ZL50裝載機(jī)總體及工作裝置設(shè)計(jì)
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西 南 交 通 大 學(xué)
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
托架沖模具設(shè)計(jì)及CAD
年 級(jí):2003 級(jí)
學(xué) 號(hào):
姓 名:
專 業(yè):
指導(dǎo)老師:
2007 年 6月
西南交通大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第Ⅰ頁
院 系 專 業(yè)
年 級(jí) 2003級(jí) 姓 名
題 目 托架沖模具設(shè)計(jì)及CAD
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年 月 日
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書
班 級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào)
發(fā)題日期： 2007 年 3 月15 日 完成日期： 6 月25 日
題 目 托架沖模具設(shè)計(jì)及CAD
1、本論文的目的、意義 模具設(shè)計(jì)工件是需要非常專業(yè)的知識(shí)和多年的經(jīng)驗(yàn)才能勝任的。隨著我國機(jī)械行業(yè)的飛速發(fā)展，模具設(shè)計(jì)工程師越來越短缺。已經(jīng)嚴(yán)重制約了模具行業(yè)的健康發(fā)展。在廣東、浙江、上海、江蘇等地找到五年以上設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的模具工程非常困難，而剛剛畢業(yè)的模具專業(yè)的學(xué)生又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足企業(yè)的需要。通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)踐， 采用CAD/CAM(Master CAM、UG、Pro/E)技術(shù)可以使設(shè)計(jì)者從繁沉計(jì)算和繪圖工件中得到解脫。采用人機(jī)結(jié)合，各盡所長，充分發(fā)揮其人的創(chuàng)造思維能力，控制設(shè)計(jì)過程，使模具設(shè)計(jì)趨于合理化。而計(jì)算機(jī)則發(fā)揮其計(jì)算分折和儲(chǔ)存信息的能力。兩者結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，有利于獲得最優(yōu)的設(shè)計(jì)成果，縮短開發(fā)周期。
2、學(xué)生應(yīng)完成的任務(wù) 1、工藝分折;2、確定加工方案;3 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算;4、沖裁壓力和壓力中心計(jì)算;5、凸凹模設(shè)計(jì);6、凸凹模刃口尺寸的確定;7、其它零件的設(shè)計(jì);8、壓力機(jī)的選擇; 9、后附翻譯和實(shí)習(xí)報(bào)告
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3、論文各部分內(nèi)容及時(shí)間分配：（共 12 周）
第一部分工藝分折、確定加工方案、收集資料 ( 2周)
第二部分 排樣圖的設(shè)計(jì)及材料利用率計(jì)算、沖裁壓力和壓力中心計(jì)算 ( 2周)
第三部分凸凹模設(shè)計(jì)、凸凹模刃口尺寸的確定 ( 4周)
第四部分其它零件的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)的選擇 ( 2周)
第五部分 寫說明書及翻譯 ( 1周)
評(píng)閱及答辯 ( 1周)
備 注 參考文獻(xiàn)： 沈興東，韓森和 《沖壓設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)》山東科學(xué)技術(shù)出版社，2005年;翁其金《冷沖壓技術(shù)》機(jī)械工程出版社，2004年;王芳《沖壓設(shè)計(jì)與模具設(shè)計(jì)》機(jī)械工程出版社，2002年 鄭家賢《沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù)》機(jī)械工業(yè)出版社 2004年
指導(dǎo)教師： 2007年4月10日
審 批 人： 年 月 日
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摘 要
沖壓模具在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。在傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)中，工人生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度大、勞動(dòng)量大，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率的提高。隨著當(dāng)今科技的發(fā)展， 工業(yè)生產(chǎn)中模具的使用已經(jīng)越來越引起人們的重視，而被大量應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中來。沖壓模具的自動(dòng)送料技術(shù)也投入到實(shí)際的生產(chǎn)中，沖壓模具可以大大的提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，減輕工人負(fù)擔(dān)，具有重要的技術(shù)進(jìn)步意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
本文提出采用模具來生產(chǎn)托架的新工藝，并針對(duì)某規(guī)格夾具托架設(shè)計(jì)了復(fù)合模。該模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)主要是如何解決好零件中的孔沖裁、確定模具結(jié)構(gòu)、如何進(jìn)行模具的制造及沖裁方案選定等。本文結(jié)合托架的特點(diǎn)，具體解決了壓力機(jī)的選擇與校核、凸模和凹模刃口尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、定位方案設(shè)計(jì)、卸料方式的設(shè)計(jì)、主要模具零件的加工工藝、標(biāo)準(zhǔn)零件的選用、模具的裝配等一系列的設(shè)計(jì)工作，這些設(shè)計(jì)可為類似的零件模具設(shè)計(jì)提供現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。此次模具設(shè)計(jì)的突出特點(diǎn)是嘗試使用復(fù)雜的復(fù)合模具，解決常規(guī)沖壓工藝模具套數(shù)多、工藝路線長、生產(chǎn)成本高、效率低等缺點(diǎn)，并為以后此類零件沖壓工藝的編制及模具設(shè)計(jì)提供了可靠的依據(jù)。
本文介紹的模具實(shí)例結(jié)構(gòu)簡單實(shí)用，使用方便可靠，對(duì)類似工件的大批量生產(chǎn)具有一定的參考作用。
關(guān)鍵詞 沖模；復(fù)合模；沖裁力；沖裁間隙
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Abstract
Punching die has been widely used in industrial production. In the traditional industrial production, the worker work very hard, and there are too much work, so the efficiency is low. With the development of the science and technology nowadays, the use of punching die in the industial production gain more attention, and be used in the industrial production more and more. Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden，so it has significant meaning in technologic progress and economic value.
