专业　数控加工与模具设计   

姓名　　　　　 　　　

指导教师　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　南京工程学院编

　　　　　　　　　　　　　2013 年 10 月 20 日

设计题目

 “链片冲孔落料复合模”凸凹模零件的机械加工工艺过程及工艺装备的设计

1、装配图

2、凸凹模零件

前言

《模具制造学》课程设计是在完成模具制造学理论课后进行的一个重要的实践教学环节，通过本次课程设计要求达到的基本目的：

巩固融会贯通模具制造学课程所学的内容，深刻理解模具零件部件制造的方法与模具的装配技术，掌握制定模具制造工艺规程的方法。

综合运用本专业所学其他课程和本课程的知识，解决生产实践中的问题，从而全面提高学生从事工程技术工作的能力。包括设计能力、绘图能力、技术分析与决策的能力、文献检索能力以及撰写技术论文的能力等等。

本课程设计时间为期一周，内容为要求学生完成给定冲压模具或注射模具的主要典型零件的制造工艺规程和整套模具的装配工艺规程的编制。

此次课程设计的主要目的是为了培养学生的综合运用所学知识的能力以及团队合作的能力。需要学生把所学的知识重新温习一遍，并且能够灵活运用，同时要求学生要学会主动积极的去查阅手册，来了解模具制造工艺学所学的内容。最终通过一组成员的共同努力来设计制造出合理的模具零件制造工艺和模具装配工艺规程。

因为课程设计时间有限，加上所学的知识结构尚未强化，希望老师能够批评指正。

1 工艺设计任务书

1）课程介绍

《模具制造工艺学》是一门实践性、应用性强的课程，通过本次课程设计，使同学们深入。全面和系统掌握这门学习的基础理论，并将理论知识贯穿到实践应用中，提高大家分析、研究和应用能力。

2）任务

（1）模具零件的工艺分析

（2）制定零件的制造工艺方：①制订工艺路线②选择定位基准，进行必要的工序尺寸计算 ③选择机床及工、夹、量、刃具  ④加工余量及工序间尺寸与公差的确定⑤切削用量的确定

（3）画毛坯图：在加工余量已确定的基础上画毛坯图，要求毛坯轮廓用粗实线绘制，零件的实体尺寸用双点画线绘出。比例取1 ：1 。同时应在图上标出毛坯的尺寸、公差、技术要求、毛坯制造的分模面、圆角半径和起模斜度等。

（4）填写机械加工工艺过程综合

4）课程设计说明书

   ①目录；

   ②工艺设计任务书；

   ③零件分析；

   ④确定生产类型；

   ⑤选择毛坯，

   ⑥拟定工艺路线；

   ⑦工序设计（选择机床和工艺装备，确定工序余量、工序尺寸及公差．确定各工序的

切削用量，绘制各工序的工序简图，确定工时定额）； 

   ⑧给定夹具的工作原理的简单说明，定位方案分析，定位元件的组成，夹紧方案分析，夹紧机构的组成，定位误差的计算等（选作内容)。

2 零件的工艺分析

此零件是链片冲孔落料复合模凸凹模，可以在一次冲压中完成冲孔落料两个工序, Ф9孔为冲孔凹模,外形为落料凸模。其固定方式是以Ф24等外轮廓与凸凹模固定板4铆接固定。

零件的外轮廓作为凸模刃口较为简单,由两个Ф24的圆弧和宽度18的方肩围成，高度为44mm。比较适合机械加工和线切割加工。Ф9作为凹模刃口，为了能够达到装配及产品的要求，零件外表面精度要求比较高，粗糙度为0.8, Ф12的废料通道粗糙度要求较低为3.2。本零件尺寸齐全、要求合理、结构工艺性好。

