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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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Equal channel angular extrusion of flat products.pdf---(点击预览)

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

翻边成形模装配图-A1.dwg

翻边成形顶件块-A4.dwg

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关键词：: 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：

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。

全部文件.jpg

零件图.jpg

翻边成形模装配图-A1.gif

切槽模装配图-A1.gif

修边冲孔装配图-A1.gif

A4-翻边成形凹模垫块.gif

冲孔凹模-A4.gif

冲孔凸模-A4.gif

翻边成形凹模-A4.gif

翻边成形打杆-A4.gif

翻边成形垫板-A4.gif

翻边成形顶件块-A4.gif

翻边成形定位块-A4.gif

翻边成形模柄-A4.gif

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,A38620042698RHILL,THEMATHEMATICALTHEORYOFPLASTICITY,OXFORD,19509AMISHRA,VRICHARD,FGREGORI,RJASARO,MAMEYERS,MATERSCIENG,A410411200529010AJMSPENCER,JMECHPHYSSOLIDS9196127912VMSEGAL,INSLSEMIATINED,ASMHANDBOOK,METALWORKINGBULKFORMING,14A,ASM,2006,P52813APZHILYAEV,KOHISHI,GIRAAB,TRMCNALLEY,MATERSCIFORUM50350420066514TCLOWE,YTZHU,INMZEHETBAUER,RZVALIEVEDS,NANOMATERIALSBYSEVEREPLASTICDEFORMATION,NANOSPD2,VIENNA,WILEY,200415LOLEINIK,AROSOCHOWSKI,BULLPOLACADSCI,TECHSCI53200541316SFERRASSE,VSEGAL,FALFORD,SSTROTHERS,JKARDOKUS,SGRABMEIER,JEVANS,INBSALTANED,SEVEREPLASTICDEFORMATIONTOWARDBULKPRODUCTIONOFNANOSTRUCTUREDMATERIALS,NOVA,NEWYORK,200617HJCUI,REGOFORTH,KTHARTWIG,JOME5019981水泵叶轮冲压工艺与模具设计,主要内容,1、前言2、工艺方案确定3、主要工艺参数4、模具设计5、结论,叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内，工作时以15003000r/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。叶轮采用向后弯曲的半圆弧形叶片，其叶型与水流方向一致，泵水效率较高。,叶轮,现在，微型汽车发动机冷却系统水泵内叶轮多采用,塑料叶轮质量轻但容易开裂或磨损后从泵轴上松脱，使冷却液循环速度变慢，引起发动机温度过高的故障。,铸铁制成的叶轮机械强度较高，但其质量较大。,因此需要一种能综合现在采用材料优点而又避其缺点的产品。,前言,工艺方案的确定,一、落料；拉深(多次)；整形；修边；切槽；冲孔；翻边,二、落料与第一次拉复合；后续拉深；整形；切槽、修边、冲孔复合；翻边,三、落料与第一次拉深复合；后续拉深；整形；切槽、冲孔复合；修边,四、落料与第一次拉深复合；后续拉深；整形；修边、冲孔复合；切槽；翻边,五、落料与第一次拉深复合；后续拉深；整形；切槽；修边、冲孔复合翻边。,最佳方案论述,落料与第一次拉深复合；后续拉深、整形；修边、冲孔复合；切槽；翻边,主要工艺参数计算,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。,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。