前車門限位器布置與設計論文（可編輯）

1、前車門限位器布置與設計論文 目錄摘要- 1 -abstract- 1 -1前言- 2 -2緒論- 3 -2.1汽車歷史- 3 -2.2限位器歷史背景- 4 -2.3限位器的作用- 5 -2.4限位器的分類- 5 -2.5車門限位器工作原理- 7 -3設計分析- 8 -3.1 f202前車門限位器的任務要求- 8 -3.1.1基本要求及選擇- 8 -3.1.2外觀及工作要求- 9 -3.1.3操作特性- 9 -3.2 理論分析- 10 -3.3 f202前車門限位器布置方法- 12 -4.f202前車門限位器設計- 13 -4.1 限位器主臂軌跡的設計- 13 -4.2限位器主臂的形狀設計- 1

2、8 -4.2.1限位器的力學研究- 18 -4.2.2重力矩的計算- 20 -4.2.3開門力矩的計算- 21 -4.2.4限位器有效分力計算- 23 -4.2.5限位器主臂形狀設計- 26 -4.3限位器其他零部件的選擇- 27 -5.限位桿的沖壓工藝設計- 28 -5.1沖壓件的工藝性分析及工藝方案- 28 -5.1.1沖壓件的尺寸精度- 28 -5.1.2生產批量- 28 -5.1.3沖壓工藝方案的確定- 28 -5.2初始計算- 28 -5.2.1搭邊設計- 28 -5.2.2排樣圖設計- 30 -3.1.3材料利用率計算- 30 -5.3工藝計算- 31 -5.3.1工藝力計算- 3

3、1 -5.3.2沖孔8.5以及6- 32 -5.3.3工藝力計算- 33 -5.3.4設備選擇- 34 -5.3.5凸模與凹模刃口部分尺寸的計算- 35 -5.4凸、凹模結構- 38 -5.4.1凹模洞口的類型- 38 -5.4.2凸模結構設計- 40 -1.卸料裝置- 40 -2.模架選擇- 41 -5.5模具裝配圖及爆炸圖- 42 -總結與體會- 45 -致謝詞- 47 -參考文獻- 48 -摘要 從車門限位器的結構、原理、性能要求及限位器的布置思路;研究了滿足手感要求的開關門力矩、重力矩和限位器力矩之間的關系,從而得出限位器主臂形狀設計思路。提出了限位器主臂軌跡的求解方法;推導出限位器力

4、臂的計算公式、限位器合力及分力的關系式,平路、斜坡、上坡及下坡等各種情況下重力矩的求解方法。同時介紹了車門限位器,包括限位臂和限位殼體總成組成,在限位器的一端設有緩沖殼體,并在其端部設有限位銷,緩沖殼體內設有緩沖膠塊,其特征為:限位器殼體內部包括上下對稱的彈簧、滾針、以及支撐滾針的導槽。最后做了f202前車門限位器的限位桿的沖壓模具。【關鍵詞】:車門限位器、限位臂軌跡、限位殼、限位力臂abstract for from the limit of the structure, principle, performance requirements and spacing device layou

5、t thinking; put forward the boom trajectory limit device several methods of solving; deduces the calculation formula for 3-phase arm is, limit the equation of force and component, flat road, slope, uphill and downhill, etc. various kinds of cases heavy torque, studied the method of calculating the r

6、equired open closed feel satisfied, heavy torque and torque limit is the relationship between torque limit device, concluded that the boom shape design ideas. meanwhile introduces the limit device, including limit arm and limit shell assembly is composed in the end, limit, and with buffer shell jidu

7、an department sets limit pin, buffer shell contains a buffer blob of, its characteristic is: limit the diverter housing and internal including the spring, needle symmetry, and support needles guide groove. finally done before f202 analyzing the movement of the limit device and get the result.【key wo

8、rds】: door checkertracklimit shelllimit torque 1前言 車門限位器是用以定位車門的開關角度,控制車門停留在要求的位置,在最大開啟角度范圍內設兩到三個檔位,并在開關門的過程中有一定的保持力矩和開啟關閉力矩的裝置。它既能防止因開關門過猛或大風天氣而損壞車門和傷害行人,也能防止在坡路上因車門的突然關閉而造成人員的傷害。 限位器可分為獨立式和復合式結構。獨立式限位器的結構多種多樣,在獨立式限位器如下圖中常用的一種結構式由限位臂和限位器殼體總成等零件組成此種獨立式限位器是通過限位臂上凹凸槽與殼體內的滾針相接觸,并通過彈性體大道夾緊限位臂的作用。 如圖1.1

