模具支座设计说明书

目录

前言 (2)

1算生产纲领,确定生产类型 (3)

2审查零件图的工艺性 (3)

3选择毛坯 (4)

4工艺过程设计 (4)

5确定机械加工余量 (6)

6确定切削用量及基本时间 (9)

7夹具设计 (43)

8小结 (44)

9参考书 (46)

前言

工程学是机械设计中的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。

其目的在于：

培养学生综合运用机械设制造工程学基础及其他课程的理论知识和生产实际知识去分析、解决工程实际问题的能力，通过课程设计训练可以巩固和加深有关机械制造工程学方面的理论知识；

学习和掌握一般机械设计的基本方法和步骤，培养独立设计的能力，为后续的毕业设计打好基础、做好准备。

是学生具有查询规范手册图册和有关设计资料的能力。

在工艺规程中，零件就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中，除了需要机床、刀具、量具之外，还需要机床夹具。机床夹具是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工作加工表面的位置精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程成为定位。当工件定为后，为了避免在加工中受到切削力、重力、等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作称为加紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便、可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全等。机床夹具在生产中的应用十分广泛。

1计算生产纲领,确定生产类型

如图附件一所示为某模具的一支座零件.该产品的年产量为10000台,其备品

率为5%机械加工废品率为1%,现制定该支座零件的机械加工工艺规程。 12720%)%1(=++=βαQn N

支座零件的年产量为12720件，现已知该产品属于轻型机械，根据表1.1-2生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批生产。

2审查零件图的工艺性

零件图样的视图正确，尺寸42.5与23.05.22±选用基准应与40选用的基准统

一，故删除23.05.22±删掉。重新标注尺寸1.05.17±。另外，根据表面粗糙度于行为共差的要求做如下修改： 原尺寸

修改尺寸

加工精度

原尺寸 修改尺寸 加工精度

16 2.016±

IT13 30 2.030± IT13 95 027.095±

IT8 125 2.0125± IT13 40 2.040±

IT11 170 23.0170± IT13 62．5 1.05.62±

IT12 180 23.0180±

IT13 90 1.090± IT7 80 23.080± IT13 40

02.040±

IT8 140 02.0140±

IT7 50φ

005.050±φ

IT10 24 0033.024- IT8 55

23.055±

IT13

14

11.014±

IT13

3 选择毛坯

根据零件图要求，该零件材料为45钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属于大批生产，故毛坯可采用模锻成型。

由于孔的直径太小，故锻成实心的。

毛坯尺寸通过确定加工余量后确定。

4工艺过程设计

4.1定位基准的选择

支座的上表面是设计基准，为避免由于基准不重合而产生误差，应选用支座上表面为定位基准，及遵循“基准重合”的原则。

4.2零件表面加工方法的选择

支座的加工表面有端面、内圆孔、键槽及小孔，材料为45钢。参考有关资料，其加工方法选择如下：

（1）支座上表面（A面）：根据GB1800-79规定其公差等级按IT8，表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗铣和精铣（表1.4-8）。

（2）支座下底面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，粗铣即可（表1.4-8）。（3）支座两侧面（C面）：公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，需要粗铣和精铣完成（表1.4-8）。

（4）支座两斜侧面：公差等级为IT13，表面粗糙度为Ra6.3，只要粗铣即可完成（表1.4-8）。

（5）支座顶端侧面：公差等级IT13，表面粗糙度Ra6.3，只要粗铣即可完成（表1.4-8）。

（6）支座顶端下端面：公差等级IT13，表面粗糙度Ra6.3，只要粗铣即可完成（表

1.4-8）。

（7）05

φmm内孔：公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，需要经过钻、扩、.0

50±

铰完成加工（表1.4-7）。

（8）支座顶端键槽：公差等级IT8，表面粗糙度Ra3.2，需要经过粗铣和精铣完成加工（表1.4-8）。

（9）05

φmm内孔键槽：公差等级IT13，表面粗糙度Ra6.3，经过拉床一次50±

.0

拉削成型（表1.4-8）。

（10）内孔的加工：公差等级IT13，表面粗糙度Ra12.5，采用复合钻头一次性钻出（表1.4-7）。

4.3 制定工艺路线

按照先加工基准面及先粗后精、先面后孔的原则，模具支座加工可按以下工艺路线进行：

工序一：粗铣A面。以C面左侧面为基准限制三个自由度，支座底面用短V型块限制两个自由度，顶端前侧面限制一个自由度。

工序二：粗铣支座底面、顶端下端面。以A面为基准限制3个自由度，以顶端右侧面限制2个自由度，前侧斜面限制1个自由度。

工序三：粗铣两个C面。以A面为基准限制3个自由度，支座顶端左侧限制2个自由度，前侧限制1个自由度。

工序四：钻、扩50

φ孔并做倒角。以C面左侧为基准限制3个自由度，支座A面限制2个自由度，支座顶端右侧面限制1个自由度。

工序五：铣支座上端四个侧面。以A面为基准限制3个自由度，支座上端左侧面限制两个自由度，后侧面限制一个自由度铣削前侧面和右侧面; 以A面为基准限

制3个自由度，支座上端右侧面限制两个自由度，前侧面限制一个自由度铣削后侧面和左侧面;