链片复合冲裁模具凸凹模的主要技术要求：

（1）尺寸精度：凸、凹模刃口尺寸在0.013mm内。

（2）硬度：60~HRC。可以使用Cr12MoV经淬火、回火后得到。

（3）表面粗糙度：零件外表面和孔内上侧粗糙度为Ra0.8，孔内下侧粗糙度为Ra3.2。

2.1 确定零件毛坯

本零件是模具最重要的工作零件，模具刃口在压力和摩擦力的作用下，经常出现磨损失效，尤其是冲头受力较大，而且在一次冲裁过程中经受两次摩擦（冲入和退出各一次），因而冲头的磨损较快，因此对零件的硬度有较高的要求。直接对工件进行冲压，要求硬度高、强度好，故应选择锻件为毛坯形式。因模具为单件生产，故可用自由锻制造。

2.2 工艺方案对比

根据该零件的加工工艺性条件，可以采用两个方案：

方案一：备料—粗铣（数控铣床）—半精铣—粗磨（成型磨床）—热处理（淬火、回火）—精磨—检验。

方案二：备料—粗铣—半精铣—热处理—电加工—精磨—检验。

工艺方案的比较与确定

方案一采用传统机床加工，工艺相对麻烦对设备和技术人员的要求较高，且模具加工设备多，生产周期长不宜采用。

方案二采用线切割特种加工技术，工艺简单，精度高，模具加工设备少，生产周期短还可以一件多用，割下的工件为凸模，留下的预料可作为凹模。

2.3 确定工艺方案

综上所述，应使用方案二作为加工方案。

3 拟定零件工艺路线

3.1 定位基准

本零件为套形零件。外圆尺寸Ф24，与内孔尺寸Ф9、Ф12为同心圆。一般可按照基准统一原则，故选择铣削后侧表面为精基准，而选择毛坯外表面为粗基准。

3.2 加工方法

表面加工方法应依据其加工精度与表面粗糙度要求参照各种表面典型加工路线来确定。经查阅[1]，确定本零件各表面的加工方法如表3-2：

3.3 工艺路线确定

（1）下料：毛坯锻成长方形并退火处理。

（2）铣：铣六个面，将毛坯铣成六面体。

（3）钳：钻穿丝孔在程序加工起点（图所示A点和两个Ф9圆心）处钻出2~3mm的穿丝孔并作为两个Ф12的中心孔。

（4）钻：用Ф12钻头钻孔至37mm深度。

（5）热处理：淬火、回火并检查硬度是否为60~HRC。

（6）磨：磨削上下平面。

（7）电加工：按图样编制线切割加工程序并进行线切割加工。

（8）钳：研磨凸凹模工作部分。

4 编制加工工艺

4.1加工余量的确定

根据[1]表1.6确定毛坯余量为单边3mm，即锻件为72 mm×30 mm×50 mm，如图所示。

表4-1毛坯余量图

确定粗铣余量为1.4mm确定精铣余量为0.5mm，确定上下端面磨削余量长方向为0.5mm。

4.2确定工艺内容

工序一：铣零件各个外表面

工件材料：CrWMn合金工具钢退火，锻件。

机床：铣床X62W(xA6132)。

刀具：高速钢粗齿锥柄立铣刀，刀具尺寸直径D=20mm,总长L=195mm,切削部分长度l=65mm,齿数z=3。

切削深度 ap=1.25 mm

每齿进给量 fz=0.2mm/齿

切削速度V=20m/min，切削液选用含硫极压切削油

工序二：钻穿丝孔 

把工件划线定中心孔并装夹在工作台上。

机床：通用型钻床Z5125。

刀具：选择Φ3mm的高速钢麻花钻，进给量0.06mm/r,切削速度10m/min，切削液选择乳化液。

刀具：选择Φ12mm的高速钢麻花钻，进给量0.1mm/r,切削速度37m/min，切削液选择乳化液。

工序三：热处理

淬火： 

第一次预热：300～500℃，第二次预热840～860℃；淬火温度：1020～1040℃；冷却介质：油，介质温度：20～60℃，冷却至油温；随后，空冷。 

回火： 

经过以上淬火工艺，可以达到降低硬度的作用，具体回火工艺如下： 

加热温度400～425℃，得到HRC=60～。

