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转子零件的挤压模具毕业设计

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软件简介

冷挤压技术以低耗高效广泛运用于工业生产。本文是关于转子零件的冷挤压模具设计,并通过Pro/E软件进行了建模、装配、仿真、分析。本文的主要内容如下:
本文对冷挤压基本概念、产生的历史背景、应用状况、发展趋势进行了简要的综述;并对计算机辅助设计软件Pro/E发展进行简单的回顾。进行了设计前的可行性分析,通过对工件的分析,验证了冷挤压方案的合理性。并构思出工件的冷挤压模具的结构。讨论了工件的冷挤压材料并结合工件的形状及工艺的要求对工件毛坯进行了制备。通过对冷挤压变形过程的分析,介绍了冷挤压力的计算和冷挤压设备的选择。通过对零件本身使用性能的分析及零件的相互作用关系,合理的设计出模具的各个零件,并对零件进行了装配。通过对零件的使用性能、周围环境及零件本身结构的分析,介绍了模具材料的选择。介绍了模具零件实体制作,并对实体进行了装配。生动而形象的展示模具外形,使模具的合理性得到保证。
最后对这套模具进行了总结,该套冷挤压模具通用性强,仅需要更换少量的模具零件就可以挤出多种型号的零件,从而大大增强了市场的竞争力。

关键字 :转子零件 ,冷挤压模具, Pro/E软件

1.1 冷挤压基本知识
冷挤压就是把金属毛坯放在冷挤压模腔中,在室温下,通过压力机上固定的凸模向毛坯施加压力,使金属毛坯产生塑性变形而制得零件的加工方法。
   1.1.1基本类型
   1.正挤压:正挤压时,金属的流动方向与凸模的运动方向一致。正挤压可以制造各种形状的实心件和空心件。
    2.反挤压:反挤压时,金属的流动方向与凸模的运动方向相反。反挤压可以获得各种形状的杯形件。
3.复合挤压:挤压时,毛坯一部分金属流动方向与凸模运动方向相同,而另一个部分金属流动方向与凸模运动方向相反。复合挤压可制得各种杯一杯、杯一杆、杯一筒零件。
    4.径向挤压;挤压时,金属的流动方向与凸模运动方向相垂直。径向挤压又可分为向心挤压和离心挤压,径向挤压用来制造斜齿轮、花键盘等零件。
5.锻压:镦压时,金属毛坯径向向外流动。镦压用于制造带法兰的轴类零件或凸缘的杯形零件。
    1.1.2 冷挤压技术的特点
    1.挤压零件尺寸准确表面光洁:目前我国研制的冷挤压件一般尺寸精度可达8~9级,陇度一般可达,若采用理想的润滑可达(指纯铝和紫铜零件),仅次于精抛光表面。因此用冷挤压方法制造的零件,一般不需要再加工,少量的只需精加工(磨削)。
2.节约原材料:冷挤压件材料利用率通常可以达到80%以上。如解放牌汽车活塞销动切削加工材料利用率为43.3%,而用冷挤压时材料利用率提高到92%;又如万向节轴承套改用冷挤压后,材料利用率由过去的27.8%提高到64%。可见,采用冷挤压方法生产机械零件,可以节约大量钢材和有色金属材料。
    3.生产率高:用冷挤压方法生产机械零件的效率是非常高的,特别是生产批量大的零件,用冷挤压方法生产可比切削加工提高几倍、几十倍、甚至几百倍。例如,汽车活塞销用冷挤压方法比用切削加工制造提高3.2倍,目前又用冷挤压活塞销自动机,使生产率进一步提高。一台冷挤压自动机的生产率相当于100台普通车床或10台四轴自动车床的生产率。
    4.可加工形状复杂的零件:如异形截面、内齿、异形孔及盲孔等,这些零件采用其它加工法难以完成,用冷挤压加工却十分方便。图6所示的零件,能方便的挤出。
    5.冷挤压件强度高、刚性好而重量轻:由于冷挤压采用金属材料冷变形的冷作强化特性,即挤压过程中金属毛坯处于三向压应力状态,变形后材料组织致密、且具有连续的纤维流向,因而制件的强度有较大提高。这样就可用低强度材料代替高强度材料。例如过去采用20Cr钢经切削加工制造解放牌活塞销,现改用20号钢经冷挤压制造活塞销,经性能测定各项指标,冷挤压法高于切削加工法制造活塞销。
1.1.3 冷挤压技术的发展
    冷挤压技术发展的初期是非常缓慢的,长期以来只对几种软金属(铅和锡)进行挤压。直到19纪末20世纪初,才开始挤压较硬的有色金属(锌、铝、紫铜、黄铜等)至于钢的挤压,由于冷挤压时需要很大的压力,在当时不能解决挤压钢用的模具材料、合适的润滑剂与大吨位的压力机等问题,长时间一直认为挤压钢是十分困难甚至是不可能的。
    1906年,英国人科斯利特(T.W.coslett)发现用磷酸盐处理钢件制品是一种较理想的防锈方法,但工序繁多,而经济效益又差,故未被广泛采用。不过,这种防锈法的出现却极大地激发了人们去研究更简单而有效的新方法的积极性。到后来,用自动连续装置对钢毛坯进行磷酸锌防锈处理只需要两分钟。经磷酸锌处理过的毛坯表面附有脂肪润滑剂或钠皂薄膜,且这层薄膜不易脱落,挤压这种毛坯时,压力较小。这个发现使人们找到了一种理想的钢毛坯表面处理法一磷化皂化法。
    磷化皂化处理钢毛坯表面方法的出现使钢的挤压成为可能。1934年,德国人采用磷化皂化法成功地冷挤出钢管。二次世界大战期间,德国人需要大量弹壳,当时黄铜又供应不足,于是德国人秘密试验用冷挤压生产钢弹壳、后来,采用合金工具钢作模具材料,用冷挤压成功地挤出大批量钢弹壳类零件。
1.2 计算机辅助设计软件在机械设计制造过程中的发展
计算机辅助设计(CAD)是人和计算机相结合、各尽所长的新型设计方法。计算机辅助制造(CAM)是利用计算机对制造过程进行设计、管理和控制。计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM),已广泛用于产品设计及机械制造,对设计和制造业产生了革命性的影响,使设计人员不再需要去计算复杂的数学公式。使用CAD/CAM进行几何图形的设计,对整个生产来讲,可大大节省时间,减少错误发生,降低成本,提高生产效率,从而提高企业的竞争力。模具CAD/GAM技术发展很快,应用范围日益扩大。在冲模、锻模、挤压模、注塑模和压铸模等方面都有比较成功的CAD/CAM 系统。采用CAD/CAM技术是模具生产革命化的措施,是模具技术发展的一个显著特点。第一,CAD/CAM 可以提高模具的质量。第二,CAD/CAM 可以节省时间,提高生产率。第三,CAD/CAM可以较大幅度地降低成本。第四,CAD/CAM 技术将技术人员从繁冗的计算,绘图和NC编程工作中解放出来,使其可以从事更多的创造性劳动。模具CAD/CAM 的优越性还可以列举不少。所有这些,将使CAD/CAM逐步取代传统的模具设计制造方法,最终将在模具设计制造中居统治地位。目前比较成熟的CAM系统主要以两种形式实现CAD/CAM系统集成:一体化的CAD/CAM系统(如:UGII、Euclid、Pro/ENGINEER等)和相对独立的CAM系统(如:Mastercam、Surfcam等)。前者以内部统一的数据格式直接从CAD系统获取产品几何模型,而后者主要通过中性文件从其他CAD系统获取产品几何模型。然而,无论是哪种形式的CAM系统,都由五个模块组成,即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。CAM系统以直接或间接(通过中性文件)的方式从CAD系统获取产品的几何数据模型。CAM系统以三维几何模型中的点、线、面或实体为驱动对象,生成加工刀具轨迹,并以刀具定位文件的形式经后置处理,以NC代码的形式提供给CNC机床。


