一、选题背景和意义
冲压生产具有生产效率高、尺寸精度好、重量轻、成本底并易于实现机械化和自动化的特点。冲压工艺日益发展，已经广泛应用于工业发展的各个方面。在汽车、拖拉机、电器电机、电子、仪表、日用生活用品、航空航天以及国防工业等各个部门均占有愈来愈重要的地位，模具技术已在国民经济各部门得到广泛的应用。但是在模具设计制造水平和标准化程度上，与一些发达国家尚有很大的差距。与发达国家相比，中国模具工业无论在技术上、还是在管理上，都存在较大差距，特别在大型、精密、复杂、长寿命模具技术上差距尤为明显。中国每年需要大量进口此类模具，在模具产品结构上，中低档模具相对过剩，市场竞争加剧价格偏低，降低了许多模具企业的效益。但是中高档模具能力不足，模具的开发能力较弱，技术人才严重不足，科研开发和技术攻关投入少，模具技术人才特别是中高级技术人才和经营管理人才缺乏，这些都成为限制模具行业发展的重要因素。随着科学技术的不断发展，加工技术的不断深化，加工件的精度日趋提高，近年来，模具的制造也得到长足的进步。
带轮是带传动机构中重要的零件之一。它是一种用途十分广泛、年需求量很大的机械传动零件。
随着机械工业特别是汽车制造业的发展，节约原材料，降低能耗，提高整机的质量是普遍关注的大问题。因此，对作为机械传动零件的带轮如何优化设计，改革加工方法，对促进机械工业的发展具有特别重要的意义。对于发达的现代工业来说，笨重的铸铁带轮已较难适应现代工业化发展的需求。为此人们一直寻求一种新的替代品，进而突破传统工艺。
采用钢板冲压制作的皮带轮在这种时代背景下应运而生，采用钢板制作的皮带轮是一种轻型结构的带轮(通称钣制带轮)。冲压皮带轮作为皮带轮的一种新型的结构型式，以其精度高、重量轻、节能、节材、动平衡好、生产效率高，无环境污染等特点，己被汽车工业广泛应用，铸铁等型式的传统皮带轮将会逐渐减少使用，产生了良好的社会效益和经济效益。
同其他制造皮带轮的工艺方法相比，冲压皮带轮的有着巨大的优势：
(1)在具有足够刚度的条件下，冲压皮带轮重量轻，比铸铁带轮轻3/4以上。
(2)材料密度和壁厚均匀。因其是整体结构，成形工艺合理，尺寸精度高(即槽面径向跳动量一般在0.1~0. 2 )，动平衡性好，惯量小。
(3)同胀压法相比，所用工具和模具的费用低(为胀压模具费的1/5)，而且强度高，寿命长，同时这种冲压成形的皮带轮具有可通用性，在工序周转和运输过程中的损坏率低。
(4)节能、节料、低成本。冲工艺能耗低，优于铸铁带轮的铸造与退火等能耗工序，节约能源材料在50%以上，效率高，每分钟可加工数件。
(5)无环境污染。工人劳动条件好，劳动强度低。
二、课题关键问题及难点
本设计为一的圆筒形带轮件，在设计模具前应了解相关的带轮制造技术，针对工件自身特性，需要落料、拉深、冲裁、翻边等采用多道工序成形方法。在该零件生产工艺中, 应考虑材料在各个变形方向的成形极限, 分析各个工序对材料性能以及零件精度的影响，从而预留足够的坯料。考虑工艺可行性与零件性能，制定较合理的生产工艺是本次设计的一个难点，应。再一个难点是确定模具结构，具体表现在翻边工艺的实现上，各工序能否顺利完成，应保证模具设计的可行性。
三、调研报告（或文献综述）
钣制带轮作为皮带轮的一种新型的结构形式，以其精度高、节能、节材、动平衡好、无环境污染等优点已广泛被汽车工业所应用，并且在很多领域逐步铸铁等其他形式的传统皮带轮，产生了良好的社会效益和经济效益。
钣制皮带轮品种繁多，但按其结构型式可分为:折叠式、多v型(多楔式)和劈开式等等(图1)
材料
钣制皮带轮通常使用Q235一A、08F或08AL等优质拉伸钢板制造。根据皮带轮的结构型式和直径大小，所用材料板厚一般为1一8mm，其直径与材料板厚的。
对应关系见下表。
带轮结构型式 带轮直径/mm 材料板厚/mm
折叠(单槽)式 60一300 1.5一3.0
折叠(双槽)式 100一280 1.5一2.5
