《5JX13.C-2型车轮轮辐冲压工艺与模具设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5JX13.C-2型车轮轮辐冲压工艺与模具设计（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、济南大学毕业设计1 前言1.1 选题背景与意义模具是零件成形过程的重要工艺装备，是汽车摩托车、电机和电器、 IT产品、办公自动化设备、轻工制品、医疗器械等制造业的重要基础装备。由于用模具成形的产品精度高、一致性好、外形美观，因此，越来越多地用于飞机、船舶和高速列车等设备的结构和内饰件制造中。加之生产过程可实现高效、大批量并节材、节能，所以模具也常被人们誉为现代工业生产之母【2】。正是由于模具在制造业中的重要作用，模具制造业一直受到世界各工业发达国家的关注和重视，事实上，模具的设计和制造本身已经成为制造业的一个重要领域。由于模具自身的特点，现代模具企业大多体现出技术密集、资金密集和高素质劳动力密
2、集以及高社会效益的特点，模具制造业已成为高新技术制造产业的一部分。因而，模具技术水平，已经成为衡量一个国家制造业水平的重要标志，也是保持这些国家的产品在国际市场上优势的核心竞争力【3】。近10 年来，模具工业一直以每年15%的增长速度快速发展，中国的模具工业步入了高速发展时期。中国汽车市场的模具需求量已达到200 多亿元，但国内汽车冲压模具行业年生产能力只有80 亿90 亿元，中国汽车工业的高速发展对模具工业提出了越来越高的要求，也为其发展提供了巨大动力4。中国技术含量低的模具已供过于求，市场利润空间狭小而在新技术研发创新方面，包括成形方法的创新，成形品质改善的创新，新材料成形技术的创新等，我
3、国还没有掌握主动权，基本上是在跟踪发达国家技术发展的进程。总体上，我国与发达国家还有1015年的差距，仍要发奋图强，加油追赶，以实现模具强国之梦想5-7。1.2 桥车车轮生产现状与发展前景冲压技术的真正发展，始于汽车的产业化生产。20世纪初，美国福特汽车的产业化生产大大推动了冲术的研究和发展。随着汽车工艺的发展，对车辆安全、环保、节能等方面提出了更高的要求，使得在汽车车轮制造中，热轧高强度钢板的应用变得越来越广泛。高强钢轮辐的冲压工艺也成为了重要的研究对象。钢制车轮对于制造工艺的要求非幸严格。合格的乘用车钢轮要经过四大流程，数十道工序。其中，四大流程包括轮辋滚压成形、轮辐冲压成形、绅装焊接以及
4、涂装。而每道工廏对于最终产品都非常重要。目前，能够生产出合格乘用车钢轮产品的企业屈指可，在国外已形成寡头垄断的格局8-9。近年来，我国汽车市场所蕴藏的巨大发展潜力和相对低成本的优势, 引起了越来越多的汽车零部件跨国制造商投资纄其趣。面对竞争的国际化和替代产品不断侵蚀其市场份额的压力, 我国钢制车轮行业的一系列重大变革的序幕已经拉开, 这些变革将涉及资本、技术、产品和市场等众多的领域11。1.3 选题目的及意义 近年来，随着冲压成形行业最大用户市场汽车行业今后继续迅猛发展, 中国冲压行业已迎来了一个快速发展机遇期12。如今，冲压生产企业的发展与汽车工业越来越紧密地联系在一起。冲压机床的生产制造者
5、将新产品研发、设计理念调整到适应汽车工业发展需要的方向上来，并把这一趋势也融入到了他们的生产战略中。我国汽车市场所蕴藏的巨大发展潜力和相对低成本的优势, 引起了越来越多的汽车零部件跨国制造商投资的兴趣。5JX13.C-2型车轮轮辐冲压工艺与模具设计技术及模具设计目的及意义是根据产品样品进行测绘，分析车轮轮辐冲压成型的工艺性，设计最优的车轮成型方案。使之能够达到用材少、效率高、生产成本低、产品质量高等性能。2 工艺方案的确定 首先，查阅各方面关于车轮轮辐的冲压工艺及模具设计的有关文献，包括书籍、期刊、论文、设计手册和设备技术参数。通过了解这些知识，对国内外冲压技术的发展、生产制造技术条件、研究水