This Article proposes using mold to produce retainer of the new technology, And against a standard fixture retainer design of the compound dies. The main problems of this mold design is how to solve retainer of punching holes, determine mold structure, how to manufacturing the mold and selected blanking programs and so on. This Article Combine the characteristics of retainer, concretely solve the choice and verify check of the press machine, the numeration and structure design of the point dimension of punch and matrix, the locating project design, the method of stripper, the main mold parts processing, the choice of standard parts, the design of the model assemble. These designs can provide realistic guiding significance for similar mold design. But the characteristics of the design is to try to using the complicate dies. To solve the problem of original process, such as large numbers of die, long process of technology, high production cost, low efficiency, difficulty in keeping symmetry of working parts are solved, and a reliable evidence for the workout of stamping process and die design of these parts is provided.
The dies here discussed can be easily made, conveniently used, and safely operated. And it could be used as the reference in the large scale production of similar workpieces.
key words dies; compound dies; blanking force; blanking dearance
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目 錄
第1章 緒論 1
1.1模具行業(yè) 1
1.2國內(nèi)外模具發(fā)展?fàn)顩r及趨勢 1
1.3本次設(shè)計(jì)的主要方向、內(nèi)容及目的 2
第2章 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 4
2.1 沖壓件工藝分析 4
2.2 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型 4
2.3 排樣及搭邊 5
2.4 沖壓力與壓力中心計(jì)算 6
2.4.1 沖壓力 6
2.4.2 壓力中心 7
2.5 工作零件刃口尺寸計(jì)算 8
2.5.1 刃口尺寸確定的原則 8
2.5.2 刃口尺寸確定的方法 9
2.6 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸 11
2.6.1 落料凹模板尺寸 11
2.6.2 落料凸模尺寸 11
2.6.3 沖孔凸模尺寸 11
2.7 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸及模架選用 12
2.8 壓力機(jī)的規(guī)格選用 12
2.9 模具裝配圖 13
2.10 模具零件圖 14
2.11 零件技術(shù)要求 24
第3章 模具制造 25
3.1 主要模具零件及其加工工藝過程 25
3.1.1 落料凹模加工工藝過程 26
3.1.2 沖孔凸模加工工藝過程 26
3.1.3 落料凸模加工工藝過程 27
3.1.4 凸模固定板加工工藝過程 28
3.1.5 落料凸模固定板加工工藝過程 28
3.1.6 卸料板加工工藝過程 29
3.1.7 上墊板加工工藝過程 29
3.1.8 下墊板加工工藝過程 30
3.1.9 空心墊板加工工藝過程 30
3.1.10 推件塊加工工藝過程 31
3.1.11 上模座加工工藝過程 31
3.1.12 下模座加工工藝過程 32
3.2 其余模具標(biāo)準(zhǔn)零件 32
3.2.1 固定擋料銷及導(dǎo)料銷 32
3.2.2 推桿 33
3.2.3 防轉(zhuǎn)銷 33
3.2.4 圓柱銷 34
3.2.5 卸料螺釘 35
3.2.6 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 35
3.2.7 模柄 36
3.2.8 卸料彈簧 37
3.2.9 導(dǎo)柱導(dǎo)套 38
3.2.10 模座 38
第4章 模具裝配與調(diào)試 40
4.1 模具裝配特點(diǎn) 40
4.2 裝配技術(shù)要求 40
4.3 裝配過程 41
4.3.1 常用的裝模工具 41
4.3.2 模具的裝配 41
4.4 裝模與試模 43
4.4.1 模具的安裝 43
4.4.2 模具的調(diào)試 44
4.5 檢驗(yàn)和驗(yàn)收技術(shù)條件 45
4.6 使用規(guī)定 46
