汽车消音器零件的冲压工艺及模具设计.doc

河南机电高等专科学校毕业设计说明书毕业设计论文论文题目 汽车消音器零件的冲压工艺及模具设计系 部 材 料 工 程 系 专 业模具设计与制造技术班 级模学生姓名 王 学 号 指导教师 毕业设计任务书系 部： 材料工程系 专 业： 模具设计与制造 学生姓名: 学 号: 设计题目：汽车消音器零件的冲压工艺及模具设计起 迄 日 期: 指 导 教 师: 毕 业 设 计（论 文）任 务 书1本毕业设计（论文）课题来源及应达到的目的： 本课题来至于社会生产实践。 通过与实践相结合巩固平时所学的理论知识，提高模具设计水平。2本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：汽车消音器零件的冲压工艺及模具设计：1 国内外冲压模具的发展现状2 汽车消音器零件的冲压工艺及工艺方案3 消音器零件的模具设计4 消音器零件的模具安装与调整材料：q215钢1 国内外模具的发展现状1.1 国内冲压模具的发展现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，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，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维cad，并陆续开始使用ug、pro/engineer、i-deas、euclid-is等国际通用软件，个别厂家还引进了moldflow、c-flow、dynaform、optris和magmasoft等cae软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具cad/cae/cam技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。例如，吉林大学汽车覆盖件成型技术所独立研制的汽车覆盖件冲压成型分析kmas软件，华中理工大学模具技术国家重点实验室开发的注塑模、汽车覆盖件模具和级进模cad/cae/cam软件，上海交通大学模具cad国家工程研究中心开发的冷冲模和精冲研究中心开发的冷冲模和精冲模cad软件等在国内模具行业拥有不少的用户。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；cad/cae/cam技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。、1.2国外冲压模具的发展现状由于工业生产技术的迅速发展，目前国内外制造业广泛地采用了无切削、少切削加工工艺，如精密冲压、精密锻造、压力铸造、冷挤压、热挤压及等温超塑成形等新工艺，代替传统的切削加工工艺。模具作为主要的成形工具，已成为一种重要的加工装备。家用电器行业约80的零部件、机电行业约70的零部件均采用模具成形，塑料、橡胶、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。 一种中型载重汽车的改型，需要4000套模具，重达2000多吨。生产一种型号的照相机，需要500套模具，在很多行业中，模具费用已经占产品成本的1530。因此，工业产品质量的改进、生产率的提高、成本的降低、产品更周期、降低制模成本。由于人们对工业晶的品种、数量和质量要求越来越高，产品更新换代周期越来越短，而且多品种小批量生产较多，因此对模具制造提出了严格的要求。二是模具向大型化、复杂化、精密化和自动化发展。模具制造要求越来越高，制造工艺越来越复杂。为了降低模具生产成本，增加效益，保证质量，在采用先进设备和制造工艺的同时，必须采用多种工艺措施尽量延长模具使用寿命。其中合理选用模具材料，采用先进的热处理和表面强化工艺，不断推广应用新材料就是一个主要的方面。模具钢是制造模具的主要材料。尽管模具材料品种繁多，但是模具钢在模具制造业中使用最多，是模具工业最重要的技术和物质基础。近年来随着模具工业的迅速发展，模具钢的发展也极为迅速。世界各国都把模具钢分类于合金工具钢中，其产量已占合金工具钢产量的70一80。在设计的过程中，将有一定的困难，但有指导老师的悉心指导和自己的努力，相信会完满的完成毕业设计任务。由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。