ZL50裝載機總體及工作裝置設計

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本科畢業(yè)設計中期進展情況檢查表 學生姓名 雷呈瑜 班級 機制032 指導教師 李保國 王保國 論文（設計）題目 汽車轉向液壓油箱模具設計 目前已完成任務 1. 制定畢業(yè)設計計劃。 2. 查找相關文獻。 3. 完成畢業(yè)論文開題報告。 4. 完成油箱下殼拉深模具設計。 5. 完成油箱下殼沖孔模具設計。 是否符合任務書要求進度：符合 尚需完成的任務 1. 繼續(xù)對論文材料進行組織和整理。 2. 按照論文提綱，有步驟有計劃的開展論文工作，存在問題要及時與老師及工程師溝通。 3. 對已完成的論文內容進行檢查審核，力求把問題降到最少。 4. 到規(guī)定的時間完成論文初稿。 5. 根據(jù)指導老師的指導意見和全部材料完成論文。 能否按期完成論文（設計）：能 存在問題和解決辦法 存 在 問 題 由于實驗設備以及生產設備條件的限制，設計出來的模具無法加工出來。無法確定模具的耐磨情況。 擬 采 取 的 辦 法 根據(jù)存在的問題，前往工廠現(xiàn)場考察學習；向工廠內的工程師請教解決的方法。 指導教師簽 字 日期 年 月 日 教學院長（主任）意 見 負責人簽字： 年 月 日 河南科技學院 2007屆本科畢業(yè)設計 論文題目：汽車轉向液壓油箱模具設計 學生姓名： 雷呈瑜 所在院系： 機電學院 所學專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 導師姓名： 李保國 王保國 完成時間：2007年 6月 1 5 日 畢業(yè)論文（設計）開題報告 題目名稱 汽車轉向液壓油箱模具設計 學生姓名 雷呈瑜 專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 032 一、 選題的目的意義 模具是生產應用中極為廣泛的基礎工藝裝備。利用模具進行生產的產品所表現(xiàn)出來精度高、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。模具生產技術的高低，已經成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志。 現(xiàn)代模具行業(yè)是技術、資金密集型的行業(yè)。現(xiàn)代模具是高技術背景下的工藝密集型工業(yè),?是高技術人才密集型行業(yè)。它作為重要的生產裝備行業(yè)在為各行各業(yè)服務的同時，也直接為高新技術產業(yè)服務。由于模具生產要采用一系列高新技術，如CAD/CAE/CAM/CAPP等技術、計算機網絡技術、激光技術、逆向工程和并行工程、快速成形技術及敏捷制造技術、高速加工及超精加工、微細加工、復合加工、表面處理技術等等，因此，模具工業(yè)已成為高新技術產業(yè)的一個重要組成部分。? 二、國內外研究現(xiàn)狀 （一）國內模具發(fā)展現(xiàn)狀 模具是制造業(yè)的重要工藝基礎，在我國，模具制造屬于專用設備制造業(yè)。中國雖然很早就開始制造模具和使用模具，但長期未形成產業(yè)。直到20世紀80年代后期，中國模具工業(yè)才駛入發(fā)展的快車道。近年，不僅國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展，三資企業(yè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)（個體）模具企業(yè)的發(fā)展也相當迅速。 雖然中國模具工業(yè)發(fā)展迅速，但與需求相比，顯然供不應求，其主要缺口集中于精密、大型、復雜、長壽命模具領域。由于在模具精度、壽命、制造周期及生產能力等方面，中國與國際平均水平和發(fā)達國家仍有較大差距，因此，每年需要大量進口模具。 近年，模具行業(yè)結構調整和體制改革步伐加大，主要表現(xiàn)在，大型、精密、復雜、長壽命、中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度高于一般模具產品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量及其生產能力增加；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速；股份制改造步伐加快等。從地區(qū)分布來看，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產最為集中的省份是廣東和浙江，江蘇、上海。 （二）國外模具發(fā)展現(xiàn)狀 ??國外發(fā)達國家的模具廠大體分為獨立的模具廠和隸屬于一些大的集團公司的模具廠，一般規(guī)模都不大，但專業(yè)化程度高，技術水平高，生產效率極高。 國外模具企業(yè)對人員素質要求較高，技術人員一專多能，一般能獨立完成從工藝到工裝的設計；操作人員具備多種操作技能；營銷人員對模具的了解和掌握很深。國內模具企業(yè)分工較細，缺乏綜合素質較高的人員。?? 國外模具企業(yè)CAD/CAM/CAE技術的應用比較廣泛，逆向工程、快速原型制造鑄造模具使用也比較多。國內模具企業(yè)中一些骨干廠家在這方面和國外差距已經不大，有些已經達到國外水平，但一些中小型模具企業(yè)與國外的差距還是很大。不過在模具材料方面，隨著國外技術的引進和中國自身研發(fā)能力的提高，差距在逐漸縮小。?? 三、主要研究內容 我所研究的內容是設計一套或幾套模具，通過沖壓、拉伸、剪切以及翻邊等，加工出油箱的上殼和下殼。 四、畢業(yè)論文（設計）的研究方法或技術路線 （1）在工廠實地考察研究； （2）確定零件的加工工藝路線； （3）根據(jù)零件的加工路線設計模具； （4）借鑒國內外學者的設計經驗； （5）設計模具結構； （6）討論研究，確定方案； （7）具體操作。 