汽车发动机涡轮增压器垫片复合模设计（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 毕业设计（论文） 题 目 汽车发动机涡轮增压器垫片复合模设计 姓 名 学 号 系 部 机电工程系 专 业 模具设计与制造 指导教师 职 称 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 摘 要 本设计为一汽车发动机涡轮增压器的冷冲压模具设计，根据设计零件的尺寸、材料、批量生产等要求，首先分析零件的工艺性，确定冲裁工艺方案及模具结构方案，然后通过工艺设计计算，确定排样和裁板，计算冲压力和压力中心，初选压力机，计算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后设计选用 零、部件，对压力机进行校核，绘制模具总装草图，以及对模具主要零件的加工工艺规程进行编制。其中在结构设计中，主要对凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料与出件装置、模架、冲压设备、紧固件等进行了设计，对于部分零部件选用的是标准件，深入设计，并且在结构设计的同时，最终才完成这篇毕业设计。 关键词 ： 模具 冲裁件 凸模 凹模 凸凹模 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 he a of to of of of to of of to as of to In to of of of is no to 套图纸加 Q 401339828 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 目录 第 1 章 前言 . 1 国模具行业发展现状 . 1 国模具行业发展 . 1 压工艺介绍 . 2 压工艺的种类 . 2 压行业遇到的问题和解决方法 . 3 第 2 章 绪言 . 6 料的工艺分析 . 6 料选择 . 7 件结构形状 . 7 寸精度 . 7 第 3 章 冲裁工艺方案的确定 . 9 第 4 章 模具总体设计 . 10 具类型的选择 . 10 作与定位方式 . 10 料、出件方式 . 10 定送料方式 . 11 定导向方式 . 11 第 5 章 模具工艺参数确定 . 12 样设计与计算 . 12 边值的确定 . 12 距与条料宽度计算 . 13 第四节 材料利用率的计算 . 16 第 6 章 计算冲压力与压力机的初选 . 18 裁力 . 18 料力 . 18 件力 . 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 的冲压力 F 的计算 . 19 力机的初选 . 19 第 7 章 模具压力中心的确定 . 21 第 8 章 冲裁模间隙的确定 . 22 裁间隙 Z . 22 裁间隙分析 . 22 第 9 章 凹、凸模刃口尺寸的计算 . 24 口尺寸计算的基本原则 . 24 口尺寸的计算 . 24 第 10 章 主要零部件的设计 . 27 作零件的设计与计算 . 27 胶的 选用 . 33 架及其零件的设计 . 34 第 11 章 校核模具闭合高度及压力机有关参数 . 36 合高度的计算 . 36 压设备的选定 . 36 第 12 章 模具总装图与凸、凹模零件图 . 37 结论 . 38 致谢 . 39 参考文献 . 40 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 第 1 章 前言 国模具行业发展现状 鉴于模具作为包括机床工具、汽车制造、食品包装等在内的机械行业中机械基础件产 业，以及电工电器、电子及信息行业的支持产业，在发展先进生产力当中，处于非常关键 并服务全行业的地位，其发展对产业 配套能力的提升和促进产业聚集优势的形成将起到重 要作用。改革开放以来，中国模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化。除了国有专 业模具厂外，其他所有制形式的模具厂家，包括集体企业、合资企业、独资企业和私营企 业，都得到了快速发展，集体和私营的模具企业在广东和浙江等省发展得最为迅速。目前，国内已能生产精度达 2微米的精密多工位级进模，工位数最多已达 160个，寿命 1 2亿次。在大型塑料模具方面，现在已能生产48英寸电视的塑壳模具、 及汽车保险杠、整体仪表板等模具。在精密塑料模具方 面，国内已能生产照相机塑料模具、多型腔小模数齿轮模具及塑封模具等。在大型精密复杂压铸模方面，国内已能生产自动扶梯整体踏板压铸模及汽车后桥齿轮箱压铸模。在汽车模具方面，现已能制造新轿车的部分覆盖件模具。其他类型的模具，例如子午线轮胎活络模具、铝合金和塑料门窗异型材挤出模等，也都达到了较高的水平，并可替代进口模具。 国模具行业发展 前景巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。 