前车门限位器布置与设计说明书

目录摘要- 1 -Abstract- 1 -1前言- 2 -2绪论- 3 -2.1汽车历史- 3 -2.2限位器历史背景- 4 -2.3限位器的作用- 5 -2.4限位器的分类- 5 -2.5车门限位器工作原理- 7 -3设计分析- 8 -3.1 F202前车门限位器的任务要求- 8 -3.1.1基本要求及选择- 8 -3.1.2外观及工作要求- 9 -3.1.3操作特性- 9 -3.2 理论分析- 10 -3.3 F202前车门限位器布置方法- 12 -4.F202前车门限位器设计- 13 -4.1 限位器主臂轨迹的设计- 13 -4.2限位器主臂的形状设计- 18 -4.2.1限位器的力学研究- 18 -4.2.2重力矩的计算- 20 -4.2.3开门力矩的计算- 21 -4.2.4限位器有效分力计算- 23 -4.2.5限位器主臂形状设计- 26 -4.3限位器其他零部件的选择- 27 -5.限位杆的冲压工艺设计- 28 -5.1冲压件的工艺性分析及工艺方案- 28 -5.1.1冲压件的尺寸精度- 28 -5.1.2生产批量- 28 -5.1.3冲压工艺方案的确定- 28 -5.2初始计算- 28 -5.2.1搭边设计- 28 -5.2.2排样图设计- 30 -3.1.3材料利用率计算- 30 -5.3工艺计算- 31 -5.3.1工艺力计算- 31 -5.3.2冲孔8.5以及6- 32 -5.3.3工艺力计算- 33 -5.3.4设备选择- 34 -5.3.5凸模与凹模刃口部分尺寸的计算- 35 -5.4凸、凹模结构- 38 -5.4.1凹模洞口的类型- 38 -5.4.2凸模结构设计- 40 -1.卸料装置- 40 -2.模架选择- 41 -5.5模具装配图及爆炸图- 42 -总结与体会- 45 -致谢词- 47 -参考文献- 48 - 44 -摘要从车门限位器的结构、原理、性能要求及限位器的布置思路；研究了满足手感要求的开关门力矩、重力矩和限位器力矩之间的关系，从而得出限位器主臂形状设计思路。提出了限位器主臂轨迹的求解方法；推导出限位器力臂的计算公式、限位器合力及分力的关系式，平路、斜坡、上坡及下坡等各种情况下重力矩的求解方法。同时介绍了车门限位器，包括限位臂和限位壳体总成组成，在限位器的一端设有缓冲壳体，并在其端部设有限位销，缓冲壳体内设有缓冲胶块，其特征为：限位器壳体内部包括上下对称的弹簧、滚针、以及支撑滚针的导槽。最后做了F202前车门限位器的限位杆的冲压模具。【关键词】：车门限位器、限位臂轨迹、限位壳、限位力臂AbstractFor from the limit of the structure, principle, performance requirements and spacing device layout 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 required 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 JiDuan 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 words】: door checker track limit shell limit torque1前言车门限位器是用以定位车门的开关角度，控制车门停留在要求的位置，在最大开启角度范围内设两到三个档位，并在开关门的过程中有一定的保持力矩和开启关闭力矩的装置。它既能防止因开关门过猛或大风天气而损坏车门和伤害行人，也能防止在坡路上因车门的突然关闭而造成人员的伤害。 限位器可分为独立式和复合式结构。