微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计

本设计是独立自主完成并顺利通过答辩，只可用于学习交流，不可用于商业活动。另外：有需要电子档的同学可以加我 3103064563，我存有该设计的全部电子档，旨在互相帮助，共同进步，共同探讨新的研究方案，维护社会主义文明，建设社会主义和谐社会。毕业论文（设计）论文题目 微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 姓 名 00000000 学 号 000000000 微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 1 页 共 30 页院 系 工学院 专 业 机械设计制造及其自动化指导教师 000000000 职 称 教授 中国合肥二 o 一五年 六 月目 录摘 要.31. 绪 论.41.1 课题前沿 .41.2 模具发展及其作用 .42. 工艺分析计算.52.1 零件及其冲压工艺性分析 .52.1.1 材料分析 .52.1.2 结构分析 .62.2 工艺方案的确定 .62.3 零件工艺计算 .72.3.1 计算毛坯尺寸 .7微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 2 页 共 30 页2.3.2 压边圈使用的判断 .82.3.3 零件拉深 .82.3.4 排样计算 .123. 模具设计.133.1 落料、拉深复合模 .133.1.1 压力机的选择 .133.1.2 模具工作部分尺寸的确定 .143.1.3 模具确定 .153.1.4 模具结构图 .163.2 拉深复合 .173.2.1 压力机的选择 .173.2.2 模具工作部分尺寸的确定 .173.2.3 模具确定 .183.2.4 模具结构图 .183.3 修边冲孔模 .193.3.1 压力机的选择 .193.3.2 模具工件部分尺寸的确定 .203.3.3 模具确定 .213.3.4 模具结构图 .213.4 切槽模 .223.4.1 压力机的选择 .223.4.2 模具工件部分尺寸的确定 .233.4.3 模具确定 .233.4.4 模具结构图 .243.5 翻边模 .253.5.1 压力机的选择 .263.5.2 模具工件部分尺寸的确定 .263.5.3 模具的确定 .263.5.4 模具结构图 .27结 论 .28致 谢 .28参考文献.29微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 3 页 共 30 页微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 4 页 共 30 页微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计作者：000000 指导老师：0000000工学院 机制（3）班 摘要： 微型汽车水泵叶轮是微型汽车水泵构成的重要零部件，其作用是实现了微型汽车冷却系统的冷却循环作用。本篇论文根据微型汽车水泵叶轮的零件图分析其结构特点，计算其尺寸参数，从而进行制造加工。考虑水泵叶轮零件结构较为复杂、生产批量较大，决定使用模具冲压成形加工方法。本文结合大学所学的机械制图、机械制造工艺、公差测量、冲压模具等知识设计模具。本文首先通过进行工艺分析、确定工艺方案、计算工艺尺寸，最后设计模具，包括模具零件设计、装配设计以及模具图的绘制。本篇论文所涉及的模具包括落料拉深复合模、修边冲孔复合模、翻边模、切槽模。本篇论文细致而全面的分析了一个零件从工艺分析到生产加工的过程与方法。关键词： 水泵叶轮；工艺分析；模具1. 绪论1.1 课题前沿随着时代和经济的快速发展，汽车成为这个时代最受欢迎的产品。发动机作为汽车的心脏，不断地被研究和发明。汽车发动机包括很多很多系统与部件，水泵即是汽车发动机冷却系统的重要组成部分。水泵其结构包括水泵壳体、皮带轮、轴承、水封装置和水泵叶轮等零件。发动机在工作时由皮带轮带着水泵叶轮转动，叶轮由均匀分布的“竖片”通过旋转将冷却液带动旋转，从而在冷却液在离心力的作用下从水管流出，叶轮则在中心出现压力降，从而使水箱中的冷却液又经水管被吸入叶轮中，从而实现冷却液的循环，即冷却循环系统。水泵的优劣直接关系到汽车发电机的性能。不断优化水泵结构和水力参数可以提升发动机工作效率和能力。叶轮作为水泵核心零件，其结构和水利参数直接影响水泵性能。我们须通过不断地优化水泵叶轮从而得到结构合理、实力参数好的水泵。1.2 模具发展及其作用微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 5 页 共 30 页模具早在二百多万年前就进入人类生活。在时间的推移下，模具不断的被人类改革和优化。现在，模具已在工业发展中占有极其重要的地位，它标志着一个国家工业水平的发达程度。模具已被应用于各个行业领域，包括汽车、船舶、电子、航天航空等等。