凹模电火花穿孔加工加工工艺设计.doc

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1、华东交通大学 机电工程学院 目录模具制造工艺学课 程 设 计 任 务 书3引言4第一章 凹模板的工艺分析51.1凹模板的用途51.2凹模板的技术要求51.3凹模板的结构分析5第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图62.1选择毛坯62.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量62.3绘制锻造毛坯简图6第三章 拟定凹模板工艺路线73.1定位基准的选择73.2表面加工方法的确定73.3加工阶段的划分73.4工序的集中与分散73.5工序顺序的安排73.6确定工艺路线8第四章 加工余量的确定94.1加工余量的确定9第五章 机床设备及工艺装备的选用105.1机床设备的选用105.2工艺装备的选用10第六章 切削用量、时

2、间定额的计算116.1切削用量的计算116.2时间定额的计算14第七章 电极的设计与电规准的选择167.1 电火花穿孔加工方法的选择16第八章 热处理工艺设计258.1 T10A钢258.2热加工258.3预备热处理258.4最终热处理25第九章 编制工艺文件279.1机械加工工艺过程卡片279.2机械加工工序卡片28总结33参考文献34第 25 页 共 25 页 引言模具制造工艺课程设计是在我们学习完了机械工程材料、材料成型工艺基础等课程的基础上，在进行了生产实习之前，进行的一个重要的实践性教学环节。其主要目的是通过课程设计，结合具体零件的制造工艺，以达到理论与实践的有机统一，进一步深化对理

3、论的认识，锻炼学生查阅资料、查阅国标手册的能力；培养创新能力，提高工艺设计能力、动手能力和初步的科学研究能力；为以后的毕业设计及从事相关技术工作打下一定的基础。本课程设计包括以下几个方面的内容：第一章 凹模板的工艺分析主要包括零件的用途、尺寸精度、形位公差、表面质量及结构分析，绘制CAD二维平面图等内容。第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图包括毛坯类型的选择，毛坯尺寸公差和机械加工余量的确定，绘制毛坯简图。第三章 拟定凹模板工艺路线包括定位基准的选择，表面加工方法的确定，加工阶段的划分，工序的集中与分散，工序顺序的安排，确定工艺路线。第四章 加工余量的确定包括加工余量的确定。第五章 机床设备和工艺设

4、备的选用包括机床、刀具、夹具、量具的选用。第六章 切削用量、时间定额的计算包括切削用量的计算，时间定额的计算。第七章 电极的设计与电规准的选择包括电极加工方法的选择，材料选择，尺寸设计，电极的装夹与定位及电规准等参数确定。第八章 热处理工艺设计包括预备热处理，最终热处理。第九章 编制工艺文件填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片。第一章 凹模板的工艺分析1.1凹模板的用途凹模板主要用来与凸模一起配作，从而加工出所需形状。1.2凹模板的技术要求1.上、下平面：平行度误差不能超过0.02um，达到IT5（见文献1表9-16），表面粗糙度不能超过1.6um；2.孔：2-10通孔的Ra为1.6um

5、;中心电火花电极穿孔达到IT9（见文献1表9-2）。1.3凹模板的结构分析凹模板属于板（块）类，主要加工内容为平面与孔系的加工，及电火花穿孔加工。平面的加工方法为铣；孔系的加工方法为钻、铰；电火花穿孔加工方法为成形电极间接法。图1-1 凹模第二章 确定毛坯、绘制毛坯简图2.1选择毛坯凹模板选用自由锻件（碳素工具钢T10淬火+低温回火：HRC6064）（见文献24.1.1）2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量图2-1 毛坯图第三章 拟定凹模板工艺路线3.1定位基准的选择基准选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问

6、题百出，更为严重的还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准。1.精基准的选择选择零件上表面为精基准，遵循“基准统一”原则。2.粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。凹模板属于板类零件，根据基准选择原则可选用下表面为粗基准。3.2表面加工方法的确定根据凹模板零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如下：表3-1 凹模板零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注上下表面1.6粗铣-精铣文献3表1-8侧面粗铣-精铣文献3表1-82-10孔1.6钻-铰文献