工序四：磨零件上下端面

目的：为了消除热处理对表面的影响，以达到设计要求。

磨床：MYS250 (砂轮直径140～200mm，砂轮内经75mm，砂轮宽度20mm）

磨头主轴转速2810r/min，左右平面磨削。

轴向进给量 fa=0.5B=10mm(双行程）

径向进给量 fr=0.020mm/双行程

工序五：电加工

机床型号：DK7732B-CG 

已知凹、凸凹模双面配合间隙为0.08~0.12，取间隙为0.1钼丝直径Φ0.13，单边放电间隙0.01。

先从内孔穿丝顺时针方向加工两个Φ9内孔。断丝后如图示从O点穿丝，按顺时针方向加工完外轮廓，完成零件加工。

4.3 工艺过程卡片

根据以上的工艺设计的内容，填写机械加工工艺过程综合卡表4-3：

表4-3机械加工工艺过程综合表

4.4 编制线切割加工程序

（1）确定计算坐标系

由图形的对称轴为坐标系的X、Y轴，如图4-4所示。由于图形的对称性，只需要计算一个象限点坐标，其余坐标可按对称性换算得到。

图4-4线切割坐标系

（2）计算钼丝偏移量f：

（3）计算各点中心坐标：

显然圆心O2的坐标为（21000,0），交点b的坐标为：

因此，在计算坐标系中，b点坐标为（13096,25），其余象限中各交点的坐标均可根据对称关系得到：

a（-13096,25）c（13096,-25）d（-13096,-25）

圆心O1点的坐标为（-21000,0）。为了编制程序，还需要计算各交点在切割坐标系中分别以O1、O2为原点的坐标：

1　a在O1点为原点的坐标系中坐标为：

2　d在O1点为原点的坐标系中坐标为：

d(7904,-25)

3　b在O2点为原点的坐标系中坐标为：

b(-7904,25)

4　c在O2点为原点的坐标系中坐标为：

c(-7904,-25)

(4) 确定切割顺序

钼丝的切割顺序为逆时针方向为：

（5）计数方向与计数长度

圆弧ad的终点是d，且有，所以计数方向为GY，计数长度则应取各段圆弧在Y轴上投影长度之和，即：

J=11997×2+（11997-25）×2 = 30138

同理圆弧cb的计数方向取GY，计数长度为30138

4.5编制切割程序

编制外轮廓线切割程序如下：

设计总结

根据设计的要求，我设计的是“链片冲孔落料复合模”凸凹模零件的机械加工工艺过程及工艺装备的设计。在规定的时间内完成从模具装配、结构及零件的工艺设计。经历了一周，除了自己的努力外，更多的是要感谢老师在我设计过程中对我的指导以及同学们对我的帮助。 在他们的帮助下，我修正了设计中一个又一个错误，更重要的是我从中学到了很多东西，这些在原来学过的教材中是无法找到的，这些也是我以后学习和工作中很宝贵的财富。

本次课程设计让我认识到自己所学的知识非常有限，想要制定一整套合理的模具零件制造工艺以及装配流程并非易事，需要我们综合运用所学的知识以及与公差测量等我们没学到的知识，并且还要考虑实际生产中所出现的问题。必须要全面综合的考虑问题。

本次课程设计让我学到了很多有用的知识，其中包括综合运用自己所学的知识、正确查阅各种手册的方法。提高了我与老师同学们正确有效的进行沟通交流的能力。

总之，本次的模具制造工艺学课程设计让我受益匪浅。

参考文献

[1] 《模具制造工艺》，张荣清主编，高等教育出版社，2006年。

[2] 《模具制造工艺》，黄毅宏主编，机械工业出版社，19年。

[3] 《机械制造与模具制造工艺学》，陈国香主编，清华大学出版社，2007年。

[4] 《机械设计手册》，机械设计编委会编著，机械工业出版社，2008年。

[5] 《模具制造技术》，翟德海主编，化学工业出版社，2009年。下载本文