水泵葉輪沖壓工藝與模具設計[3套模具]
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山東建筑大學畢業(yè)設計開題報告
班級：金職041 姓名：劉永芳 指導教師：任國成
論文題目
水泵葉輪沖壓工藝與模具設計
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)動機冷卻系統(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)動機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)動機溫度過高的故障。損壞的葉輪在旋轉(zhuǎn)時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械強度較高?，但其質(zhì)量較大。因此一種能綜合現(xiàn)在采用材料優(yōu)點而又避其缺點的產(chǎn)品就應時而生了。
本課題為水泵葉輪沖壓模設計。葉輪材料為Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板，既能滿足剛度和強度的要求又能使重量得到減輕。利用CAD軟件進行沖壓模具設計,設計全部模具零件,完成裝配;并利用沖壓CAE軟件對整個沖壓過程進行模擬分析,從而優(yōu)化與確定最佳工藝參數(shù)。
二、課題關鍵問題及難點：
本課題的關鍵及難點：凸緣拉深后，葉輪葉片翻邊區(qū)展開面積的計算，及展開圖的繪制。
因為葉輪成形“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，為簡化計算采用近似按彎曲變形來確定展開尺寸。在設計時，按異徑相貫處理，進行計算及展開圖繪制。
三、調(diào)研報告（或文獻綜述）：
水箱在汽車的冷卻、散熱中有著重要的作用。因為汽車的冷卻系統(tǒng)是用來為發(fā)動機散熱的,一般常見的發(fā)動機過熱問題...發(fā)動機是由冷卻液的循環(huán)來實現(xiàn)的,強制冷卻液循環(huán)的部件是水泵,它由曲軸皮帶帶動,水泵葉輪推動冷卻液在整個系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。
為了保證冷卻效果,汽車冷卻系統(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、風扇等組成。據(jù)資料顯示:導致汽車拋錨的故障中,冷卻系統(tǒng)故障位居第一。由此可見,汽車冷卻系統(tǒng)保養(yǎng)對汽車安全運行起著重要的作用。
葉輪用于微型汽車上發(fā)動機冷卻系統(tǒng)的離心式水泵內(nèi)，工件時以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。為保證足夠的強度和剛度，葉輪采用厚度為2mm的Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板。
本次設計中葉輪材料為Al脫氧鎮(zhèn)靜鋼冷軋板。該材料按拉深質(zhì)量分為三級：ZP（用于拉深最復雜零件），HF（用于拉深很復雜零件）和F（用于拉深復雜零件）。由于形狀比較復雜，特別是中間的拉深成形難度大，葉輪零件采用ZF級的材料，表面質(zhì)量也為較高的Ⅱ級。
1.本課題及相關領域的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展
模具工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎工業(yè)，是國際上公認的關鍵工業(yè)，工業(yè)發(fā)達國家稱之為“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。采用模具制造產(chǎn)品零件已成為當今工業(yè)的重要工藝手段。模具在機械，電子，輕工，紡織，航空，航天等工業(yè)領域里，已成為使用最廣泛的工業(yè)化生產(chǎn)的主要工藝裝備，它承擔了這些工業(yè)領域中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)濟效益”的觀念已被越來越多的人所認識和接受。在中國，人們已經(jīng)認識到模具在制造業(yè)中的重要基礎地位，認識更新?lián)Q代的速度，新產(chǎn)品的開發(fā)能力，進而決定企業(yè)的應變能力和市場競爭能力。目前，模具設計與制造水平的高低已成為衡量一個國家制造水平的重要標志之一。
2.模具技術的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1
隨著科學技術的不斷進步和工業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，冷沖技術及模具不斷革新和發(fā)展，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括：
??? ①提高大型、精密、復雜、長壽命模具的設計制造水平；
??? ②在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；為了加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代,必須縮短工裝的設計和制造周期,從而開展了模具的計算機輔助設計和輔助制造的研究,采用該技術，模具設計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，已達到CAD/CAM一體化,模具圖紙只是作為檢驗模具之用.
??? ③大力發(fā)展快速制造成形和快速制造模具技術；
??? ④在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；
??? ⑤提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；
??? ⑥發(fā)展優(yōu)質(zhì)模具材料和先進的表面處理技術；
??? ⑦逐步推廣高速銑削在模具加工的應用；
??? ⑧進一步研究開發(fā)模具的拋光技術和設備；
??? ⑨研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；
??? 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，同時模具結構也相對簡單。修邊、切槽、沖孔在中間階梯拉深成形后以及葉片翻邊前進行。為保證7個葉片分度均勻，修邊和切槽不要逐個葉片地沖裁。
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) 落料與第一次拉復合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 切槽、修邊、沖孔復合；
?? 5) 翻邊。
方案三： 1) 落料與第一次拉深復合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 切槽、沖孔復合；
?? 5) 修邊；
?? 6) 翻邊。
方案四： 1) 落料與第一次拉深復合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 修邊、沖孔復合；
?? 5) 切槽；
?? 6) 翻邊。
方案五： 1) 落料與第一次拉深復合；
?? 2) 后續(xù)拉深；
?? 3) 整形；
?? 4) 切槽；
?? 5) 修邊、沖孔復合
?? 6) 翻邊。
方案一復合程度低，模具結構簡單，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，只有當拉深件高度較高，才有可能采用落料、拉深復合模結構形式，因為淺拉深件若采用落料、拉深復合模具結構，落料凸模（同時又是拉深凹模）的壁厚太薄，強度不夠。
方案二將修邊、切槽、沖孔復合，工序少，生產(chǎn)率最高，但模具結構復雜，安裝、調(diào)試困難，同時模具強度也較低。
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，因此在模具結構上不容易安排，模具強度差。所以較好的組合方式應該是修邊和沖孔組合，而切槽單獨進行，如方案四、五。
方案四與方案五主要區(qū)別在于一個先修邊、沖孔后切槽， 一個先切槽后修邊、沖孔。由于切槽與修邊有相對位置關系，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。
因此設計時采用方案四。
五、進度安排：
1-2周 查閱資料，完成開題報告及文獻綜述
3-4周 畢業(yè)實習
5-6周 查閱相關畢業(yè)設計相關資料，進行設計前的準備工作
7-8周 進行相關計算，設計第一套模
9-10 周進行相關計算，設計第一套模
11-12周 設計第二套模
13-14周 設計第三套模
15-16周 整理相關資料，進行畢業(yè)設計說明書的編寫
17周 準備答辯
六、指導教師意見：
簽字： 年 月 日
七、教研室（或開題審查小組）意見：
簽字： 年 月 日
收藏
編號：99060622
類型：共享資源
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上傳時間：2022-05-30
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