汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通氣葉片沖壓模設(shè)計(jì)本科學(xué)位論文

PAGEPAGE9摘要隨著全球經(jīng)濟(jì)一體化的深入，模具工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中所發(fā)揮的作用越來越明顯。模具設(shè)計(jì)水平的高低直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。沖壓是利用安裝在沖壓設(shè)備（主要是壓力機(jī)）上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需零件（俗稱沖壓或沖壓件）的一種壓力加工方法。沖壓通常是在常溫下對材料進(jìn)行冷變形加工，且主要采用板料來加工成所需零件，所以也叫冷沖壓或板料沖壓。沖壓是材料壓力加工或塑性加工的主要方法之一，隸屬于材料成型工程術(shù)。該扇形通氣葉片是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部零件，它是汽車運(yùn)行過程控制氣體流動(dòng)及速度的控制核心，在大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)中起著重要作用.被控對象都是功率的執(zhí)行器件功率接口技術(shù)已是該通氣葉片發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。設(shè)計(jì)中分析了通氣葉片零件的結(jié)構(gòu)及工藝性，擬訂該零件的沖壓工藝為“沖孔—落料”，討論了復(fù)雜沖裁零件毛坯展開形狀和尺寸的確定方法。對關(guān)鍵零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作了詳細(xì)闡述，并指出了模具設(shè)計(jì)時(shí)的注意事項(xiàng)落料-沖孔級(jí)進(jìn)模是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，將落料沖孔集中于一套模具中，使得沖件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率較高，滿足了生產(chǎn)需要。通過超鏈接使其能在AutoCAD環(huán)境下方便調(diào)用，由此將傳統(tǒng)的模具CAD從計(jì)算機(jī)輔助繪圖提升到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)層次。關(guān)鍵詞：沖壓工藝；級(jí)進(jìn)模的采用；AutoCAD軟件的運(yùn)用；

AbstractWiththedeepeningoftheglobaleconomicintegration,mouldindustryinthenationaleconomyroleofmoreandmoreapparent.Diedesignleveldirectlyinfluencethequalityoftheproducts.Stampingistouseinstampingequipmentinstallation(mainlypress)ofthemouldpressureonthematerial,makeitsproduceseparationorplasticdeformation,andwillobtaintheneededparts(knownaspressorstamping)ofapressureprocessingmethod.Stampingisusuallyatnormaltemperatureonthematerialdeformationprocessing,coldandmainlyUSESthesheetmetalprocessingintotheparts,soalsocalledcoldstampingorsheetmetalstamping.Stampingismaterialprocessingorplasticprocessingpressureisoneofthemainmethodsinmaterialmoldingengineeringmethod.Thefanventilationisthecarenginebladesoftheinternalparts,itistheoperationprocesscontrolandspeedofthegasflowcontrolcoreandinmostplaysanimportantroleintheengine.Thecontrolledobjectisthepoweroftheexecutivedeviceinterfacetechnologyhasisthepoweroftheapplicationofenginesystemventilationleavesakeytechnology.Designoftheventilationoftheleafanalysispartsstructureandtechnology,andformulatethecomponentsofthestampingprocessfor"punching-droppingmaterial,"discussescomplexcuttingparts。