五、主要參考文獻與資料 [1]劉潔. 現(xiàn)代模具設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005 [2]鄧明. 實用模具設計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006 [3]趙昌盛. 實用模具材料應用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 [4]許發(fā)樾. 實用模具設計與制造手冊（第二版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 [5]郝濱海. 沖壓模具簡明設計手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2004 [6]張玉庭. 熱處理技師手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 [7]趙震，彭穎虹. KBE在沖壓工藝設計中的應用[J].模具技術，2001（4） [8]劉靖巖. 冷沖壓工藝與模具設計[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，2006 [9]羅曉嘩，趙從容.模具的液壓成行工藝[J].液體傳動與控制，2004（3） [10]薛啟翔. 沖壓模具設計結構圖冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006 [11]歐陽波儀. 現(xiàn)代冷沖模具設計基礎實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006 [12]李德群.金屬成型工藝和設備研究的新成果[J].中國機械工程，2002（6） [13]李建軍. 模具設計基礎及模具CAD[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 [14]王洪俊，范海雁.　汽車沖壓件成行新工藝[J].汽車工藝與材料，2005（8） [15]韋龍. 大型精密冷沖模具的設計與制造[J].汽車工藝與材料，2005（2） 五、 指導教師審批意見 年 月 日 畢業(yè)設計任務書 題目名稱 汽車轉向液壓油箱模具設計 學生姓名 雷呈瑜 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 032班 指導教師 李保國 王保國 所學專業(yè) 機電一體化 機械設計制造 職稱 教 授 工程師 完成期限 2007年1月20日 至 2007年6月15日 一、論文（設計）主要內容及主要技術指標 1.主要內容 要求設計出能生產汽車轉向液壓油箱的模具。 2.技術指標 （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。 二、 畢業(yè)論文（設計）的基本要求 1.畢業(yè)設計（論文）一份：有400字左右的中英文摘要，正文后有15篇左右的參考文獻，正文中要引用5篇以上文獻，并注明文獻出處。論文字數(shù)在6000字以上。 2.有不少于2000漢字的與本課題有關的外文翻譯資料。 3.畢業(yè)設計總字數(shù)在10000字以上。 4.模具裝配圖一套（要求：有CAD圖或手繪圖）。 三、畢業(yè)論文（設計）進度安排 1. 2007年1月8日-1月20日，下達畢業(yè)設計任務書；寒假期間完成外文資料翻譯和開題報告。 2. 2007年3月5-3月11日（第1周），指導教師審核開題報告和設計方案。 3. 2007年4月2日-5月6日（第5-9周），模具設計及CAD制圖。 4. 2007年5月8-13日（第10周），畢業(yè)設計中期檢查。 5. 2007年5月14-6月3日（第11-13周），整理、撰寫畢業(yè)設計（論文）。 6. 2007年6月4-11日（第14周）上交畢業(yè)論文，指導、評閱教師審查評閱論文，畢業(yè)設計答辯資格審查，學生修改整理論文。 7. 2007年6月11-17日（第15周），畢業(yè)設計（論文）答辯。 Sheet and Plate Bending Bending is a method of producing shapes by stressing metal beyond its yield strength, but not past its ultimate tensile strength. The forces applied during bending are in opposite directions, just as in the cutting of sheet metal. Bending forces , however, are spread farther apart, resulting in plastic distortion of metal without failure. The bending process appears to be simple; yet, in reality, it is a rather complex process involving a number of technical factor. Included are characteristics of the work piece material flow and required to from the bend, and the type if equipment used. In the large, varied field of sheet metal and plate