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1、湖南铁道职业技术学院锌锭模工艺设计与工艺装备第一章 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
2、，高效，低耗。1、指保证和提高产品的质量。产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
3、的铸铁，断口呈灰色。灰铸铁具有优良的铸造性能，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HT19510-400.50.6-1.658-20143-2
4、690.1-1.16.8-7.450.12-0.13（0-200）0.105-0.1411.5-112（0-200）50-105灰铸铁的热处理：热处理只能改变灰铸铁的基体组织，而不能改变石墨的形状、大小和分布情况。热处理一般用于消除铸件的内应力和白口组织，稳定铸件尺寸和提高铸件工作表面的硬度及耐磨性。灰铸铁常用的热处理工艺有去内应力退火（时效处理）。故该零件采用内应力退火，目的是为了降低硬度，提高塑性，改善切削加工性能或压力加工性能，消除铸件产生的残余应力。具体操作：加热到500-550，保温4-6小时，冷却速度小于或等于30/h，出炉温度低于200。2.2 零件图形分析该零件形状近似方尊，中
5、有内型腔，型腔各拐角均倒圆角R10，型腔内有梯形十字架的筋板，两端有扁形耳部，拐角均倒圆角R10。底面附方形两角8947.5，且两角底面均匀分布4M10深20的螺纹孔，且分布两个3547.5的半圆通轴孔。两轴孔底部有两个47.5462.5槽。如图2-1所示：图2-1 零件图2.3 零件技术要求该零件需加工的部位有上下表面、两角侧内面、两端耳部底面、轴孔及轴孔槽。其中上表面、两角侧内面及两端耳部底面表面粗糙度为12.5，两角底面及轴孔槽表面粗糙度为6.3，轴孔的尺寸精度等级IT12级，两轴孔的同轴度要求为0.06mm，螺纹底孔的中经、顶经精度等级IT6级。 第三章 毛 坯 设 计3.1 毛坯类型
6、及选择原则毛坯的种类:1、型材 常用型材截面形状有圆形、圆管形、方形、方管形、六角形、板和特殊断面形状等。型材有热轧和冷拉两种。热轧型材尺寸范围较大，精度较低，用于一般机器零件，价格便宜。冷拉型材尺寸范围较小，精度较高，多用于制造毛坯精度要求较高的各种零件，价格较贵。2、铸件 形状复杂，力学性能要求不高的毛坯宜采用铸造的方法制造。铸件毛坯的制造方法常用的有砂型铸造、金属型铸造、精密铸造、压力铸造、离心铸造等。3、锻件 适用于对力学性能有一定要求，形状比较简单的零件。锻件毛坯由于经锻造后可得到金属纤维组织的紧密性、连续性和均匀性，从而提高了零件的强度，耐磨性等。锻件有自由锻件、模锻件和精锻件三种
7、。4、焊接件 用焊接的方法而得到的组合件。适合于数量不多，结构复杂的框架类零件。焊接件的优点是制造方便，生产周期短，省材省料，制造费用低廉。但其抗振性较差，易变形。一般需经时效处理后才能进行机械加工。5、其它毛坯 其它毛坯类型包括冲压、粉末冶金、冷挤、塑料压制等毛坯。其优缺点各有千秋，可依据零件的具体结构与需要来选择不同的加工方法。毛坯的选择原则:1、零件材料及其力学性能 一般情况下，确定了零件的材料也就大致确定了毛坯的种类。2、零件的结构形状于外形尺寸 形状复杂的毛坯，一般用铸造方法制造。3、生产类型 为较低材料消耗和机械加工的劳动量，大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，
8、用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减小和机械加工费用的降低来补偿。4、现有生产条件 确定毛坯的种类及制造方法，必须考虑具体的生产条件，如毛坯制造的工艺水平、质量状况、设备状况、成本费用以及对外协作的可能性等。5、充分考虑利用新工艺、新技术的可能性。根据零件的图样分析和上述的原则，我们选择毛坯的种类为铸件。3.2 毛坯制造各类毛坯常用制造特点及应用范围毛坯种类制造精度（IT）加工余量原材料工件尺寸工件形状适用生产类型生产成本砂型铸造11-13大铸铁、青铜为主各种尺寸复杂各种类型较低钢模铸造10-12较小铸铝为主中、小型较复杂批量、大量一般压力铸造8-11小铸铁、铸钢、青铜中、小型复杂批量、大量
9、较高熔模铸造7-10很小铸铁、铸钢、青铜小型为主复杂批量、大量高根据以上各毛坯的特点、应用范围、零件图样分析及生产成本，故选择砂型铸造，手工造型且选用化学粘砂材料。3.3 毛坯加工余量机械加工中毛坯尺寸与完全零件尺寸之差称为毛坯的加工余量。它的大小取决于加工过程中各个工步应去除的金属层的总和以及毛坯尺寸与规定的公称尺寸之间的偏差数值。参考上海科学技术出版社-金属机械加工工艺人员手册修订组-金属机械加工工艺人员手册第四章 加工余量 表5-16及零件图的分析，该铸件加工部位的毛坯余量,如图3-1锌锭模毛坯图。精加工两角侧内面、半轴孔槽、上表面（D面）、两角底面（E面）和两端耳部底面均留加工余量0.
