汽车转向液压油箱模具设计说明书.doc

优质文本 河南科技学院2007届本科毕业设计论文题目：汽车转向液压油箱模具设计学生姓名： 所在院系：所学专业： 机械设计制造及其自动化导师姓名： 完成时间：摘 要模具是生产应用中极为广泛的根底工艺装备。利用模具进行生产所表现出来的产品精度高、一致性好、效率高、消耗低等一系列优点，是其他加工方法不能比的。模具生产技术的上下，已经成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志。本文为汽车转向液压油箱模具设计，主要内容包括油箱下壳拉深模具设计、下壳冲孔模具设计、上壳拉深成形模具设计、上壳冲孔翻边模具设计及切边修整模具设计，共计5套模具，其中切边修整模具为上下壳共用的一组模具。关键词： 模具，拉深，冲孔，翻边本文由闰土效劳机械外文文献翻译成品淘宝店整理Mold Design of Automobile Hydraulic Fluid Tank AbstractMold is the based process equipment which widely used in the production. Compared the advantages of mold such as high precision, consistency, high efficiency, low cost are incomparable with other processing method. As a country, the level of the mold manufacturing technique is the sign of the manufacturing technique of the country. This design is Automobile Hydraulic Fluid Tank Mold Design, it including five parts, the under-part of the gasoline tank deep drawing mold, the under-part of the gasoline tank punching mold, the top gasoline tank drawing mold, the top gasoline tank extruding tool and the restricting dies. The restricting dies are in common for the two parts of the gasoline tank. Keywords：Mold, Drawing, Punching, Flanging目录1 绪论12 设计要求及模具材料选择13 油箱下壳拉深模具设计23.1 拉深工艺方案确实定23.2 毛坯尺寸的计算23.2.1 拉深方法确实定23.2.2 确定修边余量23.2.3 计算毛坯直径23.2.4 确定拉深系数及拉深次数33.3 计算各局部工艺力33.3.1 拉深力的计算33.3.2 压边力的计算33.3.3 压力机的公称压力的计算43.4 凸凹模主要工作局部尺寸的计算43.4.1 凸凹模的间隙43.4.2 拉深模具的圆角半径43.4.3 凸凹模的尺寸及公差43.4.4 凸模通气孔直径确实定53.5 模具结构及主要零部件设计53.5.1 压边圈设计53.5.2 弹簧的选择63.5.3 定位板设计63.5.4 模架的选用63.6 冲压设备的选择73.7 模具结构图74 油箱下壳冲孔模具设计84.1 冲压力的计算及冲压设备的选用84.1.1 冲裁力的计算84.1.2 推件力的计算84.1.3 卸料力的计算94.1.4 冲压设备的选用94.2 确定模具的压力中心94.3 计算凸凹模刃口尺寸94.4 模具总装置及主要零部件设计104.4.1 卸料橡胶的设计104.4.2 模具结构设计104.5 冲压模具结构图115 切边与修整模具设计125.1 切边力与整形力的计算及冲压设备的选用125.1.1 