河南機電高等?？茖W校畢業設計說明書畢業設計論文論文題目 汽車消音器零件的沖壓工藝及模具設計系 部 材 料 工 程 系 專 業模具設計與制造技術班 級模學生姓名 王 學 號 指導教師 畢業設計任務書系 部： 材料工程系 專 業： 模具設計與制造 學生姓名: 學 號: 設計題目：汽車消音器零件的沖壓工藝及模具設計起 迄 日 期: 指 導 教 師: 畢 業 設 計（論 文）任 務 書1本畢業設計（論文）課題來源及應達到的目的： 本課題來至于社會生產實踐。 通過與實踐相結合鞏固平時所學的理論知識，提高模具設計水平。2本畢業設計（論文）課題任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）：汽車消音器零件的沖壓工藝及模具設計：1 國內外沖壓模具的發展現狀2 汽車消音器零件的沖壓工藝及工藝方案3 消音器零件的模具設計4 消音器零件的模具安裝與調整材料：q215鋼1 國內外模具的發展現狀1.1 國內沖壓模具的發展現狀改革開放以來，隨著國民經濟的高速發展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業一直以15%左右的增長速度快速發展，模具工業企業的所有制成分也發生了巨大變化，除了國有專業模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發展。浙江寧波和黃巖地區的“模具之鄉”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉鎮企業，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業現已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發能力的重要性。近年許多模具企業加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維cad，并陸續開始使用ug、pro/engineer、i-deas、euclid-is等國際通用軟件，個別廠家還引進了moldflow、c-flow、dynaform、optris和magmasoft等cae軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力，在模具cad/cae/cam技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。例如，吉林大學汽車覆蓋件成型技術所獨立研制的汽車覆蓋件沖壓成型分析kmas軟件，華中理工大學模具技術國家重點實驗室開發的注塑模、汽車覆蓋件模具和級進模cad/cae/cam軟件，上海交通大學模具cad國家工程研究中心開發的冷沖模和精沖研究中心開發的冷沖模和精沖模cad軟件等在國內模具行業擁有不少的用戶。雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展，但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；cad/cae/cam技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。、1.2國外沖壓模具的發展現狀由于工業生產技術的迅速發展，目前國內外制造業廣泛地采用了無切削、少切削加工工藝，如精密沖壓、精密鍛造、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓及等溫超塑成形等新工藝，代替傳統的切削加工工藝。模具作為主要的成形工具，已成為一種重要的加工裝備。家用電器行業約80的零部件、機電行業約70的零部件均采用模具成形，塑料、橡膠、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。 一種中型載重汽車的改型，需要4000套模具，重達2000多噸。生產一種型號的照相機，需要500套模具，在很多行業中，模具費用已經占產品成本的1530。因此，工業產品質量的改進、生產率的提高、成本的降低、產品更周期、降低制模成本。由于人們對工業晶的品種、數量和質量要求越來越高，產品更新換代周期越來越短，而且多品種小批量生產較多，因此對模具制造提出了嚴格的要求。二是模具向大型化、復雜化、精密化和自動化發展。模具制造要求越來越高，制造工藝越來越復雜。為了降低模具生產成本，增加效益，保證質量，在采用先進設備和制造工藝的同時，必須采用多種工藝措施盡量延長模具使用壽命。其中合理選用模具材料，采用先進的熱處理和表面強化工藝，不斷推廣應用新材料就是一個主要的方面。