水泵葉輪沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[3套模具]
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山東建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告
班級(jí)：金職041 姓名：劉永芳 指導(dǎo)教師：任國成
論文題目
水泵葉輪沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)
一、 選題背景和意義：
在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，微型汽車上發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)離心式水泵內(nèi)葉輪由鑄鐵等金屬或工程塑料制成?，采用向后彎曲的半圓弧?、雙圓弧或多圓弧形葉片?，其葉型與水流方向一致?，泵水效率較高?。塑料葉輪容易實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化?，且耐腐蝕性能好?，有越來越多的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水泵使用了塑料葉輪?。但塑料葉輪容易開裂或葉輪磨損后從泵軸上松脫，使冷卻液循環(huán)速度變慢?，容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)溫度過高的故障。損壞的葉輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)還可能撞擊水泵殼體?，造成殼體碎裂?。鑄鐵制成的水泵葉輪機(jī)械強(qiáng)度較高?，但其質(zhì)量較大。因此一種能綜合現(xiàn)在采用材料優(yōu)點(diǎn)而又避其缺點(diǎn)的產(chǎn)品就應(yīng)時(shí)而生了。
本課題為水泵葉輪沖壓模設(shè)計(jì)。葉輪材料為Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板，既能滿足剛度和強(qiáng)度的要求又能使重量得到減輕。利用CAD軟件進(jìn)行沖壓模具設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)全部模具零件,完成裝配;并利用沖壓CAE軟件對(duì)整個(gè)沖壓過程進(jìn)行模擬分析,從而優(yōu)化與確定最佳工藝參數(shù)。
二、課題關(guān)鍵問題及難點(diǎn)：
本課題的關(guān)鍵及難點(diǎn)：凸緣拉深后，葉輪葉片翻邊區(qū)展開面積的計(jì)算，及展開圖的繪制。
因?yàn)槿~輪成形“豎直”葉片的工序?qū)儆谄矫嫱馔骨€翻邊。但根據(jù)零件圖，由于翻轉(zhuǎn)曲線的曲率半徑比較大，為簡(jiǎn)化計(jì)算采用近似按彎曲變形來確定展開尺寸。在設(shè)計(jì)時(shí)，按異徑相貫處理，進(jìn)行計(jì)算及展開圖繪制。
三、調(diào)研報(bào)告（或文獻(xiàn)綜述）：
水箱在汽車的冷卻、散熱中有著重要的作用。因?yàn)槠嚨睦鋮s系統(tǒng)是用來為發(fā)動(dòng)機(jī)散熱的,一般常見的發(fā)動(dòng)機(jī)過熱問題...發(fā)動(dòng)機(jī)是由冷卻液的循環(huán)來實(shí)現(xiàn)的,強(qiáng)制冷卻液循環(huán)的部件是水泵,它由曲軸皮帶帶動(dòng),水泵葉輪推動(dòng)冷卻液在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。
為了保證冷卻效果,汽車?yán)鋮s系統(tǒng)一般由以下幾部分組成:散熱器、節(jié)溫器、水泵、缸體水道、缸蓋水道、風(fēng)扇等組成。據(jù)資料顯示:導(dǎo)致汽車拋錨的故障中,冷卻系統(tǒng)故障位居第一。由此可見,汽車?yán)鋮s系統(tǒng)保養(yǎng)對(duì)汽車安全運(yùn)行起著重要的作用。
葉輪用于微型汽車上發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的離心式水泵內(nèi)，工件時(shí)以1500--3000r/min左右的速度旋轉(zhuǎn)，使冷卻水在冷卻系統(tǒng)中不斷地循環(huán)流動(dòng)。為保證足夠的強(qiáng)度和剛度，葉輪采用厚度為2mm的Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板。
本次設(shè)計(jì)中葉輪材料為Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板。該材料按拉深質(zhì)量分為三級(jí)：ZP（用于拉深最復(fù)雜零件），HF（用于拉深很復(fù)雜零件）和F（用于拉深復(fù)雜零件）。由于形狀比較復(fù)雜，特別是中間的拉深成形難度大，葉輪零件采用ZF級(jí)的材料，表面質(zhì)量也為較高的Ⅱ級(jí)。
1.本課題及相關(guān)領(lǐng)域的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是國際上公認(rèn)的關(guān)鍵工業(yè)，工業(yè)發(fā)達(dá)國家稱之為“工業(yè)之母”。模具成型具有效率高，質(zhì)量好，節(jié)省原材料，降低產(chǎn)品成本等優(yōu)點(diǎn)。采用模具制造產(chǎn)品零件已成為當(dāng)今工業(yè)的重要工藝手段。模具在機(jī)械，電子，輕工，紡織，航空，航天等工業(yè)領(lǐng)域里，已成為使用最廣泛的工業(yè)化生產(chǎn)的主要工藝裝備，它承擔(dān)了這些工業(yè)領(lǐng)域中60%--80%產(chǎn)品零件，組件和部件的加工生產(chǎn)。“模具就是產(chǎn)品質(zhì)量”，“模具就是經(jīng)濟(jì)效益”的觀念已被越來越多的人所認(rèn)識(shí)和接受。在中國，人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到模具在制造業(yè)中的重要基礎(chǔ)地位，認(rèn)識(shí)更新?lián)Q代的速度，新產(chǎn)品的開發(fā)能力，進(jìn)而決定企業(yè)的應(yīng)變能力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。目前，模具設(shè)計(jì)與制造水平的高低已成為衡量一個(gè)國家制造水平的重要標(biāo)志之一。
2.模具技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，冷沖技術(shù)及模具不斷革新和發(fā)展，中國模具工業(yè)和技術(shù)的主要發(fā)展方向包括：
??? ①提高大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命模具的設(shè)計(jì)制造水平；
??? ②在模具設(shè)計(jì)制造中廣泛應(yīng)用CAD/CAE/CAM技術(shù)；為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代,必須縮短工裝的設(shè)計(jì)和制造周期,從而開展了模具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助制造的研究,采用該技術(shù)，模具設(shè)計(jì)和制造效率一般可提高2—3倍,模具生產(chǎn)周期可縮短1/2—2/3.目前，已達(dá)到CAD/CAM一體化,模具圖紙只是作為檢驗(yàn)?zāi)＞咧?