工序六：铣左、右斜侧面。以50

φ孔为基准限制4个自由度，前侧C面限制一个自由度，A面限制一个自由度。

工序七：精铣A面。以支座顶端下端面为基准，限制3个自由度，支座顶端左侧面限制2个自由度，支座顶端前侧限制1个自由度。

工序八：粗铣A面键槽及精铣A面键槽两侧面。（定位同工序七）

工序九：精铣两个C面。以A面为基准限制3个自由度，支座顶端左侧限制2个自由度，前侧限制1个自由度。

工序十：采用复合钻头钻A面6个孔，并用扩孔钻锪28

φ孔。以A面为基准限制3个自由度，支座顶端右侧面限制三个自由度，前侧面限制1个自由度。

工序十一：拉50

φ上键槽。以A面为基准限制3个自由度，支座顶端左侧限制2个自由度，前侧限制1个自由度。

工序十二：去毛刺、清洗、烘干。

工序十三：终检。

5确定机械加工余量

钢质模锻件的机械加工余量按JB3835-85确定。确定时，根据估算锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各内外表面的加工余量。孔的加工余量由表2.2-24查得。表中余量为单面值。

（1）锻件质量零件成品质量3.4KG估算为5.2KG。

（2）加工精度零件除孔以外的个表面加工精度一般为1F。

（3）锻件形状复杂系数S

65.0m m ==

外轮廓包容体

锻件

S

按表2.2-10，可以确定形状复杂系数为1S 属于简单级别。

（4）机械加工余量 根据锻件重量、1F 、1S 查表 2.2-25 。由此查得向各都为2.3-3.0 。及锻件各向的单面余量均定为2.3-3.0 。 5.2确定毛坯尺寸

上面表查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度为m R a μ6.1≥。

分析零件。精度最高的表面粗糙度为m R a μ6.1。因此个表面的机械加工余量均可用上表所查得数据。暂定各表面机械加工余量为2.5 （单边余量）。 零件尺寸 表面加工余量 锻件尺寸 170 2.5 175 95 2.5 100 180 2.5 185 80 2.5 85 140 2.5 145 30

2.5

35

5.3设计毛坯图

5.3.1确定毛坯尺寸公差

毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数、分模线形状种类及锻件精度等级从有关表中查的。

本零件重量5.2kg ，形状复杂系数为1S ，45钢含碳量为0.42~0.50%，其最高含碳量为0.50%按表2.2-13，锻件材质系数为1M 采取平直分模线，锻件为普通精度

等级。则毛坯公差可从表2.2-13 ，2.2-14查得。 本零件毛坯尺寸如下表。残留飞边余量为1.2mm 。

锻件尺寸 偏差

锻件标准尺寸

根据 175 3.17.0+- 3

.17.0175+- 表2.2-13

100 2.16

.0+- 2.16.0100+-

185 5

.17

.0+- 5

.17.0185+- 85 2

.16.0+- 2.16.085+-

145 3.17

.0+- 3

.17.0145+- 35

1.15

.0+-

1.15.035+-

5.3.2确定圆角半径

根据锻件的圆角半径表2.2-22确定。

A 面四个圆角 H/B=2.4 ，故r=0.06H+0.5=5.78圆整为6mm 支座底面圆角 H/B=1.1 ，故r=0.05H+0.5=6mm 底座上端面外圆角 H/B=1.1 ，故r=0.05H+0.5=2.4mm 底座上端面内圆角 H/B=1.1 ，R=2.5r+0.5=7mm 以上所取的各圆角半径数值能保证表面的加工余量。 5.3.3确定拔模角

由于上下模是对称的，起模可以以任意模堂计算。

A 面 L/B=1 H/B=2.6 按表2.2-23 外起模角

7=α 支座底面 L/B=1 H/B=1.2 按表2.2-23 外起模角

5=α 顶端上端面 L/B=1 H/B=0.45 按表2.2-23 外起模角

7=α

5.3.4确定分模位置

由于零件为对称箱体类零件，分模位置在竖直方向的中心线上。

5.3.5确定毛坯热处理方式

钢质毛坯锻造后应安排正火，以消除残余的锻造应力，并使不均匀的晶相组织通过从新结晶得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。