fabricating, several types of bending machines are used. Press brakes predominate in shops that process heavy-gage materials, because they are well suited to such applications and also because they are adaptable to other metalworking operations, such as punching, piercing, blanking, notching, perforating, embossing, shearing, and drawing. Light-gage metal typically is formed with specialized bending machines, which are also described as leaf, pan, or box brakes; as wing folders; and as swivel bender. Equipment of this type is often manually operated. The principal kinds of equipment used to bend sheet metal and plate can be grouped into the following categories: 1. Mechanical press brakes-elongated presses with numerous tooling options. Work is performed by means of energy released from a motor-driven flywheel. These machines normally have a 3” or 4” stroke length. 2. Hydraulic press brakes—stretched C-frame presses that are likewise compatible with a wide range and diversity of tooling. High-pressure oil in hydraulic cylinders supplies the force, which is directed downward in most models. The stroking length usually exceeds 6”. 3. Hydraulic-mechanical press brakes—presses with drives that combine hydraulic and mechanical principles. In operation, oil forces a piston to move arms that push the ram toward the bed. 4. Pneumatic press brakes—low—tonnage bending machines that are available with suitable tooling options. 5. Bending brakes—powered or manual brakes commonly used for bending ligh-gage sheet metal. 6. Special equipment—custom-built bender and panel formers designed for spwcific firming applications. Bend allowance Bend allowance is the dimensional amount added to a part through elongation during the bending process. It is used as a key factor in determining the initial blank size. The length of the neutral axis or bend allowance is the length of the blank. Since the length of the neutral axis depends upon its position within the bend area, and this position is dictated by the material type and thickness and the radius and degree of bend, it is impossible to use one formula for all conditions. However, for simplicity, a reasonable approximation with sufficient accuracy for practical usage when air bending is given by the following equation: or where: L=bend allowance (arc length of the neutral axis) in. or mm A=bend angle, deg R=inside radius of part, in. or mm t=metal thichness, in. or mm k=constant, neutral-axis location Theoretically, the neutral axis follows a parabolic arc in