機械加工工藝設計模具專業(yè)畢業(yè)論文

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1、 機械加工工藝設計 設計說明書 【設計題目】 設計"中間軸齒輪"零件（圖S0-1）機械加工工藝規(guī)程及某一重要工序的夾具。年產5000件。 1. 零件圖分析 1.1 零件的功用 本零件為拖拉機變速箱中倒速中間軸齒輪，其功用是傳遞動力和改變輸出軸運動方向。 1.2 零件工藝分析 本零件為回轉體零件，其最主要加工面是φ62H7孔和齒面，且兩者有較高的同軸度要求，是加工工藝需要重點考慮的問題。其次兩輪轂端面由于裝配要求，對φ62H7孔有端面跳動要求。最后，兩齒圈端面在滾齒時要作為定位基準使用，

2、故對φ62H7孔也有端面跳動要求。這些在安排加工工藝時也需給予注意。 2. 確定毛坯 2.1 確定毛坯制造方法 本零件的主要功用是傳遞動力，其工作時需承受較大的沖擊載荷，要求有較高的強度和韌性，故毛坯應選擇鍛件，以使金屬纖維盡量不被切斷。又由于年產量為5000件，達到了批量生產的水平，且零件形狀較簡單，尺寸也不大，故應采用模鍛。 2.2 確定總余量 確定直徑上總余量為6mm，高度（軸向）方向上總余量為5mm。 2.3 繪制毛坯圖（圖S0-2） 圖2.1 零件毛坯圖 3 制定零件工藝規(guī)程 3.1 選擇表面加工方法 1） φ62H7孔考慮： ①

3、 生產批量較大，應采用高效加工方法； ② 零件熱處理會引起較大變形，為保證φ62H7孔的精度及齒面對φ62H7孔的同軸度，熱處理后需對該孔再進行加工。故確定熱前采用擴孔－拉孔的加工方法，熱后采用磨孔方法。 2） 齒面 根據精度8-7-7的要求，并考慮生產批量較大，故采用滾齒－剃齒的加工方法。 3） 大小端面 采用粗車－半精車－精車加工方法。 4） 環(huán)槽 采用車削方法。 3.2 選擇定位基準 1） 精基準選擇 齒輪的設計基準是φ62H7孔，根據基準重合原則，并同時考慮統(tǒng)一精基準原則，選φ62H7孔作為主要定位精基準?？紤]定位穩(wěn)定可靠，選一大端面作為第二定位精基準。 在磨孔工序

4、中，為保證齒面與孔的同軸度，選齒面作為定位基準。 在加工 環(huán)槽工序中，為裝夾方便，選外圓表面作為定位基準。 2） 粗基準選擇 重要考慮裝夾方便、可靠，選一大端面和外圓作為定位粗基準。 3.3 擬定零件加工工藝路線 方案1： 1）擴孔（立式鉆床，氣動三爪卡盤）； 2）粗車外圓，粗車一端大、小端面，一端內孔倒角（多刀半自動車床，氣動可脹心軸）； 3）半精車外圓，粗車另一端大、小端面，另一端內孔倒角（多刀半自動車床，氣動可脹心軸）； 4）拉孔（臥式拉床，拉孔夾具）； 5）精車外圓，精車一端大、小端面，一端外圓倒角（普通車床，氣動可脹心軸）； 6）精車另

5、一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車床，氣動可脹心軸）； 7）車槽（普通車床，氣動三爪卡盤）； 8）中間檢驗； 9）滾齒（滾齒機，滾齒夾具）； 10）一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 11）另一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 12）剃齒（剃齒機，剃齒心軸）； 13）檢驗； 14）熱處理； 15）磨孔（內圓磨床，節(jié)圓卡盤）； 16）最終檢驗。 方案2： 1）粗車一端大、小端面，粗車、半精車內孔，一端內孔倒角（普通車床，三爪卡盤）； 2）粗車、半精車外圓，粗車另一端大、小端面，另一端外圓、內孔倒角（普通車床，三爪卡盤