汽车、摩托车行业的模具需求将占国内模具市场的一半左右。 2008年，国内汽车年产量为 583万辆，。保有量为 2500万 辆，预计到 2011年汽车年产量将达 800万辆。汽车、摩托车行业的发展将会大大推动模具工业的高速增长，特别是汽车覆盖件模具、塑料模具和压铸模具的发展。例如，到 2008年汽车行业将需要各种塑料件 136万吨，而目前的生产能力仅为 90多万吨，因此发展空间十分广阔。家用电器，如彩电、冰箱、洗衣机、空调等，在国内的市场很大。目前，我国的彩电的年产量已超过 3200万台，电冰箱、洗衣机和空调的年产量均超过了 1000 万台。家用电器行业的发展对模具的需求量也将会很大。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 其他发展较快的行业，如电子、通讯和建筑材料等行业对 模具的需求，都将对中国模具工业和技术的发展产生巨大的推动作用。 压工艺介绍 冲压是靠压力机和模具对板材、带材、管材和型材等施加外力，使之产生塑性变形或分离，从而获得所需形状和尺寸的工件 (冲压件 )的成形加工方法。冲压和锻造同属塑性加工 (或称压力加工 )，合称锻压。冲压的坯料主要是热轧和冷轧的钢板和钢带。 全世界的钢材中，有 60 70%是板材，其中大部分是经过冲压制成成品。汽车的车身、底盘、油箱、散热器片，锅炉的汽包、容器的壳体、电机、电器的铁芯硅钢片等都是冲压加工的。仪器仪表、家用电器、自行 车、办公机械、生活器皿等产品中，也有大量冲压件。 冲压件与铸件、锻件相比，具有薄、匀、轻、强的特点。冲压可制出其他方法难于制造的带有加强筋、肋、起伏或翻边的工件，以提高其刚性。由于采用精密模具，工件精度可达微米级，且重复精度高、规格一致，可以冲压出孔、凸台等。 冷冲压件一般不再经切削加工，或仅需要少量的切削加工。热冲压件精度和表面状态低于冷冲压件，但仍优于铸件、锻件，切削加工量少。 冲压是高效的生产方法，采用复合模，尤其是多工位级进模，可在一台压力机上完成多道冲压工序，实现由带料开卷、矫平、冲裁 到成形、精整的全自动生产。生产效率高，劳动条件好，生产成本低，一般每分钟可生产数百件。 压工艺的种类 冲压主要是按工艺分类，可分为分离工序和成形工序两大类。分离工序也称冲裁，其目的是使冲压件沿一定轮廓线从板料上分离，同时保证分离断面的质量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的条件下发生塑性变形，制成所需形状和尺寸的工件。在实际生产中，常常是多种工序综合应用于一个工件。冲裁、弯曲、剪切、拉深、胀形、旋压、矫正是几种主要的冲压工艺。 冲压用板料的表面和内在性能对冲压成品的质量影响很大，要求冲压材 料厚度精确、均匀；表面光洁，无斑、无疤、无擦伤、无表面裂纹等；屈服强度均匀，无明显买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3 方向性；均匀延伸率高；屈强比低；加工硬化性低。 压行业遇到的问题和解决方法 阻力一：机械化、自动化程度低 美国 680条冲压线中有 70%为多工位压力机，日本国内 250条生产线有 32%为多工位压力机，而这种代表当今国际水平的大型多工位压力机在我国的应用却为数不多；中小企业设备普遍较落后，耗能耗材高，环境污染严重；封头成形设备简陋，手工操作比重大；精冲机价格昂贵，是普通压力机的 510倍，多数企业无力投资阻碍了精 冲技术在我国的推广应用；液压成形，尤其是内高压成形，设备投资大，国内难以起。 突破点：加速技术改造 要改变当前大部分还是手工上下料的落后局面，结合具体情况，采取新工艺，提高机械化、自动化程度。汽车车身覆盖件冲压应向单机连线自动化、机器人冲压生产线，特别是大型多工位压力机方向发展。争取加大投资力度，加速冲压生产线的技术改造，使尽早达到当今国际水平。而随着微电子技术和通讯技术的发展使板材成形装备自动化、柔性化有了技术基础。 应加速发展数字化柔性成形技术、液压成形技术、高精度复合化成形技术以及适应新一 代轻量化车身结构的型材弯曲成形技术及相关设备。同时改造国内旧设备，使其发挥新的生产能力。 阻力二：生产集中度低 许多汽车集团大而全，形成封闭内部配套，导致各企业的冲压件种类多，生产集中度 低，规模小，易造成低水平的重复建设，难以满足专业化分工生产，市场竞争力弱；摩托车冲压行业面临激烈的市场竞争，处于“优而不胜，劣而不汰”的状态；封头制造企业小而散，集中度仅 突破点：走专业化道路 迅速改变目前“大而全”、“散乱差”的格局，尽快从汽车集团中把冲压零部件分离出来，按冲压件的大、中、小 分门别类，成立几个大型的冲压零部件制造供应中心及几十个小而专的零部件工厂。通过专业化道路，才能把冲压零部件做大做强，成为国际上有竞争实力的冲压零部件供应商。阻力三：冲压板材自给率不足，品种规格买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 不配套目前，我国汽车薄板只能满足 60%左右，而高档轿车用钢板，如高强度板、合金化镀锌板、超宽板 (1650等都依赖进口。 