模具鋼是制造模具的主要材料。盡管模具材料品種繁多，但是模具鋼在模具制造業中使用最多，是模具工業最重要的技術和物質基礎。近年來隨著模具工業的迅速發展，模具鋼的發展也極為迅速。世界各國都把模具鋼分類于合金工具鋼中，其產量已占合金工具鋼產量的70一80。在設計的過程中，將有一定的困難，但有指導老師的悉心指導和自己的努力，相信會完滿的完成畢業設計任務。由于學生水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。1 國內外模具的發展現狀1.1 國內沖壓模具的發展現狀改革開放以來，隨著國民經濟的高速發展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業一直以15%左右的增長速度快速發展，模具工業企業的所有制成分也發生了巨大變化，除了國有專業模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發展。浙江寧波和黃巖地區的“模具之鄉”；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉鎮企業，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業現已有幾千家。隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經越來越認識到產品質量、成本和新產品的開發能力的重要性。近年許多模具企業加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業發展的重要動力。一些國內模具企業已普及了二維cad，并陸續開始使用ug、pro/engineer、i-deas、euclid-is等國際通用軟件，個別廠家還引進了moldflow、c-flow、dynaform、optris和magmasoft等cae軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發。經過多年的努力，在模具cad/cae/cam技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。雖然中國模具工業在過去十多年中取得了令人矚目的發展，但許多方面與工業發達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；cad/cae/cam技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。、1.2國外沖壓模具的發展現狀由于工業生產技術的迅速發展，目前國內外制造業廣泛地采用了無切削、少切削加工工藝，如精密沖壓、精密鍛造、壓力鑄造、冷擠壓、熱擠壓及等溫超塑成形等新工藝，代替傳統的切削加工工藝。模具作為主要的成形工具，已成為一種重要的加工裝備。家用電器行業約80的零部件、機電行業約70的零部件均采用模具成形，塑料、橡膠、陶瓷、建材、耐火材料制品大部分均采用模具成形。 一種中型載重汽車的改型，需要4000套模具，重達2000多噸。生產一種型號的照相機，需要500套模具，在很多行業中，模具費用已經占產品成本的1530。因此，工業產品質量的改進、生產率的提高、成本的降低、產品更新換代的速度，在很大程度上取決于模具的制造精度和質量、制造周期、生產成本、使用壽命等因素。隨著全球經濟一體化進程加快，模具工業在國民經濟中所發揮的作用越來越明顯，機械電子、汽車、輕工、建材和國防工業等部門都大量采用模具進行生產，并提出越來越高的要求。模具工業已成為新技術產業化的重要組成部分，模具技術水平的高低與產品的質量、效益和新產品的開發能力有密切關系，它成為衡量一個國家工業水平高低的重要標志之一。20世紀80年代以來，日本、美國、德國等工業發達國家，模具工業的產值超過機床工業的產值。 當前模具工業發展有兩個特點：一是要縮短制模周期、降低制模成本。由于人們對工業晶的品種、數量和質量要求越來越高，產品更新換代周期越來越短，而且多品種小批量生產較多，因此對模具制造提出了嚴格的要求。二是模具向大型化、復雜化、精密化和自動化發展。模具制造要求越來越高，制造工藝越來越復雜。為了降低模具生產成本，增加效益，保證質量，在采用先進設備和制造工藝的同時，必須采用多種工藝措施盡量延長模具使用壽命。其中合理選用模具材料，采用先進的熱處理和表面強化工藝，不斷推廣應用新材料就是一個主要的方面。 模具鋼是制造模具的主要材料。盡管模具材料品種繁多，但是模具鋼在模具制造業中使用最多，是模具工業最重要的技術和物質基礎。近年來隨著模具工業的迅速發展，模具鋼的發展也極為迅速。