6、）； 3）精車內孔，車槽，精車另一端大、小端面，另一端外圓倒角（普通車床，三爪卡盤）； 4）精車外圓，精車一端大、小端面（普通車床，可脹心軸）； 5）中間檢驗； 6）滾齒（滾齒機，滾齒夾具）； 7）一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 8）另一端齒圈倒角（倒角機，倒角夾具）； 9）剃齒（剃齒機，剃齒心軸）； 10）檢驗； 11）熱處理； 12）磨孔（內圓磨床，節(jié)圓卡盤）； 13）最終檢驗。 方案比較： 方案2工序相對集中，便于管理，且由于采用普通機床，較少使用專用夾具，易于實現。方案1則采用工序分散原則，各工序工作相對簡單

7、。考慮到該零件生產批量較大，工序分散可簡化調整工作，易于保證加工質量，且采用氣動夾具，可提高加工效率，故采用方案1較好。 3.4 選擇各工序所用機床、夾具、刀具、量具和輔具） 3.5 填寫工藝過程卡片,見附表。 3.6 機械加工工序設計 工序02 圖3.1 工序圖 1）刀具安裝 由于采用多刀半自動車床，可在縱向刀架上安裝一把左偏刀（用于車削外圓）和一把45°彎頭刀（用于車倒角）；可在橫刀架上安裝兩把45°彎頭刀（用于車削大、小端面）。加工時兩刀架同時運動，以減少加工時間（圖S0-3）。 2）走刀長度與走刀次數 以外圓車削為例，若采用75°偏刀，則由表15－1可確

8、定走刀長度為25＋1＋2＝28mm；一次走刀可以完成切削（考慮到模角及飛邊的影響，最大切深為3－4mm）。 3） 切削用量選擇 ① 首先確定背吃刀量：考慮到毛坯為模鍛件，尺寸一致性較好，且留出半精車和精車余量后（直徑留3 mm），加工余量不是很大，一次切削可以完成。?。? aP =（136－133）/2 + 12.5×tan（7°）＝ 3mm；考慮毛坯誤差，?。篴P = 4 mm； ② 確定進給量： f ＝ 0.6 mm/ r； ③ 最后確定切削速度： v = 1.5m/s，n = 212r/min。 4） 工時計算 ① 計算基本時間：tm = 28 /（212×0.

9、6）= 0.22min； ② 考慮多刀半自動車床加工特點（多刀加工，基本時間較短，每次更換刀具后均需進行調整，即調整時間所占比重較大等），不能簡單用基本時間乘系數的方法確定工時?？筛鶕嶋H情況加以確定：TS = 2.5min。 該工序的工序卡片見表 3.6 機械加工工序設計（續(xù)） 工序06 1） 刀具安裝 由于在普通車床上加工，盡量減少刀具更換次數，可采用一把45°彎頭刀（用于車削大、小端面）和一把75°左偏刀（用于倒角），見圖S0-4。 圖3.2 工序圖 2）走刀長度與走刀次數 考慮大端面，采用45°彎頭刀，可確定走刀長度為27.5＋1＋1≈30mm；因為是精車，加工

10、余量只有0.5 mm，一次走刀可以完成切削。小端面和倒角也一次走刀完成。 3）切削用量選擇 ① 首先確定背吃刀量：精車余量0.5mm，一次切削可以完成。?。篴P = 0.5mm； ② 確定進給量： f ＝ 0.2 mm/ r； ③ 最后確定切削速度： v = 1.8m/s，n = 264r/min。 4）工時計算 ① 計算基本時間：tm =（30 +8 + 3）/（264×0.2）≈ 0.8 min； ② 考慮到該工序基本時間較短，在采用基本時間乘系數的方法確定工時，系數應取較大值（或輔助時間單獨計算）。可得到：TS = 2×tm = 1.6 min。

11、該工序的工序卡片見表。 4. 小結（略） 【參考文獻】 （略） 致 謝 注：此處應該對論文寫作過程中得到哪些老師、同學或同事等人的幫助予以道謝。（字數應在100字左右） 附 圖 機械加工工藝卡片 一張 （略） 機械加工工藝卡片 兩張 （略） 21 燈座塑料模具設計 【設計題目】 零件名稱：燈座。 設計要求：大批量生