blankdevelopmentmethodtodeterminetheshapeandsize.Thekeypartsofthestructuredesignwerediscussedindetail,andpointsoutthatthemoulddesignconsiderations.Droppingmaterial-punchingprogressivedieisthefocusofthisdesign,willblankingpunchingfocusedonasetofmould,makethesaltpiecesofqualityandproductionefficiencyishigher,meettheneedsofproduction.ThroughthelinkstomakeitinAutoCADenvironment,whichwillcallforthetraditionalmouldCADincomputerassistantdrawingtoascendtothecomputeraideddesignlevel.Keywords：Stampingprocess;useofprogressiving;AutoCADtheuseofsoftware;

引言目前我國經(jīng)濟(jì)正處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展趨勢日趨明顯，這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機(jī)遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團(tuán)到我國進(jìn)行模具采購的趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)計(jì)中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)展，我國不但會(huì)成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強(qiáng)國的行列邁進(jìn)。“十一五”期間，中國模具工業(yè)水平不僅在質(zhì)和量的方面有很大提高，而且在行業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品水平、開發(fā)創(chuàng)新能力、企業(yè)的體制與機(jī)制以及技術(shù)進(jìn)步的方面也會(huì)取得較大發(fā)展。在取得成就的同時(shí)問題也同樣凸顯出來，目前人才短缺的問題已成為中國各地模具企業(yè)普遍問題，人才短缺已成為制約模具技術(shù)水平進(jìn)一步提高、模具行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。這就需要高校培養(yǎng)高技術(shù)人才來滿足社會(huì)的需求，而實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué)是高等工程技術(shù)人才培養(yǎng)中不可缺少的重要環(huán)節(jié),也是高等工程教育教學(xué)改革的重要課題之一。塑性成形與模具專業(yè)是實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)，對動(dòng)手能力要求比較高，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)是工藝課程教學(xué)中的重要教學(xué)環(huán)節(jié)之一，是培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的重要手段。目前的成型工藝課程實(shí)驗(yàn)大多為驗(yàn)證型的，難以激發(fā)學(xué)生的主動(dòng)參與和設(shè)計(jì)探隨著我國工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的外形在滿足性能要求的同時(shí)，變的越來越復(fù)雜，而產(chǎn)品的制造離不開模具，利用計(jì)算機(jī)輔助軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)＞咴O(shè)計(jì)不但提高模具的制造精度而且還縮短了設(shè)計(jì)及加工的時(shí)間。這就要求學(xué)生可以掌握一些高級(jí)的計(jì)算機(jī)軟件，而DYNAFORM正是當(dāng)代工業(yè)中一款CAE軟件。CAE技術(shù)就是計(jì)算機(jī)輔助工程技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和工程分析技術(shù)相結(jié)合形成的新興技術(shù)。CAE軟件是由計(jì)算力學(xué)、計(jì)算數(shù)學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、數(shù)字仿真技術(shù)、工程管理學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，而形成一種綜合性、知識(shí)密集型信息產(chǎn)品。CAE的核心技術(shù)是有限元理論和數(shù)字計(jì)算方法。隨著模具工業(yè)的發(fā)展。