机械毕业设计(论文)水泵叶轮冲压工艺与模具设计【全套图纸】.doc
《机械毕业设计(论文)水泵叶轮冲压工艺与模具设计【全套图纸】.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械毕业设计(论文)水泵叶轮冲压工艺与模具设计【全套图纸】.doc(33页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、本科毕业设计说明书题 目: 水泵叶轮冲压工艺与模具设计院 (部): 材料科学与工程学院专 业: 材料成型及控制工程班 级: 金职041姓 名: 学: 2004105214指导教师: 完成日期: 2008年6月14日目 录摘 要IIIABSTRACTIV第一章 前 言11.1选题背景11.2 课题相关调研11.2.1 本课题及相关领域的国内外现状及发展11.2.2 模具技术的发展现状2第二章 工艺分析计算32.1 零件及其冲压工艺性分析32.2 确定工艺方案42.3主要工艺参数计算72.3.1 落料尺寸72.3.2拉深道次及各道次尺寸9第三章 模具设计143.1 落料、拉深复合模143.1.1模
2、具结构143.1.2 模具工件部分尺寸及公差计算153.2修边冲孔模173.2.1模具结构183.2.2 模具工件部分尺寸及公差计算183.3 切槽模213.3.1模具结构213.3.2 模具工件部分尺寸及公差计算223.4 翻边模233.4.1模具结构233.4.2 模具工件部分尺寸及公差计算24第四章 结 论27参考文献28谢 辞29摘 要水泵叶轮是微型汽车上发动机冷却系统中离心式水泵的重要零件。本文分析了水泵叶轮零件的结构特点, 计算了该叶轮的展开尺寸, 确定了该工件的冲压成形工艺及各工序尺寸, 对全套模具的总体结构设计进行了比较详细的论述,并在此基础上确定了叶轮冲压模具零件的具体结构和
3、尺寸,在生产合格零件的基础上尽量提高生产效率,降低生产成本。主要介绍了叶轮零件冲压成形应包括的基本工序方案,工艺参数计算,模具结构设计、尺寸等。 关键词:水泵叶轮; 冲压; 工序; 模具设计 全套图纸,加153893706The Pressing Process Analysis and Die Design of Pump ImpellerABSTRACTThe pump impeller is an important parts of the centrifugal pumps which was used for the minicars engine cooling system.
4、The structure characteristics of the pump impeller were analyzed, and calculated the expanding dimension of this parts, determined pressing forming process of the pump impeller and dimensions of each working procedure, and described the structure design of whole sets of dies in detail, And on that b
5、asis determine the structure and size ofthe impeller stamping die specific parts. To maximize production efficiency and reduce production costs in the production of qualified on the basis of parts. Main introduction of this text leaf round project of basic work preface for spare parts washing pressi
6、ng take shaping should including; The craft counts the calculation; Molding tool construction design, size.etc.Key words: pump impeller; pressing process; die design;第一章 前 言1.1选题背景在现代汽车工业中,微型汽车上发动机冷却系统离心式水泵内叶轮由铸铁等金属或工程塑料制成,采用向后弯曲的半圆弧、双圆弧或多圆弧形叶片,其叶型与水流方向一致,泵水效率较高。塑料叶轮容易实现小型化和轻量化,且耐腐蚀性能好,有越来越多的汽车发动机水泵