突破点：所用的材料应与行业协调发展 汽车用钢板的品种应更趋向合理，朝着高强、高耐蚀和各种规格的薄钢板方向发展并改善冲压性能。铝、镁合金已成为汽车轻量化的理性材料，扩大应用已势在必行。 阻力四：科技成果转化慢先进工艺推广慢 在我国，许多冲压新技术起步并不晚，有些还达到了国际先进水平，但常常很难形成 生产力。先进冲压工艺应用不多，有的仅处于试用阶段，吸收、转化、推广速度慢。技术 开发费用投入少，导致企业对先进技术的掌握应用慢，开发创新能力不足，中小企业在这 方面的差距更甚。目前，国内企业大部分仍采用传统冲压技术，对下一代轻量化汽车结构 和用材所需的成形技术缺少研究与技术储备。 突破点：走产、学、研联合之路 我国与欧、美、日等相比，存在的最大的差距就是还没有一个产、学 研联合体，科研 难以做大，成果不能尽快转化为生产力。所以应围绕大型开发和产业化项目，以高校和科 研单位为技术支持，企业为应用基地，形成产品、设备、材料、技术的企业联合实体，形成既能开发创新，又能迅速产业化的良性循环。 阻力五：大、精模具依赖进口 当前，冲压模具的材料、设计、制作均满足不了国内汽车发展的需要，而且标准化程 度尚低，大约为 40%45%，而国际上一般在 70%左右。 突破点：提升信息化、标准化水平 必须用信息化技术改造模具企业，发展重点在于大力推广 特别是成形过程的计算机模拟分析和优化技术 (加速我国模具标准化进程，提高精度和互换率。力争 2005年模具标准件使用覆盖率达到 60%， 2010年达到 70%以上基本满足市场需求。 阻力六：专业人才缺乏 业内掌握先进设计分析技术和数字化技术的高素质人才远远不能满足冲压行业飞速发展的需要，尤其是摩托车行业中具备冲压知识和技术和技能的专业人才更为缺乏且大量外流。另外，众多合资公司由外方进行工程设计，掌握设计权、投资权，我方冲压技术人员难以真正掌握冲压工艺的真谛。 突破点：提高行业人员素质这是一项迫在眉 睫的任务，又是一项长期而系统的买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 任务。振兴我国冲压行业需要大批高水平的科技人才，大批熟悉国内外市场、具有现代管理知识和能力的企业家，大批掌握先进技术、工艺的高级技能人才。要舍得花大力气，有计划、分层次地培养 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 第 2 章 绪言 料的工艺分析 冲压是利用安装在冲压设备（主要是压力机）上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件（俗称冲压或冲压件）的一种压力加工方法。冲压通常是在常温下对材料进行变形加工，且主要采用板料来加工成所需零件，所以也叫冷冲压或板料冲压。冲压是材料压力加工或塑性加 工的主要方法之一，隶属于材料成型工程。 工件名称：汽车发动机涡轮增压器 工件简图：如图 件简图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 料选择 根据表 20 钢为碳素结构钢，具有良好的塑性、焊接性以及压力加工性，主要用于工程结构和受力较小的机械零件。综合评比均适合冲裁加工。 件结构形状 工件结构形状相对简单，属轴对称结构，除有一个孔 ,其余皆为直线，孔与边缘之间的距离也满足要求，可以冲裁。 寸精度 零件图上所注公差经查标准公差表 寸精度较低，普通冲裁完全可以满足要求。 根据以上分析：该零件冲裁工艺性较好，适宜冲裁加工。 表 色金属的力学性能 材料名称 材料牌号 材料状态 极限强度 伸长率%/ 屈服强度 弹性模量E/剪 抗拉 碳素结构钢 20钢 已 退火的 216752 177 08 255242 196 186000 10F 216750 186 10 255949 206 194000 15F 245148 15 265336 225 198000 20F 275336 225 196000 2O 275535 245 206000 25 314294 275 198000 30 353412 294 197000 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 35 392900 314 197000 40 412118 333 209000 45 432396 353 200000 50 432394 373 216000 表 分标准公差值（ 1998） 公差等级 本尺寸 /m / 3 6 8 12 18 30 48 75 6 10 9 15 22 36 58 90 10 18 11 18 27 43 70 110 18 30 13 21 33 52 84 130 30 50 16 25 39 62 100 160 50 80 19 30 46 74 120 190 80 120 22 35 54 87 140 220 表 0钢 抗拉强度： =275 383剪强度： =216 304长率： =32% 分析其力学性能较好，故选择 20钢材料。