畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-柴油機(jī)空氣濾清器首次拉深工藝分析及模具設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(編輯修改稿)
2024-11-29 21:57 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 模技術(shù)后，不難觸類旁通。 模具在產(chǎn)品制造過(guò)程中占據(jù)重要地位。模具設(shè)計(jì)水平的高低，在很大程度上決定了生產(chǎn)率的高低。有效的模具設(shè)計(jì)可以降低資源調(diào)整次數(shù)和調(diào)整時(shí)間，為生產(chǎn)計(jì)劃與調(diào)度提供更大的優(yōu)化空間，以達(dá)到提高生產(chǎn)效率的目的。模具設(shè)計(jì)是工裝系統(tǒng)的重要組成部分，它影響著產(chǎn)品生 產(chǎn)的效率和質(zhì)量。 可見(jiàn)，學(xué)習(xí)掌握沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)知識(shí)具有非常重要的意義。 沖壓的定義 沖壓是利用沖模在沖壓設(shè)備上對(duì)板料施加壓力（或拉力），使其產(chǎn)生分離或變形，從而獲得一定形狀、尺寸、和性能的制件的加工方法。沖壓加工的對(duì)象一般為金屬板料（或帶料）、薄壁管、薄型材等，半后方向的變形一般不側(cè)重考慮，因此也稱為板料沖壓，且通常是在室溫狀態(tài)下進(jìn)行（不用加熱，顯然處于再結(jié)晶溫度以下 ),故也稱為冷沖壓。 鍛造和沖壓合稱為鍛壓，鍛造加工的對(duì)象一般為金屬棒料（或錠料），必須考慮長(zhǎng)、寬、高 3 個(gè)方向的變形，且通常是在結(jié) 晶溫度以上進(jìn)行，故常稱為熱鍛?；谕ǔＲ┘右欢ǖ膲毫Σ拍芡瓿杉庸さ墓残?，鍛造、沖壓與軋制、擠壓、拉拔等總稱為金屬壓力加工；金屬壓力加工迫使加工對(duì)象發(fā)生塑性變形，即改變了尺寸、形狀，有改善了性能，故還稱為塑性加工。軋制、拉拔、擠壓等方法是將鋼錠加工成棒料、板料、管材、型材、 2 線材等制品，但通常不制成零件，稱為一次塑性加工；鍛壓加工則是在一次塑性加工的基礎(chǔ)上，將棒料、板料、管材、線材等制成具有特定用途的制件（或零件），可稱為二次塑性加工。 20 世紀(jì)后期有流行將塑性加工稱為塑性成形。 沖模、沖壓設(shè)備和板料是構(gòu)成沖壓 加工的 3 個(gè)基本要素。所謂沖模就是加壓將金屬或非金屬板料或型材分離、成型或接合而得到制件的工藝裝備。沒(méi)有設(shè)計(jì)和制造水平均很先進(jìn)的沖模，先進(jìn)的沖壓工藝就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 沖壓工序分類 為適應(yīng)制件形狀、尺寸、內(nèi)外在質(zhì)量、批量的不同，沖壓工序的種類有很多。沖壓工藝的基本工序可以分為分離工序與成形工序兩大類。分離工序的共同目的是將坯料 /工序件 /半成品沿一定的輪廓相互分離；成形工序的共同目的是在材料不產(chǎn)生破壞的前提下使坯料 /工序件 /半成品發(fā)生塑性變形，成為所需制件。 分離工序包括落料、沖孔、切斷、修邊、剖切、切口等。 成形工序包括彎曲、輥彎、卷彎、輥形、拉彎、扭曲、拉深、翻邊、縮口、脹形、擴(kuò)口、整形、旋壓等。 沖壓工藝的特點(diǎn)應(yīng)用 從技術(shù)先進(jìn)性方面看，沖壓工藝可以得到形狀復(fù)雜、用其他加工方法難以加工的制件（如薄殼類件），且能夠把強(qiáng)度好、剛度大、重量輕等相互矛盾的特點(diǎn)融為一體（如液壓膨脹制造的帶輪）。制件的精度有模具保證，互換性好，品質(zhì)穩(wěn)定。 從經(jīng)濟(jì)合理方面看，通過(guò)合理設(shè)計(jì)、優(yōu)化排樣，沖壓工也可以獲得很高的材料利用率；既不像切削加工那樣把金屬切成碎屑時(shí)消耗大量的能量，也不想鍛造那樣需耗能對(duì)坯料加熱；沖壓加工操作比較簡(jiǎn)單 ，從而對(duì)操作工要求低，有條件時(shí)易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。一般的沖壓工藝，生產(chǎn)效率為幾件 /分至幾十件 /分，自動(dòng)化生產(chǎn)可達(dá)千件 /分以上。 沖壓工藝存在的不足之處有，對(duì)于批量較小的制件，模具費(fèi)用使得成本明顯增高，所以一般要有經(jīng)濟(jì)批量；同時(shí)，模具需要一個(gè)生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。沖壓工藝尤其是沖裁存在頗為惱人的噪音和振動(dòng)，勞動(dòng)保護(hù)措施不到位時(shí)，換存在安全隱患。 