7、3表1-74-M12孔钻-攻丝文献3表1-75.2孔钻-铰文献3表1-72-8孔钻-铰文献3表1-7中心电极孔IT9电火花成形电极穿孔3.3加工阶段的划分该凹模板零件质量要求不高，可将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。3.4工序的集中与分散 选用工序集中原则安排定模板的加工工序。运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。3.5工序顺序的安 1.机械加工工序（1）遵循“先基准后其他原则”原则。（2）遵循“先粗后精”原则。先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则。先加工主要表面

8、凹模板上、下平面，后加工次要表面侧面。（4）遵循“先面后孔”原则。先加工平面，再加工各孔。2.热处理工序锻造毛坯后，先进行退火，退火硬度为197HBW。粗加工后，再进行调质，调质硬度为183207HBW。（见文献24.1.1）3.辅助工序精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该凹模板工序的安排顺序为：下料锻造毛坯退火机械粗加工调质机械精加工电火花成形电极穿孔刃口修模终检。3.6确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，得出定模板的工艺路线如下：表3-2 定模板工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1锻造毛坯游标卡尺2退火3粗铣上下面、侧面立式铣床端铣刀，立

9、铣刀游标卡尺4钻2-8、2-10、5.2、4-M12立式钻床麻花钻卡尺、塞规铰2-8、2-10、5.2铰刀54-M12攻丝机攻丝卡尺、塞规6淬火+低温回火7检验余量大小检验卡尺、塞规8精铣上下面、侧面立式铣床端铣刀，立铣刀游标卡尺9电火花成形电极穿孔D7125B成形电极游标卡尺10刃口修磨钳工游标卡尺11终检卡尺、塞规、百分表第四章 加工余量的确定4.1加工余量的确定上下面： 机械加工总余量6/2=3mm 精铣：0.70.9，取0.7（见文献4表5.3.15） 粗铣：3-0.7=2.3侧面： 机械加工总余量8/2=4mm 精铣：0.60.8，取0.6（见文献4表5.3.15） 粗铣：4-0.6

10、=3.4mm2-8： 钻：7.8（见文献3表2-28） 铰：8（见文献3表2-28）2-10： 钻：9.8（见文献3表2-28） 铰：10（见文献3表2-28）5.2： 钻：5.0（见文献1表9-67） 铰：5.2（见文献1表9-67）4-M12： 钻：11.8（见文献3表2-28） 攻丝：12（见文献3表2-39）第五章 机床设备及工艺装备的选用5.1机床设备的选用铣床：X52K立式铣床，功率为7.5kW（见文献3表4-14）钻床：Z525立式钻床（见文献3表4-8）5.2工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具、量具。1.刀具上下平面： 高速钢镶齿套式面铣刀，直径D=80，总长L=36，刃

11、长l=30,齿数z=10（见文献3表3-23）侧面： 高速钢直柄立铣刀，d=20，L=104，l=38，z=3（见文献3表3-15）2-8： 高速钢直柄麻花钻，d=7.8,L=117,l=75（见文献1表9-67） 高速钢直柄机用铰刀，d=8,L=117,l=33（见文献1表9-70）2-10： 高速钢直柄麻花钻，d=9.8,L=133,l=87（见文献1表9-67）高速钢直柄机用铰刀，d=10,L=133,l=38（见文献1表9-70）5.2： 高速钢直柄麻花钻，d=5,L=86,l=52（见文献1表9-67） 高速钢直柄机用铰刀，d=5.2,L=86,l=23（见文献1表9-70）4-M1

12、2： 硬质合金锥柄麻花钻，d=11.8,L=175,l=94（见文献1表9-67）攻丝机S4010，d=122.夹具铣床：铣床夹具钻床：平口钳，斜孔用万向可倾平口钳（见文献5表6-1）3.量具平面：游标卡尺孔：卡尺、塞规第六章 切削用量、时间定额的计算6.1切削用量的计算工序3：粗铣上下面、侧面上下面：（1）背吃刀量：=2.3mm（2）进给量：每齿进给量=0.080.15mm/z（见文献3表5-7），取为0.08 mm/z。每转进给量=z=0.8mm/z（3）切削速度：=44.9m/min（见文献3表5-9）（4）主轴转速：n=178.65r/min，取为190 r/min（见文献3表4-15

