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水泵叶轮冲压工艺与模具设计[3套模具]【36张CAD图纸和说明书】

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下模座-A3.dwg
修边冲孔上模座-A3.dwg
修边冲孔凸模固定板-A4.dwg
修边冲孔垫板-A4.dwg
修边冲孔打件板-A4.dwg
修边冲孔打杆-A4.dwg
修边冲孔推件快-A4.dwg
修边冲孔模柄-A4.dwg
修边冲孔装配图-A1.dwg
修边凸模-A4.dwg
修边凹模-A4.dwg
冲孔凸模-A4.dwg
冲孔凹模-A4.dwg
切槽上模座-A3.dwg
切槽下模座-A3.dwg
切槽凸模-A4.dwg
切槽凸模固定板-A4.dwg
切槽凹模-A4.dwg
切槽卸料板-A4.dwg
切槽垫板-A4.dwg
切槽定位块-A4.dwg
切槽模柄-A4.dwg
切槽模装配图-A1.dwg
翻边成形上模座-A3.dwg
翻边成形下模座-A3.dwg
翻边成形凸模-A4.dwg
翻边成形凸模固定板-A4.dwg
翻边成形凹模-A4.dwg
翻边成形凹模垫块-A4.dwg
翻边成形卸料螺杆-A4.dwg
翻边成形垫板-A4.dwg
翻边成形定位块-A4.dwg
翻边成形打杆-A4.dwg
翻边成形模柄-A4.dwg
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水泵 叶轮 冲压 工艺 模具设计 模具 36 cad 图纸 以及 说明书 仿单
资源描述:

目  录

摘  要 III

Abstract IV

第一章 前 言 1

1.1选题背景 1

1.2 课题相关调研 1

1.2.1  本课题及相关领域的国内外现状及发展 1

1.2.2  模具技术的发展现状 2

第二章 工艺分析计算 3

2.1  零件及其冲压工艺性分析 3

2.2 确定工艺方案 4

2.3主要工艺参数计算 7

2.3.1 落料尺寸 7

2.3.2拉深道次及各道次尺寸 9

第三章 模具设计 14

3.1 落料、拉深复合模 14

3.1.1模具结构 14

3.1.2 模具工件部分尺寸及公差计算 15

3.2修边冲孔模 17

3.2.1模具结构 18

3.2.2 模具工件部分尺寸及公差计算 18

3.3 切槽模 21

3.3.1模具结构 21

3.3.2 模具工件部分尺寸及公差计算 22

3.4 翻边模 23

3.4.1模具结构 23

3.4.2 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 


The Pressing Process Analysis and Die Design of Pump Impeller

ABSTRACT

The pump impeller is an important parts of the centrifugal pumps which was used for the minicar’s engine cooling system. 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 basis determine the structure and size of the 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 pressing 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。