the bend region; therefore, the k factor is an average value that is sufficiently accurate for practical applications. A value of 0.5 for k places the neutral axis exactly in the center of the metal. This figure is often used for some thicknesses. One manufacturer specifies k according to sheet thichness and inside radius of the bend; when R is less than 2t, k=0.33; when R is 2t or more, k=0.50. Types of bending The basic types of bending applicable to sheet metal forming are straight bending, flange bending and contour bending. Straight bending During the forming of a straight bend the inner grains are compressed and the outer grains are elongated in the bend zone. Tensile strain builds up in the outer grains and increases with the decreasing bend radius. Therefore, the minimum bend radius is an important quantity in straight bending since it determines the limit of bending beyond which splitting occurs. Flange Bending Flange bend forming consists of forming shrink and stretch flange as illustrated. This type of bending is normally produced on a hydrostatic or rubber-par press at room temperature for materials such as aluminum and light-gage steel. Parts requiring very little handwork are produced if the flange height and free-form-radius requirements are not severe. However, forming metals with low modulus of elasticity to yield strength ratios, such as magnesium and titanium, may result in undesirable buckling and springback. Also, splitting may result during stretch-flange forming as a function of material elongation. Elevated temperatures utilized during the bending operation enhance part formability and definition by increasing the material ductility and lowering the yield strength, providing less spring back and buckling. Contour Bending Single-contour bending is performed on a three-roll bender or by using special feeding devices with a conventional press brake. Higher production rates are attained using a three-roll bending machine. Contour radii are generally quite large; forming limits are not a factor. However, springback is a factor because of the residual-stress buildup in the part; therefore, overforming is necessary to produce a part within tolerance. Stretch Bending Stretch bending is probably the most sophisticated bending method and requires expensive tooling and machines. Furthermore, stretch bending requires lengths of material beyond the desired shape to permit gripping and pulling. The material is stretched longitudinally, past its elastic limit by pulling both ends and then wrapping around the bending form. This method is used primarily for bending irregular shapes; it is generally not used for high production. From Modern Manufacturing Process by D. L. Goetsch 薄板與板材的彎曲 彎曲是一種通過給金屬施加超出其屈服強度但不超過其極限抗拉強度的壓力來引起變形的方法。