對金屬板料成形質(zhì)量和實(shí)驗(yàn)?zāi)＞咴O(shè)計(jì)效率要求越來越高傳統(tǒng)基于經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)?zāi)＞咴O(shè)計(jì)方法已無法適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需要。需要一種能認(rèn)識(shí)塑性成形過程規(guī)律，以較小的代價(jià)、在較短的時(shí)間內(nèi)找到最優(yōu)的或可行的設(shè)計(jì)方案的模擬方法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及有限元技術(shù)的不斷發(fā)展，近年來。發(fā)展了用有限元法對板料成形過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬分析的新技術(shù)。其中冷沖壓成形是一種歷史悠久的金屬加工工藝，隨著工業(yè)水平的不斷進(jìn)步，冷沖壓技術(shù)和設(shè)備日益完善，在汽車、機(jī)械制造、電子電器等行業(yè)中，沖壓加工得到了廣泛的應(yīng)用。大到汽車的覆蓋件，小到鐘表以及儀器儀表元件，大多是由冷沖壓方法制成的。學(xué)習(xí)、研究和發(fā)展冷沖壓技術(shù)，對發(fā)展我國國民經(jīng)濟(jì)和加速現(xiàn)代化工業(yè)建設(shè)具有重要意義。第一章：設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1沖裁模設(shè)計(jì)題目：本設(shè)計(jì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)某通氣葉片的沖裁零件如圖1.1所示：圖1.1TQ-YP-01產(chǎn)品零件圖該零件的材料為08鋼，厚度t=0.3mm。已知年產(chǎn)量為20萬件，試確定沖裁工藝方案，并編制主要模具零件的加工工藝。1.2零件的工藝性分析:（1）結(jié)構(gòu)與尺寸該零件為非圓扇形型，其結(jié)構(gòu)簡單，形狀對稱，尺寸較大。其中，扇形外輪廓直徑Ф50mm，內(nèi)徑圓孔直徑Ф20+00.1mm，中圓環(huán)寬度10>1.5t,最小孔徑適宜沖裁加工Ф20+00.1>1.3t;為防止沖裁時(shí)扇形與圓弧銜接處發(fā)生破裂，故采用了R2mm因此，均適宜沖裁加工。（2）精度要求零件尺寸公差除Ф20+00.1該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成的．由文獻(xiàn)（4）附表5-1、5-2查得，沖裁件內(nèi)外所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度為IT10，孔中心與邊緣距離尺寸公差為±0.12mm．將以上精度與零件簡圖中所標(biāo)注的尺寸公差相比較，除尺寸，結(jié)構(gòu)，形狀要求，還要具有較高的耐熱與耐腐蝕性，精度要求能夠在沖裁加工中得到保證．其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，可認(rèn)為該零件的精度要求能夠在沖裁加工中得到保證．其它尺寸標(biāo)注、生產(chǎn)批量等情況，也均符合沖裁的工藝要求，故決定采用利用凸模進(jìn)行定位、剛性卸料裝置、（3）材料要求該材料為08鋼，抗剪強(qiáng)度為T=300Mpa,斷后伸長率為25%。此材料有良好的機(jī)械性能，強(qiáng)度不大便于加工，而且密度小，沖裁加工性好。根據(jù)以上分析，該零件的工藝性較好，可以沖裁加工。

第二章:確定沖裁工藝方案分析2.1沖壓工藝方案種類該工件包括落料、沖孔兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：方案一：先沖孔，后落料。采用單工序模生產(chǎn)。方案二：采用落料－－沖孔同時(shí)進(jìn)行的復(fù)合模生產(chǎn)。方案三：沖孔－－落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。2.2工藝方案的比較根據(jù)以上三種方案：方案一，模具結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，但需要兩道工序，兩副模具，成本相對較高，生產(chǎn)效率低，且更重要的是在第一道工序完成后進(jìn)入第二道工序必然會(huì)增大誤差，使工件精度、質(zhì)量大打折扣，達(dá)不到所需的要求，難以滿足生產(chǎn)需要。故而不選此方案。可考慮采用的沖裁工藝方案后倆種；即：復(fù)合沖裁和級(jí)進(jìn)沖裁。方案二，采用復(fù)合模加工。復(fù)合模的特點(diǎn)是生產(chǎn)率高，沖裁件的內(nèi)孔與外緣的相對位置精度高，沖模的輪廓尺寸較小。但復(fù)合模結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，成本高。復(fù)合模主要用于生產(chǎn)批量大、精度要求高的沖裁件。方案三，采用級(jí)進(jìn)模加工。級(jí)進(jìn)模比單工序模生產(chǎn)率高，減少了模具和設(shè)備的數(shù)量，工件精度較高，便于操作和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。對于特別復(fù)雜或孔邊距較小的沖壓件，用簡單?；驈?fù)合模沖制有困難時(shí)，可用級(jí)進(jìn)模逐步?jīng)_出。但級(jí)進(jìn)模輪廓尺寸較大，制造較復(fù)雜，成本較高，一般適用于大批量生產(chǎn)小型沖壓件。比較方案二與方案三，對于所給零件，該零件尺寸不大，料薄，大批量生產(chǎn)的情況下，可采用復(fù)合沖裁，但沖件上孔與邊緣之間的距離過小，受凸凹模強(qiáng)度的限制，其出件和廢料清除較麻煩，工作安全性和生產(chǎn)率不如級(jí)進(jìn)沖裁，不宜采用復(fù)合沖裁而宜用級(jí)進(jìn)沖裁

