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山東建筑大學(xué)畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告表
班級(jí)： 成型054 姓名：李瑜 指導(dǎo)教師：任國(guó)成
論文題目
帶輪的沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
一、選題背景和意義
沖壓生產(chǎn)具有生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、重量輕、成本底并易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。沖壓工藝日益發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)發(fā)展的各個(gè)方面。在汽車(chē)、拖拉機(jī)、電器電機(jī)、電子、儀表、日用生活用品、航空航天以及國(guó)防工業(yè)等各個(gè)部門(mén)均占有愈來(lái)愈重要的地位，模具技術(shù)已在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)得到廣泛的應(yīng)用。但是在模具設(shè)計(jì)制造水平和標(biāo)準(zhǔn)化程度上，與一些發(fā)達(dá)國(guó)家尚有很大的差距。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，中國(guó)模具工業(yè)無(wú)論在技術(shù)上、還是在管理上，都存在較大差距，特別在大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具技術(shù)上差距尤為明顯。中國(guó)每年需要大量進(jìn)口此類(lèi)模具，在模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上，中低檔模具相對(duì)過(guò)剩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇價(jià)格偏低，降低了許多模具企業(yè)的效益。但是中高檔模具能力不足，模具的開(kāi)發(fā)能力較弱，技術(shù)人才嚴(yán)重不足，科研開(kāi)發(fā)和技術(shù)攻關(guān)投入少，模具技術(shù)人才特別是中高級(jí)技術(shù)人才和經(jīng)營(yíng)管理人才缺乏，這些都成為限制模具行業(yè)發(fā)展的重要因素。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，加工技術(shù)的不斷深化，加工件的精度日趨提高，近年來(lái)，模具的制造也得到長(zhǎng)足的進(jìn)步。
帶輪是帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中重要的零件之一。它是一種用途十分廣泛、年需求量很大的機(jī)械傳動(dòng)零件。
隨著機(jī)械工業(yè)特別是汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展，節(jié)約原材料，降低能耗，提高整機(jī)的質(zhì)量是普遍關(guān)注的大問(wèn)題。因此，對(duì)作為機(jī)械傳動(dòng)零件的帶輪如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，改革加工方法，對(duì)促進(jìn)機(jī)械工業(yè)的發(fā)展具有特別重要的意義。對(duì)于發(fā)達(dá)的現(xiàn)代工業(yè)來(lái)說(shuō)，笨重的鑄鐵帶輪已較難適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的需求。為此人們一直尋求一種新的替代品，進(jìn)而突破傳統(tǒng)工藝。
采用鋼板沖壓制作的皮帶輪在這種時(shí)代背景下應(yīng)運(yùn)而生，采用鋼板制作的皮帶輪是一種輕型結(jié)構(gòu)的帶輪(通稱(chēng)鈑制帶輪)。沖壓皮帶輪作為皮帶輪的一種新型的結(jié)構(gòu)型式，以其精度高、重量輕、節(jié)能、節(jié)材、動(dòng)平衡好、生產(chǎn)效率高，無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)，己被汽車(chē)工業(yè)廣泛應(yīng)用，鑄鐵等型式的傳統(tǒng)皮帶輪將會(huì)逐漸減少使用，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