1 国内外模具的发展现状1.1 国内冲压模具的发展现状改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，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，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。一些国内模具企业已普及了二维cad，并陆续开始使用ug、pro/engineer、i-deas、euclid-is等国际通用软件，个别厂家还引进了moldflow、c-flow、dynaform、optris和magmasoft等cae软件，并成功应用于冲压模的设计中。以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。此外，许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具cad/cae/cam技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；cad/cae/cam技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。、1.2国外冲压模具的发展现状由于工业生产技术的迅速发展，目前国内外制造业广泛地采用了无切削、少切削加工工艺，如精密冲压、精密锻造、压力铸造、冷挤压、热挤压及等温超塑成形等新工艺，代替传统的切削加工工艺。模具作为主要的成形工具，已成为一种重要的加工装备。家用电器行业约80的零部件、机电行业约70的零部件均采用模具成形，塑料、橡胶、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。 一种中型载重汽车的改型，需要4000套模具，重达2000多吨。生产一种型号的照相机，需要500套模具，在很多行业中，模具费用已经占产品成本的1530。因此，工业产品质量的改进、生产率的提高、成本的降低、产品更新换代的速度，在很大程度上取决于模具的制造精度和质量、制造周期、生产成本、使用寿命等因素。随着全球经济一体化进程加快，模具工业在国民经济中所发挥的作用越来越明显，机械电子、汽车、轻工、建材和国防工业等部门都大量采用模具进行生产，并提出越来越高的要求。模具工业已成为新技术产业化的重要组成部分，模具技术水平的高低与产品的质量、效益和新产品的开发能力有密切关系，它成为衡量一个国家工业水平高低的重要标志之一。20世纪80年代以来，日本、美国、德国等工业发达国家，模具工业的产值超过机床工业的产值。 当前模具工业发展有两个特点：一是要缩短制模周期、降低制模成本。由于人们对工业晶的品种、数量和质量要求越来越高，产品更新换代周期越来越短，而且多品种小批量生产较多，因此对模具制造提出了严格的要求。二是模具向大型化、复杂化、精密化和自动化发展。模具制造要求越来越高，制造工艺越来越复杂。为了降低模具生产成本，增加效益，保证质量，在采用先进设备和制造工艺的同时，必须采用多种工艺措施尽量延长模具使用寿命。其中合理选用模具材料，采用先进的热处理和表面强化工艺，不断推广应用新材料就是一个主要的方面。 模具钢是制造模具的主要材料。尽管模具材料品种繁多，但是模具钢在模具制造业中使用最多，是模具工业最重要的技术和物质基础。近年来随着模具工业的迅速发展，模具钢的发展也极为迅速。世界各国都把模具钢分类于合金工具钢中，其产量已占合金工具钢产量的70一80。2 汽车消音器零件的冲压工艺及方案2.1 冲压件工艺性分析工件名称：消音器零件，生产批量：大批量，材料：q215钢型材，厚度：1.2mm。如图2.1所示。图2.1工件剖面图图2.2工件立体图此工件（见图2.1.1）属于翻边件，包括内翻和外翻两个工序。所用材料为q215钢（型材），具有良好的翻边性能，适合进行翻边工艺。工件结构简单对称，所有尺寸为自由公差，对工件厚度变化没有做要求。2.2冲压工艺方案的确定图示零件材料为1.2mm厚q215钢（圆环状毛坯）见图2，能够进行一般的冲压加工。图2.3 毛坯图此工件由内翻边和外翻边两个工序，很明显采用翻边工艺。 此消音器零件采用翻边工艺。消音器零件所需的基本冲压工序为内翻边和外翻边两个工序。