9、目前,限位器的彈性體大都采用橡膠塊的形式,所以。但隨著使用次數的增加,橡膠塊經常被壓縮,再考慮到天氣等原因,橡膠塊很容易老化,失去彈性體的作用,使限位力矩減小,并最終導致限位器失效。特別是在寒冷地區(qū),橡膠塊硬化,使開門困難。如何保證彈性體的彈性,保證限位器的使用壽命,一直是車輛研究機構和廠家所要解決的問題。 目前,國內對于車門限位器的法規(guī)及設計指導資料甚少,而限位器作為直接影響車門開啟手感及車門檔位的功能件,其從開始的設計布置到最后的性能驗證,都是一個值得深入研究的關鍵技術領域。限位器的運動過程是旋轉與線運動的復合運動,在設計過程中應該控制主臂的運動軌跡,避免與周邊件干涉,同時應控制主臂與限位

10、器盒的相對運動關系,對限位器的耐久性有一定的幫助。本文提供了一種從限位器主臂軌跡設計,到限位器力臂、力矩及主臂形狀設計的前期布置與設計思路。2緒論2.1汽車歷史 從1957年新中國的第一輛汽車正式生產下線,中國汽車在20世紀中期經歷了漫長的緩慢發(fā)展階段,在經過2003年和2006年的兩輪爆發(fā)式增長后,開始步入平穩(wěn)增長階段。2009年嚴峻的宏觀經濟形勢下,中國汽車行業(yè)的發(fā)展面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與機遇,同時也受到來自各個方面的沖擊。中國要想從汽車制造大國發(fā)展成為汽車產業(yè)強國,就必須在汽車產品的研發(fā)上取得突破。歐美日的汽車企業(yè)之所以能夠如此強勢,與他們幾十年甚至上百年的技術革新與經驗積累是分不開的,

11、翻開他們汽車產業(yè)發(fā)展的歷史,我們都能夠清晰的感受到他們相同的企業(yè)發(fā)展脈絡:明確的市場定位,堅定不移的技術研發(fā),引領潮流的戰(zhàn)略方向,這一切,做足了他們的原始積累。我們的起步盡管有些晚,但是汽車產業(yè)作為中國經濟的支柱產業(yè)之一,近年來在技術研發(fā)上的投入力度明顯增加,從過去的汽車產品進口到產品引進生產再到技術轉化,近幾年來更是直接的技術引進、并購國外先進的汽車企業(yè),中國的汽車技術如雨后春筍般迅猛發(fā)展。生產廠家為了能在市場競爭中立于不敗之地,就必須提高產品質量,降低生產成本,縮短產品的開發(fā)周期,提高勞動生產率,所有這些迫使設計者不斷地尋求智能化的設計工具和先進的設計方法。 目前汽車產品的更新?lián)Q代速度很快

12、,而每一款汽車的設計作為一個系統(tǒng)的工程,是相對獨立的過程,很多跨國汽車公司早在幾十年前就已經打破了這種相對的獨立,將設計的每一個過程凝練提升,形成一個個模塊,按照系統(tǒng)的方法組織起來,定義為汽車設計流程。在以后的新車設計中,將每一個過程融入了這種既定的設計模式,按部就班地推進,控制著汽車的每一個非常詳細的設計過程,從而順利高效地完成設計。在國內,一汽、二汽、上汽等大的汽車企業(yè)集團都已經建立起了比較完善的產品設計流程,在國內愈演愈烈的車產品競爭中,這些企業(yè)的產品競爭力有著明顯的優(yōu)勢,產品更新速度快,質量可靠,深得用戶的信賴,可見研發(fā)流程的建立對企業(yè)的重要意義。 隨著汽車車身造型的設計與修改要求日趨

13、增高,參數化設計更符合和貼近現代cad中的概念設計和并行設計思想,并可提高設計與分析的柔性,因此車身模型的參數化設計已經成為車輛制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。參數化設計是以一種全新的思維方式來進行產品的創(chuàng)建和修改設計的方法。目前傳統(tǒng)的手工造型方法已被建立在各種先進的造型建模軟件基礎上的計算機輔助造型方法所取代,參數化設計技術能夠快速吸收國外汽車車身設計的先進技術,快速響應市場,提高我國自主設計開發(fā)汽車的能力,提高汽車產品競爭能力。2.2限位器歷史背景 在限位器結構設計方面,國外汽車大公司和設計公司經過幾十年的試驗、分析、經驗積累,形成了實用的結構設計數據庫、設計改正記錄和設計規(guī)范,以及面向整個開發(fā)流

14、程的 cae(computer aided engineering)技術,有效地幫助和指導著設計師進行輕量化、強度剛度、nvh(noise vibration harshness)、碰撞、空氣動力學、疲勞以及板金沖壓成型分析。目前我國汽車行業(yè)中,只有幾個大企業(yè)中有一些關于限位器結構設計與分析資料,且很不系統(tǒng),沒有形成規(guī)范化數據庫和設計分析規(guī)范,使得我們的設計分析工作缺乏技術依據,結構設計與工程分析水平總在低水平徘徊。 由上面的分析,可以看出國外大汽車公司在汽車設計過程中,積累了許多共性的、可供參考的東西,如先進的產品設計技術,擁有大量試驗、用戶數據和經驗的工程數據庫(如總布置參數、結構斷面),