4.7 沖模設(shè)計(jì)的審核項(xiàng)目 46
4.8 模具制造者的保證 47
結(jié)論 49
致謝 50
參考文獻(xiàn) 51
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第1章 緒論
1.1模具行業(yè)
沒有高水平的模具就沒有高水平的產(chǎn)品。模具生產(chǎn)技術(shù)水平的高低，已成為衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志，因?yàn)槟＞咴诤艽蟪潭壬蠜Q定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。在電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電和通信等產(chǎn)品中，60～80%的零部件都要依靠模具成型。
1.2國內(nèi)外模具發(fā)展?fàn)顩r及趨勢
我國具工業(yè)從起步到飛躍發(fā)展，歷經(jīng)了半個(gè)多世紀(jì)，近幾年來，我國模具技術(shù)有了很大發(fā)展，模具水平有了較大提高。大型、精密、復(fù)雜、高效和長壽命模具又上了新臺(tái)階。按照中國模具工業(yè)協(xié)會(huì)的劃分,我國模具基本分為10大類，其中,沖壓模和塑料成型模兩大類占主要部分。目前,我國以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術(shù)已取得很大進(jìn)步。幾大汽車模具廠由于采用了國際上先進(jìn)的模具加工廠設(shè)備、制造技術(shù)和軟件,實(shí)現(xiàn)了CAD(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))/CAE(計(jì)算機(jī)輔助實(shí)驗(yàn))/CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)一體化,提高了沖壓模具的設(shè)計(jì)開發(fā)和制造能力,縮短了模具的生產(chǎn)周期。國內(nèi)的模具企業(yè)也在充分抓住汽車工業(yè)所帶來的發(fā)展契機(jī),加大設(shè)備、產(chǎn)品、生產(chǎn)規(guī)模的升級(jí)步伐,積極開拓國內(nèi)外市場。
然而，我國模具制造技術(shù)與工業(yè)發(fā)達(dá)國家的差距還很大，沖壓模具CAD/CAE/CAM技術(shù)的開發(fā)手段比較落后、技術(shù)的普及率不高,應(yīng)用不夠廣泛，僅有約10%的模具在設(shè)計(jì)中采用了CAD技術(shù),距拋開繪圖板還有漫長的一段路要走；在應(yīng)用CAE進(jìn)行模具方案設(shè)計(jì)和分析計(jì)算方面,也才剛剛起步,在應(yīng)用CAM技術(shù)制造模具方面,由于缺乏先進(jìn)適用的制造裝備和工藝設(shè)備,只有5%左右的模具制造設(shè)備被應(yīng)用于這項(xiàng)工作。精密加工設(shè)備在模具加工設(shè)備中所占比重較低,工藝設(shè)備落后,直接影響國產(chǎn)模具質(zhì)量的提高。
我國模具工業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)能力只能滿足需求量的60%左右,大部分模具廠的模具加工設(shè)備陳舊,在役期長、精度差、效率低,還不能適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。生產(chǎn)沖壓模具的專用技術(shù)尚未成熟,大多仍還處于試驗(yàn)摸索階段，如模具的表面涂層、表面熱處理技術(shù)、導(dǎo)向副潤滑技術(shù)、型腔傳感及潤滑技術(shù)、去應(yīng)力技術(shù)、抗疲勞及防腐技術(shù)等未完全形成生產(chǎn)能力,走向商品化。一些關(guān)鍵、重要的技術(shù)缺少知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。
模具標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)化程度及使用覆蓋率較低，在汽車制造業(yè)中被大量使用的模具是沖壓模。近5年來,汽車模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用覆蓋率盡管有了較大增長,已從20世紀(jì)末的25%～30%提高到目前的45%左右。但這種增長距國際先進(jìn)水平(一般在70%以上,中小模具在80%以上)差距還很大。這是汽車模具交貨期長,也是我國成為模具進(jìn)口大國的重要原因之一。
目前模具技術(shù)的發(fā)展趨勢 模具CAD/ CAE/ CAM正向集成化、三維化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展；模具檢測、加工設(shè)備向精密、高效和多功能方向發(fā)展；快速經(jīng)濟(jì)制模技術(shù)的廣泛應(yīng)用；模具材料及表面處理技術(shù)的研究；模具研磨拋光將向自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展；模具標(biāo)準(zhǔn)件的應(yīng)用將日漸廣泛；壓鑄模、擠壓模及粉末鍛模比例增加；模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式。 還有模具工業(yè)新工藝、新理念和新模式，在成型工藝方面，主要是沖壓模具功能復(fù)合化，模具加工系統(tǒng)自動(dòng)化等。另一方面，隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展和整體制造水平的提高,在模具行業(yè)提出新的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理理念與模式。主要有：適應(yīng)模具單件生產(chǎn)特點(diǎn)的柔性制造技術(shù)；創(chuàng)造最佳管理和效益的團(tuán)隊(duì)精神；提高快速應(yīng)變能力的并行工程、虛擬制造及全球敏捷制造、網(wǎng)絡(luò)制造等新的生產(chǎn)哲理；廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件通用件的分工協(xié)作生產(chǎn)模式；適應(yīng)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保要求的綠色設(shè)計(jì)與制造等。