10、4mm.粗加工余量根据具体加工情况而定，详情见工艺工序卡。图3-1 锌锭模毛坯图第四章 零件加工方案的优化及确定4.1 生产类型与生产纲领生产类型是指企业专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产、和单件生产三种类型。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。生产类型是指企业（车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。1、 单件生产产品品种很多，同一产品的产量很少，各个工作地的加工对象经常改变，而且少重复生产。例如，重型机械制造、专有设备制造和新产品试制都属于单件生产。2、 大量生产产品的产量很大，大多数工作地按照一定的生产
11、节拍（即在流水生产中，相继完两件制品之间的时间间隔）进行某种零件的某种工序的重复加工。例如，汽车、拖拉机、自行车、缝纫机和手表的制造常属大量生产。3、 成批生产一年中分批轮流地制造出几种不同的产品，每种产品均有一定的数量，工作地加工对象周期性地重复。例如，机床、机车、电机和纺织机械的制造常属成批生产。生产类型和生产纲领等的关系生产类型生产纲领（台年或件年）工作地每月担负的工序数 工序数（月）小型机械或轻型零件中型机械或轻型零件大型机械或轻型零件单件生产100105不作规定小批生产1005001015051002040中批生产50050001505001003001020大批生产5000-500
12、0050050003001000110大量生产500005000100014、生产类型和生产纲领它是指企业在计划内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。计划通常为一月，因此生产纲领也常称为年度量，可按下式计算。 N=Qn(1+)(1+)式中： N零件月产量，（件月） Q产品月产量，（台月） n每台产品中该零件的数量，（件台） 备品率 废品率该产品的净产量为500件，设其备品率为10%，机械加工废品率为2%故：N=Qn(1+)(1+)=561件月由该零件的生产纲领为60，经计算得，生产类型为单件小批量生产单件生产产品品种很多，同一产品的产量很少，各个工作地的加工对象经常改变，而且很少重复生产
13、。单件生产类型的工艺特征特点单件生产零件的互换性通常配对制造，缺乏互换性，广泛采用修配法，钳工修配毛坯的制造方法及加工余量铸件由木模手工造型铸造，锻件由自由锻造。毛坯精度低，加工余量大机床设备及其布置通用机床，按机床种类及大小采用“机群式”排列工艺装备大多采用通用夹具、标准附件、通用刀具和万能量具。极少采用夹具，靠划线和试切法达到精度要求对工人的技术要求需要技术要求水平高的熟练工人工艺文件有简单的工艺过程卡，关键工序有加工工序卡生产效率低生产成本高发展趋势箱体类复杂零件采用加工中心加工4.2 确定工序集中与工序分散的程度工序集中：是将零件加工集中在少数几道工序，而每道工序所包含的加工内容却很多
14、特点：1、采用高效专用设备及工艺装备，生产率高。2、工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。3、工序数量少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可简化生产计划和生产组织工作。4、因采用结构复杂的专用设备及工艺装备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费时。工序分散：是将零件加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序包含的加工内容却很少。特点：1、设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易于平衡工序时间，易适应产品更换。 2、可采用最合理的切削用量，减少基本时间。 3、设备数量多，操作工人多，占用生产面积也大。该零件属于单件小批量生产，故选择工序集中。4.3加工工序顺序的安排机加工工序安排的原则：1、先加工基准面 选为精基准的表面应安排在起始工序工序先进行加工，以便尽快为后续工序提供精基准。这有利于保证精度。2、划分加工阶段 根据价格质量的要求常划分粗加工、半精加工、精加工。
