水泵叶轮冲压工艺与模具设计(附答辩记录)

摘   要
工业生产中普遍采用模具成型工艺方法，有效地保证了产品的生产率和质量，使操作技术简化，还能省料、节能，获得显著的经济效益。(优秀毕业设计网 www.2bysj.cn)
由于产品的材料和工艺特性不同，生产用的设备也各异，模具种类繁多，但用的最为广泛的大约有以下几种：冷冲压模、塑料成型模、锻造模、精密铸造模、粉末冶金模、橡胶成型模、玻璃成型模、窑业制品模、食品糖果模、建材用模等。其中以冷冲压模、塑料模的技术要求和复杂程度较高。
这副模具为刚性卸料装置的落料、拉深复合模结构。其落料采用正装式，拉深采用倒装式。 设计内容是从零件的工艺性分析开始的，根据工艺要求来确定设计的大体思路。其开始是确定该模具类型为落料、拉深复合模，做工艺计算，确定模具的压力中心，计算出冲裁时的拉深力、冲压力、卸料力、整形力，最后根据前面所计算出的内容确定模具的凸、凹模的刃口尺寸和形状。设计出定位方式、卸料装置、顶件装置、模架等模具的主要零部件，并确定冲模的闭合高度从而选择压力机，完成整个模具的设计工作。
模具主要零部件结构设计是模具设计的主要内容，其内容包含了凹模结构设计、凸模结构设计、定位零件、弹性卸料装置、导柱与导套、模柄与模架的选取等重要零部件的设计加工方法和加工注意要点。这样更有利于加工人员的一线操作，使其通俗易懂加工方便。
本次设计不仅让我熟悉了课本所学的知识，而且让我做到所学的知识灵活运用到实践当中，更让我了解了冲压模具设计的全过程和加工实践中应注意的要点。使我从毕业设计中更好理解了模具实际生产中的重要性。

关键词：落料，拉深，冲孔，整形

设计要求：
1.按要求确定冲压工艺方案；
2.设计合理的模具结构；
3.合理的选用模具材料和压力机；
4.在模具的设计、计算中要有自己的独特方法；
5.内容上注重理论与实践相结合；
6.以这次毕业设计要加深对实践问题的理解。
设计进度要求：
第一周 搜集模具相关资料及前期准备工作；
第二周 模具基本类型与工作部分零件尺寸计算；
第三周 模具整体及其零件的设计；
第四周 绘制主要工作零件结构尺寸图；
第五周 毕业论文的整体校核、修改；
第六周 论文完善、定稿及打印装订；
第七周 毕业答辩。

叶轮用于微型汽车上发动机冷却系统的离心式水泵内，工作时以1500~3000r/min左右的速度旋转，使冷却水在冷却系统中不断地循环流动。为保证足够的强度和刚度，叶轮采用厚度为2mm的钢板。
冲压工艺对材料的基本要求主要是：
（1） 对冲压成形性能的要求：为了有利于冲压变形和制件质量的提高，材料应具有良好的冲压成形性能。而冲压成形性能与材料的机械性能密切相关，通常要求材料应具有：良好的塑性，屈强比小，弹性模量高，板厚方向性系数大，板平面方向性系数小。
（2） 对材料厚度公差的要求：材料的厚度公差应符合国家规定标准。因为一定的模具间隙适用于一定厚度的材料，材料厚度公差太大，不仅直接影响制件的质量，还可能导致模具和冲床的损坏。
（3） 对表面质量的要求：材料的表面应光洁平整，无分层和机械性质的损伤，无锈斑、氧化皮及其它附着物。表面质量好的材料，冲压时不易破裂，不易擦伤模具，工件表面质量好。
由于08Al具有良好的塑性，屈服比小，弹性模量高，冲压时不易破裂，表面质量好，基本符合该零件需要，所以选择该材料为零件材料。08Al按拉深质量分为三级：ZF(用于拉深最复杂零件)，HF（用于拉深很复杂零件）F（用于拉深简单的零件）。由于形状比较复杂，特别是中间的拉深成型难度大，叶轮零件采用ZF级的材料，表面质量也为较高的Ⅱ级。表1.1列出了08Al-ZF的力学性能。

初步分析可以知道叶轮零件的冲压成形需要多道工序。首先，零件中部是有凸缘的圆筒拉深件，有两个阶梯，筒底还要冲Φ6.5的孔；其次，零件外圈为翻边后形成的7个“竖立”叶片，围绕中心均匀分布。另外，叶片翻边前还要修边、切槽，由于拉深圆角半径比较小（0.5~1），因此还需要整形。
对拉深工序，在叶片展开前，按料厚中心线计算有D外径/d中经=61.2/13.5≈4.53＞1.4，并且叶片展开后凸缘将更宽，所以属于宽凸缘拉深。另外，零件拉深深度大（如最小阶梯直径的相对高度h/d=20.5/13.5=1.52，远大于一般带凸缘筒形件第一次拉深许可的最大相对拉深高度），所以拉深成形比较困难，要多次拉深。
对于冲裁及翻边工序，考虑到零件总体尺寸不大，而且叶片“竖立”后各叶片之间的空间狭小，结构紧凑，另外拉深后零件的底部还要冲Φ6.5的孔，所以模具结构设计与模具制造有一定难度，要特别注意模具的强度和刚度。
综上所述，叶轮由平板毛坯冲压成形应包括的基本工序有：冲裁（落料、冲孔、修边与切槽）、拉深（多次拉深）、翻边（将外圈叶片翻成竖直）等。

目  录
1冲压件工艺分析 1
1.1 材料 2
1.2尺寸精度 2
2 模具的技术要求及材料选用 4
2.1模具的技术要求 4
2.2 模具材料的选用原则 4
3 确定工艺方案及模具形式 6
3.1 确定工艺方案 6
3.2 模具形式的确定 8
4 主要工艺计算 9
4.1排样设计与计算 9
4.2 落料尺寸 10
4.3 计算条料宽度与送料步距 13
4.4 压力中心的确定 13
4.5 拉深道次及各道次尺寸 14
4.5.1 由Φ87毛坯拉成内径Φ23.5 14
4.5.2由内径Φ23.5拉出内径Φ11.5的阶梯 17
4.6 落料、拉深冲压力 19
4.7 顶件力、推件力的计算 20
5 模具设计 22
5.1 模具工作部分尺寸及公差计算 22
5.1.1落料凸模和凹模的计算 22
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5.1.2拉深凸模与凸凹模刃口尺寸的计算 23
5.2 拉深模间隙的计算 24
6 模具的总体设计 25
6.1 工作零件的结构设计 25
6.2 模架及其他零部件的选用 28
6.3 压力机的选用 28
7 模具总装图 29
8 工作零件的加工工艺 31
9 模具的装配与调试 32
9.1 模具的装配 32
9.2 模具的调试 32
致  谢 34
参考文献 35