汽車轉(zhuǎn)向液壓油箱模具設(shè)計(jì)大學(xué)畢業(yè)論文

PAGEPAGE16河南科技學(xué)院2007屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：汽車轉(zhuǎn)向液壓油箱模具設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：雷呈瑜所在院系：機(jī)電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化導(dǎo)師姓名：劉法治史光星完成時(shí)間：2007年6月15日

摘要模具是生產(chǎn)應(yīng)用中極為廣泛的基礎(chǔ)工藝裝備。利用模具進(jìn)行生產(chǎn)所表現(xiàn)出來(lái)的產(chǎn)品精度高、一致性好、效率高、消耗低等一系列優(yōu)點(diǎn)，是其他加工方法不能比的。模具生產(chǎn)技術(shù)的高低，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志。本文為汽車轉(zhuǎn)向液壓油箱模具設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括油箱下殼拉深模具設(shè)計(jì)、下殼沖孔模具設(shè)計(jì)、上殼拉深成形模具設(shè)計(jì)、上殼沖孔翻邊模具設(shè)計(jì)及切邊修整模具設(shè)計(jì)，共計(jì)5套模具，其中切邊修整模具為上下殼共用的一組模具。關(guān)鍵詞：模具，拉深，沖孔，翻邊

MoldDesignofAutomobileHydraulicFluidTankAbstractMoldisthebasedprocessequipmentwhichwidelyusedintheproduction.Comparedtheadvantagesofmoldsuchashighprecision,consistency,highefficiency,lowcostareincomparablewithotherprocessingmethod.Asacountry,thelevelofthemoldmanufacturingtechniqueisthesignofthemanufacturingtechniqueofthecountry.ThisdesignisAutomobileHydraulicFluidTankMoldDesign,itincludingfiveparts,theunder-partofthegasolinetankdeepdrawingmold,theunder-partofthegasolinetankpunchingmold,thetopgasolinetankdrawingmold,thetopgasolinetankextrudingtoolandtherestrictingdies.Therestrictingdiesareincommonforthetwopartsofthegasolinetank.Keywords：Mold,Drawing,Punching,Flanging目錄1緒論 12設(shè)計(jì)要求及模具材料選擇 13油箱下殼拉深模具設(shè)計(jì) 23.1拉深工藝方案的確定 23.2毛坯尺寸的計(jì)算 23.2.1拉深方法的確定 23.2.2確定修邊余量 23.2.3計(jì)算毛坯直徑 23.2.4確定拉深系數(shù)及拉深次數(shù) 33.3計(jì)算各部分工藝力 33.3.1拉深力的計(jì)算 33.3.2壓邊力的計(jì)算 33.3.3壓力機(jī)的公稱壓力的計(jì)算 43.4凸凹模主要工作部分尺寸的計(jì)算 43.4.1凸凹模的間隙 43.4.2拉深模具的圓角半徑 43.4.3凸凹模的尺寸及公差 43.4.4凸模通氣孔直徑的確定 53.5模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) 53.5.1壓邊圈設(shè)計(jì) 53.5.2彈簧的選擇 63.5.3定位板設(shè)計(jì) 63.5.4模架的選用 63.6沖壓設(shè)備的選擇 73.7模具結(jié)構(gòu)圖 74油箱下殼沖孔模具設(shè)計(jì) 84.1沖壓力的計(jì)算及沖壓設(shè)備的選用 84.1.1沖裁力的計(jì)算 84.1.2推件力的計(jì)算 84.1.3卸料力的計(jì)算 94.1.4沖壓設(shè)備的選用 