15、先進實驗方法和試驗規(guī)范等,這些都是最寶貴的技術財富。如果我們能將這些資料加以整理分析,把設計原理和知識、同類設計以及專家經驗等融入到軟件中去,實現知識的重用,那么設計者就能避免大量的重復性設計工作,這對轎車車身設計乃至小小的限位器設計經驗尚不豐富的我國設計人員來說,無疑具有重大指導意義。 因此,下一代的 cax 系統(tǒng)應該利用計算機延伸以創(chuàng)造性思維為核心的人類專家的設計能力,盡可能地實現設計過程的自動化。這才是真正意義上的設計工具。設計的過程取決于對知識的掌握、處理和應用,沒有知識就無法進行分析、判斷和決策,因此設計自動化就是對知識的自動化處理。目前,基于知識的工程 knowledge base

16、d engineering,kbe技術是解決這一問題最有前途的方案。2.3限位器的作用 車門限位器是車門運動開啟與關閉過程中的定位裝置,同樣是不可忽視的部件。 限位器具有以下功用:1保護車門前邊框,防止與車身板金接觸;2實現一定角度區(qū)域內的自動開啟定位與自動關閉車門;3刮風天,特別是車輛順風開門時,它能保護車門,限制到一定程度、而不被損壞。2.4限位器的分類 1 滑移式 橡膠雙面壓力彈簧 最大扭矩:35nm 質量:190g 2 凹坑式 金屬雙面壓力彈簧 最大扭矩:40nm 質量:170g-240g 3 輥軸式 螺旋彈簧 最大扭矩:50nm 質量:270g 4 輥軸式 扭轉彈簧 最大扭矩:50n

17、m 質量:320g 5 滑移式 金屬雙面壓力彈簧 最大扭矩:60nm 質量:300g 我們在設計過程中,常常根據不同的扭力需求,選用不同的結構類型。 同時,以上5種不同的結構形式,按照次序,價格依次增加。2.5車門限位器工作原理 無論哪種類型的限位器,其工作原理均是通過車門的開閉,帶動安裝在車門上的限位器盒,使限位器盒里的彈性元件與限位主臂間產生相對運動,靠主臂的形狀使彈性原件產生或大或小的彈性力,壓擠主臂產生摩擦限位力,最終實現達到開門手感要求和車門限位的目的。2.6限位器的主要結構形式 限位器主要結構如圖2.6.1所示,一般由四部分組成:固定在車體上的支座;固定在車門上的限位盒;提供限位力

18、的彈性元件,如橡膠塊、螺旋彈簧、扭桿彈簧等限位結構;主臂或凸輪。根據彈性原件及限位結構的不同,目前汽車上的限位器常見結構如圖2.1所示。 圖 2.13設計分析3.1 f202前車門限位器的任務要求3.1.1基本要求及選擇 限位器應符合圖紙的規(guī)定,并按經規(guī)定程序批準的產品圖樣及技術文件制造。我們將設計的是一款新型大眾型商務車,既然面向大眾所以我們要嚴格控制成本,另外又要考慮到自身工藝水平等因素,而且這款車在車門限位方面沒有特別的要求,所以我們根據2.4的限位器分類來看,我們選用最便宜這款滑移式,橡膠雙面壓力彈簧,最大扭矩35n。3.1.2外觀及工作要求 (1)限位器外觀色澤均勻,金屬表面處理層均

19、勻、無碰劃傷等缺陷; (2)塑料件表面無縮痕和斑點以及損傷等缺陷; (3)各摩擦部位應按照圖紙要求均勻涂圖紙規(guī)定牌號的潤滑脂,且必須遵守圖紙上有關潤滑脂數量的規(guī)定,不允許不抹潤滑脂或抹得過多。 (4)限位器應限位準確、可靠,運動過程中無卡滯、異響等缺陷。3.1.3操作特性 (1)車門最大開啟力和最大關閉力滿足圖紙的要求:如果圖紙無要求,可以采用以下標準驗收:30-35n。 (2)操作扭矩特性曲線滿足圖紙要求; (3)限位器抗拉強度承受最大扭矩390n.m時應無破壞。 耐候性: (1)限位器應經-322c耐寒性試驗后,操作扭矩變化率應在30%以內,工作過程中應無異響,任何部位不允許出現開裂等缺陷

