機械畢業(yè)設(shè)計（論文）消聲器后蓋復(fù)合模設(shè)計及制造工藝分析（全套圖紙）

1、編號：畢業(yè)設(shè)計(論文)說明書題目：消聲器后蓋復(fù)合模設(shè)計及制造工藝分析院 （系）：機電工程學(xué)院專業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化學(xué)生姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師單位：機電工程學(xué)院姓職名：稱：副教授題目類型：理論研究實驗研究 工程設(shè)計 工程技術(shù)研究 軟件開發(fā)2013 年 12 月 27 日摘要本論文是關(guān)于消聲器后蓋復(fù)合模設(shè)計及制造工藝分析的研究。消聲器是允許氣流通過，卻又能阻止或減小聲音傳播的一種器件，是消除空氣動力性噪聲的重要措施。消聲器能夠阻擋聲波的傳播，允許氣流通過，是控制噪聲的有效工具。采用復(fù)合模是因為復(fù)合模具有生產(chǎn)效率高、沖壓件質(zhì)量高的特點。且使用復(fù)合摸能在一個模具上完成整個零件的加工。而消聲器的制

2、造是通過將板類加工而成，將板類金屬加工成毛坯，然后經(jīng)過沖孔、拉深、翻孔、翻邊等工藝工序。而在研究過程中必須要經(jīng)過計算才能得出各沖孔、拉深、翻孔、翻邊的凸凹模的尺寸，然后再結(jié)合使用壽命、精度、拆裝方便等要求確定凸凹模尺寸。然后再根據(jù)計算結(jié)果選用合適的模架、螺釘?shù)绕渌慵?，并且根?jù)要求選用合適的壓力機設(shè)備，通過進一步的計算確定所選的零件是否可以用，而壓力機設(shè)備的選用必須考慮其過載情況，因為一旦過載就會造成人員和設(shè)備的危險。本次零件外形簡單對稱，所有尺寸均為自由公差，對與零件在拉伸等變形后的厚度變化沒有要求，只要求表面不允許有皺著、劃痕、開裂等缺陷，并且斷裂口要求平整因此該零件可以經(jīng)過冷沖壓加工成型

3、。由于該零件是大批量生產(chǎn)，所以在進行設(shè)計時應(yīng)當要注意總體結(jié)構(gòu)尺寸不能過大并且要簡單。通過計算得到零件的尺寸后使用二維 cad 軟件畫出零件圖，并通過零件圖的裝配得到整個模具的裝配圖。最后經(jīng)過修改得到總裝配圖。并制作出凹模加工工序、凸模加工工序、凸凹模加工工序。最后編寫出裝配過程。關(guān)鍵詞：模具；沖壓；拉深；翻孔；翻邊；cad 畫圖全套圖紙，加153893706abstractthis paper is about the muffler back cover compound die design and manufacturingprocess analysis research.muffle

4、r is allowed to flow through, but also can prevent or reduce the spread of voicedevice, is one of the important measures to eliminate the air dynamic noise. muffler canprevent the spread of sound waves, allowing the airflow through, is an effective tool to controlnoise. using composite die because c

5、omposite modulus has the characteristics of theproduction of high efficiency and high quality of stamping parts. and the use of compositetouch can complete the whole parts in a mold processing. and the manufacture of muffler isby putting a plate type and plate type metal processing into blank, and t

6、hen after punching anddeep drawing, turn over the hole and flanging process procedure. and in the process ofresearch must be calculated to various punching, deep drawing, double the size of the holeflanging, intensive, and then combined with the service life, accuracy, the requirement ofdismantling

7、is convenient wait for a convex concave die size. and then according to thecalculation results to choose appropriate die set, screws and other parts, and choose properpress equipment according to the requirement, by further calculation to determine whether theselected parts can be used, and the sele

8、ction of press equipment must consider its overloadsituation, because once the overload will cause the risk of personnel and equipment. thesimple parts shape is symmetrical, all size tolerance for freedom, the changes with thethickness of the parts after the tensile deformation such as there is no r

9、equirement, onlyrequire surface are not allowed to have a wrinkly, scratches, cracking and other defects, andfracture require flat so the parts can pass cold stamping molding. because the parts are massproduction, so in the design should pay attention to the overall structure size not too big andsim

