1721_油箱注油口沖壓工藝及模具設(shè)計,油箱,注油,沖壓,工藝,模具設(shè)計 1一、 選題的依據(jù)及意義：隨著世界經(jīng)濟技術(shù)的不斷發(fā)展與壯大，沖壓技術(shù)和模具應(yīng)用的范圍越來越廣泛，也越來越受到各行各業(yè)的重視，在整個國家經(jīng)濟建設(shè)和相關(guān)部門中，都涵蓋了沖壓工藝和模具應(yīng)用，它不僅與整個機械行業(yè)緊密的聯(lián)系在一起，而且與人們的日常生活有著千絲萬縷的關(guān)系。沖壓工藝與沖壓設(shè)備正在不斷地發(fā)展，特別是精密沖壓。高速沖壓、多工位自動沖壓以及液壓成形、超塑性沖壓等各種沖壓工藝的迅速發(fā)展，把沖壓的技術(shù)水平提高到了一個新高度。新型模具材料的采用和鋼結(jié)合金、硬質(zhì)合金模具的推廣，模具各種表面處理技術(shù)的發(fā)展，沖壓設(shè)備和模具結(jié)構(gòu)的改善及精度的提高，顯著地延長了模具的壽命和擴大了沖壓加工的工藝范圍。由于沖壓工藝具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本低以及可加工復(fù)雜形狀工件等一系列優(yōu)點，在機械、汽車、輕工、國防、電機電器、家用電器，以及日常生活用品等行業(yè)應(yīng)用非常廣泛，占有十分重要的地位。隨著工業(yè)產(chǎn)品的不斷發(fā)展和生產(chǎn)技術(shù)水平的不斷提高，沖壓模具作為個部門的重要基礎(chǔ)工藝裝備將起到越來越大的作用。模具是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)應(yīng)用的重要工藝設(shè)備，按成型的對象和方式來分，模具大致可以分為三類：金屬板料成型模具（如冷沖壓模） ；金屬體積成型模具（如鍛造模，粉末冶金模，壓鑄模等） ；非金屬材料成型模具（如塑料模，玻璃模,陶瓷模等） ，其中使用量最大的是沖壓模和塑料模，約占模具總量的 80%左右。模具工業(yè)在我國也已成為國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)工業(yè)之一，國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)如機械，電子，汽車，石油化工和建筑業(yè)等都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)，都需要大量的模具，特別是汽車，電機，電器，家電和通信等產(chǎn)品中 60%～80%的零件都要依靠模具成型。二、 沖壓工藝模具設(shè)計國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢：沖壓工藝的國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢：沖壓是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件(沖壓件)的成形加工方法。沖壓和鍛造同屬塑性加工(或稱壓力加工)，合稱鍛壓。沖壓的坯料主要是熱軋和冷軋的鋼板和鋼帶。2全世界的鋼材中，有 60～70% 是板材，其中大部分是經(jīng)過沖壓制成成品。汽車的車身、底盤、油箱、散熱器片，鍋爐的汽包、容器的殼體、電機、電器的鐵芯硅鋼片等都是沖壓加工的。儀器儀表、家用電器、自行車、辦公機械、生活器皿等產(chǎn)品中，也有大量沖壓件。 沖壓件與鑄件、鍛件相比，具有薄、勻、輕、強的特點。沖壓可制出其他方法難于制造的帶有加強筋、肋、起伏或翻邊的工件，以提高其剛性。由于采用精密模具，工件精度可達微米級，且重復(fù)精度高、規(guī)格一致，可以沖壓出孔窩、凸臺等。 冷沖壓件一般不再經(jīng)切削加工，或僅需要少量的切削加工。熱沖壓件精度和表面狀態(tài)低于冷沖壓件，但仍優(yōu)于鑄件、鍛件，切削加工量少。 沖壓是高效的生產(chǎn)方法，采用復(fù)合模，尤其是多工位級進模，可在一臺壓力機上完成多道沖壓工序，實現(xiàn)由帶料開卷、矯平、沖裁到成形、精整的全自動生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，勞動條件好，生產(chǎn)成本低，一般每分鐘可生產(chǎn)數(shù)百件。