在彎曲過程中施加的力與金屬薄板的切割一樣，方向相反。但是，彎曲方向遠處展開，引起在謹慎古的塑性扭曲而不會破壞。 彎曲過程似乎簡單，但事實上，它是一種包含很多技術因素的相當復雜的過程。包含的因素有工件材料的特性、各變形階段材料的流動和反應、工具設計對于成形彎曲所需要力的影響以及使用設備的類型。 金屬薄板與板材的加工領域范圍大、變化大，使用了幾類彎板機。壓彎機在加工大厚度板材的車間占優(yōu)勢，不僅因為它們和適合這樣用，還業(yè)務它們適合于其他金屬加工工序，如沖孔、落料、開缺口、穿孔、壓花、剪邊和拉延。 小厚度板材典型的成型方式是事業(yè)專用彎板機，也被稱為薄板機、盤子或盒子壓彎機；稱為彎邊機以及轉盤彎折機。這種類型的設備常常由手工操作。 用于薄板與板材彎曲的機器主要類型可分為以下幾類： 1. 機械壓彎機——能選擇多種工藝裝置的延長了的壓力機。由馬達驅動的飛輪釋放的能量來作功。這些機器通常具有3＂至4＂的行程長度。 2. 液壓式壓彎機——拉伸的C形架彎折機，也可兼容廣泛的、多樣的工藝裝置。液壓油缸里的高壓油提供力，在大多數(shù)模型中力是向下的。行程長度通常超過6＂。 3. 液壓-機械式彎板機——將液壓與機械原理字和起來驅動的壓力機。運行時，油液迫使活塞移動工作臂。工作臂推動推桿移向床身。 4. 氣動壓彎機——小噸位的彎板機，有適合的工藝裝置選項。 5. 壓彎機——動力或人力壓彎機，通常用于彎曲小厚度金屬薄板。 6. 專用設備——定制的折彎機以及為特殊成型用所設計的面板成形機。 彎曲公差 彎曲公差是在彎曲過程中通過延長使部件尺寸增加的量。在確定毛坯的初始尺寸時，它被作為一個關鍵因素。 中心軸的長度或者彎曲公差的長度即為毛坯的長度。既然中心軸的長度取決于其所在彎曲區(qū)域內的位置，這一位置由材料的類型和厚度以及彎曲的半徑和程度來確定，就不可能把一個公式用于所有情況。但是，為了簡化，在氣動彎曲時實際使用的具有足夠精度的合理近似值由下面的方程給出： L=A/3602π（R+kt） 或 L=0.017453A（R+kt） 其中： L=彎曲公差（中性軸的弧長）英寸或毫米 A=彎曲角，度數(shù) R=部件內徑，英寸或毫米 t=金屬厚度，英寸或毫米 k=常數(shù)，中心軸位置 理論上講，中心軸在彎曲區(qū)呈拋物線狀的弧形；因此，k因子是對于實際應用來講足夠精確的一個平均值。K值為0.5時，中性軸精確地位于金屬的中心。該數(shù)常用于一定厚度的金屬。一個制造廠按照薄板的厚度和彎曲內徑來規(guī)定k值；當R小于2t時，k=0.33；當R等于或大于2t時，k=0.50。 彎曲的類型 使用于金屬薄板成形的基本的彎曲類型有直線彎曲、凸緣彎曲和成形彎曲。 直線彎曲 在直線彎曲件的成形過程中，在彎曲區(qū)的內側晶粒受到壓縮而外側晶粒受到拉伸。拉伸應變在外側經理產生并隨彎曲半徑的減小而增大。因此，最小彎曲半徑是直線彎曲中很重要的量，因為它確定了彎曲極限，超過就會發(fā)生撕裂。 凸緣彎曲 凸緣彎曲成形由收縮凸緣成形和拉伸凸緣成形組成。這種類型的彎曲通常在室溫下在液壓或膠墊壓力機上加工，如鋁和小厚度鋼等材料。 如果凸緣的高度和自由成形半徑要求不高，用它來制造部件需要很少的手工工作。但是，對于具有較低彈性模量去強度比的成形金屬，如鎂和鈦，可能產生不良的翹曲和回彈。而且，由于材料的延長作用，在拉身凸緣成形過程中可能引起撕裂。在彎曲工序中，利用提高溫度，通過增加材料的延展性及降低屈服強度來增強部件的可成形性和邊界成形，減少回彈和翹。 成形彎曲 單向成形彎曲是在一個三錕式壓力機或使用專用進給設備與傳統(tǒng)的壓彎機。使用三錕式壓力機可獲得較高的生產效率。彎曲半徑一般較大；成形限制不是一個要素。然而，回彈是一個要素，因為在部件內積聚了殘余應力；因此，有必要過量成形以制造一個在公差反內的部件。 拉伸彎曲 拉伸彎曲可能是最復雜的彎曲方法，而且需要最昂貴的工藝裝置和機器。而且，拉社彎曲需要材料的長度超過所許形狀，好用來夾緊和拉拽。通過拉兩端以及纏繞彎曲成形模，材料被縱向拉伸超過其彈性極限。這種方法主要用于不規(guī)則形狀的彎曲；一般不用于大量生產。 畢業(yè)設計任務書 題目名稱 汽車轉向液壓油箱模具設計 學生姓名 雷呈瑜 所學專業(yè) 機械設計制造及其自動化 班級 032班 指導教師 李保國 王保國 所學專業(yè) 機電一體化 機械設計制造 職稱 教 授 工程師 完成期限 2007年1月20日 至 2007年6月15日 一、論文（設計）主要內容及主要技術指標 1.主要內容 要求設計出能生產出汽車轉向液壓油箱的模具。 2.技術指標 （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。 二、 畢業(yè)論文（設計）的基本要求 1.畢業(yè)設計（論文）一份：有400字左右的中英文摘要，正文后有15篇左右的參考文獻，正文中要引用5篇以上文獻，并注明文獻出處。論文字數(shù)在6000字以上。 2.有不少于2000漢字的與本課題有關的外文翻譯資料。 3.畢業(yè)設計總字數(shù)在10000字以上。 4.模具裝配圖一套（要求：有CAD圖或手繪圖）。 三、畢業(yè)論文（設計）進度安排 1. 2007年1月8日-1月20日，下達畢業(yè)設計任務書；寒假期間完成外文資料翻譯和開題報告。 2. 