独立式限位器的结构多种多样，在独立式限位器如下图中常用的一种结构式由限位臂和限位器壳体总成等零件组成此种独立式限位器是通过限位臂上凹凸槽与壳体内的滚针相接触，并通过弹性体大道夹紧限位臂的作用。如图1.1目前，限位器的弹性体大都采用橡胶块的形式，所以。但随着使用次数的增加，橡胶块经常被压缩，再考虑到天气等原因，橡胶块很容易老化，失去弹性体的作用，使限位力矩减小，并最终导致限位器失效。特别是在寒冷地区，橡胶块硬化，使开门困难。如何保证弹性体的弹性，保证限位器的使用寿命，一直是车辆研究机构和厂家所要解决的问题。目前，国内对于车门限位器的法规及设计指导资料甚少，而限位器作为直接影响车门开启手感及车门档位的功能件，其从开始的设计布置到最后的性能验证，都是一个值得深入研究的关键技术领域。限位器的运动过程是旋转与线运动的复合运动，在设计过程中应该控制主臂的运动轨迹，避免与周边件干涉，同时应控制主臂与限位器盒的相对运动关系，对限位器的耐久性有一定的帮助。本文提供了一种从限位器主臂轨迹设计，到限位器力臂、力矩及主臂形状设计的前期布置与设计思路。2绪论2.1汽车历史从1957年新中国的第一辆汽车正式生产下线，中国汽车在20世纪中期经历了漫长的缓慢发展阶段，在经过2003年和2006年的两轮爆发式增长后，开始步入平稳增长阶段。2009年严峻的宏观经济形势下，中国汽车行业的发展面临着前所未有的挑战与机遇，同时也受到来自各个方面的冲击。中国要想从汽车制造大国发展成为汽车产业强国，就必须在汽车产品的研发上取得突破。欧美日的汽车企业之所以能够如此强势，与他们几十年甚至上百年的技术革新与经验积累是分不开的，翻开他们汽车产业发展的历史，我们都能够清晰的感受到他们相同的企业发展脉络：明确的市场定位，坚定不移的技术研发，引领潮流的战略方向，这一切，做足了他们的原始积累。我们的起步尽管有些晚，但是汽车产业作为中国经济的支柱产业之一，近年来在技术研发上的投入力度明显增加，从过去的汽车产品进口到产品引进生产再到技术转化，近几年来更是直接的技术引进、并购国外先进的汽车企业，中国的汽车技术如雨后春笋般迅猛发展。生产厂家为了能在市场竞争中立于不败之地，就必须提高产品质量，降低生产成本，缩短产品的开发周期，提高劳动生产率，所有这些迫使设计者不断地寻求智能化的设计工具和先进的设计方法。目前汽车产品的更新换代速度很快，而每一款汽车的设计作为一个系统的工程，是相对独立的过程，很多跨国汽车公司早在几十年前就已经打破了这种相对的独立，将设计的每一个过程凝练提升，形成一个个模块，按照系统的方法组织起来，定义为汽车设计流程。在以后的新车设计中，将每一个过程融入了这种既定的设计模式，按部就班地推进，控制着汽车的每一个非常详细的设计过程，从而顺利高效地完成设计。在国内，一汽、二汽、上汽等大的汽车企业集团都已经建立起了比较完善的产品设计流程，在国内愈演愈烈的车产品竞争中，这些企业的产品竞争力有着明显的优势，产品更新速度快，质量可靠，深得用户的信赖，可见研发流程的建立对企业的重要意义。随着汽车车身造型的设计与修改要求日趋增高，参数化设计更符合和贴近现代CAD中的概念设计和并行设计思想，并可提高设计与分析的柔性，因此车身模型的参数化设计已经成为车辆制造行业发展的必然趋势。参数化设计是以一种全新的思维方式来进行产品的创建和修改设计的方法。目前传统的手工造型方法已被建立在各种先进的造型建模软件基础上的计算机辅助造型方法所取代，参数化设计技术能够快速吸收国外汽车车身设计的先进技术，快速响应市场，提高我国自主设计开发汽车的能力，提高汽车产品竞争能力。2.2限位器历史背景在限位器结构设计方面，国外汽车大公司和设计公司经过几十年的试验、分析、经验积累，形成了实用的结构设计数据库、设计改正记录和设计规范，以及面向整个开发流程的 CAE（Computer Aided Engineering）技术，有效地帮助和指导着设计师进行轻量化、强度刚度、NVH（Noise Vibration Harshness）、碰撞、空气动力学、疲劳以及板金冲压成型分析。