20、。 (2)限位器經+802c、75%濕度的耐熱性試驗后,操作扭矩變化率應在30%以內,工作過程中應無異響,任何部位不允許出現開裂、變形等缺陷。操作扭矩變化率應在5%以內; (3)限位器在經過高低溫試驗,恢復室溫后,工作過程中應無異響,任何部位不允許出現開裂等缺陷。 耐久性: 限位器經50000次循環(huán)耐久性試驗,試驗過程中,任何部位不允許出現異常磨損、開裂等缺陷,操作扭矩變化率應在30%以內,工作過程中應無異響。 耐腐蝕性: 限位器經114小時鹽霧試驗后,試驗后各部位應無肉眼可見的腐蝕、發(fā)漲、表層脫落等缺陷。限位功能正常,工作過程中應無卡滯、異響等缺陷。螺紋連接強度要求 螺紋的鏈接強度不小于13

21、n.m 。3.2 理論分析 為了保證汽車在一定角度的斜坡上車門保持開啟狀態(tài)的能力(如下圖3.1),需要該限位器最大扭矩達到一定值。圖3.1 最大扭矩s為門開啟到最大角度時,門的重力產生的圍繞鉸鏈軸心線的使門關閉的扭矩。根據最大扭矩值選用限位器類型。1)關于力臂圖3.2 當車門開啟時,f(n)h(m)tnm其中,f為限位器臂所受的張力,h為限位器力臂,則t為限位器圍繞鉸鏈軸產生的扭矩。t值不能超過限位器所能承受的最大扭矩。根據第三章的限位器任務要求,最大開門力f最大為35n,h限位力臂臨界值為60mm所以當門開啟時臨界狀態(tài)t2.1nm 下圖是力臂隨著開啟角度增大的變化曲線:圖3.3力臂大小60m

22、m是臨界狀態(tài)。在車門開閉的始終,力臂大小要大于臨界狀態(tài)。2)關于開門操作力 開門力的大小等于用來克服門自身關閉傾向的力與開門過程中限位器自身圍繞鉸鏈軸心線產生的扭矩之和。圖3.4 在評判操作力的大小方面,無硬性的法規(guī)要求,亦沒有相應的經驗數值。市場上存在的車型中,操作力大小亦各不同樣。限位明確,開關順暢無停滯感為最佳。所以我們接著采用第三章任務要求里面的30-35n為準。3)關于檔位 一般分為兩檔和三檔: 如果分為兩檔,則一般分為:3035,5565; 如果分為三檔,則一般分為:30,50,70。 對于f202這款車型,因為它的定位是面向一般人群無特殊需求的,所以考慮到成本和制造難度等原因,我

23、們采用兩檔!第一檔設置在30,第二檔設置在55。3.3 f202前車門限位器布置方法 由于限位器的布置相對來說比較獨立,而且要保證與周邊零件的安全間隙,因此,限位器的具體布置工作應該在車門其他附件如車門內外板、a柱、b柱等鈑金件以及玻璃滑槽等零件設計完成之后進行的布置基本完成后進行。 限位器布置的輸入條件:所用限位器的結構類型(在上文已經確定了用滑移式,橡膠雙面壓力彈簧限位器)、車門鉸鏈中心線位置、玻璃滑槽位置、車門玻璃運動包羅面、車門內外蒙皮邊界條件、密封面、側圍外蒙皮邊界條件及車門內飾板邊界條件等這些必須要考慮的因素不能和其發(fā)生干涉,這樣會影響磨損和異響。 布置限位器時應滿足以下幾點要求:

24、 布置空間要求:為減小限位器的有效摩擦力,提高使用壽命,降低開發(fā)難度,一般要求限位器相對于鉸鏈中心線的最小力臂盡量大,因此,限位器中心線應盡量遠離車門鉸鏈中心線,以增大限位器的力臂。在前期總體布置時,應考慮車門內外蒙皮之間的厚度能滿足限位器布置的空間要求。 限位器最大開啟角度比車門鉸鏈開啟角度小大約5左右。 限位器旋動軸線與鉸鏈軸線應平行。 限位器在z方向上的布置應盡量布置在上下鉸鏈間或靠下的位置,盡量在玻璃滑槽最彎處。 限位器盒固定螺釘周圍要有工具安裝空間。 限位器盒與車門玻璃包羅面、玻璃滑槽應有足夠的安全間隙。 限位器臂運動過程中與玻璃包羅面應有足夠的安全間隙。 限位器臂尾部運動過程中與內