10、ple.is obtained by computing the size of the parts after using a two-dimensional cadsoftware draw the part drawing, and through the assembly to get the part drawing in the moldassembly drawing. the last modified general assembly drawing. machining process andmaking the concave die, punch processing

11、working procedure, intensive processing process.the last write assembly process.keywords：mold；stamping；deep drawing；double hole；flanging；cad drawing目錄1 引言. 11.1 模具的發(fā)展前景. 11.1.1 中國模具市場前景廣闊.11.1.2 模具產(chǎn)品市場競爭力不斷提升.11.1.3 模具行業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增長.11.1.4 模具行業(yè)機遇和挑戰(zhàn)并存.11.2 冷沖模的發(fā)展.22 工藝方案的分析.32.1 零件工藝性分析. 32.2 工藝方案的分析和確定

12、.32.3 確定排樣方式.42.3.1 計算材料利用率.42.3.2 確定排樣方案.63 消聲器后蓋展開形狀及尺寸的確定. 73.1 沖孔、翻邊部分展開計算.73.2 拉深件展開計算. 73.2.1 確定修邊余量.83.2.2 確定拉深工件毛坯直徑.84 拉深工序主要工藝參數(shù)計算. 94.1 確定是否用壓邊圈. 94.2 拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定. 94.3 拉深模的圓角半徑.95 四工序復(fù)合模的設(shè)計. 105.1 計算總壓力. 105.1.1 沖裁力的計算.105.1.2 卸料力的計算.105.1.3 沖孔力的計算.105.1.4 頂件力的計算.115.1.5 拉深力的計算.115.1.6

13、壓邊力的計算.125.1.7 翻邊力的計算.135.1.8 總壓力的計算.135.2 壓力機噸位的選擇. 135.3 確定模具壓力中心. 135.4 模具工作部分尺寸計算. 135.5 四工序復(fù)合模結(jié)構(gòu)的設(shè)計. 175.5.1 凹模.175.5.2 選擇模架及確定其他沖模零件.195.5.3 凸模.215.5.4 沖模各零件的材料及熱處理要求.225.5.5 卸料板確定.235.5.6 模具結(jié)構(gòu)的計算.245.5.7 沖壓設(shè)備的選擇.246 四工序復(fù)合模的制造. 266.1 沖模制造的概述. 266.2 沖模具體制造過程. 276.2.1 冷沖模模架的制造.276.2.2 沖模成形零件的加工.

14、277 四工序復(fù)合模的裝配說明書. 30總 結(jié).34謝 辭.35參考文獻. 361 引言1.1 模具的發(fā)展前景1.1.1 中國模具市場前景廣闊由于中國的各種政策和市場空間擴張的影響，中國龐大的模具用戶領(lǐng)域，如汽車，家用電器，機械，it 信息產(chǎn)業(yè)，包裝，建筑材料，日用品行業(yè)發(fā)展迅速。同時，這些的行業(yè)對模具的要求有所提高，從而大力促進了模具行業(yè)的發(fā)展，使得其發(fā)展速度飛速，明顯高于其他制造業(yè)。現(xiàn)如今，世界模具市場處于賣方市場狀態(tài)，盡管近幾年來的市場總額一直處于 600650 億美元的較高水平，但是我國模具出口僅占不到 8的份額。目前，國內(nèi)外均保持看好我國模具行業(yè)，因此我國模具行業(yè)未來國際模具市場前景

15、廣闊，有較大發(fā)展空間。1.1.2 模具產(chǎn)品市場競爭力不斷提升如今，我國模具行業(yè)面臨著兩重壓力。第一是來自工業(yè)發(fā)達國家的技術(shù)優(yōu)勢，第二是來自發(fā)展中國家價格優(yōu)勢。前者在進入我國后，依附其技術(shù)優(yōu)勢和能力，在中高檔模具方面擁有競爭優(yōu)勢，從而對我國的模具行業(yè)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)；后者比如像印度、泰國等這些國家的模具工業(yè)成長也很快，它們憑借強烈的價格優(yōu)勢來打擊我國的競爭優(yōu)勢，并使之逐漸減弱。中國模具企業(yè)要想提高自身模具產(chǎn)品的國際競爭力，就必須踴躍引進國外先進的模具制造技術(shù)，通過對模具產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理有效的調(diào)整和產(chǎn)品質(zhì)量的提高來達到這個目的。同時，企業(yè)也要注重其經(jīng)營管理和人才的培養(yǎng)。1.1.3 模具行業(yè)發(fā)展速度持續(xù)增