目前我国汽车行业中，只有几个大企业中有一些关于限位器结构设计与分析资料，且很不系统，没有形成规范化数据库和设计分析规范，使得我们的设计分析工作缺乏技术依据，结构设计与工程分析水平总在低水平徘徊。 由上面的分析，可以看出国外大汽车公司在汽车设计过程中，积累了许多共性的、可供参考的东西，如先进的产品设计技术，拥有大量试验、用户数据和经验的工程数据库（如总布置参数、结构断面），先进实验方法和试验规范等，这些都是最宝贵的技术财富。如果我们能将这些资料加以整理分析，把设计原理和知识、同类设计以及专家经验等融入到软件中去，实现知识的重用，那么设计者就能避免大量的重复性设计工作，这对轿车车身设计乃至小小的限位器设计经验尚不丰富的我国设计人员来说，无疑具有重大指导意义。 因此，下一代的 CAX 系统应该利用计算机延伸以创造性思维为核心的人类专家的设计能力，尽可能地实现设计过程的自动化。这才是真正意义上的设计工具。设计的过程取决于对知识的掌握、处理和应用，没有知识就无法进行分析、判断和决策，因此设计自动化就是对知识的自动化处理。目前，基于知识的工程 (Knowledge Based Engineering，KBE)技术是解决这一问题最有前途的方案。2.3限位器的作用车门限位器是车门运动开启与关闭过程中的定位装置，同样是不可忽视的部件。限位器具有以下功用：1)保护车门前边框，防止与车身板金接触；2)实现一定角度区域内的自动开启定位与自动关闭车门；3)刮风天，特别是车辆顺风开门时，它能保护车门，限制到一定程度、而不被损坏。2.4限位器的分类1滑移式橡胶双面压力弹簧最大扭矩：35Nm质量：190g2凹坑式金属双面压力弹簧最大扭矩：40Nm质量：170g-240g3辊轴式螺旋弹簧最大扭矩：50Nm质量：270g4辊轴式扭转弹簧最大扭矩：50Nm质量：320g5滑移式金属双面压力弹簧最大扭矩：60Nm质量：300g我们在设计过程中，常常根据不同的扭力需求，选用不同的结构类型。同时，以上5种不同的结构形式，按照次序，价格依次增加。2.5车门限位器工作原理无论哪种类型的限位器，其工作原理均是通过车门的开闭，带动安装在车门上的限位器盒，使限位器盒里的弹性元件与限位主臂间产生相对运动，靠主臂的形状使弹性原件产生或大或小的弹性力，压挤主臂产生摩擦限位力，最终实现达到开门手感要求和车门限位的目的。2.6限位器的主要结构形式限位器主要结构如图2.6.1所示，一般由四部分组成：固定在车体上的支座；固定在车门上的限位盒；提供限位力的弹性元件，如橡胶块、螺旋弹簧、扭杆弹簧等限位结构；主臂或凸轮。根据弹性原件及限位结构的不同，目前汽车上的限位器常见结构如图2.1所示。 图 2.13设计分析3.1 F202前车门限位器的任务要求3.1.1基本要求及选择 限位器应符合图纸的规定，并按经规定程序批准的产品图样及技术文件制造。我们将设计的是一款新型大众型商务车，既然面向大众所以我们要严格控制成本，另外又要考虑到自身工艺水平等因素，而且这款车在车门限位方面没有特别的要求，所以我们根据2.4的限位器分类来看，我们选用最便宜这款滑移式，橡胶双面压力弹簧，最大扭矩35N。3.1.2外观及工作要求（1）限位器外观色泽均匀，金属表面处理层均匀、无碰划伤等缺陷； （2）塑料件表面无缩痕和斑点以及损伤等缺陷； （3）各摩擦部位应按照图纸要求均匀涂图纸规定牌号的润滑脂，且必须遵守图纸上有关润滑脂数量的规定，不允许不抹润滑脂或抹得过多。 （4）限位器应限位准确、可靠，运动过程中无卡滞、异响等缺陷。3.1.3操作特性（1）车门最大开启力和最大关闭力满足图纸的要求：如果图纸无要求，可以采用以下标准验收：30-35N。 （2）操作扭矩特性曲线满足图纸要求; （3）限位器抗拉强度承受最大扭矩390N.m时应无破坏。耐候性：（1）限位器应经-322C耐寒性试验后，操作扭矩变化率应在30%以内，工作过程中应无异响，任何部位不允许出现开裂等缺陷。 （2）限位器经+802C、75%湿度的耐热性试验后，操作扭矩变化率应在30%以内，工作过程中应无异响，任何部位不允许出现开裂、变形等缺陷。操作扭矩变化率应在5%以内； （3）限位器在经过高低温试验，恢复室温后，工作过程中应无异响，任何部位不允许出现开裂等缺陷。耐久性：限位器经50000次循环耐久性试验，试验过程中，任何部位不允许出现异常磨损、开裂等缺陷，操作扭矩变化率应在30%以内，工作过程中应无异响。耐腐蚀性：限位器经114小时盐雾试验后，试验后各部位应无肉眼可见的腐蚀、发涨、表层脱落等缺陷。限位功能正常，工作过程中应无卡滞、异响等缺陷。螺纹连接强度要求螺纹的链接强度不小于13N.m 。3.2 理论分析为了保证汽车在一定角度的斜坡上车门保持开启状态的能力（如下图3.1），需要该限位器最大扭矩达到一定值。图3.1最大扭矩S为门开启到最大角度时，门的重力产生的围绕铰链轴心线的使门关闭的扭矩。根据最大扭矩值选用限位器类型。1）关于力臂图3.2当车门开启时，F（N）H（m）=T(Nm)其中，F为限位器臂所受的张力，H为限位器力臂，则T为限位器围绕铰链轴产生的扭矩。T值不能超过限位器所能承受的最大扭矩。根据第三章的限位器任务要求，最大开门力F最大为35N，H限位力臂临界值为60mm所以当门开启时临界状态T=2.1Nm 下图是力臂随着开启角度增大的变化曲线：图3.3力臂大小60mm是临界状态。在车门开闭的始终，力臂大小要大于临界状态。2）关于开门操作力 开门力的大小等于用来克服门自身关闭倾向的力与开门过程中限位器自身围绕铰链轴心线产生的扭矩之和。图3.4 在评判操作力的大小方面，无硬性的法规要求，亦没有相应的经验数值。市场上存在的车型中，操作力大小亦各不同样。限位明确，开关顺畅无停滞感为最佳。所以我们接着采用第三章任务要求里面的30-35N为准。3）关于档位一般分为两档和三档：如果分为两档，则一般分为：3035，5565；如果分为三档，则一般分为：30，50，70。对于F202这款车型，因为它的定位是面向一般人群无特殊需求的，所以考虑到成本和制造难度等原因，我们采用两档！第一档设置在30，第二档设置在55。3.3 F202前车门限位器布置方法由于限位器的布置相对来说比较独立，而且要保证与周边零件的安全间隙，因此，限位器的具体布置工作应该在车门其他附件如车门内外板、A柱、B柱等钣金件以及玻璃滑槽等零件设计完成之后进行的布置基本完成后进行。限位器布置的输入条件：所用限位器的结构类型（在上文已经确定了用滑移式，橡胶双面压力弹簧限位器）、车门铰链中心线位置、玻璃滑槽位置、车门玻璃运动包罗面、车门内外蒙皮边界条件、密封面、侧围外蒙皮边界条件及车门内饰板边界条件等这些必须要考虑的因素不能和其发生干涉，这样会影响磨损和异响。布置限位器时应满足以下几点要求：布置空间要求：为减小限位器的有效摩擦力，提高使用寿命，降低开发难度，一般要求限位器相对于铰链中心线的最小力臂尽量大，因此，限位器中心线应尽量远离车门铰链中心线，以增大限位器的力臂。在前期总体布置时，应考虑车门内外蒙皮之间的厚度能满足限位器布置的空间要求。限位器最大开启角度比车门铰链开启角度小大约5左右。限位器旋动轴线与铰链轴线应平行。限位器在Z方向上的布置应尽量布置在上下铰链间或靠下的位置，尽量在玻璃滑槽最弯处。限位器盒固定螺钉周围要有工具安装空间。限位器盒与车门玻璃包罗面、玻璃滑槽应有足够的安全间隙。限位器臂运动过程中与玻璃包罗面应有足够的安全间隙。