總體上看，沖壓是一種制件質(zhì)量較好、生產(chǎn)效率高、成本低，其他加工方法無(wú)法替代的加工工藝，在機(jī)械、車輛、電機(jī)、儀器儀表、農(nóng)機(jī)、輕工、日用品、航空航天、電子、通信、船舶、鐵道、兵器等制造 業(yè)中獲得了十分廣泛的應(yīng)用。 3 材料分析 本次設(shè)計(jì)所采用的材料為 08 鋼。選擇拉深材料時(shí)，首先應(yīng)滿足拉深件的使用要求。由于該件不屬于易損工件，對(duì)材料的耐磨度要求不高，還應(yīng)滿足沖壓工藝對(duì)材料的要求，保證沖壓過(guò)程順利完成，即材料應(yīng)具有良好的塑性和表面質(zhì)量，以及板料厚度公差應(yīng)符合規(guī)定， 08 鋼為一種優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，該結(jié)構(gòu)鋼已退火，而退火的目的是消除鋼的內(nèi)應(yīng)力，以細(xì)化組織均勻化學(xué)成分降低硬度提高塑性，而且其抗剪和抗拉強(qiáng)度均不高，所以綜合其所有的力學(xué)的性能， 08 鋼具有良好的拉深性能，適合深拉深。 結(jié)構(gòu)形狀分析 （ 1） 拉深件的壁厚。所選拉深件的板料厚度 t=1mm，為冷軋鋼板，冷軋鋼板尺寸精度高、表面光亮，內(nèi)部組織致密能夠滿足拉深件允許壁厚變化范圍。 （ 2） 拉深件的高度。一般情況下，拉深件的高度 H 不宜過(guò)高。材料為低碳鋼的拉深件一次可拉深成形的高度應(yīng)符合如下條件：對(duì)于無(wú)凸緣筒形件 H≤（ ~） d。本次拉深高度不能滿足一次拉深的條件，所以需要 2~3 次拉深。 （ 3） 拉深件的形狀。旋轉(zhuǎn)體制件在圓周方向的變形是均勻的，模具加工容易，故其工藝性較好。本次拉深件為無(wú)凸緣筒形件，形狀工藝性較好。 圓角半徑分析 （ 1）凸緣 圓角半徑。制件凸緣圓角半徑即為拉深凹模圓角半徑 r 凹 。必須滿足 r凹 2t， 為了使拉深順利進(jìn)行，一般取 r 凹 =（ 4~8） t。對(duì)于 r 凹 的制件，應(yīng)增加整形工序。 （ 2）底部圓角半徑。制件底部圓角半徑即為拉深凸模圓角半徑 r 凸 。應(yīng)取 r 凸 ≥t，一般取 r 凸 3t。如果 r 凸 t，則應(yīng)增加整形工序。每整形一次， r 凸 可減小一半。 (3)盒形件側(cè)壁間圓角半徑。盒形件 4 個(gè)側(cè)壁的圓角半徑應(yīng)取 r≥3t。否則應(yīng)增加修正工序。為了減少拉深次數(shù)并簡(jiǎn)化拉深件的坯料形狀，應(yīng)盡可能使盒形件的高度 H≤7r。 本次拉深為無(wú)凸緣筒形件 t=1mm， r=7mm 能夠滿足底部圓角半徑要求 。 拉深件的尺寸精度分析 查 《 沖壓工藝與模具設(shè)計(jì) 》 表 和表 知，此拉深件直徑和高度的尺寸精度不高，無(wú)需增加整形工序即可達(dá)到所需尺寸精度。 綜上所述，可判定該制件可以用拉深加工成形。 4 拉深件工序設(shè)計(jì)是拉深工藝過(guò)程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。同一個(gè)拉深，可以選擇的工藝方案可能有幾種，每種工藝方案往往都有幾種不同的基本工序組成。進(jìn)行工序設(shè)計(jì)時(shí)，除了應(yīng)對(duì)拉深件進(jìn)行認(rèn)真的工藝性分析外，還應(yīng)考慮到壓力機(jī)噸位和類型、模具制造水平、批量大小、制件尺寸大小以 及制件材料等因素，使選定的工藝方案能適應(yīng)實(shí)際生產(chǎn)條件和模具加工水平，并且操作安全。拉深工序安排的一般規(guī)則如下： 多道工序的拉深成形，實(shí)質(zhì)上是坯料按一定順序，逐步接近并最終成為制件的過(guò)程。每一道工序只完成一定的加工任務(wù)，工序設(shè)計(jì)時(shí)，務(wù)必使先行工序不妨礙后續(xù)工序的完成。 每到拉伸工序的最大變形程度不能超過(guò)其極限值。 已成型部分和待成形部分之間，一般不應(yīng)再發(fā)生材料的轉(zhuǎn)移。 在大批量生產(chǎn)中，若凸凹模的壁厚強(qiáng)度允許，應(yīng)采用落料 — 拉深復(fù)合工藝。 除底部孔有可能與落料 — 拉深復(fù)合沖出外，凸緣部分及側(cè)壁部分的孔、槽，均需在拉 深工序完成后再?zèng)_出，修邊工序一般安排在最后，并常與沖孔復(fù)合進(jìn)行。 當(dāng)拉深件的尺寸精度要求高或帶有小的圓角半徑時(shí)，應(yīng)增加整形工序。 復(fù)雜形狀的制件，一般按先內(nèi)后外的順序（先拉深內(nèi)部形狀，后拉深外部性狀）進(jìn)行。 多次拉深中，加工硬化嚴(yán)重的材料，必須安排中間退火。 設(shè)計(jì)工藝方案 通過(guò)上述分析，本次設(shè)計(jì)的拉深可有下列幾種工藝方案。 方案 1 落料、首次拉深復(fù)合 —— 反拉深 —— 修邊 方案 2 落料 —— 首次拉深 —— 第 2 次拉深 —— 第 3 次拉深 —— 修邊 方案 3 落料、
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