世界各國都把模具鋼分類于合金工具鋼中，其產量已占合金工具鋼產量的70一80。2 汽車消音器零件的沖壓工藝及方案2.1 沖壓件工藝性分析工件名稱：消音器零件，生產批量：大批量，材料：q215鋼型材，厚度：1.2mm。如圖2.1所示。圖2.1工件剖面圖圖2.2工件立體圖此工件（見圖2.1.1）屬于翻邊件，包括內翻和外翻兩個工序。所用材料為q215鋼（型材），具有良好的翻邊性能，適合進行翻邊工藝。工件結構簡單對稱，所有尺寸為自由公差，對工件厚度變化沒有做要求。2.2沖壓工藝方案的確定圖示零件材料為1.2mm厚q215鋼（圓環狀毛坯）見圖2，能夠進行一般的沖壓加工。圖2.3 毛坯圖此工件由內翻邊和外翻邊兩個工序，很明顯采用翻邊工藝。 此消音器零件采用翻邊工藝。消音器零件所需的基本沖壓工序為內翻邊和外翻邊兩個工序。可以擬訂出三種方案：方案一：用簡單模分兩次加工，既內翻外翻。采用單工序模。方案二：內翻和外翻復合模。采用復合模。方案三：內翻和外翻級進模。采用級進模。方案一，生產率低，工件的累計誤差大，占用兩套模具生產設備成本比較高，操作不方便，由于該工件為大批量生產，相比較方案二和方案三更具有優越性。方案二：內翻和外翻兩個工序都在同一個工位上完成，生產率較方案一和方案三都高，生產出的制品的精度也較高，占用設備數量少。此工件簡單對稱，所以模具并不復雜，方案二比方案一和方案三更具有優越性。方案三：內翻在一個工位上完成，外翻在一個工位完成。其生產效率較方案一高較方案二低，其模具制造難度較方案二高，成本也高。綜合上面三種方案分析可知，方案二比方案一和方案三更適合零件的生產要求，所以選擇方案二，既內翻和外翻復合模。2.3毛皮尺寸計算及排樣2.3.1毛坯的尺寸計算 圖2.4 預孔圖該制件毛坯的大小圓直徑計算：t=1.2mm，圓角半徑r=（24）t取r=3t=31.2=3.6mmd=136+28-2（1.2+3.6）+25.1=152.6mm; d=52-210+2(1.2+3.6)-25.1=31.4mm;2.3.2排樣該制件已給定毛坯，所以不需要排樣。2.4工藝計算2.4.1 內孔翻邊2.4.1.1 孔翻邊的翻邊系數計算 式中：翻邊系數 ； 翻邊前孔徑 ； 翻邊后孔徑 。則： 表2.1 翻邊系數翻孔凸模形式 孔加工方法預孔相對直徑3531.420圓柱形凸模模子沖孔0.650.630.602.4.1.2 翻邊的工藝計算由h=8在得 翻邊的極限偏差為mm預沖孔直徑 d=52-210+2(1.2+3.6)-25.1=31.4mm;翻邊高度 h 翻邊件一次成形零件高度h的范圍為： 則內孔可以一次翻邊成形2.4.2 外緣翻邊此外翻是外凸翻邊，也稱壓縮類翻邊，其變形性質類似不用壓邊圈的淺拉深。為保證翻孔凸緣挺直，凸模與凹模之間的單邊間隙一般取略小于材料厚度。平面毛坯上翻孔間隙： 2.4.2.1外緣翻邊的變形程度外翻邊的變形程度可用下式表示：圖2.5 外緣翻邊展開圖式中 翻邊變形程度 ；展開半徑（mm） ；2.4.3.1 翻邊后翻邊內徑翻邊后翻邊內徑略有縮小，因此，當翻邊內徑有公差要求時，凸凹模直徑尺寸按下式確定。（設翻邊內徑為）。凸模直徑 ： 凹模直徑 ： 式中 d翻邊內徑 ；翻邊內徑上偏差 ；z凸凹模單邊間隙 ；凸凹模制造公差，一般采用it7-it9級精度。（0.0250.062）則： =32.6mm=（31.4+1.2+21.0）=52.6mm2.4.3.2凸凹模厚度計算凸凹模厚度 h=d=31.4mm凸凹模壁厚c=（130-52）/2-21.2=36.6mm凸凹模圓角r=r=3.6mm2.5 翻邊力與壓力中心的計算，初選壓力機2.5.1 翻邊力的計算2.5.1.1 內翻翻邊力計算：翻邊力一般不大，可按下式計算： 式中 翻邊直徑（mm） ；翻邊預沖孔直徑（mm） ；料厚（mm） ；材料屈服點（）表2.4 材料屈服點材料 性能抗拉強度屈服點q215鋼220mpa查上表得： =220pma則， p=1.1（d-d）t =1.13.1452-（31.4-1.2）1.2220 =19878.46n2.5.1.2 翻外緣的翻邊力計算：翻邊力的計算可以近似按帶壓料的單面彎曲力計算： p=clt式中 p翻邊力（n）； c系數，可取0.50.8 ； l彎曲線長度（mm） ； t料厚（mm） ； 抗拉強度（mpa） 。查表一得： ，取pma ；則： 圖2.6 壓力中心2.5.4 卸料橡膠的設計卸料橡膠的設計計算見表6。選用的4塊橡膠板的厚度務必一致，不然會造成受力不均勻，運動產生歪斜，影響模具的正常工作。