限位器臂尾部运动过程中与内饰板应有足够的安全间隙。限位器臂运动过程中与内蒙皮焊接哦那个城应有足够的安全间隙。限位器臂运动过程中与限位盒的夹角一般不大于8。限位器在车门内蒙皮上的安装位置的钣金结构工艺可行性应考虑。4 F202前车门限位器设计本次F202前车门的设计主要包括限位器主臂轨迹的设计、限位器主臂形状的设计。限位器主臂轨迹设计是限位器设计的核心部分，而且他是设计出该款限位器的第一步再得到了轨迹之后才能进行其他零部件的设计以及验证。限位器主臂形状的设计包括了限位器的力学研究、重力矩的计算、开门力矩的计算、限位器有效分力的计算。4.1 限位器主臂轨迹的设计车门限位臂的轨迹设计方法主要采用断面作图法，因为其具有既简单而且精度也足够了，工作量较小的优点。采用断面作图分析方法确定限位器臂形状，其原理是：理想状态的限位器是要求限位臂始终与限位器盒垂直，实际上不能达到，但我们作出限位器的运动一些主要断面，在这些断面位置要求限位臂与限位器盒垂直，采用逼近的方法作出限位臂的初步运动轨迹，断面越多越准确，然后运动校核得出最佳位置。1)通过F202的铰链布置，初步确定限位器盒和限位器臂安装位置，理想状态的限位器是要求主臂始终与限位器盒垂直，取限位臂一段作为分析单元，并在初始位置垂直限位盒，如下图蓝色粗实线。图4.12)F202车门最大开度设计在55度间，以35度为单位，作出车门绕铰链中心02的旋转断面，限位臂单元随车门旋转获得新的位置，如下图所示：图4.23) 作出限位臂单元与限位器旋转中心01的连接线，测量出相邻两条连接线的夹角，如下图所示角度。图4.34) 使相邻两限位臂单元首尾相连，并使次限位臂单元绕连接点沿与车门旋转相反的方向旋转，旋转角度为两条连接线的夹角，如图中第二个限位臂单元旋转角度为6度，第三个限位臂单元旋转角度为5度，以此类推。图4.45)作出每一个限位臂单元的中点，通过所有限位臂单元中点和旋转中心01，拟合出一条平滑的曲线，形成了限位器臂的轨迹。图4.5图4.66)作出限位臂在初始位置、第一档位置（30）、第二档位置（55）断面图，校核是否与其它零件干涉，出现干涉需要从新调整安装位置，重新进行布置设计，直到满足设计要求。图4.74.2限位器主臂的形状设计4.2.1限位器的力学研究 车门限位器满足的第一个功能：在平路时，车门打开或关闭过程中的任何位置均要满足车门开关力曲线。根据限位器的工作原理可知，限位器盒在随车门开启时，拉动限位器主臂绕限位器本身的固定中心线转动，在此过程中限位器本身作为二力杆，对车门的运动起到限制作用。此时车门受力情况如图4.8所示。由图4.8可知，车门受力应满足以下关系式： （1）图4.8式中 车门开启力； 铰链轴与间的力臂； 限位器产生的力； 限位器的力臂； 车门铰链等零件对车门产生的阻力矩； 车门铰链轴倾斜门重量引起的力矩。 由于一般情况下只有14N.M左右，相对来说比较小，可以忽略不计，此时，门的受力就应满足： （2）限位器满足的第二个功能是，在指定的斜坡路面条件下，车门打开到档位位置时能够保持车门静止，既不自关也不自闭，此时车门应满足以下公式： （3）4.2.2重力矩的计算 由图4.8可以看出 （4） 式中 重力臂； 重力在相应平面P上的分力； A各种路面条件下重力臂和分力夹角。重力对于铰链中心线的矩的计算分为平路情况和斜坡情况。对于斜坡情况，应考虑其极限状态下的重力矩。但斜坡的极限状态，由于没有统一的技术要求，各厂家考虑的情况不同。所以我们这里就以长安要求的最恶劣情况：上下坡20%的基础上再加路边台阶=150与车宽的比值的侧坡的情况来研究重力矩的求解过程。