第三章確定模具總體結(jié)構(gòu)方案3.1模具類型根據(jù)零件的沖裁工藝，采用級(jí)進(jìn)沖裁模。3.2操作與定位方式雖然零件的生產(chǎn)批量較大，但合理的工送料方式能夠達(dá)到批量要求，且能降低具成本，因此采用手工送料方安排生產(chǎn)可用手式?？紤]零件尺寸較小，材料厚度薄，為了便于操作和保證零件的精度，宜采用凸模和固定擋料板定位方式。3.3卸料與出件方式采考慮到零件厚度薄用自然卸料方式。為了便于操作，提高生產(chǎn)率，沖件和廢料采用由凸模定位直接從凹模孔推下，可以采用彈性卸料出件方式。3.4模架類型及精度由于零件厚度薄，沖裁間隙小，以級(jí)進(jìn)模，因此采用導(dǎo)向平穩(wěn)的后側(cè)導(dǎo)模架：考慮零件精度要求不高，但沖裁間隙較小，因此采用I級(jí)模架精度。

第四章模具與設(shè)計(jì)計(jì)算4.1排樣設(shè)計(jì)與計(jì)算該零件形狀簡單、對稱，是由圓弧和直線組成，材料厚度薄，尺寸小，形狀對稱，因此可采用直線排樣。如圖1.2所示：如圖1.2直排式根據(jù)排樣圖的幾何關(guān)系，通過查文獻(xiàn)（1）表2-12與查文獻(xiàn)（2）表2-29，表2-3和表2-32可取a=1.2mm,a1=1mm,△=0.4mm;Z=0.5mm,b1=1.3mm,y=0.1mm,Dmax=50mm;因采用無側(cè)壓裝置，故條料寬度為：B0-△=(Dmax+2a)-0△=(50+2×1.2)=52.4mm，進(jìn)距為：S=100+1=101mm;導(dǎo)料板間距為：BO=B+Z=Dmax+2a+Z=52+2×1.2+0.5=54.9mm;B0'=B1+y=52.4+0.1=52.5mm;由零件圖可以近似算出1個(gè)零件的面積為：S零件=S大圓-S1=3354mm;(注：S1表示在圓面積除零件外的毛坯面積)1個(gè)進(jìn)距內(nèi)的坯料面積為B×S=52.4×101=5292.4mm;因此材料的利用率為：η=A/Bs×100%=3354/54×101×100%≈61.5%4.2計(jì)算沖壓力與壓力中心沖裁力：根據(jù)零件圖可算得1個(gè)零件外周邊之和L1=2лR/3+4лr/3+120=308.4mm；該零件的內(nèi)孔周邊長度之和為內(nèi)圓之周長L2=2лr1=62.8mm;6.2落料凸模技術(shù)要求：1.刃口部分按凹模實(shí)際刃口尺寸配作，保證雙邊間隙0.03mm2.保證刃口鋒利、未標(biāo)注倒角R33.淬硬部分HRC60-644.材料CrWMn圖1.5落料凸模6.3凹模技術(shù)要求;1.型孔制造公差為0.03，表面粗糙度Ra0.42.型孔位置尺寸公差0.01；3.熱處理淬硬60-64；4.材料為CrWMn圖1.6凹模6.4凸模固定板技術(shù)要求：1.型孔位置與凹模保持一致；2.材料為Q235；3.壁孔雙邊間隙為0.02mm.圖1.7凸模固定板6.5彈性卸料板技術(shù)要求：1.型孔表面粗糙度Ra1.8;2.型孔位置與凹模保持一致；3.材料Q235.4.型孔間隙0.03mm.圖1.8彈性卸料板6.6凸模墊板技術(shù)要求：1.型孔位置與凹模保持一致；2.材料為Q235；3.壁孔雙邊間隙為0.02mm.圖1.9凸模墊板第七章制定模具零件加工工藝過程凹模、落料凸模和凸模固定板的加工工藝過程分別見文獻(xiàn)（1）表2-75至表2-77所示；7.1凹模加工工藝過程表2-75凹模加工工藝過程注:凸、凹模為配作件,并同屬板類零件且用線切割加工,其加工工藝過程與凹模板加工工藝完全相同,最后只需保證:凹模、凸模的最小合理間隙值Zmin.=0.03mm.7.2落料凸模加工工藝過程表2-76落料凸模加工工藝過程7.3凸模固定板加工工藝過程表2-77凸模固定板加工工藝過程7.4卸料板加工工藝過程表2-78卸料板加工工藝過程注:R26.2mm小橢圓孔與4×Ф20.02mm孔形狀及高度相似,故其加工過程可參照其加工工藝制作.第八章模具的裝配根據(jù)級(jí)進(jìn)模的特點(diǎn),先裝上模,再裝下模較為合理,并調(diào)整間隙,試沖,返修.具體過程下:8.1上模裝配①仔細(xì)檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.②先將凸模與凸模固定板裝配,再與凹模板裝配,并調(diào)整間隙.③把已裝配好的凸模及凹模與上模座,并在次檢查間隙是否合理后,打入銷釘及擰入螺絲.8.2下模裝配①仔細(xì)檢查各將要裝配零件是否符合圖紙要求,形狀并作好劃線,定位等準(zhǔn)備工作.②先將凸凹模放在下模座上,再裝入凸凹模固定板并調(diào)整間隙,以免發(fā)生干涉及工件損壞.接著依次按順序裝入銷釘,活動(dòng)擋料銷,彈頂橡膠塊及卸料板,檢查間隙等合理后擰入卸料螺釘,再擰入緊固螺釘,并再次檢查調(diào)整.③將經(jīng)調(diào)整后的上下模按導(dǎo)柱,導(dǎo)套配合進(jìn)行組裝,檢查間隙及其它裝配合理后裝機(jī)進(jìn)行試沖并根據(jù)試沖結(jié)果作出相應(yīng)調(diào)整,直到生產(chǎn)出合格制件.