,毛坯拉深直径,落料、拉深复合模,1-内六角螺钉 2-顶杆 3-内六角螺钉 4-下模座 5-挡料销 6-内六角螺钉 7-支架 8-压边圈 9-凹模 10-上模座 11-导套 12-凸模固定板13-圆柱销 14-凸凹模 15-内六角螺钉16-模柄 17-螺母 18-打杆19-推件块 20-凸模 21-内六角螺钉22-圆柱销 23-导柱,修边、冲孔模,1-下模座 2-冲孔凹模 3-修边凹模 4-凸模固定板 5-垫板 6-上模座 7-圆柱销 8-模柄 9-六角螺母 10-打杆 11-打件板 12-内六角螺钉13-推杆 14-导套 15-冲孔凸模16-推件块 17-导柱 18-修边凸模 19-圆柱销 20-内六角螺钉,切槽模,1-圆柱销 2-凹模 3-定位块 4-凸模 5-凸模固定板 6-上模座 7-内六角螺钉 8-圆柱销 9-模柄 10-垫板11-内六角螺钉12-导套 13-橡胶 14-卸料板15-导柱 16-内六角螺钉 17-下模座,翻边成形模,1-内六角螺母 2-橡胶 3-打杆 4-圆柱销 5-凹模垫块 6-凹模 7-导柱 8-导套 9-上模座 10-圆柱销 11-模柄 12-内六角螺钉 13-凸模固定板14-凸模 15-定位块 16-顶件块 17-垫板 18-卸料螺杆 19-内六角螺钉 20-内六角螺钉 21-下模座,结论,本次设计通过对工件的分析共提出三套方案进行选择，最终选择落料与第一次拉深复合；后续拉深；整形；修边、冲孔复合；切槽；翻边六个工序完成对工件的加工制造。,欢迎老师提出宝贵的意见,谢谢大家,落料拉深,多次拉深及整形,修边冲孔,切槽,翻边,任务书班级学生姓名指导教师设计（论文）题目水泵叶轮冲压工艺与模具设计设计（论文）原始参数叶轮零件，材料08ALZF，板厚2MM，大批量生产设计（论文）工作内容叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内，工件时在工作时以15003000R/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。本课题要求对微型汽车水泵叶轮冲压工艺的成形过程进行研究，分析其工艺性，进行工艺计算确定模具总体方案，制定成形工艺的工艺流程。该课题的主要研究内容如下根据给定的零件图进行工艺分析并确定工艺实现方案，确定模具结构并画出模具装配图与主要零件图。设计（论文）工作基本要求1文献综述要查阅一定的资料，反映出该研究方向发展的前沿并能提出研究的内容，该部分不少于3000字。2熟悉工艺实现路径，能够根据具体的零件图进行工艺分析及模具设计。3具有较好的绘图能力，能够正确的绘制模具总装图以及零件图。4毕业设计说明书要简洁并能概括设计的主要工作流程。5设计说明书不少于20000字，文字通畅。12周查阅资料，完成开题报告及文献综述34周毕业设计实习56周查阅相关毕业设计相关资料，进行设计前的准备工作78周进行相关计算，设计第一套模具910周进行相关计算，设计第一套模具1112周设计第二套模具1314周设计第三套模具。1516周整理相关资料，进行毕业设计说明书的编写17周准备答辩主要参考资料及文献1中国机械工程协会，中国模具设计大典编委会中国模具设计大典江西科学技术出版社，20031597，7728542郑晨升，贺炜CAXA电子图版实用绘图及二次开发西安电子科技大学出版社，20013王芳冷冲压模具设计指导M北京机械工业出版社，199815204郑家贤冲压工艺与模具设计实用技术M北京机械工业出版社,200635415薛啟翔冷冲压实用技术等M北京机械工业出版社,200610186GB/T11821996,GB/T11831996,GB/T11841996形状和位置公差（代号及其标注、术语及定义、未注公差的规定）S19207GB/T28511990，GB/T28611990冷冲模S30328田嘉生,马正颜冲模设计基础M北京航空工业出版社，19949黄健求模具制造M北京机械工业出版社，2001455010王孝培冲压手册M北京机械工业出版社，1990119120教务处制指导教师（签字）教研室主任（签字）院系主任（签字）厂标记产品名称文件代号车间冷挤工艺卡片压零件名称水泵叶轮冲压工艺与模具设计共页剪后毛坯名称牌号08ALZF每条件数每张件数材料形状尺寸消耗定额零件送来部门每条工料零件送往部门装配工段工种冲钳总计每产品零件数工时设备模具工具量具工序工序说明加工草图型号名称名称图号名称编号每小时生产量单件定额（分）工人数量备注落料、拉深复合落料与拉伸复合J2325SBYL080100落料、拉深复合模修边冲孔修边与冲中心孔J2340SBYL080200修边冲孔模切槽切出七个叶片J2340SBYL080300切槽模翻边将叶片翻成竖直J2340SBYL080400翻边模更改标记处数文件号签字日期校对审核批准开题报告论文题目水泵叶轮冲压工艺与模具设计一、选题背景和意义在现代汽车工业中，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。本课题为水泵叶轮冲压模设计。叶轮材料为AL脱氧镇静钢冷轧板，既能满足刚度和强度的要求又能使重量得到减轻。利用CAD软件进行冲压模具设计,设计全部模具零件,完成装配并利用冲压CAE软件对整个冲压过程进行模拟分析,从而优化与确定最佳工艺参数。二、课题关键问题及难点本课题的关键及难点凸缘拉深后，叶轮叶片翻边区展开面积的计算，及展开图的绘制。因为叶轮成形“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，为简化计算采用近似按弯曲变形来确定展开尺寸。在设计时，按异径相贯处理，进行计算及展开图绘制。三、调研报告（或文献综述）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15003000R/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。本次设计中叶轮材料为AL脱氧镇静钢冷轧板。