13、）（5）实际切削速度 =47.75m/min侧面：（1）背吃刀量：=3.4mm（2）进给量：每齿进给量=0.060.09mm/z（见文献3表5-11），取为0.08 mm/z。每转进给量=z=0.24mm/z（3）切削速度：=56m/min（见文献3表5-13）（4）主轴转速：n=891.27r/min，取为950r/min（见文献3表4-15）（5）实际切削速度 =59.69m/min工序4：钻2-8、2-10、5.2、4-M16钻2-8：（1）背吃刀量：=7.8mm（2）进给量：每转进给量=0.2mm/z（见文献3表5-21）取为0.22 mm/z（见文献3表4-10）（3）切削速度：=1

14、7m/min（见文献3表5-21）（4）主轴转速：n=693.75r/min，取为680 r/min（见文献3表4-9）（5）实际切削速度 =16.66m/min钻2-10：（1）背吃刀量：=9.8mm（2）进给量：每转进给量=0.20mm/z（见文献3表5-21），取为0.22 mm/z（见文献3表4-10）（3）切削速度：=17m/min（见文献3表5-21）（4）主轴转速：n=552.17r/min，取为545 r/min（见文献3表4-9）（5）实际切削速度 =16.78m/min钻5.2：（1）背吃刀量：=5mm（2）进给量：每转进给量=0.30mm/z（见文献3表5-21），取为0

15、.28 mm/z（见文献3表4-10）（3）切削速度：=17m/min（见文献3表5-21）（4）主轴转速：n=1082.25r/min，取为960 r/min（见文献3表4-9）（5）实际切削速度 =15.08m/min钻4-M12：（1）背吃刀量：=11.8mm（2）进给量：每转进给量=0.20mm/z（见文献3表5-21），取为0.22 mm/z（见文献3表4-10）（3）切削速度：=17m/min（见文献3表5-21）（4）主轴转速：n=458.58r/min，取为392r/min（见文献3表4-9）（5）实际切削速度 =14.53m/min工序4：铰2-8、2-10、5.2铰2-8：

16、（1）背吃刀量：=0.2mm（2）进给量：取0.36 mm/z（见文献3表4-10）（3）切削速度：=19m/min（见文献4表6.1.62）（4）主轴转速：n=755.99r/min，取为680r/min（见文献3表4-9）（5）实际切削速度 =17.09m/min铰2-10：（1）背吃刀量：=0.2mm（2）进给量：取0.36 mm/z（见文献3表4-10）（3）切削速度：=19m/min（见文献4表6.1.62）（4）主轴转速：n=604.79r/min，取为680 r/min（见文献3表4-9）（5）实际切削速度 =21.36m/min铰5.2：（1）背吃刀量：=0.2mm（2）进给量

17、：取0.36 mm/z（见文献3表4-10）（3）切削速度：=21.1m/min（见文献4表6.1.62）（4）主轴转速：n=1291.60r/min，取为1360r/min（见文献3表4-9）（5）实际切削速度 =22.22m/min工序5：攻丝4-M12：攻丝4-M12：（1）切削速度： （s为螺距）所以15.32m/min（2） 主轴转速：n=488r/min 根据攻丝机S4010的数据（主轴转速360930r/min，4级变速）选取n=550r/min （3）实际切削速度：=17.3m/min工序8：精铣上下面、侧面上下面：（1）背吃刀量：=0.7mm（2）进给量：每转进给量=0.24

18、0.5mm/z（见文献3表5-8），取为0.3 mm/z（3）切削速度：=54.6m/min（见文献3表5-9）（4）主轴转速：n=217.25r/min，取为235 r/min（见文献3表4-15）（5）实际切削速度 =59.06m/min侧面：（1）背吃刀量：=0.6mm（2）进给量：每齿进给量=0.060.09mm/z（见文献3表5-11），取为0.06 mm/z。每转进给量=z=0.18mm/z（3）切削速度：=65m/min（见文献3表5-13）（4）主轴转速：n=1034.51r/min，取为950r/min（见文献3表4-15）（5）实际切削速度 =59.69m/min6.2时间