12、產，未注公差取MT5級精度，塑料原材料為聚碳酸酯PC，要求設計燈座模具。 摘要 （略）對全文內容進行簡要概括,字數應該控制在150～200字左右。 關鍵詞 （略）3～5左右 1 引言 日用品，有時采用精度和強度不太高的塑料傳動，由于塑料具有可塑性強，密度小、比強度高、結緣性、化學穩(wěn)定性高、外觀多樣的特點，因而受到越來越多的廠家及人民的喜愛。塑料工業(yè)是新興的工業(yè)，是隨著石油工業(yè)的發(fā)展而應而生的，目前塑料制件幾乎已經進入一切工業(yè)部門以及人民日常生活的各個領域[1]。隨著機械工業(yè)電子工業(yè)，航空工業(yè)、儀器儀表工業(yè)和日常用品工業(yè)的發(fā)展，

13、塑料成型制件的需求量越來越多，質量要求也越來越高，這就要求成型塑件的模具的開發(fā)，設計制造的水平也須越來越高。本文也就對日用品中的燈座模具設計過程進行闡述。 2 塑件的工藝性分析 2.1 塑件的原材料分析 聚碳酸酯PC的結構特點是：線型結構非結晶型材料，透明；使用溫度：小于130℃，耐寒性好，脆化溫度-100℃；化學穩(wěn)定性：有一定的化學穩(wěn)定性，不耐堿、酮、酯等；性能特點：透光率較高，介電性能好，吸水性小，但水敏性強（含水量不得超過0.2%），且吸水后會降解。力學性能很好，抗沖擊抗蠕變性能突出，但耐磨性較差；成型特點：熔融溫度高（超過3300C才嚴重分解），但熔體粘度大，流動

14、性差（溢邊值為0.06mm），流動性對溫度變化敏感，冷卻速度快， 成型收縮率小，易產生應力集中[2]。 根據上面的原材料的特點再結合所制造塑件的形狀得到以下結論： 1．熔融溫度高且熔體粘度大，對于大于200g的塑件應用螺桿式注射機成型，噴嘴宜用敞開式延伸噴嘴，并加熱，嚴格控制模具溫度，一般在70～1200為宜，模具應用耐磨鋼，并淬火。 2．水敏性強，加工前必須干燥處理，否則會出現銀絲、氣泡及強度顯著下降現象。 3．易產生應力集中，嚴格控制成型條件，塑件成型后需退火處理，消除內應力；塑件壁不宜厚，避免有尖角、缺口和金屬嵌件造成應力集中，脫模斜度宜取2°。

15、 2.2 塑件的尺寸精度分析 該塑件尺寸精度無特殊要求，所有尺寸均為自由尺寸，可按MT5查取公差，其主要尺寸公差標注如下（單位均為mm）： 塑件外形尺寸： （略） 孔尺寸： （略） 孔心距尺寸： （略） 2.3 塑件表面質量分析 該塑件要求外形美觀，色澤鮮艷，外表面沒有斑點及熔接痕，粗糙度可取Ra0.4μm。而塑件內部沒有較高的表面粗糙度要求。 2.4 塑件的結構工藝性分析 （1）從圖紙上分析，該塑件的外形為回轉體，壁厚均勻，且符合最小壁厚要求。（2）塑件型腔較大，有尺寸不等的孔，如Ф12、4-Ф10、4-Ф4.5、4-Ф5它們均符合最小孔徑要求。 （3

16、）在塑件內壁有4個高2.2，長11的內凸臺。因此，塑件不易取出。需要考慮側抽裝置。 結論：綜上所述，該塑件可采用注射成型加工。 2.5 確定成型工藝參數 查閱相應的表格得出工藝參數見下表，試模時可根據實際情況作適當調整。 表2.1 成型工藝參數 聚碳酸脂 預熱和干燥 溫度t/℃110～120 成型時間 注射時間 20～90 時間τ/h8～12 保壓時間 0～5 料筒溫度t/℃ 后段 210～240 冷卻時間 20～90 中段 230～280 總周期 40～190 前段 240～285 螺桿轉速n/(r·min-1