切边力的计算125.1.2 整形力的计算125.1.3 卸料力的计算125.1.4 冲压设备的选用125.2 计算凸凹模工作局部尺寸125.3 模具结构设计135.4 整形切边模具结构图146 上壳拉深模具设计156.1 毛坯尺寸计算156.1.1 毛坯直径计算156.1.2 确定修边余量156.1.3 确定拉深次数156.2 各局部工艺力的计算及设备的选用156.2.1 拉深力的计算156.2.2 压边力的计算156.2.3 设备的选用166.3 主要工作局部尺寸计算166.4 模具结构及主要零部件设计177上壳翻边成形模具设计197.1 各局部工艺力的计算及设备的选用197.1.1 翻边力的计算197.1.2 切边力的计算197.1.3 卸料力的计算197.1.4 设备的选用197.2 主要工作局部尺寸计算197.2.1 压力中心确实定197.2.2 冲孔翻边模尺寸计算197.3 模具结构及主要零部件设计208 结束语21谢词21参考文献22附录1 工件上壳23附录2 工件下壳24 1 绪论人类在劳动中学会了制造工具和使用工具，人们正是利用工具创造了巨大的精神文明和物质财富，生产工具的开展和不断改良代表着人类社会的进步，而模具是人类社会开展到一定程度所产生的一种先进的生产工具，人们用它制造了成千上万种生活用品和生产用品。在近代工业中模具工业已经成为工业开展的根底。国民经济中一些重大的工业部门，如机械、电子、冶金、交通、建筑、轻工、食品等行业都大量地使用着各种各样的模具。用模具成型制品与采用机床分步加工成制品的方法相比具有以下优点。1用模具成型生产效率高。2用模具成型的制品质量高。3用模具成型的制品原材料的利用率高。4 用模具成型的制品比用别的方法获得的制品本钱更低，经济效益更好。5用模具成型操作简单。综上所述，模具已成为当代工业生产中的重要手段，特别适用于各类产品的制造和生产，传统的用机械加工等方法自由成型的零件，很多都逐渐改成了使用模具成型，如自由锻改成了模锻、切削成型零件改成了压铸成型零件等，可以认为模具成型是成型工业开展的一个方向。2 设计要求及模具材料选择工件图见附录。设计出的模具要求能够满足以下条件：1能够拉深成型油箱上下壳。2能够完成油箱下壳冲孔。3能够完成油箱上壳冲孔翻边。4能够完成修边切边。5成型过程中保证精度要求。冷作模具材料选用时，可按以下步骤考虑：1按模具的大小考虑；2按模具形状和受力情况考虑； 3按模具的使用性能考虑；4按模具的工作量考虑；5按模具的用途考虑。汽车转向液压油箱由08AL碳素结构钢制造。综合考虑各种因素，查?热处理技术数据手册?及?模具设计手册?，常用冷作模具钢的选用参考为： 冲裁模：轻载冲裁模厚度2mm，大批量生产零件选用Cr12冲孔翻边模：冲孔翻边模大批量生产用 Cr12MoV (Cr4WMo2V)硬度要求HRC 57-60拉深模: 轻载拉深模、成形浅拉深模 9Mn2V ;Cr12。硬度要求 60-62 HRC 重载拉深模、大批量成型拉深模 Cr12；Cr12MoV ,硬度要求60-62 HRC故考虑各种因素，本设计模具材料均选Cr12，能符合各种性能要求，较为适宜。3 油箱下壳拉深模具设计3.1 拉深工艺方案确实定本工件材料为08AL，材料力学性能好，故本工件首先要落料，制成直径为300mm的圆片，拉深成成品，然后进行冲孔，最后进行修边修整1。3.2 毛坯尺寸的计算3.2.1 拉深方法确实定 工件厚度t =2mm，t >1mm,故按板厚中径尺寸计算,工件为筒形件，即按筒形件计算2。 凸缘直径d t =197mm,中径d =193mm。那么 d t/d =197mm/193mm=1.02<1.11.4 即该工件凸缘为窄凸缘，可按无凸缘筒形件进行计算。3.2.2 确定修边余量 由表可知：h/d=75mm/193mm=0.39 查表可得，取修边余量h=3mm。3.2.3 计算毛坯直径图1 工件图 查手册，由公式 D= 1其中，d1=179mm,d2=193mm,h1=67mm,r=6mm,h2=75mm 那么毛坯直径为： D= =301mm 取D=300 mm。 