离合器膜片弹簧冲压工艺与模具设计.pdf

1 膜片弹簧的冲压工艺及模具设计 1、本课题的项目背景及研究意义 近些年，中国汽车产业飞速发展，以 2006 年为例，据南方都市报 2007 年 3 月 6 日报道 2006 年我国汽车行业盈利增长超 200 亿! 2006 年我国汽车产业再度呈现较快 发展态势。汽车产销双双突破 700 万辆，分别达到 727.97 万辆和 721.6 万辆，同比增 长 27.32%和 25.13%。产销与上年相比增速明显加快。全国汽车行业规模以上企业累 计完成工业增加值 3791.02 亿元， 同比增长 34.52%， 增幅高于全国工业增加值增速水 平(16.60%)17.92 个百分点，增长额为 972.91 亿元；累计完成工业总产值 15556.16 亿 元，同比增长 29.20%，增长额为 3516.17 亿元；累计完成工业销售产值 15215.16 亿 元，同比增长 247%，增长额为 3279.24 亿元。 （4） 以上数据可以说明中国汽车业迎来了前所未有的春天， 汽车行业的发展也带动了 汽车零部件制造业的飞速发展，面临发展就面临竞争，很多汽车零部件企业已经有了 很强的危机意识， 怎么才能让自己企业的产品在严峻的市场上站住脚已经成为了现在 汽车零部件企业领导人迫切要考虑的问题。 据统计，在轿车的 2000 余件零件中，冲压件占 40%以上。包括车身覆盖件、车 身结构件和中小型冲压件。可见，冲压件在汽车零件中位置的重要性，汽车冲压件的 质量取决于什么呢？毫无疑问，是冲压模具。 我的毕业设计题目是：膜片弹簧的冲压工艺及模具设计。膜片弹簧是汽车上离合 器的一个重要零部件，可以说离合器的质量取决于膜片弹簧的质量。离合器的主要功 能是切断和实现对传动系的动力传递。主要作用： 1) 汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步； 2) 在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲 击； 3) 限制传动系所承受的最大转矩，防止传动系各零件因过载而损坏； 4) 有效地降低传动系中的振动和噪声。 可以看出离合器是汽车一个十分重要了部件。所以离合器的质量至关重要，以膜片 弹簧为主要零件的膜片弹簧离合器以其以下优点得到广泛应用： 1) 膜片弹簧具有较理想的非线性特性； 2) 结构简单，轴向尺寸小，零件数目少，质量小； 3) 高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定； 4) 压力分布均匀，摩擦片磨损均匀； 5) 易于实现良好的通风散热，使用寿命长； 2 6) 平衡性好； 7) 有利于大批量生产，降低制造成本。 膜片弹簧的作用显而易见，又因为它的自身结构，其生产方法主要是冲压，所以 膜片弹簧的冲压工艺及模具设计就显得至关重要。 2、本课题研究的理论依据、主要内容及研究方法 2.1、理论依据 我的设计题目是膜片弹簧的冲压工艺及模具设计， 通过冲裁工艺即可完成该膜片 弹簧的生产。 依据所学的理论知识，以及自己在工厂实习中学到的知识，冲裁模具设计过程如 下： 方案设计：在工艺分析的基础上，综合考虑产品的产量和精度要求。所用材料的 性能，工厂的技术力量，设备情况及模具制造情况，确定该工件的工艺过程和每道工 序的冲模结构形式。 详细设计：在方案设计的基础上，进一步设计模具各部分零件的具体结构尺寸。 在设计过程中运用到的理论知识如下： 1) 分析零件的结构形状， 尺寸精度， 材料、 生产批量等是否符合冲压工艺要求， 从而确定冲压的可能性和经济性。 材料：零件材料是否具有良好的冲压性能。 结构形状：冲裁件内，外形要尽量避免尖锐清角。 尺寸精度：未注公差按 IT14 级。 2) 确定冲裁工艺方案及模具结构形式，包括工序性质，工序顺序，工序数目， 工序组合及模具结构形式。 