同其他制造皮帶輪的工藝方法相比，沖壓皮帶輪的有著巨大的優(yōu)勢(shì)：
(1)在具有足夠剛度的條件下，沖壓皮帶輪重量輕，比鑄鐵帶輪輕3/4以上。
(2)材料密度和壁厚均勻。因其是整體結(jié)構(gòu)，成形工藝合理，尺寸精度高(即槽面徑向跳動(dòng)量一般在0.1~0. 2 )，動(dòng)平衡性好，慣量小。
(3)同脹壓法相比，所用工具和模具的費(fèi)用低(為脹壓模具費(fèi)的1/5)，而且強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)，同時(shí)這種沖壓成形的皮帶輪具有可通用性，在工序周轉(zhuǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中的損壞率低。
(4)節(jié)能、節(jié)料、低成本。沖工藝能耗低，優(yōu)于鑄鐵帶輪的鑄造與退火等能耗工序，節(jié)約能源材料在50%以上，效率高，每分鐘可加工數(shù)件。
(5)無(wú)環(huán)境污染。工人勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度低。
二、課題關(guān)鍵問(wèn)題及難點(diǎn)
本設(shè)計(jì)為一的圓筒形帶輪件，在設(shè)計(jì)模具前應(yīng)了解相關(guān)的帶輪制造技術(shù)，針對(duì)工件自身特性，需要落料、拉深、沖裁、翻邊等采用多道工序成形方法。在該零件生產(chǎn)工藝中, 應(yīng)考慮材料在各個(gè)變形方向的成形極限, 分析各個(gè)工序?qū)Σ牧闲阅芤约傲慵鹊挠绊?，從而預(yù)留足夠的坯料?？紤]工藝可行性與零件性能，制定較合理的生產(chǎn)工藝是本次設(shè)計(jì)的一個(gè)難點(diǎn)，應(yīng)。再一個(gè)難點(diǎn)是確定模具結(jié)構(gòu)，具體表現(xiàn)在翻邊工藝的實(shí)現(xiàn)上，各工序能否順利完成，應(yīng)保證模具設(shè)計(jì)的可行性。
三、調(diào)研報(bào)告（或文獻(xiàn)綜述）
鈑制帶輪作為皮帶輪的一種新型的結(jié)構(gòu)形式，以其精度高、節(jié)能、節(jié)材、動(dòng)平衡好、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)已廣泛被汽車(chē)工業(yè)所應(yīng)用，并且在很多領(lǐng)域逐步鑄鐵等其他形式的傳統(tǒng)皮帶輪，產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
鈑制皮帶輪品種繁多，但按其結(jié)構(gòu)型式可分為:折疊式、多v型(多楔式)和劈開(kāi)式等等(圖1)
材料
鈑制皮帶輪通常使用Q235一A、08F或08AL等優(yōu)質(zhì)拉伸鋼板制造。根據(jù)皮帶輪的結(jié)構(gòu)型式和直徑大小，所用材料板厚一般為1一8mm，其直徑與材料板厚的。
對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)下表。
帶輪結(jié)構(gòu)型式 帶輪直徑/mm 材料板厚/mm
折疊(單槽)式 60一300 1.5一3.0
折疊(雙槽)式 100一280 1.5一2.5
折疊(三槽)式 130一280 1.5一2.5
多V型(多楔式) 80一250 2.5一3.0
劈開(kāi)式 80一250 4.0一8.0
以旋壓成型皮帶輪為例了解鈑制帶輪
旋壓成形帶輪：旋壓成型皮帶輪是鈑制帶輪較新的結(jié)構(gòu)形式，成型方法有縮旋法、劈開(kāi)法、滾壓法三種
（1）縮旋成形鈑制皮帶輪：把沖壓拉伸成形的毛坯筒形預(yù)制坯件，將其置于旋壓機(jī)主軸和上壓芯頭軸上的組合式旋壓模中壓緊使其隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，通過(guò)預(yù)成型模對(duì)毛坯筒壁旋加徑向壓力，迫使其徑向收縮均勻的使筒坯料在預(yù)成型滾輪作用下向心模形成的空隙中流動(dòng)通過(guò)成形輪而成形。該成形方法主要用于單槽輪，雙槽輪多槽輪復(fù)合輪的制造。
（2）劈開(kāi)成形鈑制旋壓皮帶輪：把沖壓成形的盤(pán)狀毛坯件裝夾在成形模中，使其隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)邊緣呈尖壁狀的成型滾輪對(duì)準(zhǔn)盤(pán)狀毛坯的中性層沿徑向擠入，將其劈開(kāi)成V形槽輪。該成形方法主要用于單槽輪的制造。