可以拟订出三种方案：方案一：用简单模分两次加工，既内翻外翻。采用单工序模。方案二：内翻和外翻复合模。采用复合模。方案三：内翻和外翻级进模。采用级进模。方案一，生产率低，工件的累计误差大，占用两套模具生产设备成本比较高，操作不方便，由于该工件为大批量生产，相比较方案二和方案三更具有优越性。方案二：内翻和外翻两个工序都在同一个工位上完成，生产率较方案一和方案三都高，生产出的制品的精度也较高，占用设备数量少。此工件简单对称，所以模具并不复杂，方案二比方案一和方案三更具有优越性。方案三：内翻在一个工位上完成，外翻在一个工位完成。其生产效率较方案一高较方案二低，其模具制造难度较方案二高，成本也高。综合上面三种方案分析可知，方案二比方案一和方案三更适合零件的生产要求，所以选择方案二，既内翻和外翻复合模。2.3毛皮尺寸计算及排样2.3.1毛坯的尺寸计算 图2.4 预孔图该制件毛坯的大小圆直径计算：t=1.2mm，圆角半径r=（24）t取r=3t=31.2=3.6mmd=136+28-2（1.2+3.6）+25.1=152.6mm; d=52-210+2(1.2+3.6)-25.1=31.4mm;2.3.2排样该制件已给定毛坯，所以不需要排样。2.4工艺计算2.4.1 内孔翻边2.4.1.1 孔翻边的翻边系数计算 式中：翻边系数 ； 翻边前孔径 ； 翻边后孔径 。则： 表2.1 翻边系数翻孔凸模形式 孔加工方法预孔相对直径3531.420圆柱形凸模模子冲孔0.650.630.602.4.1.2 翻边的工艺计算由h=8在得 翻边的极限偏差为mm预冲孔直径 d=52-210+2(1.2+3.6)-25.1=31.4mm;翻边高度 h 翻边件一次成形零件高度h的范围为： 则内孔可以一次翻边成形2.4.2 外缘翻边此外翻是外凸翻边，也称压缩类翻边，其变形性质类似不用压边圈的浅拉深。为保证翻孔凸缘挺直，凸模与凹模之间的单边间隙一般取略小于材料厚度。平面毛坯上翻孔间隙： 2.4.2.1外缘翻边的变形程度外翻边的变形程度可用下式表示：图2.5 外缘翻边展开图式中 翻边变形程度 ；展开半径（mm） ；2.4.3.1 翻边后翻边内径翻边后翻边内径略有缩小，因此，当翻边内径有公差要求时，凸凹模直径尺寸按下式确定。（设翻边内径为）。凸模直径 ： 凹模直径 ： 式中 d翻边内径 ；翻边内径上偏差 ；z凸凹模单边间隙 ；凸凹模制造公差，一般采用it7-it9级精度。（0.0250.062）则： =32.6mm=（31.4+1.2+21.0）=52.6mm2.4.3.2凸凹模厚度计算凸凹模厚度 h=d=31.4mm凸凹模壁厚c=（130-52）/2-21.2=36.6mm凸凹模圆角r=r=3.6mm2.5 翻边力与压力中心的计算，初选压力机2.5.1 翻边力的计算2.5.1.1 内翻翻边力计算：翻边力一般不大，可按下式计算： 式中 翻边直径（mm） ；翻边预冲孔直径（mm） ；料厚（mm） ；材料屈服点（）表2.4 材料屈服点材料 性能抗拉强度屈服点q215钢220mpa查上表得： =220pma则， p=1.1（d-d）t =1.13.1452-（31.4-1.2）1.2220 =19878.46n2.5.1.2 翻外缘的翻边力计算：翻边力的计算可以近似按带压料的单面弯曲力计算： p=clt式中 p翻边力（n）； c系数，可取0.50.8 ； l弯曲线长度（mm） ； t料厚（mm） ； 抗拉强度（mpa） 。查表一得： ，取pma ；则： 图2.6 压力中心2.5.4 卸料橡胶的设计卸料橡胶的设计计算见表6。选用的4块橡胶板的厚度务必一致，不然会造成受力不均匀，运动产生歪斜，影响模具的正常工作。表2.6 卸料橡胶的尺寸设计项目公式结果备注卸料板工作行程4.2mmh=1,h=2橡胶工作行程9.2mmh=5橡胶自由高度36.2mm橡胶的预压缩量5.52mm每个橡胶承受的载荷1731.6n选4个橡胶橡胶的外径d68mmd=13，p=0.5 较核橡胶自由高度满足要求橡胶的安装高度31mm3 模具结构形式3.1模具的整体设计3.1.1 模具类型的选择由冲压工艺分析可知，采用复合冲压，所以模具类型为复合模3.1.2 模具结构方式的确定正倒装结构： 根据上述分析，本零件的冲压包括内翻边和外翻边两个工序，外缘翻边采用正装结，既外翻凸模在上模。内翻工序采用倒装结构：即内翻凸模在下模。