沖壓工藝的種類： 沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。分離工序也稱沖裁，其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時保證分離斷面的質(zhì)量要求。成形工序的目的是使板料在不破坯的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。在實際生產(chǎn)中，常常是多種工序綜合應(yīng)用于一個工件。沖裁、彎曲、剪切、拉深、脹形、旋壓、矯正是幾種主要的沖壓工藝。 沖壓用板料的表面和內(nèi)在性能對沖壓成品的質(zhì)量影響很大，要求沖壓材料厚度精確、均勻；表面光潔，無斑、無疤、無擦傷、無表面裂紋等；屈服強度均勻，無明顯方向性；均勻延伸率高；屈強比低；加工硬化性低。 在實際生產(chǎn)中，常用與沖壓過程近似的工藝性試驗，如拉深性能試驗、脹形性能試驗等檢驗材料的沖壓性能，以保證成品質(zhì)量和高的合格率。 模具的精度和結(jié)構(gòu)直接影響沖壓件的成形和精度。模具制造成本和壽命則是影響沖壓件成本和質(zhì)量的重要因素。模具設(shè)計和制造需要較多的時間，這就延長了新沖壓件的生產(chǎn)準備時間。模座、模架、導向件的標準化和發(fā)展簡易模具(供小批量生產(chǎn))、復(fù)合模、多工位級進模(供大量生產(chǎn))，以及研制快速換模裝置，可減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于減少沖壓生產(chǎn)準備工作量和縮短準備時間，能使適用于大批量生產(chǎn)的先進沖壓技術(shù)合理地應(yīng)用于小批量多品種生產(chǎn)。3沖壓設(shè)備除了厚板用水壓機成形外，一般都采用機械壓力機。以現(xiàn)代高速多工位機械壓力機為中心，配置開卷、矯平、成品收集、輸送等機械以及模具庫和快速換模裝置，并利用計算機程序控制，可組成高生產(chǎn)率的自動沖壓生產(chǎn)線。 在每分鐘生產(chǎn)數(shù)十、數(shù)百件沖壓件的情況下，在短暫時間內(nèi)完成送料、沖壓、出件、排廢料等工序，常常發(fā)生人身、設(shè)備和質(zhì)量事故。因此，沖壓中的安全生產(chǎn)是一個非常重要的問題。發(fā)展遇阻沖壓成形業(yè)尋求突破：據(jù)統(tǒng)計，2003 年我國生產(chǎn)汽車沖壓件約 240 萬噸/8 億件，摩托車沖壓件約 28 萬噸/19 億件，拖拉機、農(nóng)用車沖壓件約 96 萬噸/7.1 億件，家用空調(diào)和冰箱沖壓件 100 萬噸/12.8 億件。業(yè)內(nèi)專家預(yù)計，隨著沖壓成形行業(yè)最大用戶市場--汽車行業(yè)今后繼續(xù)迅猛發(fā)展，中國沖壓行業(yè)已迎來了一個快速發(fā)展機遇期，但能否抓住機遇獲得新的更快的發(fā)展，專家指出，前進的道路上尚有許多阻力和障礙需要克服與突破。阻力一：機械化、自動化程度低美國 680 條沖壓線中有 70%為多工位壓力機，日本國內(nèi) 250 條生產(chǎn)線有32%為多工位壓力機，而這種代表當今國際水平的大型多工位壓力機在我國的應(yīng)用卻為數(shù)不多；中小企業(yè)設(shè)備普遍較落后，耗能耗材高，環(huán)境污染嚴重；封頭成形設(shè)備簡陋，手工操作比重大；精沖機價格昂貴，是普通壓力機的 5~10倍，多數(shù)企業(yè)無力投資阻礙了精沖技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用；液壓成形，尤其是內(nèi)高壓成形，設(shè)備投資大，國內(nèi)難以起步。突破點：加速技術(shù)改造要改變當前大部分還是手工上下料的落后局面，結(jié)合具體情況，采取新工藝，提高機械化、自動化程度。汽車車身覆蓋件沖壓應(yīng)向單機連線自動化、機器人沖壓生產(chǎn)線，特別是大型多工位壓力機方向發(fā)展。爭取加大投資力度，加速沖壓生產(chǎn)線的技術(shù)改造，使盡早達到當今國際水平。而隨著微電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展使板材成形裝備自動化、柔性化有了技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)加速發(fā)展數(shù)字化柔性成形技術(shù)、液壓成形技術(shù)、高精度復(fù)合化成形技術(shù)以及適應(yīng)新一代輕量化車身結(jié)構(gòu)的型材彎曲成形技術(shù)及相關(guān)設(shè)備。