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。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6080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。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量技术与逆向工程；开发新的成形工艺和模具。四、方案论证根据叶轮零件形状，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。因此设计时采用方案四。五、进度安排12周查阅资料，完成开题报告及文献综述34周毕业实习56周查阅相关毕业设计相关资料，进行设计前的准备工作78周进行相关计算，设计第一套模910周进行相关计算，设计第一套模1112周设计第二套模1314周设计第三套模1516周整理相关资料，进行毕业设计说明书的编写17周准备答辩六、指导教师意见签字年月日七、教研室（或开题审查小组）意见签字年月日目录摘要IIIABSTRACTIV第一章前言111选题背景112课题相关调研1121本课题及相关领域的国内外现状及发展1122模具技术的发展现状2第二章工艺分析计算321零件及其冲压工艺性分析322确定工艺方案423主要工艺参数计算7231落料尺寸7232拉深道次及各道次尺寸9第三章模具设计1431落料、拉深复合模14311模具结构14312模具工件部分尺寸及公差计算1532修边冲孔模17321模具结构18322模具工件部分尺寸及公差计算1833切槽模21331模具结构21332模具工件部分尺寸及公差计算22I34翻边模23341模具结构23342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290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1THEPRESSINGPROCESSANALYSISANDDIEDESIGNOFPUMPIMPELLERABSTRACTTHEPUMPIMPELLERISANIMPORTANTPARTSOFTHECENTRIFUGALPUMPSWHICHWASUSEDFORTHEMINICARSENGINECOOLINGSYSTEMTHESTRUCTURECHARACTERISTICSOFTHEPUMPIMPELLERWEREANALYZED,ANDCALCULATEDTHEEXPANDINGDIMENSIONOFTHISPARTS,DETERMINEDPRESSINGFORMINGPROCESSOFTHEPUMPIMPELLERANDDIMENSIONSOFEACHWORKINGPROCEDURE,ANDDESCRIBEDTHESTRUCTUREDESIGNOFWHOLESETSOFDIESINDETAIL,ANDONTHATBASISDETERMINETHESTRUCTUREANDSIZEOFTHEIMPELLERSTAMPINGDIESPECIFICPARTSTOMAXIMIZEPRODUCTIONEFFICIENCYANDREDUCEPRODUCTIONCOSTSINTHEPRODUCTIONOFQUALIFIEDONTHEBASISOFPARTSMAININTRODUCTIONOFTHISTEXTLEAFROUNDPROJECTOFBASICWORKPREFACEFORSPAREPARTSWASHINGPRESSINGTAKESHAPINGSHOULDINCLUDINGTHECRAFTCOUNTSTHECALCULATIONMOLDINGTOOLCONSTRUCTIONDESIGN,SIZEETCKEYWORDSPUMPIMPELLERPRESSINGPROCESSDIEDESIGN本科毕业设计说明书目录摘要IIIABSTRACTIV第一章前言111选题背景112课题相关调研1121本课题及相关领域的国内外现状及发展1122模具技术的发展现状2第二章工艺分析计算321零件及其冲压工艺性分析322确定工艺方案423主要工艺参数计算7231落料尺寸7232拉深道次及各道次尺寸9第三章模具设计1431落料、拉深复合模14311模具结构14312模具工件部分尺寸及公差计算1532修边冲孔模17321模具结构18322模具工件部分尺寸及公差计算1833切槽模21331模具结构21332模具工件部分尺寸及公差计算22I34翻边模23341模具结构23342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29II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IIITHEPRESSINGPROCESSANALYSISANDDIEDESIGNOFPUMPIMPELLERABSTRACTTHEPUMPIMPELLERISANIMPORTANTPARTSOFTHECENTRIFUGALPUMPSWHICHWASUSEDFORTHEMINICARSENGINECOOLINGSYSTEMTHESTRUCTURECHARACTERISTICSOFTHEPUMPIMPELLERWEREANALYZED,ANDCALCULATEDTHEEXPANDINGDIMENSIONOFTHISPARTS,DETERMINEDPRESSINGFORMINGPROCESSOFTHEPUMPIMPELLERANDDIMENSIONSOFEACHWORKINGPROCEDURE,ANDDESCRIBEDTHESTRUCTUREDESIGNOFWHOLESETSOFDIESINDETAIL,ANDONTHATBASISDETERMINETHESTRUCTUREANDSIZEOFTHEIMPELLERSTAMPINGDIESPECIFICPARTSTOMAXIMIZEPRODUCTIONEFFICIENCYANDREDUCEPRODUCTIONCOSTSINTHEPRODUCTIONOFQUALIFIEDONTHEBASISOFPARTSMAININTRODUCTIONOFTHISTEXTLEAFROUNDPROJECTOFBASICWORKPREFACEFORSPAREPARTSWASHINGPRESSINGTAKESHAPINGSHOULDINCLUDINGTHECRAFTCOUNTSTHECALCULATIONMOLDINGTOOLCONSTRUCTIONDESIGN,SIZEETCKEYWORDSPUMPIMPELLERPRESSINGPROCESSDIEDESIGN0第一章前言11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。12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15003000R/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。121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1工业领域中6080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。122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量技术与逆向工程；开发新的成形工艺和模具。2第二章工艺分析计算21零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15003000R/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21列出08ALZF的力学性能。MPAS/10BS/MPAB不小于26030020044066图21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表2108ALZF的力学性能3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1082301712054削加工的办法（需进行切削加工的表面标有粗糙度，图21）。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。108230175231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51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。6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，零件外圈为翻边后形成的75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（051），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45314，中径外径DD51326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/D205/135152，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56与模具制造有一定难度，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。22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4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修边；6翻边。方案四51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。623主要工艺参数计算231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。150123三三三三三三三三三三三三三三三三三151图22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22所示。因为弯曲半径R05105T1，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，）。，9825/76D凸由文献【10】表45的公式，可取修边余量为22。因此凸缘直径为7622804取凸缘尺寸80，于是得到叶轮拉深成形尺寸，如图23所示。