94.2確定模具的壓力中心 94.3計(jì)算凸凹模刃口尺寸 94.4模具總裝置及主要零部件設(shè)計(jì) 104.4.1卸料橡膠的設(shè)計(jì) 104.4.2模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 104.5沖壓模具結(jié)構(gòu)圖 115切邊與修整模具設(shè)計(jì) 125.1切邊力與整形力的計(jì)算及沖壓設(shè)備的選用 125.1.1切邊力的計(jì)算 125.1.2整形力的計(jì)算 125.1.3卸料力的計(jì)算 125.1.4沖壓設(shè)備的選用 125.2計(jì)算凸凹模工作部分尺寸 125.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 135.4整形切邊模具結(jié)構(gòu)圖 146上殼拉深模具設(shè)計(jì) 156.1毛坯尺寸計(jì)算 156.1.1毛坯直徑計(jì)算 156.1.2確定修邊余量 156.1.3確定拉深次數(shù) 156.2各部分工藝力的計(jì)算及設(shè)備的選用 156.2.1拉深力的計(jì)算 156.2.2壓邊力的計(jì)算 156.2.3設(shè)備的選用 166.3主要工作部分尺寸計(jì)算 166.4模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) 177上殼翻邊成形模具設(shè)計(jì) 197.1各部分工藝力的計(jì)算及設(shè)備的選用 197.1.1翻邊力的計(jì)算 197.1.2切邊力的計(jì)算 197.1.3卸料力的計(jì)算 197.1.4設(shè)備的選用 197.2主要工作部分尺寸計(jì)算 197.2.1壓力中心的確定 197.2.2沖孔翻邊模尺寸計(jì)算 197.3模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì) 208結(jié)束語(yǔ) 21謝詞 21參考文獻(xiàn) 22附錄1工件上殼 23附錄2工件下殼 241緒論人類在勞動(dòng)中學(xué)會(huì)了制造工具和使用工具，人們正是利用工具創(chuàng)造了巨大的精神文明和物質(zhì)財(cái)富，生產(chǎn)工具的發(fā)展和不斷改進(jìn)代表著人類社會(huì)的進(jìn)步，而模具是人類社會(huì)發(fā)展到一定程度所產(chǎn)生的一種先進(jìn)的生產(chǎn)工具，人們用它制造了成千上萬(wàn)種生活用品和生產(chǎn)用品。在近代工業(yè)中模具工業(yè)已經(jīng)成為工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。國(guó)民經(jīng)濟(jì)中一些重大的工業(yè)部門，如機(jī)械、電子、冶金、交通、建筑、輕工、食品等行業(yè)都大量地使用著各種各樣的模具。用模具成型制品與采用機(jī)床分步加工成制品的方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)。（1）用模具成型生產(chǎn)效率高。（2）用模具成型的制品質(zhì)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別的方法獲得的制品成本更低，經(jīng)濟(jì)效益更好。（5）用模具成型操作簡(jiǎn)單。綜上所述，模具已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)中的重要手段，特別適用于各類產(chǎn)品的制造和生產(chǎn)，傳統(tǒng)的用機(jī)械加工等方法自由成型的零件，很多都逐漸改成了使用模具成型，如自由鍛改成了模鍛、切削成型零件改成了壓鑄成型零件等，可以認(rèn)為模具成型是成型工業(yè)發(fā)展的一個(gè)方向。2設(shè)計(jì)要求及模具材料選擇工件圖見附錄。設(shè)計(jì)出的模具要求能夠滿足以下條件：（1）能夠拉深成型油箱上下殼。（2）能夠完成油箱下殼沖孔。（3）能夠完成油箱上殼沖孔翻邊。（4）能夠完成修邊切邊。（5）成型過程中保證精度要求。冷作模具材料選用時(shí)，可按下列步驟考慮：（1）按模具的大小考慮；（2）按模具形狀和受力情況考慮；（3）按模具的使用性能考慮；（4）按模具的工作量考慮；（5）按模具的用途考慮。汽車轉(zhuǎn)向液壓油箱由08AL碳素結(jié)構(gòu)鋼制造。