相机外形模具机械制造工艺规程及工艺装备设计.doc

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1、广东工业大学华立学院课程设计（论文）相机外形模具机械制造工艺规程及工艺装备设计 系 部 机电学部 专 业 材料成型及控制工程 年 级 2011 班级名称 11材料1班 学 号 学生姓名 庄林烨 指导教师 万志锋 2013 年 12 月 摘要本次设计的塑件是用外形类零件，属于小型塑件，结合使用UG、AutoCAD软件辅助进行塑料材质零件的注射模具设计。运用机械制造技术及相关课程的一些知识，解决相机外壳在加工中的定位、加紧以及工艺路线的安排等方面的相关问题，确定相关的工艺尺寸，保证零件的加工质量，制定出切实可行的相机外壳加工工艺规程路线.这次设计是对相机外壳的注射模进行了设计和工艺研究，外壳类的设

2、计在工业产品设计中是一类比较典型的操作型产品的设计，涉及到因素较少，最主要的是使用时要手感舒适。该塑件成品的表面要求一般沙面，但要求耐老化耐磨损，使用寿命较长。所以它的尺寸要求一般，表面质量要求稍高，外观平滑，无气孔、缩孔等现象。故在设计中选ABS+30%玻璃纤维，以保证其外观要求。在模具结构细节方面作了较为详细的解释说明。最后结合模具的结构和标准零件的选用完成了整套模具的装配，对有关技术规范进行了全面校核，确保所设计的模具结构合理并能安全可靠的用于批量生产。关键词 机械加工、注射模具、工艺规程、相机外形、ABS AbstractThe plastic parts of the design

3、is to use the shell parts, belong to the small plastic part, combined with the use of UG, AutoCAD software auxiliary injection mold design of plastic parts. Using some knowledge of the mechanical manufacturing technology and related courses, to solve the camera shell in the processing of the positio

4、ning, tightening and the arrangement of the process route and so on related issues, to determine the related process size, ensure parts processing quality, to develop a practical and feasible camera shell processing procedure route. The design is on the camera shell injection mould design and proces

5、s research, the design of the shell class in the operation of the industrial product design is a kind of typical type of product design, and involves less factors, the most main is to use when comfortable. The surface of the plastic piece is general requirement sand surface, but it requires the agei

6、ng resistance wear resistance, long service life. So it requires the size of the general, high surface quality requirement, smooth appearance, without the phenomenon such as blow hole, shrinkage cavity. So choose ABS + 30% glass fiber in the design, to ensure that the requirements of the appearance.

7、 In the mold structure details makes a detailed explanation. Finally combining mould structure and the selection of standard parts to complete the whole set of mold assembly, the related technical specifications for the comprehensive check, ensure that the design of the mould structure is reasonable

8、 and can be safe and reliable for mass productionKey words: Mechanical processing, injection mold, process procedures, camera shell, ABS目 录第1章 绪论 21.1机械加工工艺规程制订21.2机械加工工艺规程的种类31.3制订机械加工工艺规程的原始资料3第2章 零件的分析42.1零件的作用 42.2零件的工艺分析 4第3章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图5第4章 选择加工方法，制定工艺路线74.1机械加工工艺设计 74.2制定机械加工工艺路线 84.3工艺

9、方案的比较与分析94.4确定工艺方案 9第5章 确定切削用量及基本时间135.1 工序切削用量及基本时间的确定 105.2 工序切削用量及基本时间的确定 115.3工序切削用量及基本时间的确定125.4 工序切削用量及基本时间的确定 135.5工序切削用量及基本时间的确定155.6 工序的切削用量及基本时间的确定 165.7工序的切削用量及基本时间的确定17结论 18参考文献 18第1章 绪 论模具作为一种高附加值和技术密集型产品，其技术水平的高低已成为衡量一个国家制造水平的重要标志之一，世界上许多国家，特别是一些工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术科设备，