1.3本次設(shè)計(jì)的主要方向、內(nèi)容及目的
沖壓工藝在機(jī)電產(chǎn)品制造行業(yè)中應(yīng)用廣泛是眾目共睹的，而沖模是實(shí)現(xiàn)沖壓工藝的主要工藝裝備，在模具制造行業(yè)中占有重要的地位。
沖模技術(shù)的水平直接和生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì)量（尺寸公差和表面粗糙度等）、一次刃磨的壽命以及設(shè)計(jì)和制造模具的周期緊密相關(guān)。提高沖模技術(shù)水平有利于獲得優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、廉價(jià)的產(chǎn)品，技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果顯著，深受制造行業(yè)的重視。沖壓—就是在室溫下，利用安裝在壓力機(jī)上的模具對(duì)材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件的一種壓力加工方法。沖壓模具--在冷沖壓加工中，將材料（金屬或非金屬）加工成零件（或半成品）的一種特殊工藝裝備，稱為冷沖壓模具（俗稱冷沖模）。
沖壓加工的特點(diǎn)：由于冷沖壓加工具有上述突出的優(yōu)點(diǎn)，因此在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占有十分重要的地位，是國防工業(yè)及民用工業(yè)生產(chǎn)中必不可少的加工方法。沖壓成形加工必須具備相應(yīng)的模具，而模具是技術(shù)密集型產(chǎn) 品，其制造屬單件小批量生產(chǎn)，具有難加工、精度高、技術(shù)要求高、生產(chǎn)成本高（約占產(chǎn)品成本的10%～30%）的特點(diǎn)。所以，只有在沖壓零件生產(chǎn)批量大的情況下，沖壓成形加工的優(yōu)點(diǎn)才能充分體現(xiàn)，從而獲得好的經(jīng)濟(jì)效益。
托架一般是沖裁件，材料是Q235鋼，厚度是根據(jù)受力情況而定，精度等級(jí)也根據(jù)用途而定，一般為IT11～I(xiàn)T14級(jí)，大批量生產(chǎn)，圖1-1為典型的托架零件圖，即此次設(shè)計(jì)—托架沖壓模具設(shè)計(jì)。
本設(shè)計(jì)注重在模具的設(shè)計(jì)方案、方法上面。零件簡單，但屬于金屬加工，有較難的模具加工工藝，所以必須采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)模沖裁才能沖出工件。這樣沖出的工件才具有更高的精度，且加工速度也可得以提高。
第2章 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
沖壓件的工藝性系指沖壓件對(duì)沖壓工藝的適應(yīng)性。在一般情況下，影響沖壓件工藝性的因素有幾何形狀、尺寸、精度、表面粗糙度及毛刺。沖壓件工藝性對(duì)沖壓件質(zhì)量、材料利用率、生產(chǎn)率、模具制造難易、模具壽命、操作方式及設(shè)備選用等都有很大影響。良好的沖壓件工藝性可顯著降低沖壓件的制造成本。
2.1 沖壓件工藝分析
1.材料：該沖裁件的材料Q235鋼是普通碳素鋼，具有較好的可沖壓性能。
2.零件結(jié)構(gòu)：該沖裁件結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性，轉(zhuǎn)角處有R2圓角，比較適合沖裁。
3.尺寸精度：零件圖上所有未注公差的尺寸，屬自由尺寸，可按IT14級(jí)確定尺寸的公差?？走吘?2㎜的公差為 -0.11，屬IT11級(jí)精度。查表【《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》 P469，附錄G 沖壓基準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表】，可得各尺寸公差
結(jié)論：適合沖裁。
2.2 工藝方案及模具結(jié)構(gòu)類型
該零件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可以采用以下三種工藝方案：
① 先落料，再?zèng)_孔，采用兩個(gè)單工序模生產(chǎn)。
② 落料－沖孔復(fù)合沖壓，采用復(fù)合模生產(chǎn)。
③ 沖孔－落料連續(xù)沖壓，采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。
方案①模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序、兩副模具才能完成零件的加工，生產(chǎn)效率較低，難以滿足零件大批量生產(chǎn)的要求。由于零件結(jié)構(gòu)一般，為提高生產(chǎn)效率，主要應(yīng)采用復(fù)合沖裁或級(jí)進(jìn)模沖裁方式。由于孔邊距尺寸㎜有公差要求，為了更好地保證尺寸精度，最后確定用復(fù)合沖裁方式進(jìn)行生產(chǎn)。對(duì)本工件可以采用的
復(fù)合模的結(jié)構(gòu)可分為倒裝式與正裝式復(fù)合模兩個(gè)，在選擇模具結(jié)構(gòu)時(shí)要根據(jù)沖壓件質(zhì)量、生產(chǎn)批量、精度要求、方便操作等方面來確定。
正裝式結(jié)構(gòu)與倒裝式結(jié)構(gòu)比較：