16、長近年來，我國模具業(yè)開始出現(xiàn)一些新的模具生產(chǎn)較集中的地區(qū)，不再僅限于原來較發(fā)達的珠三角、長三角地區(qū)，而是開始向內(nèi)地和北方擴展，。伴隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長，各類模具需求大戶行業(yè)如汽車、航天航空、家電、機械和建材行業(yè)的發(fā)展也給模具行業(yè)的發(fā)展提供了牢靠的支撐。據(jù)有關(guān)資料顯示，以家電行業(yè)為例，一臺電冰箱需用模具約 350 套；而一臺全自動洗衣機則需用模具 150 多套；以 it 行業(yè)為例，每個型號的電腦約需模具 30 多套，加上與其配套的打印機，每臺電腦需模具 20 多副。目前，因為市場上的模型多為海外開發(fā)，中國模具進口較多，模具的需求量也將隨著我國自身發(fā)展能力的提高而快速增長。明顯能夠預(yù)感到我國

17、模具行業(yè)將在如此良好的條件下得到飛快的成長。1.1.4 模具行業(yè)機遇和挑戰(zhàn)并存全球局勢給模具行業(yè)發(fā)展帶來了史無前例的發(fā)展機遇，同時更帶來了加倍激烈的競爭與挑戰(zhàn)。國內(nèi)許多像蕭山、寧波、上海等發(fā)達城市，都在大力發(fā)展模具制造工業(yè)，旨在滿足全球模具的高需求。如作為日本一家專業(yè)的模具企業(yè)，蕭山友成模具公司的年銷1售收入達到兩億元，并將準備在香港上市；在中國模具行業(yè)里，浙江黃巖模具無論是在設(shè)備、管理、技術(shù)上都處于較高的水平；作為曾經(jīng)的全國模具行業(yè)龍頭老大的上海正想恢復(fù)往日雄風，目前正在大力建設(shè)上海市模具中心；蘇州也打算在高新區(qū)建造一個占地面積達2000畝的高水平的與國際接軌的現(xiàn)代化模具工業(yè)基地；擁有三千家

18、模具企業(yè)的汕頭塑料機械模為了提高模具的性能和質(zhì)量，積極引進國內(nèi)外地區(qū)最新的數(shù)控模具加工裝備。世界模具行業(yè)正在蓬勃發(fā)展，面對著如此一個好機會，國內(nèi)很多的省市也都紛紛抓住機遇，努力發(fā)展模具工業(yè)，推動中國的進一步發(fā)展。1.2 冷沖模的發(fā)展遠在 4000 年前的青銅器時期，我國古代人民就發(fā)現(xiàn)了金屬在受到錘擊后能夠產(chǎn)生形變的特性，特別是到了后來的戰(zhàn)國時期，我們的祖先已經(jīng)能達到練劍淬火的程度。隨著時間的推移，我們的人民也逐漸學(xué)會通過錘擊金屬制造出日常生活中所需要用到的兵器和用品。與此同時，在我國漫長的歷史長河中，出現(xiàn)的各種由金、銀、銅等金屬制成的產(chǎn)品，更是體現(xiàn)了我國勞動人民的智慧和精湛的技藝水平。由此能夠