内容简介:
1板材的的等径角挤压摘要本文介绍的是不同宽厚比(W/T)的长矩形坯料的等径角挤压的问题。并对内部塑性变形区和进出口通道进行了应力分析,他们是有接触擦力和板材的几何形状确定的。同时,对及加工进行优化设计,制定了设计工具的工艺方案。可以看出,当板材的W/T1时,这为大规模冶金中处理庞大的平板状批料和技术商业化提供了重要的技术优点。关键词等径角挤压优化处理板材大规模商品化1、导言材料结构在剧烈塑性变形(SPD的影响下带来重要的科学和实际利益。这个方案的一个重要优点是可以用一个高效益的方法使大量的不同金属或合金坯料的晶粒结构细化到亚微米级。这种超细晶粒结构,通常在从几微米至02微米,同时具有高的强度和良好的延展性,因此广泛应用于结构材料。随着(SPD)商业化的应用,相关的成行技术也得到实质性进展,关键因素是变形方案和加工特点的优化。不论加工目的,材料性质,温度应变速率条件如何,SPD具有大而统一的应变,简单剪切变形和低应力变形。在SPD的几个较著名已知的方法,等径角挤压(ECAE),是目前被认为最应用最多的。然而,等径角挤压的发展并不完善。尽管在这一领域应用广泛,但绝大多数的以细长坯料的应用为主,如文献1。这些棒状坯料会限制材料,特点和等径角挤压的特点和进一步的加工。他们和少应用于半成品。目前也没有商业化的报道。相比之下,板材的等径角挤压出现在轧制后,第一次出现在文献2。再加上其他的技术优点,等径角挤压工艺有很大现实意义。目前细长坯料的等径角挤压已经有了很好的研究和开发,板材的等径角挤压的特点还不清楚,在仅有的几个相关出版物35也没有论述。本文板材的等径角挤压为例,讲述一下板材的等径角挤压的一些重要细节。2、机加工我们可以认为矩形坯的等径角挤压就是(图一)厚度T,宽度W和长度L的坯料通过角度为90度的通道。在图一中,坯料的初末位置(1,2)分别用点画线和实线表示。由于坯料宽度不变,坯料作为一个刚体移动时,图6表明,应力应变状态2和塑变区的范围取决于进口通道1和出口通道2所施加的边界条件。因此,应对相应的条件加以分析。21进气通道等径角挤压开始时,将坯料润滑并放置在模具入口。实际摩擦力取决于工件和刀具之间的接触面积和正压力。假设管道内的应力类似于线形塑性压缩,正压力NPY其中,P是轴向压力,Y是材料的流动应力,如果PY,正压力N0,对于L/T1的长坯料来说,塑性接触主要由有横向屈曲形成。这种不规则的原始接触仅提供很小的摩擦力。如果P2Y,正压力NY,塑性区接触面积大约等于坯料和管道的接触面积。在这种情况下,沿管道轴向相同润滑下将会产生一个大的摩擦力和一个明显的压力差P。因此原始压力PEP1P是通道入口的轴向压力。实验表明,P这一增量总是与管道长度成正比。假设有效的变形摩擦力均匀分布,P可有此公式计算FP1(1)F是坯料和管道的接触面积。在某一特定条件下,已知,图2矩形通道的四个摩擦面上的原始压力的最大增量为MYNP/121(2)参数NL/T,MW/T,限定了坯料的长度和宽度。特殊情况下,M1对应于正常情况下的长棒状坯料,M1指的是板状坯料,M1指的是条状坯料。公式(1)(2)表明,原始压力EP由于M、N决定即使在校摩擦力状态,原始压应力可能比材料的流动应力明显大。图一、长方形坯料的等径角挤压3降低摩擦力,增加刀具使用寿命和冲压稳定性的有效方法是通过移动管道面图7一种可能的方法(图2B,详见图7)是用固定模具和随坯料1运动的矩形槽滑杆2形成进口管道。这样,就消除了三个管道面上的摩擦,原始压力的最大增量为1YNP(3)另一种情况(图2)进口通道有两个滑杆2,3组成。因此模具的前后面固定。相应增量为12NP4对比公式24可得出结论在所有情况下,原始压力都随长厚比的增加而增大。为了有效加工,长厚比应足够大。但实际长厚比一般取为48。图2C的P/Y几乎是图2的两倍对于固定通道(图2A)原始压力也取决于宽厚比M。但是这个比率不影响原始压力在滑动渠道这两种情况下的大小。图3示摩擦在进口的分布范围(一)工作面不动;(B)三面活动的工作面;(C)二面活动的工作面以M为变量,N6时,计算结果三种状态已给出1长坯料2板形3条形很图宽厚比M在压力沿进气道增长的影响(L/T6,1/Y015)(1)工作面不动;()三面活动的工作面;()二面活动的工作面。4显然,长形坯料特别是条形坯料在固定通道下会增大P/Y。在这些情况中,只有在大压力下的移动渠道模具才能对大坯料和硬质合金坯料进行等径角挤压。然而,对于板材来说,两滑动面对原始压力的减小作用甚小。因此,大多数大板材可以在固定进口渠道和常压下使用简单模具。22出道口图固定的出口控制(A)和出口控制同活动的下板(B)。与进口渠道相反,出口渠道的润滑是个难题。由于方向改变巨大,即使是用最好的润滑剂,也会出现底部压力过大,产生沿底部接触面BO1出现滑移,还会出现摩擦。