17、) 28 噴嘴溫度t/℃ 240～250 后處理 方法 紅外線燈 模具溫度t/℃ 70（90）～120 溫度t/℃ 鼓風烘箱100～110 注射壓力p/Ma 80～130 時間r/h 8～12 3 成型零部件的設計 3.1 型腔尺寸的確定 型腔可采用整體式或組合式結構。由于該塑件尺寸較大，最大達φ170mm，且形狀復雜，有錐面過渡。若采用整體式型腔，加工和熱處理都較困難。所以，采用拼塊組合式，型腔的底部大面積鑲拼結構。 查有關手冊[3]得PC的收縮率為Ｑ=0.5％～0.7％，故平均收縮率為：Scp=（0.5+0.7

18、）％／2=0.6％=0.006，根據塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取Z=Δ／3。 表3.1 型腔尺寸 已知條件：平均收縮率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=Δ／3。 類別 零件圖號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型腔工作尺寸 型腔的計算 件25 導滑板（型腔1） 小端對應的型腔 φ690-0.86 Lm=（Ls+LsScp%-3/4Δ）0+eZ φ68.770+0.22 φ700-0.86 φ69.780+0.22 3.2 型芯尺寸的確定 型芯型腔可采用整體式或組合式結構?？紤]模具溫度調節(jié)，型芯采用整體式結構。

19、 表3.2 型芯尺寸 已知條件：平均收縮率SCP =0.006mm；模具的制造公差取Z=Δ／3。 類別 零件圖號 模具零件名稱 塑件尺寸 計算公式 型芯工作尺寸 型腔的計算 件25 導滑板（型腔1） 內凸對應的型芯 φ1140+1.14 lm=（ls+lsScp%+3/4Δ）0-eZ φ115.540-0.29 φ1210+1..28 φ122.680-0.32 4 澆注系統(tǒng)的設計 4.1 分型面的選擇 在選擇分型面時，根據分型面的選擇原則，考慮不影響塑件的外觀質量以及成型后能順利取出塑件，有兩種分型面的選擇方案。

20、 圖4.1 圖4.2 圖4.1小端為分型面, 圖4.2大端為分型面。本文采用圖4.2這種方案，側面抽芯機構設在動模部分，模具結構也較為簡單。所以，選塑件大端底平面作為分型面較為合適。 4.2 確定澆口形式及位置 由于該塑件外觀質量要求較高，澆口的位置和大小應以不影響塑件的外觀質量為前提。同時，也應盡量使模具結構更簡單。澆口位置在塑件內表面，不影響其外觀質量?？梢圆捎脻摲綕部?，但采用這種澆口形式增加了模具結構的復雜程度。 圖4.3 潛伏式澆口 點澆口是中心澆口的一

21、種變異形式。采用幾股料進入型腔，縮短流程，去除澆口時較方便，但有澆口痕跡。模具結構較潛伏式澆口的模具結構簡單。 圖4.4 點澆口 針澆口或菱形澆口，采用這種澆口，可獲得外觀清晰，表面光澤的塑件。但是模具需要設計成雙分型面，以便脫出澆注系統(tǒng)凝料，增加了模具結構的復雜程度，但能保證塑件成型要求。 圖4.5 針澆口或菱形澆口 綜合對塑料成型性能和澆口的分析比較，確定成型該塑件的模具采用點澆口形式。 4.3 設計主流道及分流道形狀和尺寸 4.3.1 主流道設計 根據手冊查得xs-zy-250型注射機噴嘴的有關尺寸： 噴嘴球面半徑R0=18

22、mm 噴嘴孔直徑：d0=φ4mm 根據模具主流與噴嘴的關系： R=R0+(1～2)mm d=d0+0.5 mm 圖4.6 主流道 4.3.2 分流道的設計 分流道的形狀及尺寸與塑件的體積、壁厚、形狀的復雜程度、注射速率等因素有關。 該塑件的體積比較大，但形狀不算太復雜，且壁厚均勻，可考慮采用多點進料方式，縮短分流道長度，有利于塑件的成型和外觀質量的保證。 本例從便于加工的方面考慮，采用截面形狀為半圓形的分流道。查有關手冊得流道半徑R=5mm。 圖4.7 分流道 5 推出機構的設計 5.1 推桿的設計