10、提高模具制造水平，并且已经取得了显著的经济效益。模具是工业产品生产用的重要工艺装备，在现代工业生产 中，60%90%的工业产品需要使用模具，模具工业已成为工业发展的基础，许多新产品的开发和研制在很大程度上都依赖于模具生产，模具工业被称为不衰的工业。随着工业生产的不断发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。塑料成型工业是新兴的工业，目前，塑料制件几乎已经进入了一切工业部门以及人们日常生活的各个领域。随着我国经济与国际的接轨和国家经济建设持续稳定发展，塑料制件的应用快速上升，模具设计与制造和塑料成型的各类企业日益增多，塑料成型工业在基础工业中的地位和

11、对国民经济的影响日益重要。1.1机械加工工艺规程制订1.1.1生产过程与机械加工工艺过程生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序又由安装、工位、工步及走刀组成。规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。机械加工工艺规程的主要作用如下：1.机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原料和毛

12、坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。2.机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。3.机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。1.2机械加工工艺规程的种类机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，

13、用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。1.3制订机械加工工艺规程的原始资料制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料：1.产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。2.毛坯图及毛坯制造方法。工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。3.车间的生产条件。即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。4.各种技术资料。包括有关的手册、标准、以及国内外先进的工艺技术等第2章 零件的分析2.1

14、零件的作用据资料所示，可知该零件是相机外壳，零件有抗冲击，抗老化要求。ABS+30%玻璃纤维完全能满足要求。由资料查得材料的收缩率为3/1000，注塑时不易变形，有利于提高产品的尺寸精度，且此种塑料流动性尚可，便于注塑成型，结构设计合理，注塑成型后表面不会产生拉伤或明显缩痕。2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为塑件，该材料为ABS，具有超强易加工性，外观特性，低蠕变性和优异的尺寸稳定性以及很高的抗冲击强度，优良的物理力学性能，不透水，耐热温度高，电绝缘性能受温度和湿度的影响很小，耐环境性能好，几乎不受水、无机盐、碱、酸类的影响。由零件图可知，18、26的中心线是主要的设计基准和加工基准。

15、该零件的主要加工面可分为7组：1.以18mm的圆心进行外形铣削2.26mm圆柱圆心为基准的曲面粗铣这一组加工表面包括：R40曲面的加工，R5曲面的加工，R464曲面的加工，R549曲面的加工，R2的倒角。3. 26mm圆柱圆心为基准的曲面精铣。这一组加工表面包括，R40曲面的加工，R5曲面的加工，R464曲面的加工，R549曲面的加工，R2的倒角。4. 26mm圆柱圆心为中心加工26mm圆柱。526mm圆柱圆心为中心挖槽26mm的孔。6用电火花加工斜度为45的凹槽7. 26mm圆心为基准挖槽18x10的长方体塑件的尺寸精度无特殊要求，所以尺寸均为自由尺寸查表塑件公差等级的选用表，未标注公差的A

16、BS选用MT7的公差等级。为了使塑件顺利脱模，可在塑件内部增设1-2的拔模斜度由以上分析可知，零件按顺序进行加工。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。下图为上模三视图（二维线框）第3章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图根据零件材料确定毛坯为ABS，通过计算和查询资料可知，毛坯重量约为0.1 kg。生产类型为中小批量，可采用一模一腔注射毛坯。由参考文献可知，差得该材料件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级，故CT=10级，MA为G级。表3.1用查表法确定各加工表面的总余量加工表面基本尺寸加工余量等级加

17、工余量数值说明R40的曲面40H4.0顶面降一级R5的曲面5H3.0顶面降一级R464的曲面464G2.5顶面降一级R549的曲面549H3.0顶面降一级18的圆柱孔18G2.5孔降一级凹槽和长方体26H3.0孔降一级，双侧加工表3.2由参考文献可知，铸件主要尺寸的公差如下表：主要加工表面零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTR40的曲面404.0443.2R5的曲面56112.2R464的曲面46454692.8R549的曲面5496.05552.618的圆柱孔185232.4凹槽和长方体266322.2图3.1所示为本零件的毛坯图图3.1 零件毛坯图模具装配图模具装配图第4章 选择加工方法，制定工

18、艺路线4.1机械加工工艺设计4.1.1基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。4.1.2粗基面的选择对一般的轴类零件来说，以外圆作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件的分析得知，相机外形以圆孔的圆心为基准。4.1.3精基面的选择精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的