7、使用了塑料叶轮。但塑料叶轮容易开裂或叶轮磨损后从泵轴上松脱,使冷却液循环速度变慢,容易引起发动机温度过高的故障。损坏的叶轮在旋转时还可能撞击水泵壳体,造成壳体碎裂。铸铁制成的水泵叶轮机械强度较高,但其质量较大。因此一种能综合现在采用材料优点而又避其缺点的产品就应时而生了。1.2 课题相关调研水箱在汽车的冷却、散热中有着重要的作用。因为汽车的冷却系统是用来为发动机散热的,一般常见的发动机过热问题。发动机是由冷却液的循环来实现的,强制冷却液循环的部件是水泵,它由曲轴皮带带动水泵叶轮推动冷却液在整个系统内循环。为了保证冷却效果,汽车冷却系统一般由以下几部分组成:散热器、节温器、水泵、缸体水道、缸盖水
8、道、风扇等组成。据资料显示:导致汽车抛锚的故障中,冷却系统故障位居第一。由此可见,汽车冷却系统保养对汽车安全运行起着重要的作用。叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内,工件时以1500-3000r/min左右的速度旋转,使冷却水在冷却系统中不断地循环流动。为保证足够的强度和刚度,叶轮采用厚度为2mm的Al脱氧镇静钢冷轧板。1.2.1 本课题及相关领域的国内外现状及发展模具工业是国民经济的基础工业,是国际上公认的关键工业,工业发达国家称之为“工业之母”。模具成型具有效率高,质量好,节省原材料,降低产品成本等优点。采用模具制造产品零件已成为当今工业的重要工艺手段。模具在机械,电子,轻工,纺
9、织,航空,航天等工业领域里,已成为使用最广泛的工业化生产的主要工艺装备,它承担了这些工业领域中60%-80%产品零件,组件和部件的加工生产。“模具就是产品质量”,“模具就是经济效益”的观念已被越来越多的人所认识和接受。在中国,人们已经认识到模具在制造业中的重要基础地位,认识更新换代的速度,新产品的开发能力,进而决定企业的应变能力和市场竞争能力。目前,模具设计与制造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。1.2.2 模具技术的发展现状 随着科学技术的不断进步和工业生产的迅猛发展,冷冲技术及模具不断革新和发展,中国模具工业和技术的主要发展方向包括: 提高大型、精密、复杂、长寿命模具的设
10、计制造水平; 在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术;为了加快产品的更新换代,必须缩短工装的设计和制造周期,从而开展了模具的计算机辅助设计和辅助制造的研究,采用该技术,模具设计和制造效率一般可提高23倍,模具生产周期可缩短1/22/3.目前,已达到CAD/CAM一体化,模具图纸只是作为检验模具之用. 大力发展快速制造成形和快速制造模具技术; 在塑料模具中推广应用热流道技术、气辅注射成型和高压注射成型技术; 提高模具标准化水平和模具标准件的使用率; 发展优质模具材料和先进的表面处理技术; 逐步推广高速铣削在模具加工的应用; 进一步研究开发模具的抛光技术和设备; 研究和应用模具的高速测
11、量技术与逆向工程; 开发新的成形工艺和模具。第二章 工艺分析计算2.1 零件及其冲压工艺性分析叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内,工件时以1500-3000r/min左右的速度旋转,使冷却水在冷却系统中不断地循环流动。为保证足够的强度和刚度,叶轮采用厚度为2mm的钢板。叶轮材料为钢08Al。该材料按拉深质量分为三级:ZP(用于拉深最复杂零件),HF(用于拉深很复杂零件)和F(用于拉深复杂零件)。由于形状比较复杂,特别是中间的拉深成形难度大,叶轮零件采用ZF级的材料,表面质量也为较高的级。表2-1列出08AlZF的力学性能。表2-1 08AlZF的力学性能()不小于260300200
12、440.66图2-1叶轮零件示意图 为减轻震动,减小噪声,叶轮零件的加工精度有一定的要求。除了7个叶轮形状和尺寸应一致外,叶轮中部与固定轴配合部位的要求也较高。由于靠冲压加工难以达到直径和以及高度尺寸的要求,实际生产中采用了冲压成形后再切削加工的办法(需进行切削加工的表面标有粗糙度,图2-1)。冲压成形后要留有足够的机加余量,因此孔和的冲压尺寸取为和。直径为一般要求的自由尺寸,冲压成形的直径精度的偏差大于拉深直径的极限偏差。但高度尺寸精度高于附表中的尺寸偏差,需由整形保证。初步分析可以知道叶轮零件的冲压成形需要多道工序。首先,零件中部是有凸缘的圆筒拉深件,有两个阶梯,筒底还要冲的孔;其次,零件
13、外圈为翻边后形成的7个“竖立”叶片,围绕中心均匀分布。另外,叶片翻边前还要修边、切槽、由于拉深圆角半径比较小(0.51),加上对叶片底面有跳动度的要求,因此还需要整形。对拉深工序,在叶片展开前,按料厚中心线计算有4.531.4,并且叶片展开后凸缘将更宽,所以属于宽凸缘拉深。另外,零件拉深度大(如最小价梯直径的相对高度h/d=20.5/13.5=1.52,远大于一般带凸缘筒形件第一次拉深许可的最大相对拉深高度),所以拉深成形比较困难,要多次拉深。对于冲裁及翻边工序,考虑到零件总体尺寸不大,而且叶片“竖直”后各叶片之间的空间狭小,结构紧凑,另外拉深后零件的底部还要冲的孔,所以模具结构设计与模具制造