2007年3月5-3月11日（第1周），指導教師審核開題報告和設計方案。 3. 2007年4月2日-5月6日（第5-9周），模具設計及CAD制圖。 4. 2007年5月8-13日（第10周），畢業(yè)設計中期檢查。 5. 2007年5月14-6月3日（第11-13周），整理、撰寫畢業(yè)設計（論文）。 6. 2007年6月4-11日（第14周）上交畢業(yè)論文，指導、評閱教師審查評閱論文，畢業(yè)設計答辯資格審查，學生修改整理論文。 7. 2007年6月11-17日（第15周），畢業(yè)設計（論文）答辯。 河南科技學院 2007屆本科畢業(yè)設計 論文題目：汽車轉向液壓油箱模具設計 學生姓名： 雷呈瑜 所在院系： 機電學院 所學專業(yè)： 機械設計制造及其自動化 導師姓名： 劉法治 史光星 完成時間：2007年 6月 1 5 日 摘 要 模具是生產應用中極為廣泛的基礎工藝裝備。利用模具進行生產所表現(xiàn)出來的產品精度高、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。模具生產技術的高低，已經成為衡量一個國家產品制造水平的重要標志。本文為汽車轉向液壓油箱模具設計，主要內容包括油箱下殼拉深模具設計、下殼沖孔模具設計、上殼拉深成形模具設計、上殼沖孔翻邊模具設計及切邊修整模具設計，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。 關鍵詞： 模具，拉深，沖孔，翻邊 Mold Design of Automobile Hydraulic Fluid Tank Abstract Mold 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 目錄 1 緒論 1 2 設計要求及模具材料選擇 1 3 油箱下殼拉深模具設計 2 3.1 拉深工藝方案的確定 2 3.2 毛坯尺寸的計算 2 3.2.1 拉深方法的確定 2 3.2.2 確定修邊余量 2 3.2.3 計算毛坯直徑 2 3.2.4 確定拉深系數(shù)及拉深次數(shù) 3 3.3 計算各部分工藝力 3 3.3.1 拉深力的計算 3 3.3.2 壓邊力的計算 3 3.3.3 壓力機的公稱壓力的計算 4 3.4 凸凹模主要工作部分尺寸的計算 4 3.4.1 凸凹模的間隙 4 3.4.2 拉深模具的圓角半徑 4 3.4.3 凸凹模的尺寸及公差 4 3.4.4 凸模通氣孔直徑的確定 5 3.5 模具結構及主要零部件設計 5 3.5.1 壓邊圈設計 5 3.5.2 彈簧的選擇 6 3.5.3 定位板設計 6 3.5.4 模架的選用 6 3.6 沖壓設備的選擇 7 3.7 模具結構圖 7 4 油箱下殼沖孔模具設計 8 4.1 沖壓力的計算及沖壓設備的選用 8 4.1.1 沖裁力的計算 8 4.1.2 推件力的計算 8 4.1.3 卸料力的計算 9 4.1.4 沖壓設備的選用 9 4.2 確定模具的壓力中心 9 4.3 計算凸凹模刃口尺寸 9 4.4 模具總裝置及主要零部件設計 10 4.4.1 卸料橡膠的設計 10 4.4.2 模具結構設計 10 4.5 沖壓模具結構圖 11 5 切邊與修整模具設計 12 5.1 切邊力與整形力的計算及沖壓設備的選用 12 5.1.1 切邊力的計算 12 5.1.2 整形力的計算 12 5.1.3 卸料力的計算 12 5.1.4 沖壓設備的選用 12 5.2 計算凸凹模工作部分尺寸 12 5.3 模具結構設計 13 5.4 整形切邊模具結構圖 14 6 上殼拉深模具設計 15 6.1 毛坯尺寸計算 15 6.1.1 毛坯直徑計算 15 6.1.2 確定修邊余量 15 6.1.3 確定拉深次數(shù) 15 6.2 各部分工藝力的計算及設備的選用 15 6.2.1 拉深力的計算 15 6.2.2 壓邊力的計算 15 6.2.3 設備的選用 16 6.3 主要工作部分尺寸計算 16 6.4 模具結構及主要零部件設計 17 7上殼翻邊成形模具設計 19 7.1 各部分工藝力的計算及設備的選用 19 7.1.1 翻邊力的計算 19 7.1.2 切邊力的計算 19 7.1.3 卸料力的計算 19 7.1.4 設備的選用 19 7.2 主要工作部分尺寸計算 19 7.2.1 壓力中心的確定 19 7.2.2 沖孔翻邊模尺寸計算 19 7.3 模具結構及主要零部件設計 20 8 結束語 21 謝詞 21 參考文獻 22 附錄1 工件上殼 23 附錄2 工件下殼 24 1 緒論 人類在勞動中學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財富，生產工具的發(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)展到一定程度所產生的一種先進的生產工具，人們用它制造了成千上萬種生活用品和生產用品。在近代工業(yè)中模具工業(yè)已經成為工業(yè)發(fā)展的基礎。國民經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）用模具成型生產效率高。 （2）用模具成型的制品質量高。 （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，模具已成為當代工業(yè)生產中的重要手段，特別適用于各類產品的制造和生產，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，可以認為模具成型是成型工業(yè)發(fā)展的一個方向。 2 設計要求及模具材料選擇 工件圖見附錄。 設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。 汽車轉向液壓油箱由08AL碳素結構鋼制造。