正裝式結(jié)構(gòu)較適用于沖制材質(zhì)比較軟的或板料比較薄的平直度要求度較高的沖裁件，還可以沖裁孔邊距較小的沖裁件，便由于沖裁過程中沖片廢料落在模具下模的表面，每次沖裁工人必需先清理廢料操作不便，而且正裝式結(jié)構(gòu)需要三套卸料、頂料裝置，制造裝配不便。倒裝式不宜沖裁孔邊距較小的沖裁件，但倒裝式復(fù)合模結(jié)構(gòu)簡單、又可以直接利用壓力機(jī)的打桿裝置進(jìn)行推件，卸件可靠，沖裁過程中的廢料直接從模具下面被推出，便于操作，并為機(jī)械化出件提供了有利條件，故應(yīng)用十分廣泛。
本設(shè)計(jì)由工件尺寸可知，凸凹模壁厚大于最小壁厚，為便于操作，所以復(fù)合模具結(jié)構(gòu)采用倒裝復(fù)合模及彈性卸料和定位釘定位方式，這種結(jié)構(gòu)操作、維修較方便。
2.3 排樣及搭邊
查表（《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》P36，表2-11 沖裁金屬材料的搭邊值），確定搭邊值：
兩工件間的搭邊：a=2.2㎜；
工件邊緣搭邊：a1=2.5㎜；
步距為：38.2㎜；
條料寬度
(1-1)
確定后排樣圖
一個(gè)步距內(nèi)的材料利用率為：
查表（《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》 P303，表8－5 冷軋薄鋼板規(guī)格），選用710㎜×1500㎜鋼板，每張鋼板可剪裁為10張條料（70㎜×1500㎜），每張鋼板可沖390個(gè)工件，則為：
2.4 沖壓力與壓力中心計(jì)算
2.4.1 沖壓力
落料力：
其中按非退火Q235鋼板計(jì)算，查表(《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》 P329，表8－49 黑色金屬的機(jī)械性能)，得＝310～380MPa 。
沖孔力 ：
卸料力：
推件力：
其中是因有兩個(gè)孔。
總沖壓力：
2.4.2 壓力中心
由于工件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，故壓力中心在零件中心上。：
L1距y軸10mm
L2距x軸10mm
壓力中心：
沖裁合力中心s相對(duì)y軸的距離為：
沖裁合力中心s相對(duì)x軸的距離為：
其中 L1=24, L2=14.5, L3=38.61, L4=14.5, L5=24, L6=14.5, L7=38.61,
L8=14.5, L9=31.42, L10=31.42
x1=10, x2=18.25, x3=42.5, x4=66.75, x5=75, x6=66.75, x7=42.5,
x8=18.25, x9=24, x10=61
y1=22, y2=10, y3=11.69, y4=10, y5=22, y6=34.03, y7=32.35,
y8=34.03, y9=22, y10=22
計(jì)算時(shí)，忽略圓角4-ФR2
由以上計(jì)算可知沖壓件壓力中心的坐標(biāo)為（42.5，22）。
2.5 工作零件刃口尺寸計(jì)算
2.5.1 刃口尺寸確定的原則
凸、凹模刃口尺寸和公差的確定，直接影響沖裁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，是沖裁模設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，必須根據(jù)沖裁的變形規(guī)律、沖模的磨損規(guī)律和經(jīng)濟(jì)的合理性，遵循以下原則：
① 設(shè)計(jì)落料模時(shí)，應(yīng)以凹模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凸模上，靠減小其尺寸獲得；設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，應(yīng)以凸模尺寸為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上，靠增大其尺寸獲得。
② 根據(jù)沖模的磨損規(guī)律，凹模的磨損使落料件輪廓尺寸增大，因此設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的下極限尺寸；凸模的磨損使沖孔件的孔徑尺寸減小，因此設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸模的刃口尺寸應(yīng)等于或接近工件的上極限尺寸。
③ 沖裁模在使用中，由于磨損間隙值將不斷增大，因此設(shè)計(jì)時(shí)無論是落料模還是沖孔模，新模具都必須選取最小合理間隙，使模具具有較長的壽命。
④ 根據(jù)工件尺寸公差的要求，確定模具刃口尺寸的公差等級(jí)。
2.5.2 刃口尺寸確定的方法
模具刃口尺寸計(jì)算方法分為兩種。
① 凸模和凹模分開加工
在這種情況下，需要分別計(jì)算和標(biāo)注凸模和凹模的尺寸和公差。落料時(shí)，間隙取在凸模上；沖孔時(shí)，間隙取在凹模上。凸模和凹模分開加工的優(yōu)點(diǎn)是凸模和凹模具有互換性，可以批量生產(chǎn)。但是為了保證合理的間隙，要求加工凸模和凹模的機(jī)床精度高，加工難度大，因此凸模和凹模分開加工的方法僅適用于形狀簡單的沖裁模。
② 凸模和凹模配合加工
所謂配合加工就是在凸模和凹模中先選定一件為基準(zhǔn)件，制造好后用它的實(shí)際刃口尺寸來配做另一件，使它們之間達(dá)到最小合理間隙值。落料時(shí)，先做凹模，以它為基準(zhǔn)件配做凸模，保證最小的合理間隙值；沖孔時(shí)，先做凸模，以它為基準(zhǔn)件配做凹模，保證最小的合理間隙值。
凸、凹模配合加工方法有利于獲得最小合理間隙，放寬對(duì)模具加工設(shè)備的精度要求，而沖模的生產(chǎn)規(guī)模多數(shù)情況下均屬于單件或小批量生產(chǎn)，因此，目前多數(shù)工廠均采用配合加工法生產(chǎn)凸模和凹模。