同時改造國內(nèi)舊設(shè)備，使其發(fā)揮新的生產(chǎn)能力。阻力二：生產(chǎn)集中度低4許多汽車集團大而全，形成封閉內(nèi)部配套，導致各企業(yè)的沖壓件種類多，生產(chǎn)集中度低，規(guī)模小，易造成低水平的重復(fù)建設(shè)，難以滿足專業(yè)化分工生產(chǎn)，市場競爭力弱；摩托車沖壓行業(yè)面臨激烈的市場競爭，處于“優(yōu)而不勝，劣而不汰”的狀態(tài)；封頭制造企業(yè)小而散，集中度僅 39.2%。突破點：走專業(yè)化道路迅速改變目前“大而全”、“散亂差” 的格局，盡快從汽車集團中把沖壓零部件分離出來，按沖壓件的大、中、小分門別類，成立幾個大型的沖壓零部件制造供應(yīng)中心及幾十個小而專的零部件工廠。通過專業(yè)化道路，才能把沖壓零部件做大做強，成為國際上有競爭實力的沖壓零部件供應(yīng)商。阻力三：沖壓板材自給率不足，品種規(guī)格不配套目前，我國汽車薄板只能滿足 60%左右，而高檔轎車用鋼板，如高強度板、合金化鍍鋅板、超寬板(1650mm 以上) 等都依賴進口。突破點：用材應(yīng)與行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展汽車用鋼板的品種應(yīng)更趨向合理，朝著高強、高耐蝕和各種規(guī)格的薄鋼板方向發(fā)展，并改善沖壓性能。鋁、鎂合金已成為汽車輕量化的理性材料，擴大應(yīng)用已勢在心行。阻力四：科技成果轉(zhuǎn)化慢先進工藝推廣慢在我國，許多沖壓新技術(shù)起步并不晚，有些還達到了國際先進水平，但常常很難形成生產(chǎn)力。先進沖壓工藝應(yīng)用不多，有的僅處于試用階段，吸收、轉(zhuǎn)化、推廣速度慢。技術(shù)開發(fā)費用投入少，導致企業(yè)對先進技術(shù)的掌握應(yīng)用慢，開發(fā)創(chuàng)新能力不足，中小企業(yè)在這方面的差距更甚。目前，國內(nèi)企業(yè)大部分仍采用傳統(tǒng)沖壓技術(shù)，對下一代輕量化汽車結(jié)構(gòu)和用材所需的成形技術(shù)缺少研究與技術(shù)備。突破點：走產(chǎn)、學、研聯(lián)合之路我國與歐、美、日等相比，存在的最大的差距就是還沒有一個產(chǎn)、學研聯(lián)合體，科研難以做大，成果不能盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。所以應(yīng)圍繞大型開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化項目，以高校和科研單位為技術(shù)支持，企業(yè)為應(yīng)用基地，形成產(chǎn)品、設(shè)備、材料、技術(shù)的企業(yè)聯(lián)合實體，形成既能開發(fā)創(chuàng)新，又能迅速產(chǎn)業(yè)化的良性循環(huán)。阻力五：大、精模具依賴進口5當前，沖壓模具的材料、設(shè)計、制作均滿足不了國內(nèi)汽車發(fā)展的需要，而且標準化程度尚低，大約為 40%~45%，而國際上一般在 70%左右。突破點：提升信息化、標準化水平必須用信息化技術(shù)改造模具企業(yè)，發(fā)展重點在于大力推廣 CAD/CAM/CAE一體化技術(shù)，特別是成形過程的計算機模擬分析和優(yōu)化技術(shù)(CAE) 。加速我國模具標準化進程，提高精度和互換率。力爭 2005 年模具標準件使用覆蓋率達到 60%，2010 年達到 70%以上基本滿足市場需求。阻力六：專業(yè)人才缺乏業(yè)內(nèi)掌握先進設(shè)計分析技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)的高素質(zhì)人才遠遠不能滿足沖壓行業(yè)飛速發(fā)展的需要，尤其是摩托車行業(yè)中具備沖壓知識和技術(shù)和技能的專業(yè)人才更為缺乏且大量外流。另外，眾多合資公司由外方進行工程設(shè)計，掌握設(shè)計權(quán)、投資權(quán)，我方?jīng)_壓技術(shù)人員難以真正掌握沖壓工藝的真諦。