780255135205R2R15R2R2三三三三三三三三45图23叶轮拉深成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2M深过程表面积不变的假设，可得到落料直径D68143/590/4A因圆角半径较小，近似由公式计算落料直径（公式21）2123HDDD代入16，45，得。最后取落料直1H25180387D径D87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。252292冲裁搭边值，由文献【10】表212的公式取沿边搭边值A25MM，工件间搭边值2MM。1A图24排样图8232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1212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件拉深成形方法，拉成所要求凸缘直径的筒形件（内径、凸缘直径），然后，若将由内径的筒52380523形部分逐次拉成内径的阶梯，视为拉深成内径为直筒件的中间过程，则可以151近似用筒形件拉深计算方法计算阶梯部分（内径）的成形，但应保证首次拉深成形后的凸缘尺寸在后续拉深过程中保持不变。以下尺寸按料厚中心线计算。1、由毛坯拉成内径、凸缘直径的圆形件8752387判断能否一次拉成。带凸缘筒形件第一拉深的许可变形程度可用对应于和不同比值的最大1D凸0DT相对拉深高度来表示。根据图23，对叶轮零件，1DH，。14352801凸290T由文献【10】表420查得。DH内径的圆筒件高度未定。可以先确定拉深圆角半径，然后求出直径的毛52387坯拉成内径为的圆筒件高度，最后利用判断能否一次拉出。1DH取圆角半径。按公式可求出拉深高度MRR2121352403807521403502121RRDRDDH凸因，所以一次拉不出来。3在凸缘件的多次拉深中，为了保证以后拉深时凸缘不参加变形，首先拉深时，拉入凹模的材料应比零件最后拉深部分所需要材料多一些（按面积计算），但叶轮相对厚度较大，可不考虑多拉材料。如果忽略材料壁厚变化，凸缘内部形状在拉深过程应满足表面积不变条件。用逼近法确定第一次拉深直径计算见表22表22毛坯拉深直径9相对凸缘直径假定1/DN凸毛坯相对厚度0DT第一次拉深直径ND/1凸实际拉深系数DDM/1极限拉深系数1M拉深系数差值1M122296728010770490281422954D0660470191622906810570450122022942D0460420042222936801041040001242292D03803700128229980103303300实际拉深系数应该适当大于极限拉深系数，因此可以初步取第一次拉深直径为36MM（按料厚中心计算）。计算第二次拉深直径第二次拉深的极限拉深系数。考虑到叶轮材料为08ALZF，塑性75032M好，同时材料厚度较大，极限拉深系数可适当降低。取，7102M。6216212D为了便于后续拉深成形，第二拉深直径可取为255MM，此时的拉深系数为703/512M一、二次拉深的圆角半径，。可取与凹模圆角半径R91凹MR42凹凸相等或略小的值凹凸R60所以可以取，。考虑到叶轮最终成形后圆角半径较1凸2凸小，实际取。M2凸凸计算第一、二次拉深高度根据公式，第一次拉深高度101473610748073625140432502212121RRDRDDH凸第二次拉深高度7152054807524043025022222RDRDH凸校核第一次拉深相对高度零件，3906/141DH36801凸910DT，考虑到材料塑性好，故可以拉成。52、由内径拉出内径的阶梯阶梯形件拉深与圆筒形件拉深基本相同，每一阶梯相当于相应的圆筒形件拉深。下面用筒形件拉深计算方法近似计算阶梯部分（内径）的成形。51由内径拉出内径的阶梯，总拉深系数。查由文献523515302/3M【10】表415，筒形件第三次拉深的极限拉深系数，所以该阶786梯部分不能一次拉成，需多次拉深成形。筒形件拉深的极限拉深系数，。实际拉深系数8074M205在各次拉深中应均匀分配。考虑到最后一次拉深时材料已多次变形，拉深系数应适当取大一些。于是阶梯部分采用三次拉深，拉深系数分别为、，763M94。各次拉深直径分别为8705M第三次拉深第一次阶梯拉深内径51923D第四次拉深第二次阶梯拉深内径4M3第五次拉深第三次阶梯拉深内径51忽略材料壁厚的变化，按表面积不变的条件可以计算出各次深的高度，。7163H49205H最后结果如图25所示11157R4R423580B三三三三三167R1R117523580C三三三三三R1R1D三三三三三三三194R1R1R05R1115235801412R6R68034A三三三三工序一、二由毛坯拉成内径，凸缘直径的圆筒件。第一道工序为落8752380料、拉深，落料直径，然后拉深成凸缘直径为80MM的筒形件，该凸缘直径MD0在后续成形过程中保持不变。落料、拉深由一套模具完成。工序二为宽凸缘筒形件的二次拉深。工序三、四、五为由内径的筒形拉出内径小台阶的阶梯拉深过程。工序52351五在拉深成形结束后还带有整形，主要目的是将凸缘整平，同时减小圆角半径，以达到零件图要求。经验证，上述工艺方案是完全可行的。图25叶轮拉深工序图123、落料、拉深冲压力落料力的计算按下式KNDTF17024871331落一般可取。B80拉深力计算，由公式31KTDB拉代入数据，最后得KNF7530284拉拉深力出现在落料力之后。