19、看出，冷沖壓工藝在中國有著非常久遠的歷史。在近代，特別是從 1920 年開始，各式各樣的金屬制品、玩具等越來越走進人們的生活，普遍的出現(xiàn)在尋常百姓家。為了達到提高該行業(yè)社會生產(chǎn)力的目的，沖床、壓力機等基礎(chǔ)機械裝備及相應(yīng)的模具開始在工業(yè)中投入使用。但是當時工廠投用的機械設(shè)備功率普遍較低，生產(chǎn)工藝的發(fā)展仍處于初步的階段，導(dǎo)致社會生產(chǎn)力水平低下。同時，模具加工業(yè)主要使用的是手工加工，出現(xiàn)模具精度低，損壞率大的現(xiàn)象。社會生產(chǎn)力的發(fā)展推動著冷沖模制造工藝的進步，模具企業(yè)開始引入水壓機冷沖模、磨床、銑床和鋸床等各種機械設(shè)備，并通過硬度計、內(nèi)外徑測定器等高精密測量設(shè)備的使用，使得冷模具精度提高。隨后到了六七

20、十年代，模具生產(chǎn)工廠則開始大量使用生產(chǎn)沖壓機床，如此一來促進了冷沖模具從單沖落料單沖孔模具向落料沖孔復(fù)合模的轉(zhuǎn)變。隨著冷沖模架標準件的出現(xiàn)，冷沖模具工藝得到了很大的改進，模具設(shè)計結(jié)構(gòu)形式更多樣化和模具精度更高1。隨著模具行業(yè)各種技術(shù)水平的提高，冷沖模具的使用壽命也普遍提高了 57 倍。到了現(xiàn)代，模具的應(yīng)用日益普遍，由于計算機的出現(xiàn)，cad/cae/cam 技術(shù)的成熟模具發(fā)展無論在數(shù)量上還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力上得到了更快的發(fā)展，然而,因為我國在成長期間經(jīng)驗積攢上的落伍使得在與世界先進水平相比還是相差甚遠，包括在大型、精密、繁雜、長壽命等高檔模具上仍需要大批的進口，尤其是中高檔轎車的覆蓋件模具。但

21、是在低端模具的供應(yīng)上則是供過于求，市場競爭激烈。22工藝方案的分析2.1 零件工藝性分析消聲器作為日常生活中用處比較廣泛且能夠有效控制噪聲的一種工具，其是在允許氣流通過的同時，通過消聲器前方多孔擋板的多次減壓作用，有效阻擋聲波的傳播，最終將廢氣排到外界。圖 2.1 為消聲器的后蓋，由q235af 材料制作，板的厚度為1.5mm。該零件制造需要經(jīng)過落料、沖孔、翻邊、拉伸而得到。該零件的側(cè)面圖屬于軸對稱圖形，外部形狀簡單對稱，全部尺寸均為自由公差，除了零件表面圖 2.1消聲器后蓋不能夠有皺褶、劃痕、開裂等缺陷以外，斷裂口還需要保持平整，因而該零件能夠經(jīng)過冷沖壓加工成型。在該零件的大批量生產(chǎn)設(shè)計過程

22、中，必須注意總體結(jié)構(gòu)尺寸不能過大。2.2 工藝方案的分析和確定沖壓件的基本工序為落料、沖孔、拉深和翻邊。本零件都會用到上述幾道工序，所以可以有以下幾種工藝方案：方案一：先落料、拉深后沖孔，最后翻邊。采用單工序模生產(chǎn)2。方案二：落料、拉深、沖孔、翻邊級進沖壓。采用級進模生產(chǎn)。方案三：落料、拉深、沖孔、翻邊復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。通過比較方案的設(shè)計可以得出，方案一的特點是各個序使用的模具結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，也能達到較高精度，但是由于工序與下一道工序容易產(chǎn)生較大誤差，而且要用到四套模具，要大批量生產(chǎn)的話會比較困難。方案二是級進模，級進模的特點是可以在一副模具上完成工件所需要的所有工序，并且因為多為自

23、動送料連續(xù)工作，手沒必要入危險區(qū)域，較方案一安全，同時可以比方案一少用壓力機，減少了占地面積，減少半成品的周轉(zhuǎn)，但是材料利用率較低，多使用條料和帶料，載體要有足夠的強度，且模具成本較高。方案三為復(fù)合模，復(fù)合模雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，但是相對于其他模具工藝來說，生產(chǎn)效率高。在加工過程中，復(fù)合膜的全部工序都是在一套模具上完成，很大程度降低了沖壓設(shè)備的占用率，使周轉(zhuǎn)時間縮短，生產(chǎn)率提高，同時提高了沖壓件的位置精度。對比方案一，復(fù)合膜因為零件外形是簡單的對稱形狀，因此制造簡單。對比方案二，復(fù)合膜具有結(jié)構(gòu)較小且操作簡單的特點。綜上考慮分析，故采用方案三比較合適。經(jīng)過確定，本零件采用的模具是：落料、拉深、沖孔及