这话导致挤压力太大,坯料表面质量差,模具磨损加剧。在底部渠道里用一个滑杆就可以解决这个问题(图4B)。这样材料和模具间的弹性摩擦被滑杆和导轨之间的摩擦所代替。在挤压过程中,滑杆处于自由状态,为克服滑杆和导轨之间的摩擦力,须沿坯料接触表面BO1产生一剪切力2。FBO1WTP1指的是接触面BO1的面积,是摩擦因数。通常情况下,滑杆速度接近挤压速度。由于摩擦并不稳定,可以观擦到滑杆运动中的一些偏差。如果2大于滑杆与毛坯的弹性摩擦力,则流动类似于固定模具。在出口渠道的相应的边界条件不能提供高效加工所需要的塑性区和简单的剪切变形。因此,应该非常小。523塑性变形区内外渠道为塑性区限定了摩擦的边界条件1和2(图5为12时滑移情况)图不同通道摩擦状态下的滑移线。假设材料处于理想塑性状态。滑移线PEDO中心区,混合边界CDE和不变区1OCA,阴影区的中心角2121,可由此公式算出,/11KA,2/2KA3YK是指材料的流动剪切应力。图6考虑了1、2在特殊情况下的解决方法。现在我们做一下总结,概括一下等径角挤压工艺的优化方案。首先,注意到固定的出口渠道总是出现的润滑问题。在,2K01的极限条件下,经滑移线分析,进口处全部压力32/YP这将会使坯料和渠道全部接触,在1/TL的狭长渠道和有限摩擦力10的实际情况下会产生大的挤压力EP。实际上,一、已出版的资料显示挤压了可高达7(图9)6由于大多数材料处于低加工温度下都不允许如此大的压力。因此,尽管简便出口固定渠道在工业应用中也不实用。出口渠道底面有一适当滑移面,摩擦力2和摩擦系数都较小。在这种情况下图5的滑移区域可被看作当120和塑性区是单滑移线O1时,“零方案”的小变动。然后用滑移线波动省略中间结果,精确到第二位,可得到公式2Y,KY1在进口内部总压力为YP121321与EP一致如果挤压里增量P变化不明显。在摩擦力下,坯料和进口渠道1和能足以形成接触面的出口渠道移动,进口渠道可以是固定的(图2A),也可以是有两个滑移面(2C)如前所述,简单固定渠道对于长厚比4TL的板材比较有效,然而对于长坯料和带状坯料,则适合用滑动轨道。因此仅有第一种情况要进一步考虑多段加工。31基本路线为了集聚大的剪切应变,控制变形,需要要在每段之后绕坯料的X、Y、Z对称轴反复旋转进行等径角挤压。对于板材来说,旋转的基本系统或路线可为A无旋转B坯料图6MATERIAL变形在等径角挤压通过7绕Z轴旋转90C坯料绕Z轴旋转D坯料旋转90与轴旋转中,长宽相等的方坯料最受欢迎,因为不论怎样旋转它们都可在一相同模具中加工。无数可能的旋转组合产生不同结构,组织。尽管这个基本路线最简便,但其它路线可能在一些特例中更有利。其中一些方法在后面将被提到。32材料的变形由于两渠道中接触摩擦力较小,塑性区的中心角小。在这种情况下,通过塑性区的材料拉力重要包括边界DO和AFO的两个简单剪切力。这种集中剪切大致与Z的沿0时相对应的“0方案”的滑移线O1单面剪切相平衡。图6显示了在剪切力作用下,正方形ABCD。沿O1转变成平行四边形1DCBA可以看出,随着剪切力变成流动方向,通过把进口渠道原始位置ABCD旋转90到出口到内部1C位置。就可达到相同的变形。这种流动方法有益于计算多段等倾角变形。因为对于板材来说,所有变形都发生在坯料的平面上。通过保留出口道内部材料的位置和在不同路线段应用连续剪切力。可以简化这个过程。因为短暂作用不影响元素变形,可以认为1DA由于I作用在坯料平行面上,底部被修整,顶部1CB逐渐过渡。最后的位移是所有先前剪切作用的总和。图7、8显示了基本路线中的四段的相应位移和相对于原坐标X、Y、Z整个材料的变形。在长坯料中,A,C平板流动和变形相同。类似地,C和D分别在每2和4到次程序后提供材料恢复所需的循环载荷。路线A可观察到随长度增加Y向倾角增大,最大变形量的变化情况。路线B的变形量比的小2倍,在无数段后它们都位于偏离Y5方向。图7组织的移动路线AA,BB,CC,和DD8图8在四途径经由路线A,B,C和D之后,工件的变形。33剪切带机加工考虑的因素是简单剪切变形模式和每段中剪切带角度。剪切带在多端等倾角变形中起重要作用。在第一段,使用小角度,晶核强烈组织了沿O1方向长度变形。在以下的工序中。剪切带内部的微观流动取代了连续的塑性流动,它们朝同一剪切方向O1。尽管SPD晶粒细化机制还不是很清楚,仍有无数试验可以断定了对于不同材料和加工条件(温度、应变率)在等径角挤压过程中,剪切带占据新角度晶界的最大部分。是晶粒细化到亚微米和纳米尺寸的其他方法包括剪切带的交汇以及剪切带与晶界所组成的材料的旋转。因此重新细化的强度和细化为结构形态取决于加工剪切带的进展。和材料的大晶界角。在每个工序中,微观剪切带随相应的宏观增加。在随后的工序中,剪切带依然是稳定形状,他虽材料一块流动,随坐标改变方向。任何工序中剪切带位置由下一个工序的变形决定。