3.2.4 确定拉深系数及拉深次数 工件的总拉深系数：m= =0.65毛坯相对厚度： 100 =100=0.67工件相对高度： =0.404查表得,首次拉深极限系数为：m1=0.530.55m故拉深次数为：n=13.3 计算各局部工艺力3.3.1 拉深力的计算 查表，由公式 P=dtbk1 2 其中，b为材料的抗拉强度取410MPa3 k1 为修正系数，查表取0.6 那么拉深力为：P=dtbk1 =3.1419324100.6=300KN3.3.2 压边力的计算 由式 tD0.045(1-m) (3) 可知, D0.045(1-m)=3000.045(1-0.95)=4.725t=2mm 故需要有压边圈。由公式 F=Sq (4)其中,S为压边圈下毛坯的投影面积。 Q为单位压边力，查表取q=3N.mm2。那么压边力为： F=Sq =3.14D/22q =3.141501503=21KN3.3.3 压力机的公称压力的计算 压力机的公称压力为： F压 =1.4F+P=1.421+300=449KN 故压力机的公称压力应该大于449KN。 3.4 凸凹模主要工作局部尺寸的计算3.4.1 凸凹模的间隙 查表，选取拉深模单边间隙为： z=1.1t=1.12mm=2.2mm3.4.2 拉深模具的圆角半径 由公式可知，ra=8t=82mm=16mm rt=r=6mm3.4.3 凸凹模的尺寸及公差 由公式可知， Da =(D-0.75) (5) Dt=(D-0.7-2z) (6) 查表可知，=0.12, =0.08 那么凹模长轴为：aa=(195-0)=195mm 凸模长轴为： at=(195-0-4.4)=190.6mm 凹模短轴为：ba= (155-0)=155mm 凸模短轴为：bt=(155-0-4.4)=150.6mm 由公式可知，凹模高度为：h=kd 其中，取系数k=0.2 那么凹模高度为：h=kd=0.2195mm=39mm 取h=40mm，LB=350mm300mm 凹模厚度为：c=(1.52)h=6080mm 取c=80mm 凹模结构如图2。 图2 凹模3.4.4 凸模通气孔直径确实定 查表取凸模通气孔直径为dd=8mm。 凸模结构如图3。图3 凸模3.5 模具结构及主要零部件设计3.5.1 压边圈设计 采用弹性压边圈，压边圈与凸模、定位板需要保存一定的间隙，查表取间隙为2mm。 即d=298mm，d1=192mm，B=350mm，L=350mm，h1=15mm，h2=25mm。 压边圈如图4。图4 压边圈3.5.2 弹簧的选择 弹簧按国家标准选择，根据压边力及凸模行程，选外径D=40mm，材料直径d=6mm，自由高度H0=110mm，闭合高度H1=75mm，取装配高度H=95mm。3.5.3 定位板设计 定位板的高度h，查表取h=5mm。 间隙查表取=0.5mm。 那么定位板直径为d=301mm，L=400mm，B=350mm。 定位板上固定选用M6型螺钉。 如以下图5。3.5.4 模架的选用 由于此拉深模为非标准形式，需要计算闭合高度。其中，各模板的尺寸需取国标。 上模座LBH=400mm400mm50mm 下模座LBH=400mm400mm60mm 凸模固定板LBH=400mm400mm32mm 凸模的自由高度Ht=弹簧闭合高度+压边圈高度+25=75+25+25=125mm其中25mm为闭合时固定板和压边圈之间的距离。 模具的闭合高度为：H=上模座+凸模固定板+凸模自由高度+2mm+H凹+下模座=309mm图5 定位板3.6 冲压设备的选择 设备工作行程需要考虑工件成形和方便取件。因此工作行程S2.5h工件=2.575mm=188mm，查表选用JD21-100型压力机。3.7 模具结构图 模具结构图如以下图6所示。 其中卸料螺钉d=20mm，h=180mm。 下模座与凹模间固定螺钉选用M10。 定位板与凹模固定螺钉为M6。图6 油箱下壳拉深模具结构图1.模柄 2.上模座 3.凸模固定板 4.弹簧 5.压边圈 6.固定板 7.凹模 8.下模座 9.卸料螺钉 10.