汽车转向液压油箱模具设计.doc

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： 雷呈瑜所在院系： 机电学院所学专业： 机械设计制造及其自动化导师姓名： 刘法治 史光星完成时间：2007年 6月 1 5 日摘 要模具是生产应用中极为广泛的基础工艺装备。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。模具生产技术的高低，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 拉深工艺方案的确定23.2 毛坯尺寸的计算23.2.1 拉深方法的确定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 计算各部分工艺力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 凸凹模主要工作部分尺寸的计算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 凸模通气孔直径的确定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 计算凸凹模工作部分尺寸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 各部分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 主要工作部分尺寸计算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 各部分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 主要工作部分尺寸计算197.2.1 压力中心的确定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，生产工具的发展和不断改进代表着人类社会的进步，而模具是人类社会发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发展的基础。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成本更低，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发展的一个方向。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，可按下列步骤考虑：（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，较为合适。3 油箱下壳拉深模具设计3.1 拉深工艺方案的确定本工件材料为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 拉深方法的确定 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。则 d t/d =197mm/193mm=1.021.11.4 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 则毛坯直径为： D= =301（mm） 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 计算各部分工艺力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 则拉深力为：P=dtbk1 =3.1419324100.6=300（KN）3.3.2 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。则压边力为： F=Sq =3.14（D/2）2q =3.141501503=21（KN）3.3.3 压力机的公称压力的计算 压力机的公称压力为： F压 =1.4（F+P）=1.4（21+300）=449（KN） 故压力机的公称压力应该大于449KN。 3.4 凸凹模主要工作部分尺寸的计算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 则凹模长轴为：aa=(195-0)=195（mm） 凸模长轴为： at=(195-0-4.4)=190.6（mm） 凹模短轴为：ba= (155-0)=155（mm） 凸模短轴为：bt=(155-0-4.4)=150.6（mm） 由公式可知，凹模高度为：h=kd 其中，取系数k=0.2 则凹模高度为：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 凸模通气孔直径的确定 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、定位板需要保留一定的间隙，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。 则定位板直径为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=125（mm）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。 则冲裁力为：F1=Ltb=3.1416mm2mm380MPa=38KN 故F=2F1=76（KN）4.1.2 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，则n=h/t=3个，查表取K推=0.05 则推件力为： 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） 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=230（mm）6.1.2 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 各部分工艺力的计算及设备的选用6.2.1 拉深力的计算由公式（2）F=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 则拉深力为：F=dtbk1 =3.1419223800.4=183（KN）6.2.2 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 主要工作部分尺寸计算 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（5）（6）可知， Da =(D-0.75) Dt=(D-0.75-2z) 查表可知，=0.12, =0.08 则凹模长轴为：aa1=(195-0)=195（mm） aa2=(188-0)=188（mm） 凸模长轴为： at1=(195-0-4.4)=190.6（mm） at2=(188-0-4.4)=183.6（mm） 凹模短轴为：ba1= (155-0)=155（mm） ba2= (148-0)=148（mm） 凸模短轴为：bt1=(155-0-4.4)=150.6（mm） bt2=(148-4.4)=143.6（mm） 取凹模高度h=35mm，h1=9mm，h2=25mm，凹模厚度c=40mm，凹模上滤网定位孔及环形孔为非主要要求部分，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 各部分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=1.1ts（D-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。 则翻边力为：F=1.3F =110.5（KN）7.1.2 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。 则切边力为：F切=1.3Lt=137（KN）7.1.3 卸料力的计算 由式可知， F卸=K卸F切 （16） 查表取K卸=0.03 则卸料力为：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 故选用J23-63型压力机。7.2 主要工作部分尺寸计算7.2.1 压力中心的确定 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（10）（11）可知，dt=（d+X）=60（mm） Da=（dt+Zmin）=60.22（mm） 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机会，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赵昌盛.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，2001（4）8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，赵从容.模具的液压成行工艺J.液体传动与控制，2004（3）10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.现代冷冲模具设计基础实例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，2002（6）13李建军.模具设计基础及模具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，2005（8）15韦龙.大型精密冷冲模具的设计与制造J.汽车工艺与材料，2005（2）附录1 工件上壳 附录2 工件下壳 目 录第一章 总论11.1项目名称与承办单位11.2研究工作的依据、内容及范围11.3编制原则31.4项目概况31.5技术经济指标51.6结论6第二章 项目背景及建设必要性82.1项目背景82.2建设的必要性9第三章 建设条件113.1项目区概况113.2建设地点选择错误！未定义书签。3.3项目建设条件优劣势分析错误！未定义书签。第四章 市场分析与销售方案134.1市场分析134.2营销策略、方案、模式14第五章 建设方案155.1建设规模和产品方案155.2建设规划和布局155.3运输185.4建设标准185.5公用工程205.6工艺技术方案215.7设备方案215.8节能减排措施24第六章 环境影响评价256.1环境影响256.2环境保护与治理措施266.3评价与审批28第七章 项目组织与管理297.1组织机构与职能划分297.2劳动定员297.3经营管理措施307.4技术培训30第八章 劳动、安全、卫生与消防318.1编制依据及采用的标准318.2安全卫生防护原则318.3自然灾害危害因素分析及防范措施328.4生产过程中产生的危害因素分析及防范措施328.5消防编制依据及采用的标准348.6消防设计原则358.7火灾隐患分析358.8总平面消防设计358.9消防给水设计368.10建筑防火368.11火灾检测报警系统378.12预期效果37第九章 项目实施进度389.1实施进度计划389.2项目实施建议38第十章 项目招投标方案4010.1招标原则4010.2项目招标范围4010.3投标、开标、评标和中标程序4010.4评标委员会的人员组成和资格要求42第十一章 投资估算和资金筹措4311.1投资估算4311.2资金筹措及使用计划45第十二章 财务评价4712.1费用与效益估算4712.2财务分析4812.3不确定性分析4912.5财务评价结论50第十三章 建设合理性分析5113.1产业政策符合性分析5113.2清洁生产符合性分析5113.3规划符合性分析5113.4项目建设环保政策符合性分析5113.5环境承载性分析5113.6结论52第十四章 结论与建议5329