綜合考慮各種因素，查《熱處理技術(shù)數(shù)據(jù)手冊(cè)》及《模具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，常用冷作模具鋼的選用參考為：沖裁模：[輕載沖裁模（厚度2mm），大批量生產(chǎn)零件]選用Cr12沖孔翻邊模：[沖孔翻邊模大批量生產(chǎn)用]Cr12MoV(Cr4WMo2V)硬度要求HRC57-60拉深模:[輕載拉深模、成形淺拉深模]9Mn2V;Cr12。硬度要求60-62HRC[重載拉深模、大批量成型拉深模]Cr12；Cr12MoV,硬度要求60-62HRC故考慮各種因素，本設(shè)計(jì)模具材料均選Cr12，能符合各種性能要求，較為合適。3油箱下殼拉深模具設(shè)計(jì)3.1拉深工藝方案的確定本工件材料為08AL，材料力學(xué)性能好，故本工件首先要落料，制成直徑為300mm的圓片，拉深成成品，然后進(jìn)行沖孔，最后進(jìn)行修邊修整[1]。3.2毛坯尺寸的計(jì)算3.2.1拉深方法的確定工件厚度t=2mm，t>1mm,故按板厚中徑尺寸計(jì)算,工件為筒形件，即按筒形件計(jì)算[2]。凸緣直徑dt=197mm,中徑d=193mm。則dt/d=197mm/193mm=1.02<1.1～1.4即該工件凸緣為窄凸緣，可按無(wú)凸緣筒形件進(jìn)行計(jì)算。3.2.2確定修邊余量由表可知：h/d=75mm/193mm=0.39查表可得，取修邊余量h=3mm。3.2.3計(jì)算毛坯直徑圖1工件圖查手冊(cè)，由公式D=（1）其中，d1=179mm,d2=193mm,h1=67mm,r=6mm,h2=75mm則毛坯直徑為：D===301（mm）取D=3003.2.4確定拉深系數(shù)及拉深次數(shù)工件的總拉深系數(shù)：m===0.65毛坯相對(duì)厚度：100=100=0.67工件相對(duì)高度：==0.404查表得,首次拉深極限系數(shù)為：m1=0.53～0.55m故拉深次數(shù)為：n=13.3計(jì)算各部分工藝力3.3.1拉深力的計(jì)算查表，由公式P=πdtσbk1（2）其中，σb為材料的抗拉強(qiáng)度取410MPa[3]k1為修正系數(shù)，查表取0.6則拉深力為：P=πdtσbk1=3.1419324100.6=300（KN）3.3.2壓邊力的計(jì)算由式tD0.045(1-m)(3)可知,D0.045(1-m)=3000.045(1-0.95)=4.725t=2mm故需要有壓邊圈。由公式F=Sq(4)其中,S為壓邊圈下毛坯的投影面積。Q為單位壓邊力，查表取q=3N.mm2。則壓邊力為：F=Sq=3.14（D/2）2q=3.141501503=21（KN）3.3.3壓力機(jī)的公稱壓力的計(jì)算壓力機(jī)的公稱壓力為：F壓=1.4（F+P）=1.4（21+300）=449（KN）故壓力機(jī)的公稱壓力應(yīng)該大于449KN。3.4凸凹模主要工作部分尺寸的計(jì)算3.4.1凸凹模的間隙查表，選取拉深模單邊間隙為：z=1.1t=1.12mm=2.2mm3.4.2拉深模具的圓角半徑由公式可知，ra=8t=82mm=16mmrt=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則凹模長(zhǎng)軸為：aa=(195-0)=195（mm）凸模長(zhǎng)軸為：at=(195-0-4.4)=190.6（mm）凹模短軸為：ba=(155-0)=155（mm）凸模短軸為：bt=(155-0-4.4)=150.6（mm）由公式可知，凹模高度為：h=kd其中，取系數(shù)k=0.2則凹模高度為：h=kd=0.2195mm=39mm取h=40mm，LB=350mm300mm凹模厚度為：c=(1.5～2)h=60～80mm取c=80mm凹模結(jié)構(gòu)如圖2。圖2凹模3.4.4凸模通氣孔直徑的確定查表取凸模通氣孔直徑為dd=8mm。凸模結(jié)構(gòu)如圖3。圖3凸模3.5模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì)3.5.1壓邊圈設(shè)計(jì)采用彈性壓邊圈，壓邊圈與凸模、定位板需要保留一定的間隙，查表取間隙為2mm。即d=298mm，d1=192mm，B=350mm，L=350mm，h1=15mm，h2=25mm。壓邊圈如圖4。