凸模4 油箱下壳冲孔模具设计4.1 冲压力的计算及冲压设备的选用4.1.1 冲裁力的计算 由于两孔的大小相同，所以冲裁力相等。 由式 F1=Ltb 7 其中，b为材料的抗拉强度取380MPa，L为冲裁件的周长4。 那么冲裁力为：F1=Ltb=3.1416mm2mm380MPa=38KN 故F=2F1=76KN4.1.2 推件力的计算 由式 F推=nK推F 8 选凹模刃口形状如7图，取h=6mm，那么n=h/t=3个，查表取K推=0.05 那么推件力为： F推=nK推F=30.0576KN=11.4KN 图7 凹模刃口形状4.1.3 卸料力的计算 由式 F卸=K卸F 9 查表取K卸=0.05，那么，F卸=K卸F=0.0576KN=3.8KN 应选择冲床的总冲压力为：F总=F+F卸+F推=76+3.8+11.4=91.2KN4.1.4 冲压设备的选用 选用开式双柱可倾压力机J23-10型压力机。4.2 确定模具的压力中心 画出工件形状，把冲裁周边分成根本线段，并选定坐标系X0Y，如图， L1=D=3.1416mm=50.24mm L2=L1=50.24mm X1=-28，Y1=0，X2=32，Y2=15 那么X0=2 Y0=7.5 即压力中心为图8虚线坐标中心。 图8 压力中心4.3 计算凸凹模刃口尺寸 查表可知，Zmin=0.22，Zmax=0.26，凸凹模的制造公差=0.02，=0.02校核：Zmax-Zmin=0.26-0.22=0.04，a+t=0.02+0.02=0.04满足Zmax-Zmina+t的条件，可以采用凸凹模分开加工的方法进行加工5。凸模刃口尺寸： dt=d+X 10凹模刃口尺寸： da=dt+Zmin 11查表得：X=0.75，=0.1那么，dt=d+X =16+0.750.1=16.075mmda=dt+Zmin=16.075+0.22=16.295mm冲孔凸模要在外面装推件块，因此设计成直柱的形状。凹模的厚度取h=25mm，壁厚取c=40mm，凹模直径D=180mm，d=140mm凸凹模结构如图9，图10，图9 冲孔凸模图10 凹模结构图4.4 模具总装置及主要零部件设计4.4.1 卸料橡胶的设计 橡胶的自由高度为：H自由=3.54S工作 12 取修模量为5mm， S工作=t+1mm+修模量=2mm+1mm+5mm=8mm 故橡胶的自由高度取28mm30mm，橡胶的装配高度取H=25mm。4.4.2 模具结构设计 上模座：LBH=200mm200mm45mm 下模座：LBH=200mm200mm50mm 模架的闭合高度：170mm210mm 垫板厚度：10mm 凸模固定板厚度：18mm 卸料板厚度：20mm 模具高度：H=45+10+18+25+10+75+2+25+50=260mm 凸模的自由长度：L=25mm+20mm+75mm+2mm+1mm+5mm=128mm 其中，凸模进入凹模的深度为1mm，凸模的修磨量为5mm。 Lmax=95=95=394mm LLmax，故满足弯曲强度要求。4.5 冲压模具结构图 模具结构如以下图11。图11 下壳冲孔模具结构图1.螺栓 2.下模座 3.凹模 4.定位板 5.卸料板 6.橡胶 7.凸模固定板8.上模座 9.螺栓 10.模柄 11.卸料螺钉 12.垫板 13.凸模 14.圆柱销5 切边与修整模具设计5.1 切边力与整形力的计算及冲压设备的选用5.1.1 切边力的计算 由式7可知，F=Ltb =1.5a+btb 其中a，b为椭圆的半轴，a=98.5mm，b=77.5mm，L为冲裁件的周长。 那么，F=Ltb =1.5a+btb=422KN5.1.2 整形力的计算 由式 P=Fp 13 其中，F为整形面积，p为单位压力，查表取p=100MPa。 那么P=Fp=L1mm100MPa=55.7KN5.1.3 卸料力的计算 查表取系数K卸=0.05 由式可知，F卸=K卸P=0.0555.7KN=2.78KN5.1.4 冲压设备的选用 根据各工艺力的计算，F总=F+P+F卸=480.48KN，选用JD21-100型压力机。5.2 计算凸凹模工作局部尺寸 整形凸模尺寸与拉深凸模尺寸相同，即at1=190.6mm，bt1=150.6mm，r1=1mm，r2=6mm。 