19、定额的计算单件时间定额 （见文献3P116）其中，：基本时间，：辅助时间（按基本时间的15%20%估算），：作业时间，：布置工作地时间（按作业时间的2%7%估算），：休息和生理需要时间（按作业时间的2%4%估算），：准备与终结时间（按作业时间的3%5%估算）。图7-3电极形状与尺寸第八章 热处理工艺设计8.1 T10A钢1.化学成分（见文献2表4-13）表8-1 T10A钢化学成分（质量分数） （%）钢号CSiMnPST10A0.951.040.350.400.0300.0202.临界点（见文献7P190）表8-2 T10A钢的临界温度临界点Ms温度（近似值）/7308007002008.2热

20、加工（见文献7表4-14）表8-3 T10A刚锻造工艺规范项目加热温度/始锻温度/终锻温度/冷却方式钢锭1100115010501100750850空冷钢坯1050110010201080750800空冷8.3预备热处理（见文献7P191）锻后退火：加热温度为750770，保温12h，炉冷至550一下出炉空冷，退火后硬度197HBW。8.4最终热处理（见文献7P191）淬火+低温回火：淬火规范见表8-4所示表8-4 推荐淬火规范方案加热温度/冷却硬度HRC冷却介质介质温度/延续冷却至20770790水2040至200250油冷62645%食盐水溶液2040至200250油冷62655%10%碱

21、水溶液2040至200250油冷6264790810变压器油2040至2040-6264熔融硝盐15018035min空冷6264熔碱中加4%6%水15018035min空冷6264对于小型精密模具可采用等温淬火工艺。等温淬火：加热温度为780800, 250280等温5min后空冷，硬度为53.555HRC。实践证明采用等温淬火后，模具的韧性改善，使用寿命提高。 冷处理：在淬火后1h内进行冷处理，温度-50，硬度增加12HRC，用于高精密工件尺寸稳定化。 回火：回火的温度与硬度关系见表8-5所示：表8-5 T10A钢回火温度与硬度的关系回火温度/10015020025030035040050

22、0600硬度HRC636261585450.547038.528 根据上面数据，选择采用100200回火温度，保温2h。第九章 编制工艺文件9.1机械加工工艺过程卡片表9-1 机械加工工艺过程卡片描图描校底图号装订号华东交通大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称凹模共1页第1页材料牌号T10A毛坯种类锻件毛坯外形尺寸每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工 名 序 称工 序 内 容车间工段设 备工艺装备工 时准终单件1锻造毛坯自由锻至176102322退火3粗铣上下面、侧面粗铣上下面留0.7mm余量，侧面留0.6mm余量X52K立式铣床端铣刀、立铣刀、游标卡尺4钻2-8、2-1

23、0、 5.2、4-M12钻8至7.8，10至9.8，5.2至5，12至11.8Z525立式钻床麻花钻、卡尺、塞规、平口钳5铰2-8、2-10、 5.2铰8，10，5.2Z525立式钻床铰刀、卡尺、塞规、平口钳6攻丝M12攻丝M12攻丝机s4010攻丝机、卡尺、塞规、平口钳7热处理淬火+低温回火硬度HRC60-648精铣上下面、侧面+精铣上下面及侧面不留余量X52K立式铣床端铣刀、立铣刀、游标卡尺9电火花成形电极穿孔一次成形穿孔D7125B10刃口修模刃口修复钳工游标卡尺11终检塞规、百分表、卡尺设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日

24、期9.2机械加工工序卡片表9-2 机械加工工序卡片华东交通大学机械加工工序卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称凹模共5页第1页车间工序号工序名材料牌号3粗铣T10A毛坯种类毛坯外 形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液铣床夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴速度 r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1粗铣上下面留0.7mm余量端铣刀，游标卡尺19047.750.82.312粗铣侧面留0.6mm余量立铣刀，游标卡尺95059.690.243.4

25、1设 计(日期)审核(日期)标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期华东交通大学机械加工工序卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称凹模共5页第2页车间工序号工序名材料牌号4钻孔T10A毛坯种类毛坯外 形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液平口钳工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴速度 r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1钻孔5.2至5麻花钻，卡尺，塞规96015.080.2852钻孔8至7.8麻花钻，卡尺，塞

26、规68016.660.227.83钻孔10至9.8麻花钻，卡尺，塞规54516.780.229.84钻孔12至11.8麻花钻，卡尺，塞规39214.530.2211.8设 计(日期)审核(日期)标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表9-3 机械加工工序卡片华东交通大学机械加工工序卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称凹模共5页第3页车间工序号工序名材料牌号5铰孔T10A毛坯种类毛坯外 形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液平口钳工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步