折叠(三槽)式 130一280 1.5一2.5
多V型(多楔式) 80一250 2.5一3.0
劈开式 80一250 4.0一8.0
以旋压成型皮带轮为例了解钣制带轮
旋压成形带轮：旋压成型皮带轮是钣制带轮较新的结构形式，成型方法有缩旋法、劈开法、滚压法三种
（1）缩旋成形钣制皮带轮：把冲压拉伸成形的毛坯筒形预制坯件，将其置于旋压机主轴和上压芯头轴上的组合式旋压模中压紧使其随主轴一起旋转，通过预成型模对毛坯筒壁旋加径向压力，迫使其径向收缩均匀的使筒坯料在预成型滚轮作用下向心模形成的空隙中流动通过成形轮而成形。该成形方法主要用于单槽轮，双槽轮多槽轮复合轮的制造。
（2）劈开成形钣制旋压皮带轮：把冲压成形的盘状毛坯件装夹在成形模中，使其随主轴高速旋转，通过边缘呈尖壁状的成型滚轮对准盘状毛坯的中性层沿径向挤入，将其劈开成V形槽轮。该成形方法主要用于单槽轮的制造。
（3）滚压成型钣制皮带轮：是把冲压拉伸成形的筒状毛坯件装夹在带有顶压座的成型模中，使其随主轴高速旋转，通过滚压成型轮沿径向滚压成设计宽带面，由齿形滚压模轮挤出所需要的槽形而形成的带轮。该成形方法主要用于多楔带轮复合带轮的制造。
采用板材生产的皮带轮，虽然其型式、规格、尺寸不同，但其加工过程大体是一样的。工艺流程:下料——落料——拉深①——拉深②——切边——校形——冲孔——切边——表涂——检验
钣制旋压皮带轮通常的工艺流程为:下料一冲裁和拉延预成形一旋压终成形。折叠式皮带轮与多V型皮带轮的工艺流程见图2
折叠式皮带轮又分为单槽式和多槽式，后者用得较多。折叠单槽式皮带轮因强度和平衡性均较差，用得较少，且正逐步为新开发的劈开式和传动更好的多v型皮带轮所代替。劈开式皮带轮的生产工艺流程见图3
由图可见，劈开式较折叠式省去了一道拉延制坯工序，它是在旋压机上，直接将板坯在径向强力劈开一定深度后，再旋压出皮带型槽。它有效地解决了折叠式单槽轮在强度、承载力及平衡性方面的不足，使生产率提高、成本降低。
3钣制旋压皮带轮的主要成形设备
钣制旋压皮带轮生产所需设备主要有剪板机、压力机、车床、旋压机、表面处理设备。主要成形设备是专用旋压机。它的工作原理是将板坯夹紧在旋压机上，并按要求速度旋转，由旋压轮对其表面施压，产生局部变形，这种连续施压，连续局部成形，可获得饭制皮带轮的最终形状尺寸。折叠式及劈开式的饭制皮带轮在旋压机上的成形过程见图4
本次设计的带轮如下图示
此带轮同样为钣制带轮，通过了解钣制带轮的制造工艺，针对此带轮的自身特征，不需要旋压工序，即可在制造工艺上省略掉旋压增加翻边工序最终得到工件。
参考文献:
1郭刚健.钣制多v型带轮v型槽旋压成形工艺研究【c】.第七届全国旋压技术交流会议论文集，1996.126一131.
2孙存福.旋压带轮成形质量分析与带轮旋压机能力评价【J】.锻造与冲压. 2005( 10).34- 35
3北京航空航天大学.钣制旋压成型技术及其应用【R】.科研报告.1992.10
4王芳.冷冲压模具设计指导［M］. 北京:机械工业出版社,1999.60-70.
四、方案论证
此工件是一个带轮,在了解了其成形工艺后，初步断定由落料、拉深、冲孔、翻边等工序完成。可以制定两种方案。
第一种：全部采用单工序模。这种方法的优点是制造简单，但需要的模具多，不仅制造成本高而且效率很低，不适合大批量生产。
第二种：采用复合模，选择合适的工序组合用复合模。这种方法虽然模具制造相对较复杂，但生产效率高且成本低，适用于大批量生产。
五、进度安排
第1—2周 查阅资料，翻译文献，写开题报告；
第3—4周 毕业实习；
第5—6周 进行工艺计算，相关软件学习；
第7—8周 确定工艺方案，落料拉伸模具的结构设计；
第9—10周 第二套模具设计，模具零件绘制；
第11—12周 第三套模具设计及零件图绘制；
第13—14周 第四套模具结构设计及零件图绘制；
第15—16周 模具图修改，撰写毕业设计说明书；
第17—18周 制作PPT，答辩。 |