突破點：提高行業(yè)人員素質(zhì)這是一項迫在眉睫的任務(wù)，又是一項長期而系統(tǒng)的任務(wù)。振興我國沖壓行業(yè)需要大批高水平的科技人才，大批熟悉國內(nèi)外市場、具有現(xiàn)代管理知識和能力的企業(yè)家，大批掌握先進技術(shù)、工藝的高級技能人才。要舍得花大力氣，有計劃、分層次地培養(yǎng)。沖壓成形用戶市場的迅猛發(fā)展為沖壓行業(yè)帶來了全新的發(fā)展機遇，雖然在沖壓業(yè)發(fā)展的道路上還存在著各種各樣的阻力與障礙，但我們始終相信，這些都阻擋不了沖壓行業(yè)前進的步伐。模具設(shè)計國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢當前整個工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展特點是產(chǎn)品品種多、更新快、市場競爭激烈。為了適應(yīng)用戶對模具制造的短交貨期、高精度、低成本的迫切要求，模具必然會有如下發(fā)展趨勢：模具設(shè)計由經(jīng)驗設(shè)計階段向理論計算和計算器輔助設(shè)計方向發(fā)展，技術(shù)廣泛用于制模業(yè)，使模具結(jié)構(gòu)更趨科學合理，大大提高了模具加工精度，縮短了模具設(shè)計加工周期，減少了產(chǎn)品開發(fā)時間。多功能復(fù)合模具將進一步發(fā)展。多色和多材質(zhì)塑料成型模具也將有較快發(fā)展，這種模具縮短了產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和裝配周期，今后在不同領(lǐng)域?qū)⒌玫桨l(fā)展和應(yīng)用。6(1) 隨著熱流道技術(shù)的發(fā)展，熱流道模具在塑料模具中的比例將逐步提高。由于采用熱流道技術(shù)的模具可以提高制件的生產(chǎn)率和質(zhì)量，并能大幅度節(jié)約制件的原材料，因此，熱流道技術(shù)在國外發(fā)展很快，已經(jīng)十分普遍。(2) 隨著塑料成型工藝的不斷改進與發(fā)展，氣輔模具及適應(yīng)高壓注射成型等工藝的模具將隨之發(fā)展。塑料件的精度分尺寸精度、幾何精度和外觀精度（即光澤、色調(diào)等）3 種，為了能夠達到這些精度，將繼續(xù)研究高壓注射成型工藝與模具以及注射壓縮成型工藝與模具。在注射成型中，影響成型精度的最大因素是成型收縮，高壓注射成型可減小樹脂收縮率，增加塑料尺寸的穩(wěn)定性。模具要求剛性好、耐壓高，特別是精密模具的型腔應(yīng)淬火，澆口密封性要好，模溫應(yīng)準確控制。氣體輔助成型技術(shù)已比較成熟，它能改善塑件的內(nèi)在和外觀質(zhì)量，具有注射壓力低、制品變形小和易于成型壁厚差異較大的制品等優(yōu)點，而且可以節(jié)約原料及提高制件生產(chǎn)率，從而大幅度降低成本。氣輔模具在我國已出現(xiàn)，并取得良好效果。(3) 隨著車輛和電機等產(chǎn)品向輕量化發(fā)展，壓鑄模的比例將不斷上升，同時對壓鑄模的壽命和復(fù)雜程度將提出越來越高的要求。隨著以塑代鋼、以塑代木的進一步發(fā)展，塑料模的比例將不斷提高，同時，由于機械零件的復(fù)雜程度和精密的不斷提高，對塑料模的要求也將越來越高。模具技術(shù)含量將不斷提高，中、高檔模具比例將不斷增大。三、 研究內(nèi)容及實驗方案：本次畢業(yè)設(shè)計的沖壓件是油箱注油口沖壓件的生產(chǎn)過程的設(shè)計。該工件是一個帶凸緣的筒形件，在 53mm 的內(nèi)孔中，用來注油要求有較高的光潔度和相對?的位置精度。除了要保證它的公差外還要保證它的高度及其孔內(nèi)的圓角半徑R5mm。從以上對油箱注油口的形狀分析當中不難看出，它需要經(jīng)過落料，拉深，沖預(yù)制孔，翻邊，修邊等沖壓工序，但它需要幾次拉深，沖預(yù)制孔、翻邊尺寸如何計算以及沖側(cè)孔應(yīng)該采用哪種方式和如何布置等成為本次設(shè)計的重點和難點。本次設(shè)計的模具精度并不需要很高，達到 IT10-IT9 均可滿足要求。對于注油口的沖壓工藝現(xiàn)在有以下三個方案：此件雖然是一般帶凸緣拉深件，但加工底部 Φ53mm 孔可以有多種方案。