25、飾板應有足夠的安全間隙。 限位器臂運動過程中與內蒙皮焊接哦那個城應有足夠的安全間隙。 限位器臂運動過程中與限位盒的夾角一般不大于8。 限位器在車門內蒙皮上的安裝位置的鈑金結構工藝可行性應考慮。4 f202前車門限位器設計 本次f202前車門的設計主要包括限位器主臂軌跡的設計、限位器主臂形狀的設計。 限位器主臂軌跡設計是限位器設計的核心部分,而且他是設計出該款限位器的第一步再得到了軌跡之后才能進行其他零部件的設計以及驗證。 限位器主臂形狀的設計包括了限位器的力學研究、重力矩的計算、開門力矩的計算、限位器有效分力的計算。4.1 限位器主臂軌跡的設計 此處省略?nnnnnnnnnnnn字。如需要完整

26、說明書和設計圖紙等.請聯(lián)系?扣扣:九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設計下載!該論文已經通過答辯4.2.2重力矩的計算 由圖4.8可以看出 (4)式中 ?重力臂; ?重力在相應平面p上的分力; a?各種路面條件下重力臂和分力夾角。 重力對于鉸鏈中心線的矩的計算分為平路情況和斜坡情況。 對于斜坡情況,應考慮其極限狀態(tài)下的重力矩。但斜坡的極限狀態(tài),由于沒有統(tǒng)一的技術要求,各廠家考慮的情況不同。所以我們這里就以長安要求的最惡劣情況:上下坡20%的基礎上再加路邊臺階150與車寬的比值的側坡的情況來研究重力矩的求解過程。 由于上坡時,車門重力矩對車門產生關門的作用趨勢;下坡時,車門重力矩對車門產生開

27、門的作用趨勢;而側坡時,車門重力矩對上車門有關門的作用趨勢;對下車門右開門的作用趨勢,因此,對于一個車門而言,不同坡度時的極限組合為: 關門極限狀態(tài):上坡(20%坡度)+側坡(150,輪距)上門 開門極限狀態(tài):下坡(20%坡度)+側坡(150,輪距)下門 由此可見,重力矩的計算過程非常復雜,為簡化計算過程,我們采用了catia參數化模型方法對不同狀態(tài)下的重力矩進行計算,我們將f202的所有參數導入其中,得到了在不同路面情況下的重力矩曲線圖 圖 4.9 不同路面情況下的重力矩曲線圖4.2.3開門力矩的計算 根據公式2可知 開關門力矩 式中 ?車門開關力; ?鉸鏈軸與間的力臂。 這里,為求限位器主

28、臂形狀,需要將一般的經驗得出的開關門力曲線如圖4.10所示作為已知條件,求出開關門力矩。限位器設計完成后,應再驗證開門力是否符合人的開門感覺圖 4.10 開關門力經驗曲線 根據以上圖可得出各開關車門角度下的力,而通過測量求得,因此可求得開關門力矩如表4.1所示 表4.1車門開關力矩表開關門力矩開門力力矩關門力力矩開門角度開門力力矩關門角度關門力力矩03.62583.125440-3.2575-1.465913.62583.125441-3.2575-1.465923.62583.125442-3.2575-1.465933.62583.125443-3.2575-1.465943.62583.

29、125444-3.2575-1.465953.62583.125445-3.2575-1.465963.62583.125446-3.2575-1.46594.2.4限位器有效分力計算 將5.2中的平路狀態(tài)下的重力矩(根據上圖可能平路狀態(tài)下的5n.m)及4.2.3的開關門力矩(開門力矩3.12544n.m,關門力矩-1.4659n.m)代入公式(2)中,得到非檔位角度下各開門角度對應的限位器力矩 (5) 開門 15.6272 關門 - 7.3295 將4.2.2中的檔位角度對應的斜坡極限狀態(tài)下要求的車門的重力矩及4.2.3的開關門力矩()代入公式(2)中得到檔位角度對應的限位器力矩 (6) 安

30、全系數需要根據實車試裝效果進行合理調整。 由公式(5)和公式(6)可計算出限位器各開門角度(包括檔位和非檔位)對應的限位器合力。 根據限位器受力分析,得出限位器合力與有效分力之間的關系如圖4.11所示。 圖 4.11 :限位器合力 :限位器摩擦分力(有效分力) :限位器離心分力 :限位器初始位置時限位器盒中心與鉸鏈中心的連線與鉸鏈中心和限位器中心的連線的夾角 :開門角度 :限位器中心與鉸鏈中心的連線與限位器盒安裝面中心線的夾角 :鉸鏈中心到限位器盒中心的長度 :鉸鏈中心到限位器旋轉中心的距離 :任何位置的限位器盒中心線由圖4.11可知: 其中 所以又因為 所以所以(7)因為每個位置都要能出一個