19、设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。为使基准统一，先选择26的孔和18的孔作为精基准。4.2制定机械加工工艺路线4.2.1工艺路线方案一 工序I 外形铣削工序II 铣R40的曲面端面工序III 铣R5的曲面端面工序IV 铣R464的曲面和R495的曲面端面工序V 铣深1mm宽18mm的孔工序VI 用电火花电蚀斜度为45的凹槽工序VII 铣18x10的长方体凹槽工序VIII 倒圆角4.2.2工艺路线方案二工序I 外形铣削工序II 铣R40的曲面端面工序III 铣R5的曲面端面工序

20、IV 铣R464的曲面和R495的曲面端面工序V 铣18x10的长方体凹槽工序VI 铣深1mm宽18mm的孔工序VII 倒圆角工序VIII 用电火花电蚀斜度为45的凹槽4.3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工曲面，然后用电火花加工凹槽，在加工孔。而方案二则与此相反，先加工曲面，然后加工孔，在用电火花加工凹槽。方案二是先在数控铣床加工，在用电火花电蚀，并且定位和装夹都很方便，并且方案二加工孔是在同一钻床上加工的.因此，选择方案二是比较合理的4.4表 4.1 拟定工艺过程工序号工序内容简要说明010一箱多件沙型铸造020外形

21、铣削030铣R40的曲面端面先加工面040铣R5的曲面端面050铣R464的曲面060铣R495的曲面端面070铣18x10的长方体凹槽080铣深1mm宽18mm的孔090用电火花电蚀斜度为45的凹槽0100检验0110入库第5章 确定切削用量及基本时间5.1 工序切削用量及基本时间的确定5.1.1 切削用量 本工序为铣R40的曲面端面。已知工件材料为HT200，选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,r=10，a=12，=45已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm故机床选用XA6132卧式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，XA6132型卧

22、式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量f=0.160.24mm/z、现取f=0.16mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径d=60mm，耐用度T=180min。3.确定切削速度 根据资料所知，依据铣刀直径d=60mm，齿数z=10，铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm，耐用度T=180min时查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削：Vc =Vc=56.52m/min 实际进

23、给量： f=f=0.16mm/z4.校验机床功率 根据资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s时由切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根据XA6132型立式铣床说明书可知：机床主轴主电动机允许的功率P= PP P=7.50.8=6P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。5.1.2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=4.6min5.2 工序切削用量及基本时间的确定5.2.1 切削用量 本工序为铣R5的曲面端面。选择高速钢圆柱铣刀直径d=50mm，齿数z=8。

24、已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=35mm故机床选用XA6132卧式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.200.30mm/z、现取f=0.20mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.80mm，耐用度T=180min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc73mm/s，n=350r/min,Vf=390mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=150r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削：Vc =Vc=23.55m/min 实际进给量： f=f=0.23mm/z4.

25、校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知机床功率能够满足要求。5.2.2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=4.3 min5.3工序切削用量及基本时间的确定5.3.1切削用量 本工序为铣R464的曲面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为d=60mm，齿数z=8。其他与上道工序类似。1.确定每次进给量f 根据资料，查得每齿进给量fz=0.200.30mm/z，现取fz=0.20mm/z。2.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据资料，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=18

26、0min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。则实际切削：Vc =Vc=47.1m/min 实际进给量： f=f=0.2mm/z4.校验机床功率 根据资料所知，根据以上参数可知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.5kw，P=0.8 kw，P=7.5，依据上述校验方法可知机床功率能满足要求。5.3.2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=5.8 min5.4 工序切削用量及基本时间的确定

27、5.4.1切削用量的确定本工序为铣R495的曲面端面。所选刀具为切槽铣刀，铣刀直径d=6mm，根据资料选择铣刀的基本形状r=10，a=20，已知铣削宽度a=3mm，铣削深度a=9mm故机床选用XA6132卧式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，用切槽铣刀加工铸铁，查得每齿进给量f=0.520.10mm/z、现取f=0.52mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，用切槽铣刀加工铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.20mm，耐用度T=60min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据铣刀直径d=6mm，铣削宽度a=3mm，铣削深度a =9mm，耐用度T=60min时查