方案一：拉深后再車去底部方案二：拉深后再沖去底部7方案三：拉深后沖預(yù)制孔再翻邊1) 落料、拉深復(fù)合，再沖孔、翻邊復(fù)合2) 落料、拉深、沖孔復(fù)合，再翻邊在上述三種加工方案中，采用第一種方案，工件的質(zhì)量較高，但生產(chǎn)率低，而且費料。在工件底部要求不高的情況下，不適宜采用。第二種方案需要增加整形工序，而且質(zhì)量不易保證。采用第三種方案中，1)方案沖孔、翻邊復(fù)合將使翻邊凸模的厚度太薄，加工較麻煩，而且可能造成強度不夠等缺點。2)可以避免 1)中的缺點且生產(chǎn)率高，而且省料。另外，按工件使用情況翻邊工序完全可以保證工件技術(shù)要求。所以采用第三種方案中的 2)較合理。四、 目標、主要特色及工作進度：本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為油箱注油口的制造，該工件是一個帶凸緣的筒形件，體積比較小，由于制造數(shù)量很多，需要大批量的注油口零件，因此該零件必須滿足生產(chǎn)率高，且注油口可能在使用中需要更換，要求注油口有很好的互換性，在滿足上面條件的前提下，在制造過程中選擇沖壓模具來制造該零件，使用沖壓模具制造的優(yōu)點不僅生產(chǎn)率高，零件互換性好，在使用模具制造過程中，還可以提高板材的利用率，通常材料利用率可達 70%~85%，降低生產(chǎn)成本。成型的零件機械性能好，沖壓件普遍具有重量輕，強度高，表面成形質(zhì)量好的特點。進度安排：1. 查閱相關(guān)資料，外文資料翻譯（6000 字符以上） ，撰寫開題報告。第 1 周—第 2 周2．沖壓工藝方案分析與確定 第 3 周—第 4 周3．落料、拉深、沖孔復(fù)合模的設(shè)計及計算 第 5 周—第 8 周4. 翻邊模、切邊模的設(shè)計及計算 第 9 周—第 11 周5．繪制零、部件圖 第 12 周—第 16 周6. 整理畢業(yè)論文及答辯準備 —第 17 周五、 參考文獻[1] 高錦張，陳文琳，賈俐俐.塑形成形工藝與模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2001.[2] 郝濱海.沖壓模具簡明設(shè)計手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001.[3] 盧險峰.沖壓工藝模具學（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社，2005.8[4] 鄧明.實用模具設(shè)計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2006.[5] 鄂大辛.成形工藝與模具設(shè)計.北京：北京理工大學出版社，2007[6] 唐增寶，常見娥.機械設(shè)計課程設(shè)計（第三版）.武漢：華中科技大學出版社，2006.[7] 朱輝，唐保寧，陳大復(fù).畫法幾何及工程制圖（第五版）.上海：上?？茖W技術(shù)出版,2002.[8] 朱旭霞.沖壓工藝及模具設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社，2008.[8] 黃志輝.模具設(shè)計與制造基礎(chǔ).北京：電子工業(yè)出版社，2007.[10] 田福祥.創(chuàng)新模具結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)用實例.北京：機械工業(yè)出版社，2008.[11] 王浩剛.模具專業(yè)英語.北京：人民郵電出版社，2008.[12] 模具實用技術(shù)叢書編委會 .沖模設(shè)計應(yīng)用實例 .北京：機械工業(yè)出版社，2003[13] 萬戰(zhàn)勝,顧圣巖,龐銳 .沖壓模具設(shè)計 . 武漢：中國鐵道出版社，1999[14] 沖模設(shè)計手冊編寫組 .沖模設(shè)計手冊 .北京：機械工業(yè)出版社,2002[15] 沖壓工藝與模具設(shè)計（西華大學教材）[16] 王孝培 .沖壓手冊（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社,1995[17] 王孝培 .沖壓設(shè)計資料 .北京：機械工業(yè)出版社，1983[18] 彭建聲 .沖壓技術(shù)問答 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