6 确定切削用量及基本时间

工序一：粗铣上端面A；

机床：X63型卧铣；

1选择刀具：

1)根据书一表1.2 选择YT15硬质合金刀片。

根据书一表3.1 铣削宽度=170mm180mm，选择=250mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数采用z=8。

2)铣刀几何形状参照书一表3.2：由于，故选择=,=30,

=5,=8,=10°，=-15°，=-5°。

2选择切削用量

1）决定铣削深度

由于A面上的加工总余量达到10.744mm，因此粗加工分三次进行，切削深度依次为3.5mm、3.5mm、3mm。先计算铣削深度=3.5mm时的切削用量。2）决定每齿进给量

采用不对称端铣以提高进给量。根据书一表3.5，当使用YT15，铣床功率为10kw

（参考书二表4.2-36 X63型卧铣）时，

=0.09~0.18mm/z.但因采用不对称端铣，故取=0.18mm/z.

3)选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据书一表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.2mm；由于铣刀直径

=250mm，故耐用度T=240min（书一表3.8）

4）决定切削速度V和每秒进给量

切削速度V可根据书一表3.27中的公式计算，也可以直接由表中查出。

因此根据书一表3.15，当=250mm，z=8，≤16mm，≤0.24mm/z时，

=103m/min，=131r/min，=221mm/min。

各修正系数为：===1.0

===0.8

故V=×=103×1.0×0.8=82.4m/min

n=×=131×1.0×0.8=107.8r/min

=×=4.57×1.0×0.8=176.8mm/min

根据X63型卧铣说明书选择：

=118r/min，=190mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为：

===92.63m/min

===0.20mm/z

5)校验机床功率

根据书[1]表3.23，当=560~1000MPa，≤190mm，≤3.5mm，=250mm，

z=8，=190mm/min，近似为：

=8.94kW

根据X63型卧铣说明书，其机床主功率为：

=10kW

故<，因此所选择的切削用量可以采用，即

=3.5mm，=190mm/min，n=118r/min，V=92.63m/min，=0.2mm/z。

6)计算基本工时

=

式中L=2（l+y+?），l=180mm，根据书一表3.20，不对称安装铣刀，入切量及超切量y+?=74mm，则L=（180+74）=254mm，故

==1.34min

工序二：粗铣底面，支座顶端下端面；

先粗铣底面的切削用量计算

机床：XA5032型立铣；

1.选择刀具：

1）参照书[1]表 1.2 选择YT15硬质合金刀片。参照书[1]表 3.1铣削宽度

=80mm90mm，选择=125mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数采

用z=4（表3.15）。

2）铣刀几何形状参照书[1]表3.2：由于，故选择=,=30,

=5,=8,=10°，=-15°，=-5°。

2.选择切削用量

1)决定铣削深度

由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则=h=4.374mm

2)决定每齿进给量

采用不对称端铣以提高进给量。根据书[1]表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw （表3.30 ，XA5032型立铣说明书）时，=0.09~0.18mm/z

但因采用不对称端铣，故取=0.18mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据书[1]表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm；由于铣刀直径

=125mm，故耐用度T=180min（书[1]表3.8）

4)决定切削速度V和每秒进给量

切削速度V可根据书[1]表3.21中的公式计算，也可以直接由表中查出。根据书[2]所述由于计算过程比较繁琐，通常采用查表的方式进行。

因此根据书[1]表3.13，当=125mm，z=4，≤5mm，≤0.24mm/z时，

=123m/min，=313r/min，=263mm/min。

各修正系数为：===1.0

===0.8

故V=×=123×1.0×0.8=98.4m/min

n=×=313×1.0×0.8=250r/min

=×=263×1.0×0.8=210.4mm/min

根据XA5032型立铣说明书表（3.30）选择：

=300r/min，=235mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为：

===117.8m/min

===0.20mm/z

(5)校验机床功率

根据书[1]表3.17，当=560~1000MPa，≤72mm，≤4.9mm，=125mm，

z=4，=235mm/min，近似为：

=4.1kW

根据XA5032型立铣说明书表3.30，其机床主轴允许的功率为：

=7.5×0.75=5.63kW

故<，因此所选择的切削用量可以采用，即

=4.374mm，=235mm/min，n=300r/min，V=117.8m/min，=0.2mm/z。

(6)计算基本工时

=

式中L=l+y+?，l=95mm，根据书[1]表 3.20，不对称安装铣刀，入切量及超切量y+?=87mm，则L=95+87=182mm，故

==0.774min

粗铣支座顶端下端面

机床：XA5032型立铣；

1.选择刀具：

1）参照书[1]表 1.2 选择YT15硬质合金刀片。参照书[1]表 3.1铣削宽度=37.5mm90mm，选择=125mm。由于采用标准硬质合金端铣刀，故齿数采