模具也因为人类需求被不断的开发和分类，包括冲压模、锻模、塑料模、压铸模以及一些特殊模具等等。在如今工业盛世下，模具拥有非常广阔的发展前景。随着时代和技术的发展，未来的模具将向着数字化、信息化、高精度、巨型化和自动化方向发展。利用模具加工制造出来的产品高精度、高复杂性和高效率等特点。利用模具可以进行同种零件的大批量生产，缩短了时间周期，提升了生产效率以及减少了材料的浪费。 2. 工艺分析与计算2.1. 零件工艺分析图 2-1工件为图 2-1 所示的微型汽车水泵叶轮零件，材料 08AlZF，大批量生产。微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 6 页 共 30 页叶轮选用厚度为 2mm 的钢板。对其进行工艺性分析：2.1.1 材料分析零件材料 08AlZF 为优质碳素结构钢，属于深冲级。08AlZF 具有良好的力学性能，塑性性能好，屈服强度较小，表面质量较高，其拉深成形能力较好。力学性能如表 2-1：表 2-12.1.2 结构分析根据图 2-1：首先，根据零件分析需要有冲孔，落料以及拉深工序。其次，叶轮零件外圈有 7 个直立的叶片，其形状和大小相同、分布均匀，因此需要有修边,翻边,切槽工序。最后，拉伸圆角半径只有 0.5-1mm，所以还需要进行整形。2.2 工艺方案的确定零件包括落料、冲孔、拉深、切槽、修边、翻边和整形工序，可以有以下五种工艺方案：方案一：落料拉深、整形修边切槽冲孔翻边。方案二：落料、拉深拉深、整形修边、切槽、冲孔翻边。方案三：落料、拉深拉深、整形切槽、冲孔修边翻边。方案四：落料、拉深拉深、整形切槽修边、冲孔翻边。方案五：落料、拉深拉深、整形修边、冲孔切槽翻边。微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 7 页 共 30 页方案一模具结构简单，但需要多道工序模具，生产效率较低。方案二将修边、切槽、冲孔三道工序复合，模具结构复杂，制造安装难度大。方案三和方案四和方案五主要区别在于修边、冲孔、切槽三道工序的不同复合。切槽、冲孔复合不利于模具设计。故采用修边、冲孔复合。方案四与方案五区别在于先切槽后修边、冲孔与先修边、冲孔后切槽。先切槽不利于修边模具的设计，故先修边后切槽。综合所述，选择方案五。2.3. 零件工艺计算2.3.1. 计算毛坯尺寸a.确定凸缘尺寸由于叶轮零件有翻边，所以需先将叶轮零件展开。由于弯曲曲率半径较大，可将曲线近似直线展开，计算可得 d 凸=76mm。确定修边余量：d 凸d=7625.8=29.5 由文献 1 表 7-5 取 =2.2。因此：实际凸缘尺寸 d 凸=76+2*2.280mmb.确定毛坯尺寸根据上述计算可确定叶轮拉深尺寸如图 2-2.微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 8 页 共 30 页图 2-2由文献 2 表 4-7 确定计算公式 D= .其中 h1=16， h2=4.5, d1=13.5, d2=25.8, d3=80. 得 D87.2.3.2 压边圈使用判断板料相对厚度(td)100=(2/87)100=2.292.0.参考文献 1 表 7-1，零件拉深不采用压边圈。2.3.3 零件拉深观察零件可知：叶轮零件为带凸缘的阶梯型拉深件，因此需要进行多次拉深。根据叶轮零件形状，可先拉深成直径 25.8 的带凸缘的圆筒形件，然后再拉深成直径 13.5 的阶梯。在拉深直径 13.5 的阶梯可以按照筒形件的拉深方法计算。2.3.3.1、拉深成直径 25.8 的凸缘件a判断能否一次拉深 参考文献 2 可知 利用 h1/d1 来表示首次拉深可变形的最大拉深高度当 d 凸/d1 =80/25.8=3.1， (t/D)100=(2/87)100=2.29根据文献 2 表 4-20.可得出 h1/d1=0.180.22 由于不知道拉深高度，所以可以先通过拉深半径然后在算出拉深高度。参考文献 3 P146 叶轮零件拉深凸缘圆筒底部拉深圆角半径 rt ，其中 t 为板料厚度，当 r=R=2mm 求出拉深高度：h= =13.2即 hd=13.225.8=0.510.22 因此零件不能一次拉深出来。b.计算拉深次数查文献 2 表 4-21 确定第一次拉深系数为 =0.40.则 = D =0.487=34.8mm查文献 2 表 4-15 确定第二次拉深系数为 =0.730.75. 取微型汽车水泵叶轮冲压工艺分析与冷冲模设计 第 9 页 共 30 页=0.73.则 = D =0.7334.8=25.4mm25.8mm取第二次拉深直径为 25.8mm，则第二次拉深系数为：=25.834.8=0.74 由上述计算可知需要拉深 2 次。c.确定各工序的圆角半径由 D- =87-34.8=52.2mm =34.8-25.8=9mm查文献 2 表 4-43 可得出： =9mm ， =4mm 。由 =（0.61） ，可取 =6mm ， =4mm 。d.确定