（3）滾壓成型鈑制皮帶輪：是把沖壓拉伸成形的筒狀毛坯件裝夾在帶有頂壓座的成型模中，使其隨主軸高速旋轉(zhuǎn)，通過(guò)滾壓成型輪沿徑向滾壓成設(shè)計(jì)寬帶面，由齒形滾壓模輪擠出所需要的槽形而形成的帶輪。該成形方法主要用于多楔帶輪復(fù)合帶輪的制造。
采用板材生產(chǎn)的皮帶輪，雖然其型式、規(guī)格、尺寸不同，但其加工過(guò)程大體是一樣的。工藝流程:下料——落料——拉深①——拉深②——切邊——校形——沖孔——切邊——表涂——檢驗(yàn)
鈑制旋壓皮帶輪通常的工藝流程為:下料一沖裁和拉延預(yù)成形一旋壓終成形。折疊式皮帶輪與多V型皮帶輪的工藝流程見(jiàn)圖2
折疊式皮帶輪又分為單槽式和多槽式，后者用得較多。折疊單槽式皮帶輪因強(qiáng)度和平衡性均較差，用得較少，且正逐步為新開(kāi)發(fā)的劈開(kāi)式和傳動(dòng)更好的多v型皮帶輪所代替。劈開(kāi)式皮帶輪的生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)圖3
由圖可見(jiàn)，劈開(kāi)式較折疊式省去了一道拉延制坯工序，它是在旋壓機(jī)上，直接將板坯在徑向強(qiáng)力劈開(kāi)一定深度后，再旋壓出皮帶型槽。它有效地解決了折疊式單槽輪在強(qiáng)度、承載力及平衡性方面的不足，使生產(chǎn)率提高、成本降低。
3鈑制旋壓皮帶輪的主要成形設(shè)備
鈑制旋壓皮帶輪生產(chǎn)所需設(shè)備主要有剪板機(jī)、壓力機(jī)、車(chē)床、旋壓機(jī)、表面處理設(shè)備。主要成形設(shè)備是專(zhuān)用旋壓機(jī)。它的工作原理是將板坯夾緊在旋壓機(jī)上，并按要求速度旋轉(zhuǎn)，由旋壓輪對(duì)其表面施壓，產(chǎn)生局部變形，這種連續(xù)施壓，連續(xù)局部成形，可獲得飯制皮帶輪的最終形狀尺寸。折疊式及劈開(kāi)式的飯制皮帶輪在旋壓機(jī)上的成形過(guò)程見(jiàn)圖4
本次設(shè)計(jì)的帶輪如下圖示
此帶輪同樣為鈑制帶輪，通過(guò)了解鈑制帶輪的制造工藝，針對(duì)此帶輪的自身特征，不需要旋壓工序，即可在制造工藝上省略掉旋壓增加翻邊工序最終得到工件。
參考文獻(xiàn):
1郭剛健.鈑制多v型帶輪v型槽旋壓成形工藝研究【c】.第七屆全國(guó)旋壓技術(shù)交流會(huì)議論文集，1996.126一131.
2孫存福.旋壓帶輪成形質(zhì)量分析與帶輪旋壓機(jī)能力評(píng)價(jià)【J】.鍛造與沖壓. 2005( 10).34- 35
3北京航空航天大學(xué).鈑制旋壓成型技術(shù)及其應(yīng)用【R】.科研報(bào)告.1992.10
4王芳.冷沖壓模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)［M］. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999.60-70.
四、方案論證
此工件是一個(gè)帶輪,在了解了其成形工藝后，初步斷定由落料、拉深、沖孔、翻邊等工序完成。可以制定兩種方案。
第一種：全部采用單工序模。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單，但需要的模具多，不僅制造成本高而且效率很低，不適合大批量生產(chǎn)。
第二種：采用復(fù)合模，選擇合適的工序組合用復(fù)合模。這種方法雖然模具制造相對(duì)較復(fù)雜，但生產(chǎn)效率高且成本低，適用于大批量生產(chǎn)。
五、進(jìn)度安排
第1—2周 查閱資料，翻譯文獻(xiàn)，寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告；
第3—4周 畢業(yè)實(shí)習(xí)；
第5—6周 進(jìn)行工藝計(jì)算，相關(guān)軟件學(xué)習(xí)；
第7—8周 確定工藝方案，落料拉伸模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
第9—10周 第二套模具設(shè)計(jì)，模具零件繪制；
第11—12周 第三套模具設(shè)計(jì)及零件圖繪制；
第13—14周 第四套模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及零件圖繪制；
第15—16周 模具圖修改，撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
第17—18周 制作PPT，答辯。
六、指導(dǎo)教師意見(jiàn)
簽字： 年 月 日
七、教研室（或開(kāi)題審查小組）意見(jiàn)
簽字： 年 月 日