查表取Zmin=0.22，Zmax=0.26，凸凹模的制造公差=0.02，=0.02校核：Zmax-Zmin=0.26-0.22=0.04，a+t=0.02+0.02=0.04满足Zmax-Zmina+t的条件，可以采用凸凹模分开加工的方法进行加工。取X=0.75。由式1011可知，at2=197+0.750=197mm bt2=157+0.750=157mm aa2=at2+Zmin=197.22mm ba2=bt2+Zmin=157.22mm凹模圆角ra=1mm取凹模高度h=25mm，凹模厚度c=40mm。凸凹模结构如图12，图13。5.3 模具结构设计 卸料板厚度：20mm 上模座：LBH=200mm200mm45mm 下模座：LBH=200mm200mm60mm凸模固定板厚度：18mm凸模自由长度：L=25mm+25mm=50mm螺钉选用M10。压边圈与下壳拉深模具上的压边圈相同。其他标准件按国家标准选用。图12 凸模结构图图13 凹模结构图5.4 整形切边模具结构图如图14。图14 整形切边模具结构图1.模柄 2.上模座 3.凸模固定板 4.弹簧5.定位板 6.凹模 7.下模座 8.卸料螺钉 9.凸模6 上壳拉深模具设计6.1 毛坯尺寸计算6.1.1 毛坯直径计算 由式1可知，D=230mm6.1.2 确定修边余量 毛坯的修边余量为：=0.13 查表取h=2mm6.1.3 确定拉深次数 工件的拉深系数：m=0.83 毛坯的相对厚度：=0.87 毛坯的相对高度：=0.14 查表得首次拉深极限为：m1=0.530.55m，所以拉深次数为n=1。6.2 各局部工艺力的计算及设备的选用6.2.1 拉深力的计算由公式2F=dtbk1 其中，b为材料的抗拉强度取380MPa k1 为修正系数，查表取0.4 那么拉深力为：F=dtbk1 =3.1419223800.4=183KN6.2.2 压边力的计算 由式 tD0.045(1-m) 可知, D0.045(1-m)=2300.045(1-0.87)=1.345t=2mm 故不需要有压边圈。6.2.3 设备的选用 设备工作行程需要考虑工件成形和方便取件。查表选用JD21-100型压力机。6.3 主要工作局部尺寸计算 查表可知，拉深模单边间隙Z=1.1t=2.2mm。取凹模圆角为：ra=6mm3t=6mm，故合理。 取凸模圆角为：rt=6mm由式56可知， Da =(D-0.75) Dt=(D-0.75-2z) 查表可知，=0.12, =0.08 那么凹模长轴为：aa1=(195-0)=195mm aa2=(188-0)=188mm 凸模长轴为： at1=(195-0-4.4)=190.6mm at2=(188-0-4.4)=183.6mm 凹模短轴为：ba1= (155-0)=155mm ba2= (148-0)=148mm 凸模短轴为：bt1=(155-0-4.4)=150.6mm bt2=(148-4.4)=143.6mm 取凹模高度h=35mm，h1=9mm，h2=25mm，凹模厚度c=40mm，凹模上滤网定位孔及环形孔为非主要要求局部，故取r=6mm，环形孔D=4.5mm，凹模上滤网定位孔高度h=2mm。凸模上滤网定位孔及环形孔尺寸分别取r=4mm，D=6.5mm，凸模上滤网定位孔深度h=4mm。 凸模结构如图15。图15 凸模结构图凹模结构如图16。6.4 模具结构及主要零部件设计上模座：LBH=200mm200mm40mm 下模座：LBH=200mm200mm50mm凸模固定板厚度：20mm凸模自由长度：L=20mm+25mm+25mm+20mm=90mm凹模与下模座固定螺钉为M12。卸料板结构与下壳拉深模具的卸料板相同。卸料板高度为：20mm定位板结构下壳拉深模具的定位板相同，其内圆孔径d=231mm。定位板：BLH=280mm240mm10mm模具结构如图17。图16 凹模结构图图17 上壳拉深成形模具1.模柄 2.上模座 3.凸模固定板 4.橡胶 5.定位板6.凹模 7.下模座 8.