所以，根據(jù)工件圖，確定落料部分以落料凹模為基準(zhǔn)計(jì)算 ,落料凸模按間隙值配制；沖孔部分以沖孔凸模為基準(zhǔn)計(jì)算,沖孔凹模按間隙值配制。既以落料凹模、沖孔凸模為基準(zhǔn)，凸凹模按間隙值配制。
刃口尺寸計(jì)算見表2-2：
表2-2 刃口尺寸計(jì)算
基本尺寸及分類
沖裁間隙
磨損系數(shù)
計(jì)算公式
制造公差
計(jì)算結(jié)果
落料凹模
Zmin=0.246
Zmax=0.36
Zmax –Zmin
=0.36-0.246
=0.11㎜
制件精度為：IT14級(jí),故x=0.5
相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證雙面間隙在0.246～0.36之間
同上
同上
同上
相應(yīng)凸模尺寸按凹模尺寸配作，保證單面間隙在0.123～0.18之間
同上
同上
沖孔凸模
同上
相應(yīng)凹模尺寸按凸模刃口尺寸配作，保證雙面間隙在0.246～0.36之間
孔邊距
同上
制件精度為：IT11級(jí),故x=0.75
孔心距
同上
x=0.5
2.6 工作零件結(jié)構(gòu)尺寸
2.6.1落料凹模板尺寸
凹模厚度：H=KB(B≥15㎜)
查表【《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》 P225，表7－4 系數(shù)K值】，得K=0.28
H=0.28×65＝18.2㎜
凹模邊壁厚：C≥（1.5～2）H
C＝（1.5～2）×18.2＝（27.3～36.4）㎜
實(shí)取C=30㎜
凹模板邊長：L＝B+2C＝65+2×30＝125㎜
查標(biāo)準(zhǔn)JB/T6743.1－94：凹模板寬B＝125㎜
故確定凹模板外形為：125×125×18（㎜）。將凹模板作成薄型形式并加空心墊板后，查表【《沖模設(shè)計(jì)手冊(cè)》 P631，表14－6 矩形和圓形凹模外形尺寸】，實(shí)取為：125×125×14（㎜）。
校核：因凹模的外形尺寸已接近標(biāo)準(zhǔn)尺寸，不用在進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的核算。
使用螺釘與上模座固定。
2.6.2 落料凸模尺寸
落料凸模長度：L=h1+h2+h=16+10+24=50（㎜）
其中：h1—落料凸模固定板厚度
h2—彈性卸料板厚度
h—增加長度（包括凸模進(jìn)入凹模深度，彈性元件安裝高度等）
落料凸模內(nèi)外刃口間壁厚校核：根據(jù)沖裁件結(jié)構(gòu)，落料凸模內(nèi)外刃口最小壁厚為7㎜，根據(jù)強(qiáng)度要求查表【《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》 P228，表7－6 凸凹模最小壁厚】知，該壁厚為4.9㎜，故該落料凸模側(cè)壁強(qiáng)度足夠。
使用落料凸模固定板固定。
2.6.3 沖孔凸模尺寸
凸模長度：L凸＝h1+h2+h3＝14+12+14＝40㎜
其中：h1—凸模固定板厚
h2—空心墊板厚
h3—凹模板厚
凸模強(qiáng)度校核：該凸模不屬于細(xì)長桿，強(qiáng)度足夠。
使用凸模固定板固定。
2.7 其它模具零件結(jié)構(gòu)尺寸及模架選用
根據(jù)倒裝復(fù)合模形式特點(diǎn)： 凹模板尺寸并查《冷沖模國家標(biāo)準(zhǔn)》，確定其它模具模板尺寸列于下面：
上墊板(GB2858.6-81) 125×125×6（㎜） T8A鋼
凸模固定板(GB2858.5-81) 125×125×14（㎜） 45 鋼
空心墊板(GB2858.6-81) 125×125×12（㎜） 45 鋼
卸料板(GB2858.5-81) 125×125×10（㎜） 45 鋼
落料凸模固定板(GB2858.5-81) 125×125×14（㎜） 45 鋼
下墊板(GB2858.6-81) 125×125×6（㎜） T8A鋼
根據(jù)模具凹模等零件結(jié)構(gòu)尺寸，查【《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》 P477，附錄J 沖模模架標(biāo)準(zhǔn)】，選取后側(cè)導(dǎo)柱125×125×140～165㎜ 標(biāo)準(zhǔn)模架一副。
模架型式（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)）GB/T2851.3—1990。
上模座：125×125×30㎜ 后側(cè)導(dǎo)柱上模座按GB/T 2855.5—1990選用
下模座：125×125×35㎜ 后側(cè)導(dǎo)柱下模座按GB/T 2855.6—1990選用
導(dǎo)柱：22×130㎜ A型導(dǎo)柱按GB/T 2861.1—1990標(biāo)準(zhǔn)選用
導(dǎo)套：22×80×28㎜ A型導(dǎo)套按GB/T 2861.6—1990標(biāo)準(zhǔn)選用
2.8 壓力機(jī)的規(guī)格選用
根據(jù)以下條件：
⒈ 總沖壓力 F總＝362kN
⒉ 模具閉合高度 Hmax-5mm≥160≥Hmin+10mm
裝模高度 hmax-5mm≥160≥hmin+10mm
可調(diào)節(jié)連桿，對(duì)壓力機(jī)工作有利。如果模具閉合高度過小，可再加一塊附加墊板，如果模具的閉合高度大于壓力機(jī)的最大封閉高度時(shí)，模具就不能在壓力機(jī)
上使用。
⒊ 沖床工作臺(tái)面和滑塊底面尺寸
一般壓力機(jī)臺(tái)面應(yīng)大于模具底座尺寸50～70mm以上。
⒋ 壓力機(jī)的精度和剛度
⒌ 凸、凹模尺寸等
查表【《實(shí)用沖壓技術(shù)手冊(cè)》P400，表10—6 開式壓力機(jī)基本參數(shù)】。選用J23-63開式雙柱可傾壓力機(jī)，工作臺(tái)面上備制墊塊。其主要工藝參數(shù)如下：
公稱壓力：630kN
發(fā)生公稱壓力時(shí)滑塊離下極點(diǎn)距離：8mm
滑塊行程：120mm
標(biāo)準(zhǔn)行程次數(shù)：70次∕min
最大閉合高度：360mm
閉合高度調(diào)節(jié)量：90mm