14、有一定难度,要特别注意模具的强度和刚度。综上所述,叶轮由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有:冲裁(落料、冲孔、修边与切槽)、拉深(多次拉深)、翻边(将外圈叶片翻成竖直)等。由于是多工序、多套模具成形,还要特别注意各工序间的定位。2.2 确定工艺方案由于叶轮冲压成形需多道次完成,因此制定合理的成形工艺方案十分重要。考虑到生产批量大,应在生产合格零件的基础上尽量提高生产率效率,降低生产成本。要提高生产效率,应该尽量复合能复合的工序。但复合程度太高,模具结构复杂,安装、调试困难,模具成本提高,同时可能降低模具强度,缩短模具寿命。根据叶轮零件实际情况,可能复合的工序有:落料与第一次拉深;最后一次拉深和
15、整形;修边、切槽;切槽;冲孔;修边、冲孔;切槽、冲孔。根据叶轮零件形状,可以确定成形顺序是先拉深中间的阶梯圆筒形,然后成形外圈叶片。这样能保持已成形部位尺寸的稳定,同时模具结构也相对简单。修边、切槽、冲孔在中间阶梯拉深成形后以及叶片翻边前进行。为保证7个叶片分度均匀,修边和切槽不要逐个叶片地冲裁。因此叶轮的冲压成形主要有以下几种工艺方案:方案一:1)落料;2)拉深(多次);3)整形;4)修边;5)切槽;6)冲孔;7)翻边。方案二:1)落料与第一次拉复合;2)后续拉深;3)整形;4)切槽、修边、冲孔复合;5)翻边。方案三:1)落料与第一次拉深复合;2)后续拉深;3)整形;4)切槽、冲孔复合;5)
16、修边;6)翻边。方案四:1)落料与第一次拉深复合;2)后续拉深;3)整形;4)修边、冲孔复合;5)切槽;6)翻边。方案五:1)落料与第一次拉深复合;2)后续拉深;3)整形;4)切槽;5)修边、冲孔复合6)翻边。方案一复合程度低,模具结构简单,安装、调试容易,但生产道次多,效率低,不适合大批量生产。方案二至五将落料、拉深复合,主要区别在于修边、切槽、冲孔的组合方式以及顺序不同。需要注意的是,只有当拉深件高度较高,才有可能采用落料、拉深复合模结构形式,因为浅拉深件若采用落料、拉深复合模具结构,落料凸模(同时又是拉深凹模)的壁厚太薄,强度不够。方案二将修边、切槽、冲孔复合,工序少,生产率最高,但模具
17、结构复杂,安装、调试困难,同时模具强度也较低。方案三将切槽和冲孔组合,由于所切槽与中间孔的距离较近,因此在模具结构上不容易安排,模具强度差。所以较好的组合方式应该是修边和冲孔组合,而切槽单独进行,如方案四、五。方案四与方案五主要区别在于一个先修边、冲孔后切槽,一个先切槽后修边、冲孔。由于切槽与修边有相对位置关系,而所切槽尺寸比较小,如果先切槽则修边模具上不好安排定位,所以实际选择了方案四,即先修边、冲孔后切槽,然后翻边成形竖立叶片。2.3主要工艺参数计算2.3.1 落料尺寸落料尺寸即零件平面展开尺寸,叶轮零件基本形状为圆形,因此落料形状也应该为圆形,需确定的落料尺寸为圆的直径。带有凸缘的筒形拉
18、深成形件,展开尺寸有关公式计算。但根据叶轮零件图,不能直接得到凸缘尺寸。在计算落料尺寸之间,要将竖立的叶片“落料尺寸。图2-2 叶轮叶片的展开严格来说,叶轮成形“竖直”叶片的工序属于平面外凸曲线翻边。但根据零件图,由于翻转曲线的曲率半径比较大,为简化计算可以近似按弯曲变形来确定展开尺寸,如图2-2所示。因为弯曲半径r=0.510.5t=1,所以可以弯曲坯料展开的计算公式计算。经计算,叶片展开后,凸缘尺寸为76(单位mm,)。,由文献【10】表4-5的公式,可取修边余量为2.2。因此凸缘直径为: 76+2.2=80.4取凸缘尺寸80,于是得到叶轮拉深成形尺寸,如图2-3所示。图2-3 叶轮拉深成
19、形尺寸根据叶轮拉深成形尺寸,要以算出零件总体表面积A约为5890。按照一般拉深过程表面积不变的假设,可得到落料直径D=因圆角半径较小,近似由公式计算落料直径: (公式2-1)代入=16,=4.5,得。最后取落料直径D=87.落料尺寸确定后,需要确定排样方案。圆形件排样比较简单,根据本例中零件尺寸大小,可采用简单的单排排样形式。图2-4 排样图冲裁搭边值,由文献【10】表2-12的公式:取沿边搭边值a=2.5mm,工件间搭边值=2mm。2.3.2拉深道次及各道次尺寸叶轮拉深成形后为带阶梯的宽凸缘件,成形较为困难,需多次拉深。根据图12-12所示叶轮拉深件形状,成形过程可分为两个步骤:首先按宽凸缘
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 全套图纸 机械 毕业设计 论文 水泵 叶轮 冲压 工艺 模具设计 全套 图纸
链接地址:https://www.31ppt.com/p-2949737.html