因此最大冲压力出现在冲裁阶段。选用落料、拉深复合结构见图124，可计算出最大冲压力为推顶落FMAX经计算，KNF190AX推顶落所以选择吨位为250KN的压力机，即J2325。13第三章模具设计如前所述，模具设计包括模具结构形式的选择与设计、模具结构参数计算、模具图绘制等内容。31落料、拉深复合模311模具结构模具结构如图33所示。落料拉深复合模该结构落料采用正装式，拉深采用倒装式。模座下的缓冲器兼作压边与顶件装置。推件一般采用打杆的刚性推件装置。该结构上模部分简单，其缺点是拉深件留在刚性卸料板内，不易出件，带来操作上的不便，并影响生产率。适用于拉深深度较大、材料较厚的情况。考虑到叶轮零件相对厚度较厚，因此采用这种模具结构。条料送进时，冲首件时以目测定位，待冲第二个工件时，则用挡料销定位。模具工作时，用模具下面的弹性装置提供压边力，模具结构简单。压边力是通过顶杆传到压边圈上进行压边的。拉深行程最后，推件块和凸模靠拢对工件施压，使工件底部平整。工件制出后，上模上行，打杆和推件块起作用，把工件从凸凹模中推出。图31所示的为落料、拉深复合模结构141内六角螺钉2顶杆3内六角螺钉4下模座5挡料销6内六角螺钉7支架8压边圈9凹模10上模座11导套12凸模固定13圆柱销14凸凹模15内六角螺钉16模柄17螺母18打杆19推件块20凸模21内六角螺钉22圆柱销23导柱312模具工件部分尺寸及公差计算落料、拉深复合模落料凸模和凹模为圆形，所以可以采用单独加工。落料毛坯直径可取未注公差尺寸的极限偏差，故取落料件的尺寸及公差为087按公式3500350786凹凹XD式中X05，查文献【10】448表，凹查文献【10】44602020MIN3861287052凸凸CX式中，查文献【10】446，同时有，130MINCMAXC，查文献【10】448表2凸140263020525MINAX凸凹凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸BL及厚度尺寸H据公式LL2CBB2C（公式31）其中C（3545）故MCLL32175643286BFKH4907103321凹模结构如图152104M1229903863860160808三三三三475图32落料凹模模架的选择（160160）上模座16016045下模座16016055导柱28200导套2811043模柄4060模具闭合高度为MHMM218凸凹模伸入凹模长度凹模高凹凸模高上模板厚下模板厚查所选设备J2325的参数，最大闭合高度为250MM，最小闭合高度为180MM。封闭高度应该满足（公式32）105MINMAXHH所以该封闭高度是适合的。拉深模设计首次拉深件按未注公差尺寸的极限偏差考虑，并标注内形尺寸。故拉深件的尺寸公差为62034由公式1010053942604324凹凹CDD式中C取为；MT12取为；凹0凹16070620534434凸凸D取为。图M07凸32修边冲孔模模具结构如图33所示。修边由件修边凹模完成，而冲孔由冲孔凸模和冲孔凹模完成。冲裁完成后，工件卡在冲孔凹模内，由模柄内的打杆、推件板、推杆以及推件块共同退出工件。321模具结构图33修边冲孔模1下模座2冲孔凹模3修边凹模4凸模固定板5垫板6上模座7圆柱销8模柄9六角螺母10打杆11打件板12内六角螺钉13推杆14导套15冲孔凸模16推件块17导柱18修边凸模19圆柱销20内六角螺钉如果将工件颠倒放置，冲孔凸模从筒形件外进入，由冲孔凹模的壁厚将很薄，强度不够，因此冲孔凸模只能从筒形内部进入。但这样凸模长度增加，因此应注意凸模刚性。17322模具工件部分尺寸及公差计算该步工序的毛坯为上一工序的零件，间隙X052460MINZ360MAXZ制造公差凸2凹65冲孔凸模020203PXDP冲孔凹模02020MIND78646562D。，C凹模轮廓尺寸的确定凹模轮廓尺寸包括凹模板的平面尺寸BL及厚度尺寸H据公式LL2CBB2C其中C（427570）故MCLL1832570247862BMKBH0式中C152（427570）冲裁力KNLTFB280543027614331修边凹模轮廓尺寸的确定据公式LL2CBB2C其中C（3848）故MCLL1724838276BFKH59010332118修边凹模如图761001602124M124520图34修边凹模模架的选择（160160）上模座16016045下模座16016055导柱28200导套2811043冲裁力KNLTFB280543027614331故压力机选用J2340模柄5070模具闭合高度为MH4582055184055241MM。查所选设备的参数，最大闭合高度为300MM，最小闭合高度为220MM。封闭高度应该满足105MINMAXHH所以该封闭高度是适合的。1933切槽模模具结构如图35所示。切槽由7个切槽凸模和凹模共同完成。为便于模具制造，切槽凸模端部与凸模固定板采用铆接。切槽后工件在聚胺脂橡胶的作用下由卸料板退出凸模。另外，由于槽与上一道修边外形有相对位置关系，因此冲裁时工件定位要可靠。可利用修边外形定位，这样操作较为方便。331模具结构图35切槽模1圆柱销2凹模3定位块4凸模5凸模固定板6上模座7内六角螺钉8圆柱销9模柄10垫板11内六角螺钉12导套13橡胶14卸料板15导柱16内六角螺钉17下模座332模具工件部分尺寸及公差计算该步工序的

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