31、結果,再此我們就一個位置為例來計算出。根據上文的條件。我們取開門角度為30時 即30 那在開門角度為30時 15.6272 又0.5m 所以31.2544:鉸鏈中心到限位器旋轉中心的距離根據車門的布置可以得到g0.4m:鉸鏈中心到限位器盒中心的長度。在開門角度為30的時候用千分尺測量出r0.55m:限位器初始位置時限位器盒中心與鉸鏈中心的連線與鉸鏈中心和限位器中心的連線的夾角限位器布置時已確定為5所以根據了已知的這些條件再加上公式(7) 12.23945.805代入公式得: 26.04n 即 在開門角度為30時26.04n4.2.5限位器主臂形狀設計限位器主臂的軌跡求出后,還需要考慮主臂與限位

32、器盒內彈性元件相對應的主臂形狀,此形狀使彈性元件產生或大或小的彈性力,壓擠主臂產生摩擦力,即為限位器有效限位力。一般限位器主臂形狀如圖4.12所示 圖 4.12 根據公式(7)可得。 (8) (9) 可得各開門角度對應的,通過光順各對應的線段頂點,即得開門限位器主臂形狀。 這里根據限位器主臂桿件表面材料和與主臂桿件接觸的彈性元件的滾珠或滑塊材料有關。當限位器彈性元件與主臂桿件為滑動時,為滑動摩擦系數,當其為滾動時,則為滾動摩擦系數。 則與彈性元件的材料結構有關,一般為彈簧、扭簧或橡膠彈簧的彈性系數。4.3限位器其他零部件的選擇 限位器的限位器盒、連接座、橡膠片等東西都是基本通用的,所以我們根據

33、了長安以往的車型限位器的選用,最后借用了長安之星2前門限位器的零部件。5.限位桿的沖壓工藝設計5.1沖壓件的工藝性分析及工藝方案5.1.1沖壓件的尺寸精度 根據指導書要求,沖裁件的精度按it13確定,沖模制造精度按it6-it7確定5.1.2生產批量 要應用模具的零件一般都是重大批量生產,但是對于模具來說,模具的制造是屬于單間小批量生產方式。這里的生產批量就按照模具的制造來定,用單件小批量。5.1.3沖壓工藝方案的確定 本沖壓件結構簡單,尺寸較小,內部有孔,無彎曲存在,這里采用簡單的給進沖孔模,沖孔落料便可得到沖裁件。5.2初始計算5.2.1搭邊設計 (1)搭邊的確定 搭邊能起到補償定位誤差的

34、作用,保持條料有一定的剛度,以保證零件的質量和送料方便。在設計搭邊時,如果搭邊過大,材料浪費。如果搭邊過小,沖裁是容易翹曲或被拉斷,不僅會增大沖裁毛刺,有時還會拉入凸、凹模間隙中損壞模具刃口,降低模具壽命,后影響送料工作。 搭邊值通常由經驗值確定,此處查沖壓工藝與模具設計表2.5.2確定搭邊值:矩形工件邊長l50mm材料厚度為3.2mm 兩工件間的搭邊:; 工件邊緣搭邊: (2)條料寬度的確定 有側壓裝置時條料的寬度計算 圖5.1 對于有側壓裝置的模具,能使條料始終源基準導料板送料 ,因此條料寬度可按下式計算: 式中,b條料寬度的基本尺寸, mm d條料寬度方向零件輪廓的最大尺寸,154.18

35、mm a條料的搭邊3.2mm 條料下料剪切公差,查沖壓工藝與模具設計表2.5.3,得。代入數據得:5.2.2排樣圖設計 由以上條料的寬度為96mm,根據模具設計與制造簡明手冊表1-2,可查得,取板料寬1500mm長3300mm 分析零件形狀,因為圓形制件排樣方式很簡單,直接一個接一個的排放就可以了,如下圖5.2所示: 圖5.2 由以上鋼板的尺寸 mm 每個條料的寬度為162mm,則有:每條料可以制件3300/32.93100數件 每板料可以割條料數為: 每板料共制件數為: 件3.1.3材料利用率計算 一個步距內的材料利用率為利用率按下式計算 式中,s工件的實際面積所用材料面積,包括工件面積與廢

36、料面積 代入數據得: 5.3工藝計算5.3.1工藝力計算 落料部分 落料形狀圖5.3如下: 圖5.3 計算工藝力的目的是為了合適選用沖壓設備、設計模具和檢驗模具的強度。壓力機的噸位必須大于所計算的沖裁力 采用平刃沖裁模,拉深力可以按下式計算: 材料的抗剪強度,45鋼查表取;l為沖裁周邊的總長,經零件圖計算得301.342mm;材料的厚度;安全系數一般取。 將以上數據代入公式得: 當完成一次沖裁后,還有卸料力、推料力的計算。一般采用經驗公式加以計算。 卸料力: 推料力: 頂件力: 式中,沖裁力,上面已計算為626791.36n; k卸料力系數,其值為0.020.06,考慮到材料的厚度取0.03;