??? ③大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術(shù)；
??? ④在塑料模具中推廣應(yīng)用熱流道技術(shù)、氣輔注射成型和高壓注射成型技術(shù)；
??? ⑤提高模具標(biāo)準(zhǔn)化水平和模具標(biāo)準(zhǔn)件的使用率；
??? ⑥發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進(jìn)的表面處理技術(shù)；
??? ⑦逐步推廣高速銑削在模具加工的應(yīng)用；
??? ⑧進(jìn)一步研究開發(fā)模具的拋光技術(shù)和設(shè)備；
??? ⑨研究和應(yīng)用模具的高速測(cè)量技術(shù)與逆向工程；
??? ⑩開發(fā)新的成形工藝和模具。
四、方案論證：
根據(jù)葉輪零件形狀，可以確定成形順序是先拉深中間的階梯圓筒形，然后成形外圈葉片。這樣能保持已成形部位尺寸的穩(wěn)定，同時(shí)模具結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單。修邊、切槽、沖孔在中間階梯拉深成形后以及葉片翻邊前進(jìn)行。為保證7個(gè)葉片分度均勻，修邊和切槽不要逐個(gè)葉片地沖裁。
因此葉輪的沖壓成形主要有以下幾種工藝方案：
方案一：?1) 落料；
???2) 拉深 (多次)；
???3) 整形；
?? 4) 修邊；
?? 5) 切槽；
?? 6) 沖孔；
?? 7) 翻邊。
方案二： 1) 落料與第一次拉復(fù)合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 切槽、修邊、沖孔復(fù)合；
?? 5) 翻邊。
方案三： 1) 落料與第一次拉深復(fù)合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 切槽、沖孔復(fù)合；
?? 5) 修邊；
?? 6) 翻邊。
方案四： 1) 落料與第一次拉深復(fù)合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 修邊、沖孔復(fù)合；
?? 5) 切槽；
?? 6) 翻邊。
方案五： 1) 落料與第一次拉深復(fù)合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 切槽；
?? 5) 修邊、沖孔復(fù)合
?? 6) 翻邊。
方案一復(fù)合程度低，模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、調(diào)試容易，但生產(chǎn)道次多，效率低，不適合大批量生產(chǎn)。
方案二至五將落料、拉深復(fù)合，主要區(qū)別在于修邊、切槽、沖孔的組合方式以及順序不同。需要注意的是，只有當(dāng)拉深件高度較高，才有可能采用落料、拉深復(fù)合模結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)闇\拉深件若采用落料、拉深復(fù)合模具結(jié)構(gòu)，落料凸模（同時(shí)又是拉深凹模）的壁厚太薄，強(qiáng)度不夠。
方案二將修邊、切槽、沖孔復(fù)合，工序少，生產(chǎn)率最高，但模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝、調(diào)試?yán)щy，同時(shí)模具強(qiáng)度也較低。
方案三將切槽和沖孔組合，由于所切槽與中間孔的距離較近，因此在模具結(jié)構(gòu)上不容易安排，模具強(qiáng)度差。所以較好的組合方式應(yīng)該是修邊和沖孔組合，而切槽單獨(dú)進(jìn)行，如方案四、五。
方案四與方案五主要區(qū)別在于一個(gè)先修邊、沖孔后切槽， 一個(gè)先切槽后修邊、沖孔。由于切槽與修邊有相對(duì)位置關(guān)系，而所切槽尺寸比較小，如果先切槽則修邊模具上不好安排定位，所以實(shí)際選擇了方案四，即先修邊、沖孔后切槽，然后翻邊成形豎立葉片。
因此設(shè)計(jì)時(shí)采用方案四。
五、進(jìn)度安排：
1-2周 查閱資料，完成開題報(bào)告及文獻(xiàn)綜述
3-4周 畢業(yè)實(shí)習(xí)
5-6周 查閱相關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備工作
7-8周 進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，設(shè)計(jì)第一套模
9-10 周進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，設(shè)計(jì)第一套模
11-12周 設(shè)計(jì)第二套模
13-14周 設(shè)計(jì)第三套模
15-16周 整理相關(guān)資料，進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書的編寫
17周 準(zhǔn)備答辯
六、指導(dǎo)教師意見：
簽字： 年 月 日
七、教研室（或開題審查小組）意見：
簽字： 年 月 日
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編號(hào)：99060622
類型：共享資源
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上傳時(shí)間：2022-05-30
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