27、内容工艺装备主轴速度 r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1铰孔5.2铰刀，卡尺，塞规136022.220.360.22铰孔8铰刀，卡尺，塞规68017.090.360.23铰孔10铰刀，卡尺，塞规68021.360.360.2设 计(日期)审核(日期)标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表9-4 机械加工工序卡片华东交通大学机械加工工序卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称凹模共5页第4页车间工序号工序名材料牌号8精铣T10A毛坯种类毛坯外 形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加

28、工件数立式铣床X52K1夹具编号夹具名称切削液铣床夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴速度 r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1精铣上下面至尺寸要求端铣刀，游标卡尺23559.060.30.712精铣侧面至尺寸要求立铣刀，游标卡尺95059.690.180.61设 计(日期)审核(日期)标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表9-5 机械加工工序卡片华东交通大学机械加工工序卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称凹模共5页第5页车间工序号工序名材料牌号9电火花穿孔T10A毛坯种

29、类毛坯外 形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数电火花成形加工机床D7125B1夹具编号夹具名称切削液平口钳工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴速度 r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1成形电极穿孔加工成形电极等设 计(日期)审核(日期)标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期表9-6 机械加工工序卡片总结通过近三个星期的模具制造工艺学课程设计，使我的知识水平和能力有了一定的提高。起初布置题目时，真的一片茫然，毫无思绪，无从下手。于是乎，很是珍惜每次

30、答疑时间，总希望能多同老师相处一会儿。经过老师一番细腻的讲解后，脑海里终于有了基本的框架，才知道自己需要什么，才懂得有针对性地去图书馆借阅与自己课设题目有关的书籍。按照老师所给框架，通过翻阅自己所借书籍，把与设计有关的数据经过一番仔细查阅后都给记录下来。待这步工作完成后，又去请教老师，觉得可行后方才用计算机开始写说明书、绘零件图。由于相关数据已经记录，只要把其填入说明书中，再加以充实、润色，一篇有骨有肉的说明书就这样完成了。查阅资料最为关键，也是最辛苦、最枯燥无味的。只要这一步做得好，写说明书就跟如鱼得水一般。三个星期的模具制造工艺学课程设计转眼间就结束了，在这半个月以来，虽然有点儿辛苦，但是

31、收获颇多。通过一系列的设计工作，不仅让我更好地复习了以前所学的各门知识，而且有了更深的提高。同时，课程设计也使我学到了以前书本上学不到的知识，更加丰富了我的头脑，开阔了我的视野，为以后的毕业设计甚至更好地走上工作岗位提供了丰富的人生资料。通过这次课程设计，大大锻炼和提高了我分析问题和解决问题的能力，也在一定程度上提高了我的动手能力。这次课程设计虽然结束了，但在我看来，人生的设计还正在进行，它将指导我在以后的人生道路上更好地前进。参考文献1 陈榕林,陆同理主编. 机械制造常用资料及新旧标准对照手册. 北京：中国劳动出版社，19942 赵昌盛编著. 模具材料及热处理手册. 北京：机械工业出版社，2

32、0083 邹青主编. 机械制造技术基础课程设计指导教程. 北京：机械工业出版社，20084 夏祖印，张能武主编. 机械加工实用手册. 合肥：安徽科学技术出版社，20085 吴伯良，梁庆，雷日扬编著. 模具机械加工工艺分析与操作案例. 北京：化学工业出版社，20076 张荣清主编. 模具制造工艺. 北京：高等教育出版社，20067 新世纪高职高专教材编审委员会组编 吴元徽，赵利群主编. 模具材料与热处理. 大连：大连理工大学出版社，20078 齐齐哈尔第一机床厂，齐重数控装备股份有限公司热处理厂编著. 典型机械零件热处理. 北京：兵器工业出版社，20059 赵万生，刘晋春等编著. 实用电加工技术. 北京：机械工业出版社，200210 马名峻，蒋亨顺，郭洁民主编. 电火花加工技术在模具制造中的应用. 北京：化学工业出版社，200411 何柏林，徐先锋主编. 材料成形工艺基础. 北京：化学工业出版社，2010