卸料板 9.凸模 7上壳翻边成形模具设计7.1 各局部工艺力的计算及设备的选用7.1.1 翻边力的计算 由式可知， F翻=1.1tsD-d0 14 其中，s 为材料的屈服强度，查表取s=200MPa d0为预制孔直径，取d0=0，当d0=0时，翻边力F=1.3F翻。 那么翻边力为：F=1.3F =110.5KN7.1.2 切边力的计算 由式可知， F切=1.3Lt 15 其中L为切件的周长，为材料的抗剪强度，查表取280MPa。 那么切边力为：F切=1.3Lt=137KN7.1.3 卸料力的计算 由式可知， F卸=K卸F切 16 查表取K卸=0.03 那么卸料力为：F卸=K卸F切 =0.03137KN=4.1KN7.1.4 设备的选用 总冲裁力为：F总=F+ F卸+ F切=336.6KN 应选用J23-63型压力机。7.2 主要工作局部尺寸计算7.2.1 压力中心确实定 由于冲孔翻边件为圆，所以压力中心为圆心。7.2.2 冲孔翻边模尺寸计算查表可知，Zmin=0.22，Zmax=0.26，凸凹模的制造公差=0.02，=0.02校核：Zmax-Zmin=0.26-0.22=0.04，a+t=0.02+0.02=0.04满足Zmax-Zmina+t的条件，可以采用凸凹模分开加工的方法进行加工。查表取X=0.75由式1011可知，dt=d+X=60mm Da=dt+Zmin=60.22mm 取凹模高度为25mm，d1=80mm，d2=110mm。 凸凹模结构如图18，图19。图18 凸模图19 凹模7.3 模具结构及主要零部件设计上模座：LBH=200mm200mm30mm 下模座：LBH=200mm200mm35mm凸模固定板厚度：20mm凸模自由长度：L=20mm+25mm+25mm+30mm=100mm凸模修模量为10mm凹模与下模座固定螺钉为M10，上模座与凸模固定板螺钉为M12，圆柱销直径为d=8mm。模具结构如图20。图20 上壳冲孔翻边模具1.螺栓 2.下模座 3.凹模 4.凸模固定板 5.上模座6.螺栓 7.模柄 8.垫板 9.凸模 10.定位板 11.圆柱销8 结束语本套生产设备共计5套模具，结构简单实用，由这5套模具能够生产出符合要求的工件，现与工厂内投入生产的设备相差无几，生产可靠。 谢词经过了两个多月的努力，终于完成了毕业设计。在这次毕业设计中，感谢院系领导给我们创造良好的环境和时机，让我们能够将所学得的知识学以所用；更感谢指导老师的不倦教导和大力帮助，本次毕业设计是在指导老师的认真辅导和细心帮助下完成的，他知识渊博、治学态度严谨而且有很高的责任心，认真批阅，细心指导，在这次毕业设计中给我提供了很大的帮助，特别是我在设计当中遇到困难不知道如何解决时，他给我提出了很多有建设性的意见。值此毕业论文完成之际，特向不辞辛苦教导我的老师和在这次毕业设计中给予我帮助的同组同学表示衷心的感谢！参考文献1刘洁.现代模具设计M.北京：化学工业出版社，20052邓明.实用模具设计简明手册M.北京：机械工业出版社，20063赵兴盛.实用模具材料应用手册M.北京：机械工业出版社，20054许发樾.实用模具设计与制造手册第二版M.北京：机械工业出版社，20055郝滨海.冲压模具简明设计手册M.北京：化学工业出版社，20046张玉庭.热处理技师手册M.北京：机械工业出版社，20057赵震，彭颖虹.KBE在冲压工艺设计中的应用J.模具技术，200148刘靖岩.冷冲压工艺与模具设计M.北京：中国轻工业出版社，20069罗晓哗，赵沉着.模具的液压成行工艺J.液体传动与控制，2004310薛启翔.冲压模具设计结构图册M.北京：化学工业出版社，200611欧阳波仪.现代冷冲模具设计根底实例M.北京：化学工业出版社，200612李德群.金属成型工艺和设备研究的新成果J.中国机械工程，2002613李建军.模具设计根底及模具CADM.北京：机械工业出版社，200514王洪俊，范海雁.汽车冲压件成行新工艺J.汽车工艺与材料，2005815韦龙.大型精密冷冲模具的设计与制造J.汽车工艺与材料，20052附录1 工件上壳 附录2 工件下壳