表2.6 卸料橡膠的尺寸設計項目公式結果備注卸料板工作行程4.2mmh=1,h=2橡膠工作行程9.2mmh=5橡膠自由高度36.2mm橡膠的預壓縮量5.52mm每個橡膠承受的載荷1731.6n選4個橡膠橡膠的外徑d68mmd=13，p=0.5 較核橡膠自由高度滿足要求橡膠的安裝高度31mm3 模具結構形式3.1模具的整體設計3.1.1 模具類型的選擇由沖壓工藝分析可知，采用復合沖壓，所以模具類型為復合模3.1.2 模具結構方式的確定正倒裝結構： 根據上述分析，本零件的沖壓包括內翻邊和外翻邊兩個工序，外緣翻邊采用正裝結，既外翻凸模在上模。內翻工序采用倒裝結構：即內翻凸模在下模。3.1.3 定位裝置的選擇本工件在復合模中尺寸是較大的，又是大批量生產，在外緣翻邊凹模上安裝一個導正銷，依此作為翻邊的定距。3.1.4 導向方式為確保零件的質量及穩定性，選用導柱、導套導向。3.1.5 卸料方式本模具采用倒裝結構，工件由外翻凸模頂出。工件厚度為1.2mm，為了保證工件有比較好的平整度，采用彈性卸料裝置。3.2主要零部件的設計3.2.1 工作零件的結構設計由于工件形狀簡單對稱，所以模具的工作零件采用整體結構。內翻邊的凹模與外翻邊的凸模為套筒狀的圓柱。外翻邊的凹模和內翻邊的凸模通過凹模固定板連接在一起。3.2.2 凸凹模長度的計算 ：內翻邊凸模計算 ： l=4.2+31 +20+10+1.2+5=71.4mm 內翻邊凹模模計算 ： 凹模高度 h=h+kb（）式中 h翻邊量，取h=10mm ； b凹模刃口的最大尺寸； k系數，考慮材料厚度的影響，查表2.9.5得k=0.350.50，取k=0.4則： h=h+kb=10+0.4*52.6=31.04mm。外翻邊凸模計算 ：外翻邊凸模與內翻邊凹模是整體的一個部件，所 ：凹模周界 ： l=160mm ； b=100mm ；閉合高度 ： h=190225mm ；與模架匹配的其他零部件尺寸規格 ：上模座 ：160mm*100mm*40mm下模座 ： 160mm*100mm*50mm導柱 ：25mm*180mm導套 ：25mm*90mm*38mm 模具閉合高度h=h+h+h+ h+h-h =40+28.83+30.21+54+28.83+50-19=212.87mm可見該模具閉合高度小于所選壓力機j2325的最大裝模高度（220mm），可以使用。上模座的尺寸 ：l=160mm ；b=125mm ；h=40mm ；l=170mm ；s=170mm ；=90mm ；=155mm ；r=45mm ；=80mm ；r =31mm=下模座的尺寸 ：l=160mm ；b=125mm ；h=40mm ；h =25mm ；=170mm ；s=170mm ；=90mm ；=155mm ；r=45mm ；=80mm ；導柱與導套的尺寸規格：導柱 ：25mm*180mm導套 ：25mm*90mm*38mm導柱與導套的配合形式：滑動配合；導柱直徑：25mm模架精度等級：級精度，配合后間隙3.3.2 擋料板的尺寸規格：l=52mm ； b=6mm 。3.3.3 聯接件的選用與標準化本模具采用螺釘固定，銷釘定位。具體講內六角螺釘標記：35鋼m8365 gb7085螺釘標記：35鋼m8330 gb6876圓柱銷釘標記：35鋼6365 gb 11986 4.模具總裝圖4.1 裝配圖由以上設計可以得到裝配圖。 圖4.1 裝配圖4.2 壓力機的選擇與校核模座外形尺寸220*180mm,閉合高度180mm,有文獻4中，jc2335型壓力機工作臺尺寸為610380mm,最大閉合高度為280mm，連桿調節長度為60mm,所以在工作臺上加一3590mm的墊板，即可安裝。模柄孔尺寸也于本副模具所選模柄尺寸相符。表4.1 模具零件材料選用一覽表14固定擋料銷145鋼8mm，h=4mm a型 13凸模固定板145鋼12內六角螺釘1035鋼m8365 gb708511螺釘135鋼m8330 gb687610模柄1q235a503110 jb/t 7646.19圓柱銷635鋼10365 gb 119868凸模1cr1249.67凸模1cr121306導料板25凹模板1cr1220031603284下模座1ht2002003160345 gb/t2855.2903導柱22025mm*180mm2導套22025mm*90mm*38mm1上模座1ht2002003160340 gb/t2855.190序號名稱件數材料備注5 設計總結畢業設計是學生即將完成學業的最后一個重要環節，它既是對學校所學知識的全面總結和綜合應用，又為今后走向社會的實際操作應用鑄就了一個良好的開端。畢業設計是作者對所學知識理論的檢驗與總結，能夠培養和提高設計者獨立分析問題和解決問題的能力，使學生學習并掌握科學研究、工程設計和撰寫技術報告的基本方法。畢業設計主要涉及科研、技術設備的革新、改造等方面，強調設計的獨創性和實用性。要求具備清晰的設計思路，具體的設計方案和步驟，準確的設計參數和計算分析，同時畢業設計也要求邏輯性強，條理清楚，語言精練。5.1 如何進行設計計劃5.1.1