標(biāo)準(zhǔn)型：滑塊中心到機(jī)身距離（喉深）260mm
工作臺(tái)尺寸（前后×左右）480mm×710mm
工作臺(tái)孔尺寸（前后×左右×直徑）180mm×340mm×230mm
活動(dòng)臺(tái)壓力機(jī)滑塊中心到機(jī)身緊固工作臺(tái)平面之距離：250mm
模柄孔尺寸（直徑×深寬）：Ф50mm×70 mm
工作臺(tái)板厚度：90mm
傾斜角（不小于）：30°
2.9 模具裝配圖
（詳見圖紙）
工作過程：模具采用復(fù)合模，依靠各零件的作用，實(shí)現(xiàn)沖切、卸料、落料等機(jī)械化操作。模具開啟時(shí)，上模根據(jù)導(dǎo)套〔8〕導(dǎo)柱〔7〕路徑上移，通過最大開模高度，又向下移；閉模時(shí)，推桿〔14〕推動(dòng)推件塊〔11〕下移，壓住材料，沖孔凸?！?2〕和凹?！?0〕同時(shí)進(jìn)行沖孔、落料，沖孔廢料從落料凸?！?〕至下模座〔1〕落出，同時(shí)卸料板〔21〕向下移動(dòng)；當(dāng)上模上移時(shí)，卸料板〔21〕經(jīng)卸料彈簧〔22〕的作用復(fù)位，頂出制件，達(dá)到卸料的目的，然后材料跟進(jìn)，又是下一次沖壓，如此循環(huán)，直至壓力機(jī)停止工作。
2.11 零件技術(shù)要求
⑴ 沖模的設(shè)計(jì)和制造若無特殊要求，一律按GB/T 2851.1～2851.7—1990、GB/T 2852.1～2851.4—1990、JB/T 8050—1999（沖模模架），和JB/T 7643～7653（冷沖模）選用標(biāo)準(zhǔn)模架和標(biāo)準(zhǔn)件，并符合相應(yīng)的技術(shù)要求。
⑵ 沖模零件不允許有裂紋，工作表面不允許有劃痕、機(jī)械損傷、銹蝕等表面缺陷。經(jīng)熱處理后的零件硬度應(yīng)均勻，不允許有軟點(diǎn)和脫碳區(qū)，并清除氧化物等。
⑶ 沖模各零件的材料和熱處理硬度應(yīng)優(yōu)先按規(guī)定選用，允許采用性能高于規(guī)定的其他鋼種。
⑷ 零件圖中普通螺紋的基本尺寸應(yīng)符合GB/T196 的規(guī)定，選用的極限與配合應(yīng)符合GB/T197的規(guī)定。
⑸ 零件圖上未注明倒角的尺寸，除刃口外所有銳邊均應(yīng)倒角或倒圓。視零件大小，倒角尺寸為0.5×45°～2×45°，倒圓尺寸為 R0.5～1㎜。
⑹ 經(jīng)磁性吸力磨削后的鋼件應(yīng)退磁。
⑺ 零件上銷釘孔的配合長度一般不應(yīng)小于銷釘直徑的1.5倍。
⑻ 固定板、凹模、墊板、卸料板的形狀和位置公差按GB/T 1182—1996等的規(guī)定。
⑼ 固定卸料的導(dǎo)料板應(yīng)磨成等高。
⑽ 沖模各零件的幾何形狀、尺寸精度、表面粗糙度等應(yīng)符合設(shè)計(jì)圖樣要求。
⑾ 零件圖中未注公差尺寸的極限偏差按 GB/T 1804 的規(guī)定。
⑿ 零件圖中未注的形狀和位置公差按 GB/T 1184—1996。
⒀ 當(dāng)沖模重量達(dá)20㎏時(shí)，應(yīng)設(shè)吊環(huán)螺釘并符合 GB/T 825 規(guī)定，若采用其他起吊措施時(shí)亦應(yīng)符合其相應(yīng)的規(guī)定。
⒁ 成形工作零件的口部圓角及拉伸筋等必須圓滑過渡，符合設(shè)計(jì)要求并允許在試模時(shí)給予修正，以達(dá)到?jīng)_壓零件的要求。
⒂ 沖裁模之凸、凹模刃口及側(cè)刃等必須鋒利，不允許有崩刃、缺刃和機(jī)械損壞。
⒃ 沖裁模凹模工作孔不允許有倒錐度。
⒄ 用鍛壓加工的零件不應(yīng)有過熱、過燒的內(nèi)部組織和機(jī)械加工不能去掉的裂紋、夾層及凹坑。
第3章 模具制造
3.1 主要模具零件及其加工工藝過程
普通零件的加工是按產(chǎn)品零件圖要求全部加工完畢，再進(jìn)行總裝。而模具零件的加工有些是不能按模具零件圖全部加工完畢的，要待部件組裝或整模組裝時(shí)修配或配鉆，所以模具零件圖上的形狀和尺寸是否全部加工出來，還要根據(jù)模具加工的裝配方法而定。若以凸模凹模為基準(zhǔn)裝配時(shí)，零件圖上的導(dǎo)柱孔在零件加工時(shí)就不加工，若以導(dǎo)柱導(dǎo)套作型腔，凸模相對(duì)位置控制基準(zhǔn)時(shí)，則凹模及凸模固定板的導(dǎo)柱孔應(yīng)與凹?；蛲鼓９潭ò宓男涂自诟靼逯贤瑫r(shí)加工出來。
使用銑床加工一個(gè)零件時(shí)，必須先把零件的相關(guān)尺寸、材料、使用刀具、加工參數(shù)確定下來，保證加工能順利完成，同時(shí)，設(shè)計(jì)方面也要考慮到加工的難易程度，以減少加工的困難，例如這次我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)沒有充分考慮到材料對(duì)加工帶來的問題，導(dǎo)致加工使用Cr12材料的零件很困難，刀具無法加工這么硬的材料，所以在加工前要慎重考慮各種細(xì)節(jié)。在買回來的模板里，要確定模板的加工基準(zhǔn)，哪些面是基準(zhǔn)面，這一般在訂購模板時(shí)會(huì)標(biāo)明哪幾個(gè)面是經(jīng)過打磨，之后就是把加工基準(zhǔn)定下來，當(dāng)然事前必須準(zhǔn)備好零件圖，根據(jù)零件圖來定位加工方案，如果要用到數(shù)控編程，就必須把加工原點(diǎn)定出來。定好加工方案后，就可以開始加工，先把工件裝夾到虎口鉗上，使用銅錘敲擊以使工件被夾緊，然后打表，在打表時(shí)要非常小心，當(dāng)表很靠近工件時(shí)，不能使用加速進(jìn)給，否則很容易碰壞儀器，在校平行度時(shí)，最好先來回走幾遍，觀察大概偏向，然后要小心敲擊工件，使其保持在很小的偏差范圍就行了，把兩個(gè)基準(zhǔn)方向的平行度定好后，就要用分中器確定原點(diǎn)坐標(biāo)，在設(shè)置坐標(biāo)時(shí)要將分中器的半徑算進(jìn)去，這樣才能使主軸對(duì)應(yīng)工件原點(diǎn)，x-y平面的坐標(biāo)定下來后，就要把刀具裝到銑床上，使用半徑范圍內(nèi)的夾具把刀具夾緊，裝上道具后就是確定z方向上的原點(diǎn)，一般選擇工件表面為0以方便編程。之后就是加工，如果是選用數(shù)控加工，必須使程序和當(dāng)前銑床的刀具起點(diǎn)相一致，否則加工位置就會(huì)錯(cuò)誤，同時(shí)還要察看刀具路線是否會(huì)超出銑床的工作行程，防止出事故。如果程序沒錯(cuò)，就可以傳到數(shù)控銑床運(yùn)行。不同刀具要使用不同轉(zhuǎn)速，鉆孔要比銑槽的轉(zhuǎn)速慢，進(jìn)給速度要根據(jù)觀察來手動(dòng)調(diào)試，加工時(shí)要時(shí)刻觀察走刀情況，同時(shí)適當(dāng)加冷卻液及掃除鐵屑，若發(fā)生事故，必須馬上停止。當(dāng)程序完成后，刀具就會(huì)回原點(diǎn)，繼續(xù)做下一工序。