24、翻邊的符合模具。32.3 確定排樣方式根據(jù)零件外形，決定采用直排和多行排。樣式如圖 a，圖 b 兩種。圖 a圖 b2.3.1 計算材料利用率計算沖裁件面積：a = d 2 / 4 + 18136.64mm 2查表 2.1 選間距值。（1）、方式 a 時：手送料表 2.1沖裁金屬材料的搭邊值搭邊 a1 = 1.5mma = 2mm條料寬度b = d + 2a + c式中 d ：沖裁件與送料方向垂直的最大尺寸， (mm) ；a ：沖裁件與條料側(cè)邊的搭邊， (mm) 3；4料 厚手送料自動送料邊距 a工件間距 a1邊距 a工件間距 a11221.532c ：條料下料時的下偏差， (mm) ， c =

25、 1mm ；則b = 152 + 2 2 + 1 = 157mm步距s = d + a1式中 d ：平行于送料方向的沖裁件寬度， (mm) ；a1：沖裁件之間的搭邊值， (mm) ；則s = 152 + 1.5 = 153.5mm一個步距的材料利用率h =nabs100% =118136.64157 153.5100% = 75.257%自動送料搭邊a1 = 2mma = 3mm條料寬度b = d + 2a + c= 152 + 2 3 + 1 = 159mm步距s = d + a1= 152 + 2 = 154mm則一個步距的材料利用率h =nabs100% =118136 .64159 1

26、54100% = 74.069%（2）方式 b 時：手送料搭邊 a1 = 1.5mma = 2mm條料寬度b = 3d + 2a + 2a1 + c則b = 3153 + 2 2 + 2 1.5 + 1 = 464mm步距s = d / 2 + a1= 152 2 + 1.5 = 77.5mm一個步距的材料利用率h =nabs100% =1.5 18136.64464 77.5100% = 75.653%自動送料搭邊 a1 = 2mm a = 3mm 條料寬度b = 3d + 2a + 2a1 + c5= 3152 + 2 3 + 2 2 + 1= 467mm步距s = d / 2 + a1=

27、 152 2 + 2 = 78mm則一個步距的材料利用率h =nabs100% =1.5 18136.64467 78100% = 74.686%2.3.2 確定排樣方案經(jīng)過計算，不管是自動送料還是手動送料，采用方式 b 比使用方式 a 的材料利用率高，但我們也可看到方式 b 的模具結(jié)構(gòu)必然會增加，使得尺寸增大，并且再利用率上提高不到1% ，所以綜合考慮排樣方式還是決定選用方式 a。63 消聲器后蓋展開形狀及尺寸的確定3.1 沖孔、翻邊部分展開計算工序順序應(yīng)該是先沖孔后翻邊。所謂的沖孔工序就是要先在毛坯上做出孔，并計算出它的大小。在計算孔的大小時，應(yīng)該從翻邊直徑和翻邊高度兩個方面來考慮。但是因

28、為翻邊材料是以橫截面操作為主，對徑向的影響很小，所以，我們可依據(jù)彎曲工件中性層長度不變的原理近似計算出孔的直徑。(1)預(yù)沖孔直徑按下式計算：d = d - 2(h - 0.43r - 0.72t )式中 d ：翻孔后孔的中徑 (mm) ；h ：翻孔后直邊的高度 (mm) ；r ：圓角半徑 (mm) ；t ：材料厚度 (mm) ；則d = 43.5 - 2 (8 - 0.43 3 - 0.72 1.5) = 32.24mm(2)翻孔因數(shù):m =dd=32.2443.5= 0.741(3)翻邊高度：表 3.1低碳鋼的極限翻孔因數(shù)查表 3.1 得mmin = 0.52 h = 8mm因此，要想達到高