圖4壓邊圈3.5.2彈簧的選擇彈簧按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇，根據(jù)壓邊力及凸模行程，選外徑D=40mm，材料直徑d=6mm，自由高度H0=110mm，閉合高度H1=75mm，取裝配高度H=95mm。3.5.3定位板設(shè)計(jì)定位板的高度h，查表取h=5mm。間隙μ查表取μ=0.5mm。則定位板直徑為d=301mm，L=400mm，B=350mm。定位板上固定選用M6型螺釘。如下圖5。3.5.4模架的選用由于此拉深模為非標(biāo)準(zhǔn)形式，需要計(jì)算閉合高度。其中，各模板的尺寸需取國(guó)標(biāo)。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=彈簧閉合高度+壓邊圈高度+25=75+25+25=125（mm）其中25mm為閉合時(shí)固定板和壓邊圈之間的距離。模具的閉合高度為：H=上模座+凸模固定板+凸模自由高度+2mm+H凹+下模座=309mm圖5定位板3.6沖壓設(shè)備的選擇設(shè)備工作行程需要考慮工件成形和方便取件。因此工作行程S≥2.5h工件=2.575mm=188mm，查表選用JD21-100型壓力機(jī)。3.7模具結(jié)構(gòu)圖模具結(jié)構(gòu)圖如下圖6所示。其中卸料螺釘d=20mm，h=180mm下模座與凹模間固定螺釘選用M10。定位板與凹模固定螺釘為M6。圖6油箱下殼拉深模具結(jié)構(gòu)圖1.模柄2.上模座3.凸模固定板4.彈簧5.壓邊圈6.固定板7.凹模8.下模座9.卸料螺釘10.凸模4油箱下殼沖孔模具設(shè)計(jì)4.1沖壓力的計(jì)算及沖壓設(shè)備的選用4.1.1沖裁力的計(jì)算由于兩孔的大小相同，所以沖裁力相等。由式F1=Ltσb（7）其中，σb為材料的抗拉強(qiáng)度取380MPa，L為沖裁件的周長(zhǎng)[4]。則沖裁力為：F1=Ltσb=3.1416mm2mm380MPa=38KN故F=2F1=76（KN）4.1.2推件力的計(jì)算由式F推=nK推F（8）選凹模刃口形狀如7圖，取h=6mm，則n=h/t=3個(gè)，查表取K推=0.05則推件力為：F推=nK推F=30.0576KN=11.4KN圖7凹模刃口形狀4.1.3卸料力的計(jì)算由式F卸=K卸F（9）5.4整形切邊模具結(jié)構(gòu)圖如圖14。圖14整形切邊模具結(jié)構(gòu)圖1.模柄2.上模座3.凸模固定板4.彈簧5.定位板6.凹模7.下模座8.卸料螺釘9.凸模6上殼拉深模具設(shè)計(jì)6.1毛坯尺寸計(jì)算6.1.1毛坯直徑計(jì)算由式（1）可知，D===230（mm）6.1.2確定修邊余量毛坯的修邊余量為：==0.13查表取h=2mm6.1.3確定拉深次數(shù)工件的拉深系數(shù)：m===0.83毛坯的相對(duì)厚度：==0.87毛坯的相對(duì)高度：==0.14查表得首次拉深極限為：m1=0.53～0.55m，所以拉深次數(shù)為n=1。6.2各部分工藝力的計(jì)算及設(shè)備的選用6.2.1拉深力的計(jì)算由公式（2）F=πdtσbk1其中，σb為材料的抗拉強(qiáng)度取380MPak1為修正系數(shù)，查表取0.4則拉深力為：F=πdtσbk1=3.1419223800.4=183（KN）6.2.2壓邊力的計(jì)算由式tD0.045(1-m)可知,D0.045(1-m)=2300.045(1-0.87)=1.345t=2mm故不需要有壓邊圈。6.2.3設(shè)備的選用設(shè)備工作行程需要考慮工件成形和方便取件。查表選用JD21-100型壓力機(jī)。6.3主要工作部分尺寸計(jì)算查表可知，拉深模單邊間隙Z=1.1t=2.2mm。取凹模圓角為：ra=6mm3t=6mm，故合理。取凸模圓角為：rt=6mm由式（5）（6）可知，Da=(D-0.75)Dt=(D-0.75-2z)查表可知，=0.12,=0.08則凹模長(zhǎng)軸為：aa1=(195-0)=195（mm）aa2=(188-0)=188（mm）凸模長(zhǎng)軸為：at1=(195-0-4.4)=190.6（mmat2=(188-0-4.4)=183.6（mm）凹模短軸為：ba1=(155-0)=155（mm）ba2=(148-0)=148（mm）凸模短軸為：bt1=(155-0-4.4)=150.6（mmbt2=(148-4.4)=143.6（mm）取凹模高度h=35mm，h1=9mm，h2=25mm，凹模厚度c=40mm，凹模上濾網(wǎng)定位孔及環(huán)形孔為非主要要求部分，故取r=6mm，環(huán)形孔D=4.5mm，凹模上濾網(wǎng)定位孔高度h=2mm。