綜合考慮各種因素，查《熱處理技術數(shù)據(jù)手冊》及《模具設計手冊》，常用冷作模具鋼的選用參考為： 沖裁模：[輕載沖裁模（厚度2mm），大批量生產零件]選用Cr12 沖孔翻邊模：[沖孔翻邊模大批量生產用] Cr12MoV (Cr4WMo2V)硬度要求HRC 57-60 拉深模: [輕載拉深模、成形淺拉深模] 9Mn2V ;Cr12。硬度要求 60-62 HRC [重載拉深模、大批量成型拉深模] Cr12；Cr12MoV ,硬度要求60-62 HRC 故考慮各種因素，本設計模具材料均選Cr12，能符合各種性能要求，較為合適。 3 油箱下殼拉深模具設計 3.1 拉深工藝方案的確定 本工件材料為08AL，材料力學性能好，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d t =197mm,中徑d =193mm。則 d t/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=300 mm。 3.2.4 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=1 3.3 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=2.2mm 3.4.2 拉深模具的圓角半徑 由公式可知，ra=8t=82mm=16mm rt=r=6mm 3.4.3 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 凹模結構如圖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。 凸模結構如圖3。 圖3 凸模 3.5 模具結構及主要零部件設計 3.5.1 壓邊圈設計 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 彈簧按國家標準選擇，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準形式，需要計算閉合高度。其中，各模板的尺寸需取國標。 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 沖壓設備的選擇 設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 模具結構圖 模具結構圖如下圖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構圖 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計 4.1 沖壓力的計算及沖壓設備的選用 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） 查表取K卸=0.05，則，F(xiàn)卸=K卸F=0.0576KN=3.8KN 故選擇沖床的總沖壓力為：F總=F+F卸+F推=76+3.8+11.4=91.2（KN） 4.1.4 沖壓設備的選用 選用開式雙柱可傾壓力機J23-10型壓力機。 4.2 確定模具的壓力中心 畫出工件形狀，把沖裁周邊分成基本線段，并選定坐標系X0Y，如圖， L1=πD=3.1416mm=50.24mm L2=L1=50.24mm X1=-28，Y1=0，X2=32，Y2=15 則X0==2 Y0==7.5 即壓力中心為圖8虛線坐標中心。 圖8 壓力中心 4.3 計算凸凹模刃口尺寸 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，δa+δt=0.02+0.02=0.04 滿足Zmax-Zmin≥δa+δt的條件，可以采用凸凹模分開加工的方法進行加工[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，已知=0.1 則，dt=（d+X） =（16+0.750.1）=16.075（mm） da=（dt+Zmin）=（16.075+0.22）=16.295（mm） 沖孔凸模要在外面裝推件塊，因此設計成直柱的形狀。 凹模的厚度取h=25mm，壁厚取c=40mm，凹模直徑D=180mm，d=140mm凸凹模結構如圖9，圖10， 圖9 沖孔凸模 圖10 凹模結構圖 4.4 模具總裝置及主要零部件設計 4.4.1 卸料橡膠的設計 橡膠的自由高度為：H自由=（3.5～4）S工作 （12） 取修模量為5mm， S工作=t+1mm+修模量=2mm+1mm+5mm=8mm 故橡膠的自由高度取28mm～30mm，橡膠的裝配高度取H=25mm。 4.4.2 模具結構設計 上模座：LBH=200mm200mm45mm 下模座：LBH=200mm200mm50mm 模架的閉合高度：170mm～210mm 墊板厚度：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=260（mm） 凸模的自由長度：L=25mm+20mm+75mm+2mm+1mm+5mm=128mm 其中，凸模進入凹模的深度為1mm，凸模的修磨量為5mm。 Lmax=95=95=394（mm） LLmax，故滿足彎曲強度要求。 4.5 沖壓模具結構圖 模具結構如下圖11。 圖11 下殼沖孔模具結構圖 1.螺栓 2.下模座 3.凹模 4.定位板 5.卸料板 6.橡膠 7.凸模固定板 8.上模座 9.螺栓 10.模柄 11.卸料螺釘 12.墊板 13.凸模 14.圓柱銷 5 切邊與修整模具設計 5.1 切邊力與整形力的計算及沖壓設備的選用 5.1.1 切邊力的計算 由式（7）可知， F=Ltσb =π[1.5（a+b）]tσb 其中a，b為橢圓的半軸，a=98.5mm，b=77.5mm，L為沖裁件的周長。 