例如板材为旋转的第N和N1个工序,剪切带的变形由第N1剪切引起但是板材旋转90时,N1不影响N的剪切带,因而,在板材的多段加工中,有两个与X、Y向变形相对应的两个独立系统。图10显示经过四个路线后,剪切带的位置1、2、3、4分别与剪切带的一、二、三、四段对应。对于A、C剪切带的方向与长坯料中类似。7。A、B中,剪切带逐渐旋转到积压方向。随着段增加,剪切带愈加难以辨认。通过旋转细分,内截面结构将很薄而且很长。9对于来说,在各个阶段中,剪切带与剪切面一致。可以预计在这种情况下,多种循环会使变形恢复及等量变形旋转。但是微观结构比A、B粗糙。类似的,在经过第四道D时,材料便行为0,剪切带与剪切面及循环载荷旋转一致B和D提供了两相互交汇的剪切带。有助于三维立体结构的发展。然而,对于B路线来说,两个多雨的剪切带可得到更精细的结构。应当指出板材经过B和D的等径角挤压,剪切带方向不同,可能细化效果比不上相同路径的长坯料的等径角挤压。这个分析不能应用于大接触摩擦或者带有宽塑性带0的远角渠道。在这些情况下,沿圆弧滑移线的简单剪切应力起重要作用,剪切带沿X、Y方向,如图6示。这是在有高效润滑剂典型坯料固定出口道的等径角挤压加工过程。34其它加工路线基本路线包括仅绕Z轴旋转。这些路线不提供近直角剪切带的三维系统。它对于细长轴结构发展是必需的。在这些情况下,坯料的上下表面不变,多段加工积累非均匀应变和残余应力。同样,特殊表面缺陷也可能在坯料表面上出现。通过使用一种增加X、Y轴旋转的复杂路线即可消除这些缺点。像E这样的路线包括8段。前4段是像路线D一样,绕Z轴旋转90到与下一步同向。在这个阶段,拌料没有变形,有两个剪切带和大晶界交汇区。接着坯料绕Y或X轴旋转180,这样改变了剪切带的方向。也将坯料上下边面交换。后4步经过D恢复变形。在第一个剪切带方向产生两个新的交汇区。因此E路线产生四个交汇区,为结构重新细化及性能同化提供了理想路线。图11冲床印记在坯料顶端表面路线DA和FB另一种加工路线F,消除了坯料上表面如冲床痕迹等个别不规则结构。这些痕迹是由于流动方向大角度形成的痕迹。多段加工通过D和B,交汇成奇异的A区,此处塑性流动转换成三个方向,导致强度减弱和微裂纹。路线F包括第二次绕Z轴旋转90,每段之后转换10方向。这样在坯料反面产生印记,不相交,因而变形和剪切带方向仍然与普通路线D类似。在特殊情况下,也可使用其它路线。特别是,可以明显看出,B的两种改动路线与E、F相似。4、技术应用任何技术发展的最终目标都是实际应用。等径角挤压的商业化。在7,14,15中已经讨论了,的主要特点是对简单几何形状坯料的成型。这种方法适于半成品的加工。这种半成品可在竞争成本下简单转化成成品。从上述中可看出,等径角挤压可能应用于大规模冶金中。然而长坯料的等径角挤压仍存在一些问题有效加工长坯料需要一个复杂工具将一个移动墙转化成两个。非常长的的坯料比相同截面的普通挤压坯料长度要大的多。在这种情况下,选择设备的标准是挤压力,而不是承载能力。这样对于特长坯件,就需要用大挤压力和昂贵的工具。同样也难以消除各段中及将长坯料转化成成品中出现的坯料修剪,改造及预热等操作。板材的等径角挤压解决了其中的大部分问题,对于相同长度和L/T的坯料,板材的重量同压力的长坯料重48倍。这些参数与挤压的特性相符,它提供了。载荷的优化应用。这显著降低了压力和工具尺寸的要求,在现有设备基础上为大规模冶金坯料的成型提供了条件,另外,可以使用带有一个滑动面出口渠道的工具。5、结论接触摩擦力是等径角挤压加工中的关键因素。对于矩形坯料这取决于钢坯的比例。即使材料较软,用好的润滑剂,即压力也不允许太高。对于L/T4的进口渠道,适当的挤压力(Y1的坯料来说这种影响不显著,可以应11用简单固定进口渠道。板材的基本加工路线会导致像长方坯料的材料变形。然而,伴有空间塑性流动的路线不如长坯料效果好。其它的加工路线,类似可在特殊情况下应用。参考文献1VMSEGAL,SCDTHESIS,PHYSICALTECHNICALINSTITUTE,MINSK,19742VMSEGAL,USPATENTNO5,850,75519983MKAMACHI,MFURUKAWA,ZHORITA,TGLANGDON,MATERSCIENGA36120032584SFERRASSE,VMSEGAL,SRKALIDINDI,FALFORD,MATERSCIENG,A3682004285SFERRASSE,VMSEGAL,FALFORD,MATERSCIENG,A37220042356VMSEGAL,MATERSCIENG,A3452003367VMSEGAL,MATERSCIENG,A3862004
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