凸模上濾網(wǎng)定位孔及環(huán)形孔尺寸分別取r=4mm，D=6.5mm，凸模上濾網(wǎng)定位孔深度凸模結(jié)構(gòu)如圖15。圖15凸模結(jié)構(gòu)圖凹模結(jié)構(gòu)如圖16。6.4模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì)上模座：LBH=200mm200mm40mm下模座：LBH=200mm200mm50mm凸模固定板厚度：20mm凸模自由長(zhǎng)度：L=20mm+25mm+25mm+20mm=90mm凹模與下模座固定螺釘為M12。卸料板結(jié)構(gòu)與下殼拉深模具的卸料板相同。卸料板高度為：20mm定位板結(jié)構(gòu)下殼拉深模具的定位板相同，其內(nèi)圓孔徑d=231mm。定位板：BLH=280mm240mm10mm模具結(jié)構(gòu)如圖17。圖16凹模結(jié)構(gòu)圖圖17上殼拉深成形模具1.模柄2.上模座3.凸模固定板4.橡膠5.定位板6.凹模7.下模座8.卸料板9.凸模7上殼翻邊成形模具設(shè)計(jì)7.1各部分工藝力的計(jì)算及設(shè)備的選用7.1.1翻邊力的計(jì)算由式可知，F(xiàn)翻=1.1πtσs（D-d0）（14）其中，σs為材料的屈服強(qiáng)度，查表取σs=200MPad0為預(yù)制孔直徑，取d0=0，當(dāng)d0=0時(shí)，翻邊力F=1.3F翻。則翻邊力為：F=1.3F==110.5（KN）7.1.2切邊力的計(jì)算由式可知，F(xiàn)切=1.3Ltτ（15）其中L為切件的周長(zhǎng)，τ為材料的抗剪強(qiáng)度，查表取280MPa。則切邊力為：F切=1.3Ltτ==137（KN）7.1.3卸料力的計(jì)算由式可知，F(xiàn)卸=K卸F切（16）查表取K卸=0.03則卸料力為：F卸=K卸F切=0.03137KN=4.1KN7.1.4設(shè)備的選用總沖裁力為：F總=F+F卸+F切=336.6KN故選用J23-63型壓力機(jī)。7.2主要工作部分尺寸計(jì)算7.2.1壓力中心的確定由于沖孔翻邊件為圓，所以壓力中心為圓心。7.2.2沖孔翻邊模尺寸計(jì)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，δa+δt=0.02+0.02=0.04滿足Zmax-Zminδa+δt的條件，可以采用凸凹模分開加工的方法進(jìn)行加工。查表取X=0.75由式（10）（11）可知，dt=（d+X）=60（mm）Da=（dt+Zmin）=60.22（mm）取凹模高度為25mm，d1=80mm，d2=110mm。凸凹模結(jié)構(gòu)如圖18，圖19。圖18凸模圖19凹模7.3模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計(jì)上模座：LBH=200mm200mm30mm下模座：LBH=200mm200mm35mm凸模固定板厚度：20mm凸模自由長(zhǎng)度：L=20mm+25mm+25mm+30mm=100mm凸模修模量為10mm凹模與下模座固定螺釘為M10，上模座與凸模固定板螺釘為M12，圓柱銷直徑為d=8mm。模具結(jié)構(gòu)如圖20。圖20上殼沖孔翻邊模具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.墊板9.凸模10.定位板11.圓柱銷8結(jié)束語(yǔ)本套生產(chǎn)設(shè)備共計(jì)5套模具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，由這5套模具能夠生產(chǎn)出符合要求的工件，現(xiàn)與工廠內(nèi)投入生產(chǎn)的設(shè)備相差無(wú)幾，生產(chǎn)可靠。謝詞經(jīng)過了兩個(gè)多月的努力，終于完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)給我們創(chuàng)造良好的環(huán)境和機(jī)會(huì)，讓我們能夠?qū)⑺鶎W(xué)得的知識(shí)學(xué)以所用；更感謝指導(dǎo)老師的不倦教導(dǎo)和大力幫助，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的認(rèn)真輔