3.1.3 定位装置的选择本工件在复合模中尺寸是较大的，又是大批量生产，在外缘翻边凹模上安装一个导正销，依此作为翻边的定距。3.1.4 导向方式为确保零件的质量及稳定性，选用导柱、导套导向。3.1.5 卸料方式本模具采用倒装结构，工件由外翻凸模顶出。工件厚度为1.2mm，为了保证工件有比较好的平整度，采用弹性卸料装置。3.2主要零部件的设计3.2.1 工作零件的结构设计由于工件形状简单对称，所以模具的工作零件采用整体结构。内翻边的凹模与外翻边的凸模为套筒状的圆柱。外翻边的凹模和内翻边的凸模通过凹模固定板连接在一起。3.2.2 凸凹模长度的计算 ：内翻边凸模计算 ： l=4.2+31 +20+10+1.2+5=71.4mm 内翻边凹模模计算 ： 凹模高度 h=h+kb（）式中 h翻边量，取h=10mm ； b凹模刃口的最大尺寸； k系数，考虑材料厚度的影响，查表2.9.5得k=0.350.50，取k=0.4则： h=h+kb=10+0.4*52.6=31.04mm。外翻边凸模计算 ：外翻边凸模与内翻边凹模是整体的一个部件，所 ：凹模周界 ： l=160mm ； b=100mm ；闭合高度 ： h=190225mm ；与模架匹配的其他零部件尺寸规格 ：上模座 ：160mm*100mm*40mm下模座 ： 160mm*100mm*50mm导柱 ：25mm*180mm导套 ：25mm*90mm*38mm 模具闭合高度h=h+h+h+ h+h-h =40+28.83+30.21+54+28.83+50-19=212.87mm可见该模具闭合高度小于所选压力机j2325的最大装模高度（220mm），可以使用。上模座的尺寸 ：l=160mm ；b=125mm ；h=40mm ；l=170mm ；s=170mm ；=90mm ；=155mm ；r=45mm ；=80mm ；r =31mm=下模座的尺寸 ：l=160mm ；b=125mm ；h=40mm ；h =25mm ；=170mm ；s=170mm ；=90mm ；=155mm ；r=45mm ；=80mm ；导柱与导套的尺寸规格：导柱 ：25mm*180mm导套 ：25mm*90mm*38mm导柱与导套的配合形式：滑动配合；导柱直径：25mm模架精度等级：级精度，配合后间隙3.3.2 挡料板的尺寸规格：l=52mm ； b=6mm 。3.3.3 联接件的选用与标准化本模具采用螺钉固定，销钉定位。具体讲内六角螺钉标记：35钢m8365 gb7085螺钉标记：35钢m8330 gb6876圆柱销钉标记：35钢6365 gb 11986 4.模具总装图4.1 装配图由以上设计可以得到装配图。 图4.1 装配图4.2 压力机的选择与校核模座外形尺寸220*180mm,闭合高度180mm,有文献4中，jc2335型压力机工作台尺寸为610380mm,最大闭合高度为280mm，连杆调节长度为60mm,所以在工作台上加一3590mm的垫板，即可安装。模柄孔尺寸也于本副模具所选模柄尺寸相符。表4.1 模具零件材料选用一览表14固定挡料销145钢8mm，h=4mm a型 13凸模固定板145钢12内六角螺钉1035钢m8365 gb708511螺钉135钢m8330 gb687610模柄1q235a503110 jb/t 7646.19圆柱销635钢10365 gb 119868凸模1cr1249.67凸模1cr121306导料板25凹模板1cr1220031603284下模座1ht2002003160345 gb/t2855.2903导柱22025mm*180mm2导套22025mm*90mm*38mm1上模座1ht2002003160340 gb/t2855.190序号名称件数材料备注5 设计总结毕业设计是学生即将完成学业的最后一个重要环节，它既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端。毕业设计是作者对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析问题和解决问题的能力，使学生学习并掌握科学研究、工程设计和撰写技术报告的基本方法。毕业设计主要涉及科研、技术设备的革新、改造等方面，强调设计的独创性和实用性。要求具备清晰的设计思路，具体的设计方案和步骤，准确的设计参数和计算分析，同时毕业设计也要求逻辑性强，条理清楚，语言精练。5.1 如何进行设计计划5.1.1