6、平和未来发展趋势有一个具体详细的了解。冲压件的生产过程包括原材料准备、冲压和其他辅助工序（如表面处理、酸洗、退火等等）。对某些精度要求高的冲压件，还需要切削、焊接等其他加工工序。工艺方案的确定，是根据自身所具备的生产条件，以上这些生产工序作出合理的安排，找出一种技术上可行，经济上合理的工艺方案1。编制冲压工艺过程需要考虑的问题是多方面的，其主要问题有：对冲压件进行工艺分析。工艺分析包括技术和经济两方面的内容。在技术方面，根据产品图纸主要分析该冲压件的形状特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合冲压工艺的要求；在经济方面，主要根据冲压件的生产批量，分析产品成本，阐明采用冲压生产可以取得的
7、经济效益。通过分析比较，确定最佳工艺方案。确定冲压工艺方案时需要考虑的问题主要有，冲压性质、冲压次数和冲压顺序、工序的组合方式和其他一些工序以及经济核算。确定模具结构形式。根据所选的冲压方案选用的模具种类，确定模具的具体具体结构类型，绘出模具工作部分动作原理图。合理选择冲压设备。根据冲压工序、冲压力、变形功、模具结构型式、模具闭合高度和轮廓尺寸以及生产批量等因素，结合拥有的冲压设备，合理选择冲压设备类别和吨位。2.1 对冲压件的工艺分析该零件为轿车组合式钢板成形车轮上的主要组成部分，原材料较厚，其主要作用是对轮圈（主要包括轮辋和轮胎）的支撑作用和行驶过程中的回转作用，对它的动平衡要求较高。是典
8、型的板料冲压件。通过尺寸计算，该零件须经多次拉深才可成形，为两次以上拉深成形件。成产毛坯时，可在落料的同时冲一中心孔孔，利用外形和工艺孔定位进行成形加工和冲水孔，大致有以下三种方案：(1).先拉深成形，再冲出水孔；(2).先冲出水孔，再拉深成形。 (3).冲出水孔，先一次拉深成形，再二次拉深成形。这三种方案中，第一种方案效率较低，冲孔时的压力中心不好确定，如果想提高产品的精度，就会提高模具的制造成本。第二种方案，由于水孔的精度要求较高，所以这种方案易使水孔变形，但是提高了生产效率。第三种方案，虽然降低了水孔精度，但是提高率效率，适合大批量，集中化生产，且产品精度也较高，这正是现代产品所需要的品
9、质要求，在计算与设计中，该种方案所生产出来的零件的销售前景，经市场调查，呈上升趋势，且在竞争日益激烈的市场经济条件下，它的性价比的优势将会更加突出。综上所述，此次设计决定采用第三种方案。技术要求：详见零件图纸。图1 轮辐零件及技术要求该零件外形尺寸无公差要求，中心线的表面要求精整，平面度为0.15,属于教高精度精整，同时对八个装配孔的安装平面有一个装配平面差0.50.1，对八个装配孔也要求精整。本次生产成品的生产模式：大批量生产；拉深模具采用单动压力机，其他设备的种类、型号等不受限制。 综上所述，工件尺寸较大，材料厚度较厚，尺寸精度要求较高，材料强度较强，加工较复杂，要对零件的加工工序进行比较
10、分析选出最优方案。2.2确定工艺方案2.2.1 冲压工序性质和总序次序的选择 冲压该零件，需要的基本零件和次序有：（1）冲孔落料；（2）冲24孔12个；（3）冲58.2孔；（4）冲12孔4个；（5）冲10孔4个；（6）首次拉深变形；（7）二次拉深变形。（8）精整。2.2.2 工序组合及其方案比较根据以上这些工序，可以作出下列各种组合。方案（1）：落料冲孔冲58.2 的孔冲4-10 孔和冲4-12.5 孔冲12-24 孔首次拉深二次拉深精整；方案（2）：落料冲孔冲58.2 的孔,冲4-10 孔和, 冲4-12.5 孔冲12-24 孔首次拉深二次拉深精整；方案(3)：落料冲孔首次拉深二次拉深冲4-
