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

PAGEPAGE16河南科技學(xué)院2007屆本科畢業(yè)設(shè)計論文題目：汽車轉(zhuǎn)向液壓油箱模具設(shè)計學(xué)生姓名：雷呈瑜所在院系：機電學(xué)院所學(xué)專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化導(dǎo)師姓名：劉法治史光星完成時間：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。利用模具進行生產(chǎn)所表現(xiàn)出來的產(chǎn)品精度高、一致性好、效率高、消耗低等一系列優(yōu)點，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)成為衡量一個國家產(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，主要內(nèi)容包括油箱下殼拉深模具設(shè)計、下殼沖孔模具設(shè)計、上殼拉深成形模具設(shè)計、上殼沖孔翻邊模具設(shè)計及切邊修整模具設(shè)計，共計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)計要求及模具材料選擇 13油箱下殼拉深模具設(shè)計 23.1拉深工藝方案的確定 23.2毛坯尺寸的計算 23.2.1拉深方法的確定 23.2.2確定修邊余量 23.2.3計算毛坯直徑 23.2.4確定拉深系數(shù)及拉深次數(shù) 33.3計算各部分工藝力 33.3.1拉深力的計算 33.3.2壓邊力的計算 33.3.3壓力機的公稱壓力的計算 43.4凸凹模主要工作部分尺寸的計算 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 53.5.1壓邊圈設(shè)計 53.5.2彈簧的選擇 63.5.3定位板設(shè)計 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 84.1沖壓力的計算及沖壓設(shè)備的選用 84.1.1沖裁力的計算 84.1.2推件力的計算 84.1.3卸料力的計算 94.1.4沖壓設(shè)備的選用 94.2確定模具的壓力中心 94.3計算凸凹模刃口尺寸 94.4模具總裝置及主要零部件設(shè)計 104.4.1卸料橡膠的設(shè)計 104.4.2模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 104.5沖壓模具結(jié)構(gòu)圖 115切邊與修整模具設(shè)計 125.1切邊力與整形力的計算及沖壓設(shè)備的選用 125.1.1切邊力的計算 125.1.2整形力的計算 125.1.3卸料力的計算 125.1.4沖壓設(shè)備的選用 125.2計算凸凹模工作部分尺寸 125.3模具結(jié)構(gòu)設(shè)計 135.4整形切邊模具結(jié)構(gòu)圖 146上殼拉深模具設(shè)計 156.1毛坯尺寸計算 156.1.1毛坯直徑計算 156.1.2確定修邊余量 156.1.3確定拉深次數(shù) 156.2各部分工藝力的計算及設(shè)備的選用 156.2.1拉深力的計算 156.2.2壓邊力的計算 156.2.3設(shè)備的選用 166.3主要工作部分尺寸計算 166.4模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計 177上殼翻邊成形模具設(shè)計 197.1各部分工藝力的計算及設(shè)備的選用 197.1.1翻邊力的計算 197.1.2切邊力的計算 197.1.3卸料力的計算 197.1.4設(shè)備的選用 197.2主要工作部分尺寸計算 197.2.1壓力中心的確定 197.2.2沖孔翻邊模尺寸計算 197.3模具結(jié)構(gòu)及主要零部件設(shè)計 208結(jié)束語 21謝詞 21參考文獻 22附錄1工件上殼 23附錄2工件下殼 241緒論人類在勞動中學(xué)會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)財富，生產(chǎn)工具的發(fā)展和不斷改進代表著人類社會的進步，而模具是人類社會發(fā)展到一定程度所產(chǎn)生的一種先進的生產(chǎn)工具，人們用它制造了成千上萬種生活用品和生產(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)。國民經(jīng)濟中一些重大的工業(yè)部門，如機械、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床分步加工成制品的方法相比具有以下優(yōu)點。（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)濟效益更好。（5）用模具成型操作簡單。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)展的一個方向。2設(shè)計要求及模具材料選擇工件圖見附錄。設(shè)計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，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》及《模具設(shè)計手冊》，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，然后進行沖孔，最后進行修邊修整[1]。3.2毛坯尺寸的計算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算,工件為筒形件，即按筒形件計算[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，可按無凸緣筒形件進行計算。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計算毛坯直徑圖1工件圖查手冊，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毛坯相對厚度：100=100=0.67工件相對高度：==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計算各部分工藝力3.3.1拉深力的計算查表，由公式P=πdtσbk1（2）其中，σb為材料的抗拉強度取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壓力機的公稱壓力的計算壓力機的公稱壓力為：F壓=1.4（F+P）=1.4（21+300）=449（KN）故壓力機的公稱壓力應(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則凹模長軸為：aa=(195-0)=195（mm）凸模長軸為：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3.5.1壓邊圈設(shè)計采用彈性壓邊圈，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，需要計算閉合高度。其中，各模板的尺寸需取國標(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。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4.1沖壓力的計算及沖壓設(shè)備的選用4.1.1沖裁力的計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為材料的抗拉強度取380MPa，L為沖裁件的周長[4]。則沖裁力為：F1=Ltσb=3.1416mm2mm380MPa=38KN故F=2F1=76（KN）4.1.2推件力的計算由式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，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6.1毛坯尺寸計算6.1.1毛坯直徑計算由式（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毛坯的相對厚度：==0.87毛坯的相對高度：==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各部分工藝力的計算及設(shè)備的選用6.2.1拉深力的計算由公式（2）F=πdtσbk1其中，σb為材料的抗拉強度取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。6.3主要工作部分尺寸計算查表可知，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則凹模長軸為：aa1=(195-0)=195（mm）aa2=(188-0)=188（mm）凸模長軸為：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)計上模座：LBH=200mm200mm40mm下模座：LBH=200mm200mm50mm凸模固定板厚度：20mm凸模自由長度：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7.1各部分工藝力的計算及設(shè)備的選用7.1.1翻邊力的計算由式可知，F(xiàn)翻=1.1πtσs（D-d0）（14）其中，σs為材料的屈服強度，查表取σs=200MPad0為預(yù)制孔直徑，取d0=0，當(dāng)d0=0時，翻邊力F=1.3F翻。則翻邊力為：F=1.3F==110.5（KN）7.1.2切邊力的計算由式可知，F(xiàn)切=1.3Ltτ（15）其中L為切件的周長，τ為材料的抗剪強度，查表取280MPa。則切邊力為：F切=1.3Ltτ==137（KN）7.1.3卸料力的計算由式可知，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。7.2主要工作部分尺寸計算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)計上模座：LBH=200mm200mm30mm下模座：LBH=200mm200mm35mm凸模固定板厚度：20mm凸模自由長度：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)束語本套生產(chǎn)設(shè)備共計5套模具，結(jié)構(gòu)簡單實用，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)備相差無幾，生產(chǎn)可靠。謝詞經(jīng)過了兩個多月的努力，終于完成了畢業(yè)設(shè)計。在這次畢業(yè)設(shè)計中，感謝院系領(lǐng)導(dǎo)給我們創(chuàng)造良好的環(huán)境和機會，讓我們能夠?qū)⑺鶎W(xué)得的知識學(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)計是在指導(dǎo)老師的認(rèn)真輔