28、取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削：Vc =Vc=8.49m/min 实际进给量： f=f=0.16mm/z4.校验机床功率 据资料可知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.8kw，P=0.8 kw，可知机床功率能满足要求。5.4.2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=2.75min5.5工序切削用量及基本时间的确定5.5.1 切削用量本工序为铣18x10的长方体凹槽，加工条件为：工件材料为HT200, 故机床选用XA6132卧式铣

29、床。刀具选择：选择高速钢麻花钻，do=10mm，钻头采用双头刃磨法，后角o120，45度铣刀。 1.钻孔切削用量查切削手册 所以，按钻头强度选择 按机床强度选择，最终决定选择机床已有的进给量 经校验 校验成功。 2.钻头磨钝标准及寿命：后刀面最大磨损限度（查切削手册）为0.50.8mm，寿命。 切削速度，查切削手册： 修正系数 故查切削手册机床实际转速为 故实际的切削速度 3.校验扭矩功率 所以 故满足条件，校验成立。5.5.2 计算工时：5.6 工序的切削用量及基本时间的确定5.6.1 切削用量 本工序为用电火花电蚀斜度为45的凹槽，刀具选用高速钢复合钻头，直径d=32mm，使用切削液1.确

30、定进给量f 由于孔径和深度都很大，宜采用自动进给，fz=0.20mm/r。2.选择钻头磨钝标准及耐用度 根据表5-130，钻头后刀面最大磨损量为0.8mm，耐用度T=50min。3.确定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，根据表5-127，进给量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V=17m/min，n=1082r/min。根据Z535立式钻床说明书选择主轴实际转速.5.6.2 基本时间钻32mm深45mm的通孔，基本时间为25s5.7工序的切削用量及基本时间的确定5.7.1 切削用量 本工序为铣深1mm宽18mm的孔。铰刀选用15.95的标准高速钢铰

31、刀，r0=0,a0=8,kr=5铰孔扩削用量：1. 确定进给量f 根据参考文献三表10.4-7查出f表=0.651.4.按该表注释取较小进给量，按Z525机床说明书，取f=0.72。2. 确定切削速度v和转速n 根据表10.4-39取V表=14.2,切削速度的修正系数可按表10.4-10查出，kmv=1。故K=0.87 故V=14.20.871=12.35m/minN= 根据Z525机床说明书选择n=275r/min.这时实际的铰孔速度V为：V= 根据以上计算确定切削用量如下： 钻孔：d0=15mm, f=0.3mm/r, n=400r/min, v=18m/min 半精铰：d0=15.85m

32、m, f=0.5mm/r, n=574r/min, v=25.8m/min 精铰：d0=15.95mm, f=0.72mm/r,n=275r/min, v=13.65m/min5.7.2时间计算：1.钻孔基本工时：T = 式中，n=400,f=0.3,l=27.5mm,l1=l2=5mm T= 3. 半精铰基本工时：l= L=27.5mm,n=530r/min,f=0.5mm,取l1=3mm, l2=4mm, T= 3.精铰基本工时：l=取l1=4mm, l2=2mm.l=27.5mmT= 结论根据相机外形工艺规程要求，在本设计中制定的工艺规程是比较合理的，它保证了零件的加工质量，可靠地达到了

33、图纸所提出的技术条件，并尽量提高生产率和降低消耗同时还尽量降低工人的劳动强度，使其有良好的工作条件。同时依据相关资料可以了解到该设计中的设计也是合理可行的，不仅工艺性好结构简单而且使用性好、操作省力高效，同时定位及夹紧快速准确，提高了生产率，降低了制造成本。 参考文献1 王宛山、邢敏主编，机械制造手册，辽宁科学技术出版社，2002。2 陈宏钧主编, 实用机械加工工艺手册，机械工业出版社，2003。3 陈锡渠、彭晓南主编，金属切削原理与刀具，北京出版社，2006。4 吴宗泽、罗圣国主编，机械设计手册（第3版），高等教育出版社，2006。5 王光斗、王春福主编，机床夹具设计手册，上海科学技术出版社2000。