37、 推料系數,其值一般為0.03-0.07,考慮到材料的厚度取0.04; 頂件力系數,其一般值為0.04-0.08,這里取為0.05 n梗塞在凹模內的制件或廢料數量,h為直刃口部分的高度,t為材料厚度,更具凹模形狀,初步選取n1。 將以上數據代入公式得: 卸料力: 推料力: 頂件力: 當選用剛性卸料裝置和下出模具時,則其總的沖裁力為: 651863.05n5.3.2沖孔8.5以及6 工序結束后形狀為圖5.4: 圖5.45.3.3工藝力計算 采用平刃沖裁模,拉深力可以按下式計算: 材料的抗剪強度,45鋼查表取;l為沖裁周邊的總長,經零件圖計算得45.55mm;材料的厚度;安全系數一般取。 將以上數

38、據代入公式得: 當完成一次沖裁后,還有卸料力、推料力的計算。一般采用經驗公式加以計算。 卸料力: 推料力: 頂件力: 式中,沖裁力,上面已計算為41400.45n; k卸料力系數,其值為0.020.06,考慮到材料的厚度取0.03; 推料系數,其值一般為0.03-0.07,考慮到材料的厚度取0.04; 頂件力系數,其一般值為0.04-0.08,這里取為0.05 n梗塞在凹模內的制件或廢料數量,h為直刃口部分的高度,t為材料厚度,更具凹模形狀,初步選取n1。 將以上數據代入公式得: 卸料力: 推料力: 頂件力: 當選用剛性卸料裝置和下出模具時,則其總的沖裁力為: 45190n 總工藝力為f451

39、90+651803.05696993.05n5.3.4設備選擇 1沖壓設備選擇的依據: 1)所有壓力機的公稱壓力必須大于總沖壓力,即,又因為當選用剛性卸料裝置和下出模具是有:696993.053n,公稱壓力必須大于696993.05n。 2)壓力機的行程大小適當。 3)所選壓力機的最大高度應與沖模的閉合高度相適應。即滿足:沖模的閉合高度介于壓力機的最大閉合高度和最小和高度之間要求。 4)壓力機工作臺面的尺寸必須大于模具下模座的外形尺寸,并要求留有安裝固定的余地。但在過大的工作臺面上安裝過小尺寸的沖模時,對工作臺的受力條件也是不利的。 2壓力機的選擇根據總沖裁力696.99kn,對于淺垃深時有

40、式中復合時所有力的總和,是壓力機的公稱壓力,則有: 模具閉合高度,沖床工作臺面尺寸等,用jd21-100開式雙柱固定臺式壓力機。主要的工藝參數如下: 公稱壓力:1000 kn 滑塊行程:120mm,壓力行程7mm 行程次數:75次/min 最大封閉高度: 400mm 最大裝模高度: 300mm 封閉高度調節(jié)量: 850mm 立柱間距: 480mm 工作臺尺寸: 前后6000mm,左右1000mm 墊板尺寸: 厚度100mm,孔徑200mm 模柄孔尺寸: 直徑60mm,深度80mm 電動機功率:7.5kw5.3.5凸模與凹模刃口部分尺寸的計算落料部分由圖可知,該零件屬于無特殊要求的一般沖裁件。由

41、外輪廓落料獲得,查表2.2.3得2,2,則 2無特殊要求取公差等級為it12,查表得,有教材表2.3.1取x0.5,設凸模,凹模分別按it6,it7級加工制造,則校核: 由于凸凹模刃口都比較復雜,刃口的尺寸由軟件的偏移得到,凹模刃口尺寸由零件尺寸偏移一個x即可,凸模尺寸在凹模的基礎上在偏移一個就可以了 凹模的刃口尺寸結構圖見下圖5.5圖5.5凸模的結構尺寸見下圖5.6 圖5.6沖孔 部分無特殊要求取公差等級為it12,查表得,有教材表2.3.1取x0.75,設凸模,凹模分別按it6,it7級加工制造,查表得,則有:校核: 0.012+0.0080.020mm0.108mm故: 孔部分無特殊要求

42、取公差等級為it12,查表得,有教材表2.3.1取x0.75,設凸模,凹模分別按it6,it7級加工制造,查表得,則有:校核: 0.011+0.0180.029mm0.108mm故:5.4凸、凹模結構5.4.1凹模洞口的類型 根據沖壓工藝與模具設計書中第72頁取直筒式刃口凹模,其特點是制造方便,刃口強度高,刃磨后工作部分尺寸不變廣泛應用于沖裁公差要求較小,形式復雜的精密制作。 取23度,h410mm, 此時取3,且取h5mm。 凹模的外形尺寸凹模的外形一般為矩形與圓形兩種,凹模的外形尺寸應保證有足夠的強度,剛度和修模量,凹模的外形尺寸一般是根據被沖壓材料的厚度和沖裁件的最大外形尺寸確定的,如圖