3.1.1 落料凹模加工工藝過程
材料:Cr12 硬度:60～62HRC
表3-1 落料凹模加工工藝
⒈ 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：130×130×16㎜
⒉ 粗銑 銑六面到尺寸125.3×125.3×15㎜，注意兩大平面與兩相鄰側(cè)面用標(biāo)準(zhǔn)角尺測量達(dá)到基本垂直
⒊ 平面磨 磨光兩大平面，厚度達(dá)14.6㎜，并磨兩相鄰側(cè)面達(dá)四面垂直，垂直度為
0.02㎜/100㎜
⒋ 鉗 ①劃線 劃出各孔徑中心線并劃出凹模洞口輪廓尺寸
②鉆孔 鉆螺紋底孔，銷釘?shù)卓祝寄４┚€孔
③鉸孔 鉸銷釘孔到要求
④攻絲 攻螺紋絲到要求
⒌ 熱處理 淬火 使硬度達(dá)60～64HRC
⒍ 平面磨 磨光兩大平面，使厚度達(dá)14.3㎜
⒎ 線切割 割凹模洞口，并留0.01～0.02㎜研磨余量
⒏ 鉗 ①研磨洞口內(nèi)壁側(cè)面達(dá)0.8μm
②配推件塊到要求
⒐ 鉗 用墊片層保證凸模與凹模間隙均勻，凹模與上模座配作銷釘孔
⒑ 平磨 磨凹模板上平面厚度達(dá)要求
⒒ 鉗 總裝配
3.1.2 沖孔凸模加工工藝過程
材料：Cr12 硬度：60～62HRC
表3-2 沖孔凸模加工工藝
⒈ 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：Ф15×55㎜
⒉ 熱處理 退火，硬度達(dá)180～220HB
⒊ 車 ①車一端面，打頂尖孔，車外圓至Ф12㎜；掉頭車另一端面，長度至尺寸50㎜；打頂尖孔
②兩頭頂尖頂，車外圓尺寸Ф11.4±0.04㎜，Ф10.6±0.04㎜至要求；車尺寸至要求。
⒋ 檢驗(yàn) 檢驗(yàn)
⒌ 熱處理 淬火 使硬度達(dá)60～62HRC
⒍ 磨削 磨削外圓尺寸，至要求
⒎ 線切割 切除工作端面頂尖孔，長度尺寸至要求
⒏ 磨削 磨削端面至Ra0.8μm
⒐ 檢驗(yàn)
⒑ 鉗工 裝配（鉗修并裝配，保證）
3.1.3 落料凸模加工工藝過程
材料:Cr12 硬度:60～64HRC
表3-3 落料凸模加工工藝
⒈ 備料 鍛件（退火狀態(tài)）：70×40×55㎜
⒉ 粗銑 銑六面見光
⒊ 平磨 磨高度兩平面到尺寸51㎜
⒋ 鉗 ①劃線 在圓弧一側(cè)留線切割?yuàn)A位6㎜后，分中劃凸模輪廓線并劃兩凹模洞口中心線
②鉆孔 按凹模洞口中心鉆線切割穿絲孔
③锪擴(kuò)凹模落料沉孔到要求，鉆螺紋底孔并攻絲到要求
⒌ 熱處理 淬火 使硬度達(dá)60～64HRC
⒍ 平磨 磨高度到50.4㎜
⒎ 線切割 割凸模及兩凹模，并在各邊留0.01～0.02㎜研磨余量
⒏ 鉗 ①研配 研落料凸模并配入固定板
②研 各側(cè)壁到0.8μm
⒐ 平磨 磨高度到要求
⒑ 鉗 總裝配
3.1.4 凸模固定板加工工藝過程
材料:45 硬度:24～28HRC
表3-4 凸模固定板加工工藝
⒈ 備料 氣割下料130×130×16㎜
⒉ 熱處理 調(diào)質(zhì) 硬度24～28HRC
⒊ 粗銑 銑六面達(dá)125.3×125.3×14.8㎜，并使兩大平面和相鄰兩側(cè)面相互基本垂直
⒋ 平磨 磨光兩大平面厚度達(dá)14.4㎜，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜
⒌ 鉗 ①劃線 凸模固定孔中心線，銷釘孔中心線，螺紋過孔中心線，銷釘過孔中心線
②鉆孔 凸模固定孔穿絲線，螺紋過孔和銷釘過孔達(dá)要求
⒍ 線切割 割凸模安裝固定孔單邊留0.01～0.02㎜研余量
⒎ 銑 銑凸模固定孔背面沉孔到要求
⒏ 鉗 研配凸模
⒐ 平磨 磨厚度到要求
⒑ 鉗 總裝配 用透光層使凸模，凹模間隙均勻后，與上模座板配作銷釘孔
3.1.5 落料凸模固定板加工工藝過程
材料:45 硬度:24～28HRC
表3-5 落料凸模固定板加工工藝
⒈ 備料 氣割下料130×130×18㎜
⒉ 熱處理 調(diào)質(zhì) 硬度24～28HRC
⒊ 粗銑 銑六面達(dá)125.3×125.3×16.8㎜，并使兩大平面和相鄰兩側(cè)面相互基本垂直
⒋ 平磨 磨光兩大平面厚度達(dá)16.4㎜，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜
⒌ 鉗 ①劃線 螺紋孔中心線，螺紋過孔中心線，銷釘孔中心線，落料凸模固定孔輪廓線
②鉆孔 螺紋底孔，螺紋過孔到要求，凸凹模固定孔線切割穿絲孔
③攻絲 攻螺紋底絲到要求
⒍ 線切割 割落料凸模安裝固定孔，單邊留0.01～0.02㎜研余量
⒎ 鉗 研配 將凸凹模配入安裝固定孔
⒏ 平磨 磨厚度到要求
⒐ 鉗 裝配 與下模座配作銷釘孔
3.1.6 卸料板加工工藝過程
材料:45 硬度:24～28HRC
表3-6 卸料板加工工藝
⒈ 備料 氣割下料130×130×12㎜
⒉ 熱處理 調(diào)質(zhì) 硬度24～28HRC
⒊ 粗銑 銑六面達(dá)125.3×125.3×10.8㎜，并使兩大平面和相鄰兩側(cè)面相互基本垂直
⒋ 平磨 磨光兩大平面厚度達(dá)10.4㎜，并磨兩相鄰側(cè)面使四面垂直，垂直度0.02㎜/100㎜
⒌ 鉗 ①劃線 螺紋孔中心線，定位釘孔中心線，中間型孔輪廓線
②鉆孔 螺紋底孔，定位釘孔，型孔穿絲孔
③鉸孔，攻絲 鉸定位釘?shù)卓椎揭?，螺紋孔攻絲到要求
⒍ 線切割 割型孔到要求
⒎ 鉗 ①型孔與落料