用z=4（表3.15）。

2）铣刀几何形状参照书[1]表3.2：由于，故选择=,=30,

=5,=8,=10°，=-15°，=-5°。

2.选择切削用量

1)决定铣削深度

由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则=h=4.604mm

2)决定每齿进给量

采用不对称端铣以提高进给量。根据书[1]表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw （表3.30 ，XA5032型立铣说明书）时，=0.09~0.18mm/z

但因采用不对称端铣，故取=0.18mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据书[1]表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm；由于铣刀直径

=125mm，故耐用度T=180min（书[1]表3.8）

4)决定切削速度V和每秒进给量

切削速度V可根据书[1]表3.21中的公式计算，也可以直接由表中查出。根据书[2]所述由于计算过程比较繁琐，通常采用查表的方式进行。

因此根据书[1]表3.13，当=125mm，z=4，≤5mm，≤0.24mm/z时，

=123m/min，=313r/min，=263mm/min。

各修正系数为：===1.0

===0.8

故V=×=123×1.0×0.8=98.4m/min

n=×=313×1.0×0.8=250r/min

=×=263×1.0×0.8=210.4mm/min

XA5032型立铣说明书(表3.30)选择：

=300r/min，=235mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为：

===117.8m/min

===0.20mm/z

(5)校验机床功率

根据书[1]表3.17，当=560~1000MPa，≤72mm，≤4.9mm，=125mm，

z=4，=235mm/min，近似为：

=4.1kW

根据XA5032型立铣说明书表3.30，其机床主轴允许的功率为：

=7.5×0.75=5.63kW

故<，因此所选择的切削用量可以采用，即

=4.604mm，=235mm/min，n=300r/min，V=117.8m/min，=0.2mm/z。

(6)计算基本工时

=

式中L=l+y+?，l=180mm，根据书[1]表3.20，不对称安装铣刀，入切量及超切量y+?=87mm，则L=180+87=267mm，故

==1.136min

T总时间为0.774+1.136=1.91min

工序三：粗铣两个C面；

机床：XA6132型卧式铣床；

1.选择刀具：

1）参照书[1]表1.2 选择YT15硬质合金刀片。

参照书[1]表3.1铣削宽度=110mm120mm，选择=200mm。由于采用标准

硬质合金端铣刀，故齿数采用z=8。

2）铣刀几何形状参照书[2]第三部分表2：由于，故选择

=,=30,

=5,=8,=10°，=-15°，=-5°。

2.选择切削用量

1）决定铣削深度

由于C面上的加工总余量达到2.5mm，因此粗加工一次走完,铣削深度为2mm、精加工铣削深度为0.5mm。先计算铣削深度=2mm时的切削用量。

2）决定每齿进给量

采用不对称端铣以提高进给量。根据书[1]表3.5，当使用YT15，铣床功率为7.5kw （XA6132K型卧铣）时，

=0.09~0.18mm/z

但因采用不对称端铣，故取

=0.18mm/z

3）选择铣刀磨钝标准及耐用度

根据书[1]表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm；由于铣刀直径

=200mm，故耐用度T=240min（书[1]表3.8）

4)决定切削速度V和每秒进给量

切削速度V可根据书[1]表3.21中的公式计算，也可以直接由表中查出。根据书[2]所述由于计算过程比较繁琐，通常采用查表的方式进行。

因此根据书[1]第三部分表3.15，当=200mm，z=8，≤5mm，≤0.24mm/z时，

=129m/min，=206r/min，=263mm/min。

各修正系数为：===1.0

===0.8

故V=×=129×1.0×0.8=103.2m/min

n=×=3.62×1.0×0.8=164.8r/min

=×=4.57×1.0×0.8=210.4mm/min

根据XA6132型卧铣说明书选择：

=190r/min，=235mm/min

因此实际切削速度和每齿进给量为：

===119.32m/min

===0.155mm/z

校验机床功率

根据书[1]表3.23，当=560~1000MPa，≤117mm，=2.5mm，=200mm，

z=8，=235mm/min，近似为：

=4.1kW

根据XA6132型卧铣说明书，其机床主功率为：

=7.5kW

其允许的功率为=7.50.75=5.63KW

故<，因此所选择的切削用量可以采用，即

=2.5mm，=235mm/min，n=190r/min，V=119.32m/min，=0.15mm/z。

计算基本工时

=

式中L= l + y +, l=180 , 根据书[1]表3.26，入切量及超切量y +=70mm, 则L=（180+70=250）

故== 1.06 min

粗铣2个C 面总时间为==2.13 min

工序四：孔加工切削用量选择

〔已知〕加工材料—45钢σb＝ 670MPa，锻件。

工艺要求——孔径 d=50mm，孔深 l＝95mm，精度为IT8，用乳化液冷却。

机床——Z37型卧式钻床。

1．选择钻头

选择高速钢麻花钻头，其直径d。=17mm。