43、: 圖5.7 凹模結構如圖7所示。 根據沖壓工藝與模具設計書中第72頁有: 凹模厚度(2.4.1) 凹模壁厚 (2.4.2) 由,查沖壓工藝與模具設計書中表2.8.1得:k0.42。故計算凹模厚度為,因此取。又由得;根據零件有:?距s30+a1,查表有a12.8mm,則有:s32.8mm,則 由,取a290mm 。5.4.2凸模結構設計模具結構采用彈壓式卸料板結構見圖5.8: 圖5.8 凸模的長度計算為: (2.4.3) 式中,分別為凸模固定板、卸料板、導料板的厚度;為附加長度,包括凸模的修磨量、凸模進入凹模的深度及凸模固定板與卸料板間的安全距離。 在t1.5mm時,在時,這里取。導料板的厚度

44、,卸料板的厚度,則取l70mm。 因d10,故取d14mm, h5mm。卸料裝置 采用彈壓卸料裝置,由卸料板,彈性元件,卸料螺釘組成。這里選用導料板導向的用在沖模中的彈性卸料裝置。卸料板的凸臺部分的高度h應比導料板的厚度h小(0.10.3)t(t為坯料厚度)。即hh-(0.10.3)t。具體結構如下圖5.9 彈性卸料板具有卸料和壓料雙重作用,多用于沖制薄件,使工件的平面度提高,其平面的外形尺寸等于或稍微大于凹模板尺寸,厚取為凹模厚度的0.60.8倍,卸料板的雙邊間隙根據沖件的料厚確定,一般取為0.10.3mm,在級進模中特別小的沖孔凸模與卸料板的雙邊間隙可取為0.30.5mm。模架選擇 模架是

45、上模座、下模座、導柱和導套的組合件,根據模架導向用的導柱和導套間的配合性質,模架可以分為滾柱導向模架和滑動導向模架兩大類。每類模架按照導柱安裝位置和數量的不同,各自又具有多種模架類型。 選擇模架結構要根據工件的受力變形特點、坯件定位和出件方式、材料的送進方向、導柱的受力方向,以及操作是否方便等方面進行綜合考慮。 選擇模架尺寸要從凹模的輪廓尺寸來考慮,一般在長度及其寬度上模架都應比凹模大30-40mm,模架厚度一般為凹模厚度的1?1.5倍。選擇模架是還要注意模架與壓力機的安裝關系,例如模架與壓力機工作臺孔的關系中,模座的寬度應比壓力機工作臺孔的孔徑每邊約40-50mm。另外,沖壓模具的閉合高度應

46、大于壓力機的最小裝模高度,小于壓力機的最大裝模高度 這里我選用滑動式對角導柱式,如下圖5.10所示: 圖5.105.5模具裝配圖及爆炸圖圖5.11 圖5.12圖5.13圖5.14 總結與體會 本文結合企業(yè)實際工程項目,以f202開發(fā)為研究對象,對前車門布置進行了相關研究與分析,重點完成了前車門限位器的布置與設計的相關研究。首先通過對國內外車身技術的發(fā)展趨勢的回顧以及對車身、限位器準確的定位與理解用現代計算機技術與國外先進的流程化設計思想,首先對其基本結構與組成進行相關分析;然后對限位器的開發(fā)流程進行了相關研究,重點對限位器的各個要點進行理論分析與知識庫經驗的判斷;接著限位器的具體結構進行選型與

47、布置討論,形成用于詳細設計的總布置文件;最后做了f202限位器的限位桿的沖壓模,并對其進行了詳細的設計研究。論文完成的主要的研究工作及所獲結論如下: 1)車門限位器開發(fā)的前期選型定義要明確,通過結構型式的定義,明確每一個零部件品的實施方案:新設、繼承還是繼承性的更改。 2)限位器機能件布置要流程化,對每一個部品的分析要做到充分合理,建立一條流程化的步驟。 3)車門布置的過程要通過大量的知識庫的經驗去判斷,結合理論分析,將車門的每一個部分布置得合理、有效、工藝受控、成本受控此文主要針對了限位器的布置。 4)限位器設計的過程思路要規(guī)范,采用catia中的參數化設計、關聯(lián)化設計方法,提高設計的效率與質量。 5)車門限位器的分析過程是車門限位器從設計到生產的一個必經階段,認真做好這一階段的工作,可以真正能夠在設計階段了解掌握產品的性能、工藝狀況,從而更好地把握設計的方向,少走彎路、錯路。 另外本畢業(yè)設計課題是對f202前車門限位器進行設計計算,由于限位器的設計計算沒有成熟的理論,所以設計計算都是按照前人所得出的方法經驗來做的。經過兩個月的投入和老師的指導,最后