則，F(xiàn)=Ltσb =π[1.5（a+b）]tσb=422（KN） 5.1.2 整形力的計算 由式 P=Fp （13） 其中，F(xiàn)為整形面積，p為單位壓力，查表取p=100MPa。 則P=Fp=L1mm100MPa=55.7KN 5.1.3 卸料力的計算 查表取系數(shù)K卸=0.05 由式可知，F(xiàn)卸=K卸P=0.0555.7KN=2.78KN 5.1.4 沖壓設備的選用 根據(jù)各工藝力的計算，F(xiàn)總=F+P+F卸=480.48（KN），選用JD21-100型壓力機。 5.2 計算凸凹模工作部分尺寸 整形凸模尺寸與拉深凸模尺寸相同，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，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。取X=0.75。 由式（10）（11）可知， at2=（197+0.750）=197（mm） bt2=（157+0.750）=157（mm） aa2=（at2+Zmin）=197.22（mm） ba2=（bt2+Zmin）=157.22（mm） 凹模圓角ra=1mm 取凹模高度h=25mm，凹模厚度c=40mm。 凸凹模結構如圖12，圖13。 5.3 模具結構設計 卸料板厚度：20mm 上模座：LBH=200mm200mm45mm 下模座：LBH=200mm200mm60mm 凸模固定板厚度：18mm 凸模自由長度：L=25mm+25mm=50mm 螺釘選用M10。 壓邊圈與下殼拉深模具上的壓邊圈相同。 其他標準件按國家標準選用。 圖12 凸模結構圖 圖13 凹模結構圖 5.4 整形切邊模具結構圖 如圖14。 圖14 整形切邊模具結構圖 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=2mm 6.1.3 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380MPa k1 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 設備的選用 設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（mm） at2=(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（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，凹模上濾網定位孔及環(huán)形孔為非主要要求部分，故取r=6mm，環(huán)形孔D=4.5mm，凹模上濾網定位孔高度h=2mm。凸模上濾網定位孔及環(huán)形孔尺寸分別取r=4mm，D=6.5mm，凸模上濾網定位孔深度h=4mm。 凸模結構如圖15。 圖15 凸模結構圖 凹模結構如圖16。 6.4 模具結構及主要零部件設計 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。 卸料板結構與下殼拉深模具的卸料板相同。 卸料板高度為：20mm 定位板結構下殼拉深模具的定位板相同，其內圓孔徑d=231mm。 定位板：BLH=280mm240mm10mm 模具結構如圖17。 圖16 凹模結構圖 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計 7.1 各部分工藝力的計算及設備的選用 7.1.1 翻邊力的計算 由式可知， F翻=1.1πtσs（D-d0） （14） 其中，σs 為材料的屈服強度，查表取σs=200MPa d0為預制孔直徑，取d0=0，當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=4.1KN 7.1.4 設備的選用 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。 凸凹模結構如圖18，圖19。 圖18 凸模 圖19 凹模 7.3 模具結構及主要零部件設計 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。 模具結構如圖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 結束語 本套生產設備共計5套模具，結構簡單實用，由這5套模具能夠生產出符合要求的工件，現(xiàn)與工廠內投入生產的設備相差無幾，生產可靠。 謝詞 經過了兩個多月的努力，終于完成了畢業(yè)設計。在這次畢業(yè)設計中，感謝院系領導給我們創(chuàng)造良好的環(huán)境和機會，讓我們能夠將所學得的知識學以所用；更感謝指導老師的不倦教導和大力幫助，本次畢業(yè)設計是在指導老師的認真輔導和細心幫助下完成的，他知識淵博、治學態(tài)度嚴謹而且有很高的責任心，認真批閱，細心指導，在這次畢業(yè)設計中給我提供了很大的幫助，特別是我在設計當中遇到困難不知道如何解決時，他給我提出了很多有建設性的意見。值此畢業(yè)論文完成之際，特向不辭辛苦教導我的老師和在這次畢業(yè)設計中給予我?guī)椭耐M同學表示衷心的感謝！ 參考文獻 [1]劉潔.現(xiàn)代模具設計[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005 [2]鄧明.實用模具設計簡明手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006 [3]趙昌盛.實用模具材料應用手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005 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