3) 冲压模具的设计计算。 （1） 排样设计 计算条料宽度 计算步距 画出排样图 （2） 冲压力计算 冲压力是指在冲裁时，压力机应具有的最小压力。 冲压力是选择冲床吨位，进行模具强度、刚度校核依据。 （3） 压力中心计算 对称形状的单个冲裁件，冲模的压力中心就是冲裁件的几何中心。 3 （4） 模具刃口尺寸计算 （5） 确定各主要零件的外形尺寸 （6） 计算模具的闭合高度 模具的闭合高度 H 模具应介于压力机的最大装模高度 Hmax 与最小装模高度 Hmin 之间，否则就不能保证正常的安装与工作。其关系为： Hmin+10mmHmax，则该压机不能用，若 H 模具Hmax，则可以再 加垫板。 4) 绘制冲模总装图 利用自己所学的二维、三维绘图软件进行绘制。 5) 绘制非标准零件图 利用自己所学的二维、三维绘图软件进行绘制，注意标注公差，写明技术要求。 （3） 2.2、课题研究的主要内容 1) 确定合理的冲压工艺方案。 2) 冲压模具结构形式正确。 3) 所设计的零件具有良好的加工工艺性。 4) 对关键零部件的强度、刚度进行校核计算。 5) 所确定的方案及设计结构在满足使用功能的前提下，所设计的冲压模具要便 于制造，并具有良好的技术经济指标。 2.3、研究方法 1) 对现有文献分析，查阅现有国内外有关模具设计的文献资料，深刻理解现有 冲裁模具的结构及冲压工艺性，设计过程中充分借鉴现有的优良设计结构及 工艺，在此基础上进行设计。 2) 重视理论分析，认真学习与冲裁模具设计、冲压工艺相关的理论，对基本的 现有的冲裁模具结构及冲压工艺有十分的了解。掌握基本的模具设计理论 模具设计和模具制造。 3) 在前期充分论证的基础上对其进行详细设计，主要对该零件冲压工艺及冲压 模具结构进行论证。 4) 设计时充分使用指导教师以及身边其他技术人员的人力资源，不盲目设计。 5) 理论与实际相结合，力求设计满足经济行和工艺性要求，使设计真正满足工 4 程化的要求。 3、研究条件和可能存在的问题 本人大学期间曾经对三维造型软件 UG、PRO/E、CATIA 进行学习，对 UG 的应 用较熟练，为本次毕业设计中三维造型部分打下了基础。另外，由于在长春旭阳富奥 江森汽车座椅骨架有限责任公司这个特殊的环境里做毕业设计， 可以充分与工产的工 程师进行交流，能得到大量实际设计经验。 由于本课题直接与实际相关， 设计的经济性、 可靠性、 实用性都要做系统的考虑， 与平时做的课程设计有本质的区别。 膜片弹簧结构如图 3.1 所示，外形简单，只是圆形，但零件中间有 18 个均布的 通槽而且每相邻两处通槽间隙很小， 一次成型零件质量与模具强度都很难保证。 （4， 5） 如图 3.1 我初步拟定的冲压工艺方案是： 成型这个零件的冲压工序分三序，第一序落料冲孔复合模，成型出中心圆孔及圆 周的 18 个均布的椭圆形小孔。如图 3.2 5 图 3.2 第二序以中间的圆孔及前一序冲出的椭圆孔定位，间隔冲出 18 个通槽中的 9 个 如图 3.3： 图 3.3 图 3.3 第三序冲出其余的 9 个通槽， 以前一序冲出的一个通槽前段的椭圆于中间的孔定 位完成冲压，如图 3.4： 6 图 3.4 4、预期成果 本课题最终将完成任务书上所要求的全部内容， 以及所设计冲裁模具的三维数字 化模型。 5、进度安排 序号 设计阶段 设计内容 时间安排 1 开题阶段 收集并整理设计所需的相 关资料，撰写开题报告 3.193.25 2 方案论证阶段 系统方案设计及方案论证 3.264.1 3 详细设计阶段 模具总体结构设计，零部 件设计，绘制图纸 4.2 6.3 4 改进设计阶段 工艺审查，改进设计 6.3 6.12 7 5 答辩阶段 撰写毕业论文， 准备答辩。 6.136.30 8 参考文献 1 冲模设计手册编写组.冲模设计手册， 北京： 机械工业出版社， 2000， 195-200 2 史铁梁.模具设计手册，北京： 机械工业出版社，2006，256-280 3 成虹