11、10 孔, 冲4-12.5 孔, 冲58.2 的孔, 冲12-24 孔精整；方案(4)：落料冲孔冲12-24 孔首次拉深二次拉深冲58.2 的孔冲4-10 孔和，冲4-12.5 孔精整。对以上四种方案进行比较：方案(1).从模具结构、生产效率上和寿命方面考虑，将落料和零件上的孔组合在三套模具上冲压，有利于提高模具寿命和降低冲裁力，同时模具结构比较简单，较易进行操作。但是，该方案的两次拉深工序均安排在冲孔以后进行，拉深回弹后孔距不易保证，影响零件精度。方案（2）.零件上的孔采用复合模组合冲压，优点是节省了工序和设备，提高率生产效率，但是增加了模具结构的复杂性和操作的难度，较易造成模具的磨损和破坏
12、，因此不宜采用此方案。方案（3）.零件上的孔全部在拉深变形后加工，提高了零件质量，但是冲孔难度增加，模具空间不易布置。方案（4）.该方案将精度要求不高的12-24 孔放在拉深变形之前加工，而其他孔在拉深变形后加工，提高了工作效率和加工质量，且冲孔分步进行，有利于提高模具寿命和降低冲裁力，缺点是增加了一次冲孔工序，增加了工序时间。通过以上分析，可以看出，方案（4）是比较合理的方案。最终确定的方案如下： （a） 落料，冲30工艺孔；（b）冲24孔12个；（c）首次拉深变形；（d）二次拉深变形；（e）冲58.2 的孔；（f）冲4-10 孔和，冲4-12.5 孔；（g）精整。 加工工序图如下： 图2-
13、1 材料准备 图2-2 剪板 图2-3 落料冲孔 图2-4 冲12-24 孔 图2-5 第一次拉深变形 图2-6 第二次拉深变形 图2-7 冲4-10 孔和，冲4-12.5 孔 图2-8 冲58.2 的孔 图2-9 精整图2 冲压工序图确定了工艺方案后，就可以进行该方案的模具结构型式的确定，各工序的冲压力计算和冲压设备的选用。 3 落料冲孔复合模的设计 模具是冲压生产的主要工艺设备。冲模的结构型式有很多，可以根据以下特性分类： （1）按冲压工序性质分，有落料模、冲孔模、切边模、成型模、拉深模和弯曲模等。 （2）按冲压工序的组合方式分，有单工序的简单模和多工序的连续模、复合模和连续复合模。 （3
14、）按采用到凸凹模材料可分为硬质合金冲模、钢制硬质合金冲模、橡皮冲模、钢皮冲模等。（4）按模具的结构型式，根据上、下模的导向方式，有无导向模和导柱模、导板模等；复合模是在压力机的一次行程内在模具的一个工位上完成两道以上冲压工序的模具，是一种多工序冲压模。与但供需模具相比，主要优点是生产效率和冲压件精度高，其缺点是结构复杂，不易制造。落料和冲孔复合模是一种常见的复合模，3.1原材料准备3.1.1 计算毛坯尺寸 由于零件是不规则的回转体，可以用久里金法则来求解毛坯的直径。根据久里金法则，任意由直线和圆弧为母线形成的旋转拉延件的毛料直径D可由下式决定： （3.1）式中旋转拉延件中性层各线段(直线和圆弧)长度旋转拉延件中性层各线段(直线和圆弧)重心到旋转轴的距离num旋转拉延件中性层线段数旋转体图3 近似为六段简单外形的工件表1 形心法计算 由上面的公式得D=382.74mm，圆整后取D=385mm，根据面积相等原则并考虑修边余量，毛坯的直径选为为385mm。3.1.2 选材 目前轿车轮辐的材料一般情况下选用08 钢、08F