23、 根據塑件的形狀特點，模具型腔在動模部分，開模后，塑件留在型腔。推出機構可采用推塊推出或推桿推出。推塊推出結構可靠，頂出力均勻，不影響塑件的外觀質量，但塑件上有圓弧過渡，推塊制造困難；推桿推出結構簡單，推出平穩(wěn)可靠，雖然推出時會在塑件上留下頂出痕跡，但塑件頂部裝配后使用時并不影響外觀。 從以上分析得出：該塑件采用推桿推出機構。 5.2 側抽芯機構的設計 抽芯距的計算 S抽=h+(2～3)=（121-114）/2+2.5 =6mm 滑塊傾角的確定 本例抽芯距較小，選擇α=10°。 確定斜滑塊尺寸 斜滑塊在件25導滑板中導滑，導滑板的高度設計為85mm，

24、 斜滑塊在件25導滑板中能導滑的行程40mm（考慮限位螺釘的安裝尺寸和推出行程）。 S實際=tga×40= tg10×48=0.176×40=7.04 mm> S抽 滿足抽芯距要求。 圖5.1 斜滑塊抽芯 圖5.2 斜銷抽芯 6 注射機的選擇 6.1 計算塑件的體積和重量 1 計算塑件的體積：V=200172.30ｍｍ3（過程略） 2 計算塑件的重量：根據有關手冊查得ρ=1.2Kｇ·ｄｍ3 所以，塑件的重量為：W=ρV＝200172.30×1.2×10-3＝24

25、0.20ｇ 根據塑件形狀及尺寸采用一模一件的模具結構，考慮外形尺寸及注射時所需的壓力情況，參考模具設計手冊初選螺桿式注射機：XS—ZY—250。 6.2 模具閉合高度的確定和校核 6.2.1 模具閉合高度的確定 根據標準模架各模板尺寸及模具設計的其他零件尺寸： 定模座板H定=45mm，壓板H壓=25mm， 型芯固定板H固=25mm，型腔板H型=93mm, 凹模鑲塊H凹=65mm,墊板H墊=35mm，模腳H模=85mm 模具閉合高度： H閉=H足+H動+H導+H型+H固+H流+H定 =85mm+35mm+65mm+93mm+25mm

26、+25mm+45mm =373mm 6.2.2 模具安裝部分的校核 該模具的外形尺寸為365mm×315mm ，XS-ZY-250型注射機模板最大安裝尺寸為598×520，故能滿足模具安裝要求。 XS-ZY-250型注射機所允許模具的最小厚度為Hmin=165mm，最大厚度Hmax=350mm即模具不滿足Hmin≤H≤Hmax的安裝條件。 所以，另選注射機XS-ZY-500，即可滿足模具安裝要求。 6.3 模具開模行程校核 經查資料型注射機XS-ZY-500的最大開模行程s=500mm,滿足下式計算所需的出件

27、要求： s>=H1+H2+a+(5～10)mm =40+133+95+7 =275mm 此外，由于側分型抽芯距較短，不會過大增加開模式距離，注射機的開模行程足夠。 經驗證XS-ZY-500型注射機能滿足使用要求，故可以采用。 7 模架的選擇 本塑件采用點澆口注射成型，根據其結構形式，選擇A4型模架。 圖7.1 模架 7 結論 （略） 注：此處應該從論文寫作過程即模具設計過程中遇到了哪些問題，采用了什么方法進

28、行解決，通過本篇論文的寫作所獲得心得等方面進行總結。（字數應在300字左右） 【參考文獻】 [1] 王志明，姚來根，李書紳等. 塑料制品在日常生活中的重要性[J]. 成都航空職業(yè)學院學報，2003，23（3）：156-162 [2] 施梅梧，姚穆. 塑料的品種及特性[J]. 西北紡織工學院學報，2001，15（2）：29-32 [3] 齊衛(wèi)東. 塑料模具設計與制造[M]. 北京：高等教育出版社，2004：1 附 圖 注：此處要將非標準的零件圖和模具裝配圖附在此處。（零件圖要用A4紙，裝配圖用A2紙，可以電腦繪圖，也可以手繪）。