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 9 第 3 章 冲裁工艺方案的确定 该制件的冲裁工序包括落料和冲孔，其冲裁加工有以下三种方案： 方案一：先冲孔，后落料。单工序模 生产。 方案二：冲孔 落料复合冲压。复合模生产。 方案三：冲孔 落料级进冲压。级进模生产。 方案一模具结构简单，投资少，且每次冲裁所需的冲裁力较小，可以解决冲压设备吨位不够的问题。其缺点在于零件的精度难于保证，并且零件比较小，在第二次冲孔时，准确定位不宜，容易使人受伤，生产率低。 方案二也只需 2 副模具，制件精度和生产效率都较高，且工件最小壁厚大于凸凹模许用最小壁厚，模具强度也能满足要求。冲裁件的内孔与边缘的相对位置精度较高，板料的定位精度比方案三低，模具轮廓尺寸较小，制造比方案三简单。 方案三只需一副模具， 生产效率高，操作方便，精度也能满足要求，但模具轮廓尺寸较大，制造复杂，成本较高。 通过对上述三种方案的分析比较 ,采用方案二复合模是比较合理的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 10 第 4 章 模具总体设计 具类型的选择 经分析，工件尺寸精度要求不高，形状较简单，但工件产量较大，根据材料厚度，为保证冲模有较高的生产率，通过比较，决定实行工序集中的工艺方案，弹性卸料装置的 倒 装复合模具结构方式。 作与定位方式 一、 操作方式 零件的生产批量较大，但合理安排生产可用手工送料方式，提高经济效益。 二、 定 位方式 因为导料销和挡料销结构简单，制造方便。且该模具采用的是条料，根据模具具体结构兼顾经济效益，控制条料的送进方向采用导料销，控制送料步距采用固定挡料销。 料、出件方式 一、 卸料方式 刚性卸料与弹性卸料的比较： 刚性卸料是采用固定卸料板结构。常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大，单边间隙取（ t。当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时卸料板与凸模的配合间隙应该小于冲裁间隙。此时要求凸模卸料时不能完全脱离卸料板。主要 用于卸料力较大、材料厚度大于 2 弹压卸料板具有卸料和压料的双重作用，主要用于料厚小于或等于 2件比较平整。卸料板与凸模之间的单边间隙选择（ t,若弹压卸料板还要起对凸模导向作用时，二者的配合间隙应小于冲裁间隙。常用作落料模、冲孔模。 工件平直度较高，料厚为 1料力不大，由于弹压卸料模具比刚性卸料模具买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 11 方便，操作者可以看见条料在模具中的送进动态，且弹性卸料板对工件施加的是柔性力，不会损伤工件表面，故可采用弹性卸料 。 二、 出件方式 因采用 倒 装复合模生产，故采用 弹性上 出件。 定送料方式 因选用的冲压设备为开式压力机，采用 横 向送料方式，即由 右 向 左 送料。 定导向方式 采用后侧导柱模架。由于前面和左右不受限制，送料和操作比较方便。因为导柱安装在后侧，工作时，偏心距会造成导套导柱单边磨损，严重影响模具使用寿命，且不能使用浮动模柄。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 12 第 5 章 模具工艺参数确定 样设计与计算 冲裁件在板料、带料或条料上的布置方法称为排样。排样的意义在于减小材料消耗、提高生产率和延长模具寿命，排样是否合理将影响到 材料的合理利用、冲件质量、生产率、模具结构与寿命。 根据材料经济利用程度，排样方法可以分为有搭边、少搭边和无搭边排样三种，根据制件在条料上的布置形式，排样有可以分为直排、斜排、对排、混合排、多排等多重形式。 因此有下列三种方案： 方案一：有 搭边 排样 沿冲件外形冲裁，在冲件周边都留有搭边。冲件尺寸完全由冲模来保证，因此冲件精度高，模具寿命高，但材料利用率低。 方案二：少 搭边 排样 因受剪切条料和定位误差的影响，冲件质量差，模具寿命较方案一低，但材料利用率稍高，冲模结构简单。 方案三：无 搭边 排样 冲件的质量和模具 寿命更低一些，但材料利用率最高。 通过上述三种方案的分析比较，综合考虑模具寿命和冲件质量，该冲件的排样方式选择方案一为佳。考虑模具结构和制造成本有废料排样的具体形式选择直排最佳（如图 边值的确定 排样时零件之间以及零件与条料侧边之间留下的工艺余料，称为搭边。 搭边的作用是补偿定位误差，保持条料有一定的刚度，保证零件质量和送料方便。搭边过大，浪费材料。搭边过小，冲裁时容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲件毛刺，有时还 会 拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命。或 影响送料工作。