夹紧力，应考虑安全系数，=K。 C、校核夹紧机构产生的夹紧力是否满足条件：。钻削加工所需夹紧力估算：在以工件

9、为受力体的平衡力系中，钻削的轴向力P和夹紧力由支撑反力平衡，而钻削扭矩有使工件产生转动的趋势，为了保证加紧可靠，夹紧力和轴向钻削力在两处接触面上的所产生的摩擦阻力矩之和，必须满足：式中 为钻削扭矩，其值可由切削原理的公式计算或由经验确定； 为钻削时，削边锥销与工件接触处由于夹紧力的作用所引起的摩 擦力矩，实际上是滚花螺母与钻模板作用所引起的摩擦力矩。 M为钻削时，由于加紧力和钻削轴向力P的作用，支承面上所产生的摩擦阻力矩M=(+P)fr故滚花螺母实际所需的夹紧力 (N)式中 钻削扭矩 F 工件与支承件接触面的摩擦因数 当量摩擦半径7.4 夹具体夹具体是夹具的基础件，它将夹具上的各种装置和元件连

10、接成一个整体，并通过它将夹具安装到机床上。夹具体毛坯的类型： 铸造夹具体 铸造夹具体工艺性好，可铸成各种复杂形状，应用范围广泛。 焊接夹具体 焊接夹具体采用钢材、型材焊接而成。它适应于新产品试制、 临时急用及结构简单的夹具体。 锻造夹具体 锻造夹具体适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度较 大的夹具体。 装配夹具体 装配夹具体是选用标准毛坯件或零件及个别非标准件通过 销钉连接，组装而成。同时，夹具体应该满足以下要求：1. 正确的将工件对刀具定位；2. 加工时靠地夹紧和牢固支承工件；3. 给予刀具导向；4. 再聚在机床上找正并固定；5. 刀具折断最少，寿命长；6. 人为误差的可能性最少；7.

11、便于技术等级不高的工人操作；8. 减少作业时间。根据该工件特点、经济成本等问题，选用铸造夹具体，夹具体上安装工件，同时又连接铰链螺栓，如图7-5所示。图7-5 钻模夹具体第八章 夹具图尺寸、公差及技术要求的标注 制定夹具公差和技术要求的基本原则制定夹具公差和技术要求，必须以产品图样、工艺规程和设计任务书为依据，对被加工工件的尺寸、公差和技术要求等进行全面分析、细致考虑，以便确定夹具所必须达到的经济精度，使机床夹具的制造精度能确保产品质量。制定夹具公差和技术要求时，应遵循以下基本原则:1为保证工件的加工精度，在制定夹具的公差和技术要求时，应使夹具制造误差的总和不超过工件相应公差的1/51/3。2

12、为增加夹具的使用可靠性和使用寿命，必须考虑夹具使用过程中磨损补偿，在不增加制造困难的前提下，应尽量把夹具的公差定的小一些。3为了减少加工的困难，有时允许适当放宽夹具各组成元件的制造公差，而采用调整法、修配法、装配后加工、就地加工等方法提高夹具的制造精度。4夹具中的尺寸、公差和技术要求应表示清楚，不可相互矛盾和重复；凡标注公差要求的部位，必须有相应的检验基准。5夹具中对于精度要求较高的定位元件，应用质地较好的材料制造，其淬火硬度一般不低于50HRC，以保持精度。6夹具设计中，不论工件尺寸公差是单向分布还是双向分布，都应改为以平均尺寸为基本尺寸和双向对称分布的公差，以此作为夹具的相应基本尺寸，然后

13、规定夹具的制造公差。针对本零件，如图8-1所示，主要标注如下尺寸和技术要求：图8-1 锌锭模钻模结构图 最大轮廓尺寸。750mm、300mm、350mm。 影响工件定位精度的尺寸和公差。钻模板凸台两侧与工件两角侧内面的 配合尺寸391。 影响导向精度的尺寸和公差。钻套导向孔的尺寸、公差8.5F7。 影响夹具精度的尺寸和公差。钻套的横向中心距尺寸438.50.06mm， 钻套的纵向中心距尺寸700.03mm。 需标注的技术要求：工件定位压紧力应当适当，夹具的非工作表面喷涂 灰色漆。第九章 工件加工精度分析 影响加工精度的因素：用夹具装夹工件进行机械加工时，其工艺系统中影响工件加工精度的因素有很多

14、，与夹具有关的因素有定位误差、对刀误差、夹具在机床上的安装误差和夹具误差，在机械加工工艺系统中，影响加工精度的其他因素综合称加工方法误差，上述各项误差均导致刀具相对工件的位置不精确，从而行成总的加工误差。本工序的主要加工要求是：螺纹孔相对于两角侧内面尺寸23.750.1mm,螺纹孔的横向中心距尺寸438.5mm,螺纹孔的纵向中心距尺寸70mm。螺纹孔的横向中心距尺寸可由钻套的横向中心距438.50.06mm保证，螺纹孔的纵向中心距尺寸可由钻套的纵向中心距700.03mm保证。故只分析尺寸23.750.1mm即可。9.1 定位误差 工序基准与定位基准重合，所以B=0，钻模板凸台两侧尺寸3910.

15、03，工件两角侧内面尺寸391.50.06，在尺寸23.75mm方向上的基准位移误差为 =X=0.06(0.03)=0.09mm定位误差为 =0.09mm。9.2 刀具误差因刀具相对与对刀或导向元件的位置不准确而造成的加工误差，称为对刀误差，钻头与钻套间的间隙会引起钻头的位移或倾斜，造成加工误差，钻套导向孔尺寸为8.5，钻头尺寸为8.5。故对刀误差=0.0350.006=0.029mm。9.3夹具安装误差因夹具在机床上的安装不精确而造成的加工误差，称为夹具的安装误差，该工件中夹具的安装基面为平面，因而没有安装误差，故 =09.4 夹具误差因夹具上定位元件、对刀或导向元件、分度装置及安装基准之间的位置不精确而造成的加工误差称为夹具误差，夹具误差主要包含定位元件相对于安装基准的尺寸或位置误差， 定位元件相当于对刀或导向元件(包含导向元件之间)的尺寸或位置误差 ，定位元件相对与安装基准的尺寸或位置误差 ，