分析cad技术在冲压焊接离心泵叶片模具设计中的应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com第4期(总第161期)机械工程与自动化No．42010年8月MECHANICALENGINEERING＆AUT0MATIONAug．文章编号：1672—6413(2010)04—0108—02CAD技术在冲压焊接离心泵叶片模具设计中的应用刘元义，刘永艳(山东理工大学机械工程学院，山东淄博255049)摘要：模具设计正由传统的二维设计向三维设计转变。以冲压焊接离心泵叶片为例，分析了其制造工艺，并利用UG软件对堵塞流道型叶片的落料冲孔模具和成形模具进行了设计，保证了叶片的制造精度，提高了泵的效率。关键词：堵塞流道型叶片；模具；设计；CAD中图分类号

2、：TG385．2：TP391．72文献标识码：A0引言2落料冲孔模具的设计冲压焊接离心泵是2O世纪8O年代才发展起来的2．1工艺分析及排样设计新技术，它采用了不锈钢焊接的叶轮、导流筒、导叶落料冲孔模具主要考虑排样设计、冲压力计算、刃等代替原来的铸造泵，具有节能、节材、减少污染和口尺寸计算及零件结构设计计算。该冲压件的精度等降低工人劳动强度的特点，因此在石油化工、医药等级为8级，不需要采用精冲等特殊的冲裁方式。生产领域有着广泛的应用。冲压焊接离心泵中的流体力学批量为大批量，不考虑单工序模，因此采用落料冲孔设计，主要也是对叶轮件中叶片几何参数的设计[1]。目模。排样采用直排法。前冲压

3、泵中常用的叶片型式有圆柱型、机翼型和堵塞2．2冲裁力与冲床吨位流道型。经理论和实验验证I2]，堵塞流道型叶轮能够较冲裁力的计算将为冲床的选择提供依据，在计算好地限制叶轮出口段的扩散，得到较高的效率和扬程。冲床的吨位时，要考虑推件力和卸料力。采用普通平随着CAD技术的发展，冲压模具的设计已逐渐刃口凸凹模冲裁时，冲裁力F的计算公式为：地从二维设计转向三维设计。本文探讨基于UG的冲Fi中=KLtr。压焊接离心泵叶片的冲压工艺，并分析落冲模和弯曲其中：K为冲裁系数；L为冲件周长；t为冲件厚度。模的设计要点。从凹模中推出冲件和废料的力为推件力F推，计算1堵塞流道型叶片的分析公式为：冲压泵堵

4、塞流道型叶片采用不锈钢板制作。利用F推一nk1F冲。UG绘出的叶片三维图如图1所示。其中：为卡在凹模中的冲件个数；k为推件力系数，取k1—0．02。从凸模上卸下冲件的力为卸料力F卸，计算公式为：F卸一kzF冲。其中：k。为卸料力系数，取k一0．01。图1堵塞流道型叶片冲床总冲裁力为：该零件结构较复杂，叶片较薄，适宜冲裁加工。冲F一F脚十F牲+F酶。裁加工的基本工序为：落料冲孔、成形。要求零件的将各参数代人可计算出所需的总冲裁力F总一尺寸公差为IT8级，利用普通的冲裁方式可达到要166360．5N，因此选择20t冲床。求。叶片材料为不锈钢1Crl3，抗剪强度r为2．3压力中心的确定

5、320MPa～380MPa，抗拉强度为400MPa～模具的压力中心必须通过模柄的轴线与压力机滑470MPa，板料厚度为1mm。块的中心线重合，才能保证受力均衡，工作平稳。冲收稿日期：200912-15；修回日期：201003一l7作者简介：刘元义(1963一)，男．1IJ东蒙阴人，教授，博士。学兔兔www.xuetutu.com2010年第4期刘元义，等：CAD技术在冲压焊接离心泵叶片模具设计中的应用‘1O9‘裁件压力中心的位置(，Y)可由平衡条件得到：最顶端和凸模固定板上都相应地线切割边，因此易保证装配的精度，也就保证了模具的精度。∑由于叶片的厚度为1mm，为了使冲制出的工件+

6、i=1一__一_I_。平整，因此在结构的设计中采用弹压卸料装置，模具JJii：～1装配采用凸模和凹模在上、凸凹模在下的倒装结构，其具体装配图如图3所示。r～flY】+厂2Y2+⋯+3z_a一1一—一一。jtI1其中：(一1，2，⋯，)为各组成线段的长度，mm；、Y(：：=1，2，⋯，)为各组成线段压力中心的z、Y坐标，mm。由于该冲压件是圆形，故压力中心在圆心上。还(a)上模(b)F模可利用AutoCAD菜单的“工具”一“查询”一“面域、图3落冲模装配图质量特性”，自动求得压力中心(，Y)l_3]。3弯曲成形模具的设计2．4凸、凹模刃口尺寸及建模3．1弯曲力的计算冲裁间隙是板料冲

7、裁工艺及模具设计制造中非常弯曲力的计算是选择压力机的关键。弯曲力P的重要的工艺参数，冲裁问隙的合理设计关系到冲压制计算公式为：件的断面质量和尺寸精度。为了保证中间花键孔、3个O．25~btBp一——斜长孔和大圆的位置，采用落冲模具，且模具采用倒10000。装结构。凸、凹模工作刃口尺寸的计算如下：其中：B为弯曲线长度，mm。代人数据计算得到P一(1)冲孔时凸、凹模工作刃口尺寸计算公式为：3．2t，所以选择的压力机为5t。dp一(+△)一2。3．2弹性变形产生的原因与预防d一(+Z)