搭边值是废料 ，所以应尽量取小，但过小的搭边值容易挤进凹模，增加刃口磨损。根据制件厚度与制件的排样方法查表 两制件之间搭边值 文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 13 侧搭边值 a=2 边值和侧边值 材料厚度 t 手动送料 自动送料 圆形 非圆形 往复送料 a a1 a a1 a a1 a 以下 2 1 2 2 2 2 3 3 3 4 3 5 4 4 3 4 5 4 3 5 4 6 5 5 4 5 6 5 4 6 5 7 6 距与条料宽度计算 一、送料进距 A 条料在模具上每次送进的距离称为送料进距，每个进距可冲出一个或多个零件。 A=D+ (式中 D 平行于送料方向的冲裁件宽度 冲裁件之间搭边值 模具相对于模架是采用从前往后的纵向送料方式 ,还是采用从右往左的横向送料方式，这主要取决于凹模的周界尺寸。就本模具而言 ,采用纵向送料方式。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 14 图 样图 二、条料 宽度 B 计算 排样方式和搭边值确定以后，条料的宽度也就可以设计出。计算条料宽度有三种情况需要考虑： 有侧压装置的模具，能使条料始终沿着导料板送进。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 15 图 侧压装置时条料的宽度确定 本设计采用的是有侧压装置的模具。 所谓条料宽度，是指工件最大极限尺寸加上侧搭边值。因条料是由板料剪裁下料而得，为保证送料顺利，规定其上偏差为零，下偏差为负值 。其计算公式如下： B=D+2a 0 - （ 式中 B 条料宽度基本尺寸； D 条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸； a 侧搭边值，查表 条料下料剪切公差； 表 切公差及条料与导料板之间隙 C（ 条料厚度 (条料宽度 ( 1 1 2 2 3 3 5 C C C C 50 50 100 100 150 0. 150 220 据零件图查表 = 根据公式 ( B=D+2a+c0 - =(40+2 2) 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 16 第四节 材料利用率的计算 一、计算冲压件面积、周长 因为该工件图由多段圆弧组成，计算周长需要准确的找到各段圆弧的长度，计算面积也需要准确的找到切点，诸多因素采用人工计算时计算量较大，因此采用三维辅助软件可快速准确的计算出面积、周长（如图 图 压件的周长和面积 取 F=、计算材料利用率 冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料的利用率。 材料利用率通常以一个进距内制件的实 际面积与所用毛坯面积的百分率表示： =(B)100% （ 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 17 式中 材料利用率（ %）； n 冲裁件的数目； F 冲裁件的实际面积 (包括工件面积与废料面积； B 板料宽度 ( A 送料进距； 根据公式 ( =(44)100% 45% 由此可之，值越大，材料的利用率就越高，废料越少。因此，要提高材料利用率，就要合理排样，减少工艺废料。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 18 第 6 章 计算冲压力与压力机的初选 计算冲裁力是为了选择合适的 压力机，设计模具和检验模具的强度，压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力，以适宜冲裁的要求，普通平刃冲裁模，其冲裁力 般可以按下式计算 ： p = （ 式中 材料抗剪强度（ L 冲裁周边总长（ t 材料厚度（ 系数 模与凹模间隙之波动，取 裁力 据图 = 查碳素结构钢的力学性 能表知： 20钢的抗剪强度 =216304 260件厚度 t=1 根据公式 ( =1 260 =) 料力 （ 式中 卸料力系数，查表 x 根据公式 （ N) 表 料力、推件力和顶件力系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 19 料厚 t/x d 钢 件力 （ 式中 顶件力系数。 查表 d 根据公式 （ = 的冲压力 F 的计算 根据模具结构总的冲压力 F=N) 选用的压力机公称压力 P（ F，取系数为 ： P 44(N)。 力机的初选 冲裁时，压力机的公称压力必须大于或等于冲裁各工艺力的总和。 冲压设备属锻压机械。常见的冷冲压设备有机械压力机。 表 分常用开式压力机的主要技术参数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 20 技术参数 单位 型号 2323232323块公称压力 0 63 100 160 250 630 1000 滑块行程次数 次/00 160