29、度為 8mm 的邊通過一次翻孔就可以了，所以預(yù)制孔的直徑d=32.24mm。3.2 拉深件展開計算在拉伸過程中，物料會發(fā)生較大的物質(zhì)流動，但是經(jīng)過試驗表明，在形狀上，操作7孔的加工方法比 值 d / t503520鉆孔去毛刺0.600.520.45用沖孔模沖孔0.650.570.52時所用到的坯料和拉深件橫截面輪廓通常相差不大。工件橫截面輪廓的形狀可以分為圓形、方形、長方形三種，而坯料的形狀可分成圓形、類似方形、類似長方形三種。毛坯的周邊理應(yīng)是平滑的弧線，因此，對于旋轉(zhuǎn)體來講，毛坯的形狀毫無疑問是一塊圓形的木板，我們只需求它的直徑。經(jīng)過拉深后，拉深件和坯料在重量、體積上沒有發(fā)生變化，對于在拉伸

30、過沉重材料厚度不改變的拉伸，即使材料會有厚度上的改變，但經(jīng)過試驗表明，這種變化時細微的，所以，我們在確定坯料尺寸時，可以近似地認為坯料面積等于拉深件表面積。通常在拉伸件的整個拉深過程當中，其口部或凸緣周邊處會出現(xiàn)不齊的現(xiàn)象，所以，我們需要對拉伸件有一個修邊操作，因此在計算毛坯尺寸時需要將修邊余量后的零件尺寸加上再進行展開計算4。修邊余量用 dh 表示。3.2.1 確定修邊余量按照中線尺寸計算，確定修邊余量h = 21 -t2= 21 -1.52= 20.25mmd = 126 - t = 126 -1.5 = 124.5mm則工件的相對高度h / d = 20.25 / 124.5 = 0.1

31、63因為比值較小，所以可不進行修邊。3.2.2 確定拉深工件毛坯直徑拉伸工件毛坯的外部形狀通常和工件的橫切面基本一樣，均可看成是圓形。因為不計拉伸后變薄現(xiàn)象，即面積不變，則可通過等面積法計算出毛坯直徑5。將工件分為五個簡單幾何體：a1 = pddh = 3.14 126 9 = 3560.76mm 212 (3.14 102 + 4 12) = 6938.40mm 22 2p p4 4a4 = pdh = 3.14 42 5 = 659.40mm 2 3 (3.14 48 - 4 3) = 635.37mm 22 2d =4pa =4p5i =11=4p(3560.76 + 6938.40 +

32、 6358.50 + 659.40 + 635.37) = 152mm8r (pd + 4r ) =a2 =a3 =d12 -d 22 = 0.785d12 - 0.785d 22 = 6358.50mm 2r (pd - 4r ) =a5 = a4拉深工序主要工藝參數(shù)計算4.1 確定是否用壓邊圈拉深因數(shù) m =dd=124.5152 0.82毛坯相對厚度 =td100 =1.5152100 = 0.99表 4.1采用壓邊圈的基本區(qū)分范圍查表 4.1由于 0.99 1.5 ，故需要壓邊圈4.2 拉深次數(shù)和拉深系數(shù)的確定因需要壓邊圈，則根據(jù)表格 4.2表 4.2無凸緣圓桶用壓邊圈拉深時的極限拉深因數(shù)由表格 4.2 查得 m1 = 0.53m1 = 0.53 dd= 0.82 ，即而已一次拉深成型。4.3 拉深模的圓角半徑凹模圓角半徑 r 凹對拉深作業(yè)具有重大影響。無論是 r 凹過大還是過小，結(jié)果都不太好。當 r 凹太小時，工件很容易發(fā)生劃痕、變薄乃至是拉裂的現(xiàn)象，降低模具的使用年限。r 凹太大時，壓邊圈下的毛坯會懸空，毛坯會因壓邊面積的減少而產(chǎn)生易起皺的現(xiàn)象。但毛坯若是不起皺，r 凹的數(shù)值相對越大越好。我們可由經(jīng)驗公式求得 r 凹的最小值。r 凹 = 0.8 (d - d )t= 0.8 (152 -124.5) 1.5 5.13由于凹模圓