目 录

第1章 冷挤压的基本概念及其Pro/E的发展…………5
1.1冷挤压的基本概念……………………5
1.1.1 冷挤压的基本类型………………5
   1.1.2 冷挤压技术的特点………………5
   1.1.3 冷挤压技术的发展………………6
 1.2 计算机辅助设计软件在机械设计制造过程中的发展…7
第2章 设计的总体分析………8
 2.1 课题的基本要求及零件的分析………8
 2.2 模具的大体设计………………………9
第3章 冷挤压的原材料及毛坯制备……………11
 3.1 反挤压的变形分析及验证冷挤压的可行性…11
 3.2 冷挤压毛坯的制备……………………12
   3.2.1 毛坯体积的计算…………………12
   3.2.2坯料的制备方法…………………13
   3.2.3 冷挤压毛坯的软化处理…………14
   3.2.4 冷挤压毛坯的润滑处理…………16
第4章 冷挤压力………………17
 4.1 冷挤压变形的三个阶段………………17
 4.2 影响冷挤压力的因素…………………18
 4.3 冷挤压力的计算………………………19
 4.4 冷挤压设备的选择……………………20
第5章 冷挤压模具的设计……22
 5.1 冷挤压模具的分类与构造……………22
5.1.1 冷挤压模具设计的基本要求……22
5.1.2 冷挤压模具的分类………………22
5.1.3 冷挤压模具的构造………………23
 5.2 冷挤压模具的结构设计………………23
5.2.1 冷挤压模具结构设计的基本要求23
5.2.2 模架的基本类型…………………23
 5.3 上模部分的设计………………………24
5.3.1 凸模的设计………………………26
5.3.2 模板的设计………………………29
5.3.3 垫板的设计………………………30
5.3.4 固定圈的设计……………………31
5.3.5 衬套的设计………………………31
 5.4 下模部分的设计………………………31
5.4.1 凹模的设计………………………32
5.4.2 模座的设计………………………35
5.4.3 模具其他部分零件设计…………36
 
第6章 冷挤压模具材料………37
 6.1 冷挤压工作零件材料的要求…………37
 6.2 材料的选择……………………………37
第7章 实体的制作……………38
7.1 上模部分实体…………………………38
7.2 下模部分实体…………………………41
7.3  模具总装图…………………………45
结论……………………………46
致谢……………………………47
参考文献………………………48
附录

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