設(shè)計(jì)小結(jié)通過對本套汽車發(fā)動(dòng)機(jī)通氣葉片沖孔―落料級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)、計(jì)算，使我對沖裁模的設(shè)計(jì)流程有了更深一層的了解，包括沖裁件的工藝分析、工藝方案的確定、模具結(jié)構(gòu)形式的選擇、必要的工藝計(jì)算、主要零部件的設(shè)計(jì)、壓力機(jī)型號(hào)的選擇、總裝圖及零件圖的繪制。在設(shè)計(jì)過程中，有些數(shù)據(jù)、尺寸是一點(diǎn)也馬虎不得，只要一個(gè)數(shù)據(jù)有誤，就得全部改動(dòng)，使設(shè)計(jì)難度大大的增加。在這次設(shè)計(jì)中，我感覺要完成這次設(shè)計(jì)不僅要有扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，還要有過硬的計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)作保障，方才能很好的完成這次設(shè)計(jì)。所以說我們今后的學(xué)習(xí)中不僅要學(xué)好應(yīng)該所學(xué)的，還要盡可能多的去拓展我們在其它方面的領(lǐng)域，只有這們我們才能立于不敗之地。在設(shè)計(jì)的過程中，通過查閱資料，分析制件的結(jié)構(gòu)工藝性，初步確定沖壓方案，計(jì)算、分析比較從而確定最佳方案。另一方面，本著力求模具結(jié)構(gòu)簡單、模具零件易于加工和耐用等原則，我多次對模具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動(dòng)。在查閱資料和反復(fù)思考分析的過程中，我對沖壓模具設(shè)計(jì)有了較深層次的認(rèn)識(shí)和理解，也懂得了如何查閱自己所需的資料和如何將學(xué)到的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)中！在模具設(shè)計(jì)過程中也遇到了很多問題，老師均給予我詳細(xì)的解答，使我少走了許多彎路。兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)是短暫的，模具設(shè)計(jì)的道路卻是漫長的，所以我自始至終保持著嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)的態(tài)度,一步一個(gè)腳印。本次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到：嚴(yán)謹(jǐn)、一絲不茍的態(tài)度對于一位設(shè)計(jì)人員的重要性,科學(xué)容不得半點(diǎn)虛假,更不能憑空想象、任意拼湊,但是同時(shí)，對于每一個(gè)問題，各種參考書又有很大差異。在生產(chǎn)實(shí)際中，肯定也會(huì)有同樣或者類似的問題困擾著模具設(shè)計(jì)人這對我以后的工作大有裨益。致謝本次課程設(shè)計(jì)由于老師和同學(xué)的幫助，讓我順利的完成了本次的課程設(shè)計(jì)，而且還學(xué)習(xí)到了更多在課本上所學(xué)不到得知識(shí)，也更加了解了沖壓模具每個(gè)零件的結(jié)構(gòu)，更加懂得了實(shí)踐的重要性，在此，再次謝謝老師和同學(xué)的幫助。參考文獻(xiàn)[1]王秀鳳.萬良輝.冷沖壓模具設(shè)計(jì)與制造.北京航空航天大學(xué)出版社2005.4[2]張榮清．模具設(shè)計(jì)與制造．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.2.[3]中國機(jī)械工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)匯編.沖壓模具卷（上、下）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.4.[4]陳錫棟周小玉．實(shí)用模具技術(shù)手冊．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002．5[5]薛啟翔．沖壓模具與制造．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.2[6]陳炎嗣．多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)與制造[