由于上坡时，车门重力矩对车门产生关门的作用趋势；下坡时，车门重力矩对车门产生开门的作用趋势；而侧坡时，车门重力矩对上车门有关门的作用趋势；对下车门右开门的作用趋势，因此，对于一个车门而言，不同坡度时的极限组合为：关门极限状态：上坡（20%坡度）+侧坡（=150，=轮距）上门开门极限状态：下坡（20%坡度）+侧坡（=150，=轮距）下门由此可见，重力矩的计算过程非常复杂，为简化计算过程，我们采用了CATIA参数化模型方法对不同状态下的重力矩进行计算，我们将F202的所有参数导入其中，得到了在不同路面情况下的重力矩曲线图 图 4.9 不同路面情况下的重力矩曲线图4.2.3开门力矩的计算根据公式(2)可知 开关门力矩= 式中 车门开关力； 铰链轴与间的力臂。这里，为求限位器主臂形状，需要将一般的经验得出的开关门力曲线如图4.10所示作为已知条件，求出开关门力矩。限位器设计完成后，应再验证开门力是否符合人的开门感觉图 4.10 开关门力经验曲线根据以上图可得出各开关车门角度下的力，而通过测量求得，因此可求得开关门力矩如表4.1所示 表4.1 车门开关力矩表开关门力矩开门力力矩关门力力矩开门角度开门力力矩关门角度关门力力矩03.62583.125440-3.2575-1.465913.62583.125441-3.2575-1.465923.62583.125442-3.2575-1.465933.62583.125443-3.2575-1.465943.62583.125444-3.2575-1.465953.62583.125445-3.2575-1.465963.62583.125446-3.2575-1.46594.2.4限位器有效分力计算将5.2中的平路状态下的重力矩（根据上图可能平路状态下的=5N.m）及4.2.3的开关门力矩（开门力矩3.12544N.m，关门力矩-1.4659N.m）代入公式（2）中，得到非档位角度下各开门角度对应的限位器力矩 （5）开门 =15.6272关门 = - 7.3295将4.2.2中的档位角度对应的斜坡极限状态下要求的车门的重力矩及4.2.3的开关门力矩（）代入公式（2）中得到档位角度对应的限位器力矩 （6）安全系数需要根据实车试装效果进行合理调整。 由公式（5）和公式（6）可计算出限位器各开门角度（包括档位和非档位）对应的限位器合力。根据限位器受力分析，得出限位器合力与有效分力之间的关系如图4.11所示。 图 4.11 ：限位器合力 ：限位器摩擦分力（有效分力） ：限位器离心分力 ：限位器初始位置时限位器盒中心与铰链中心的连线与铰链中心和限位器中心的连线的夹角 ：开门角度 ：限位器中心与铰链中心的连线与限位器盒安装面中心线的夹角 ：铰链中心到限位器盒中心的长度 ：铰链中心到限位器旋转中心的距离 ：任何位置的限位器盒中心线 由图4.11可知： 其中 所以 又因为 所以 所以 （7）因为每个位置都要能出一个结果，再此我们就一个位置为例来计算出。根据上文的条件。我们取开门角度为30时 即=30那在开门角度为30时 =15.6272又=0.5M 所以=31.2544：铰链中心到限位器旋转中心的距离根据车门的布置可以得到g=0.4m：铰链中心到限位器盒中心的长度。在开门角度为30的时候用千分尺测量出R=0.55m：限位器初始位置时限位器盒中心与铰链中心的连线与铰链中心和限位器中心的连线的夹角限位器布置时已确定为5所以根据了已知的这些条件再加上公式（7） =12.239 =45.805代入公式得： =26.04N 即 在开门角度为30时=26.04N4.2.5限位器主臂形状设计 限位器主臂的轨迹求出后，还需要考虑主臂与限位器盒内弹性元件相对应的主臂形状，此形状使弹性元件产生或大或小的弹性力，压挤主臂产生摩擦力，即为限位器有效限位力。 一般限位器主臂形状如图4.12所示 图 4.12根据公式（7）可得。 （8） （9）可得各开门角度对应的，通过光顺各对应的线段顶点，即得开门限位器主臂形状。这里根据限位器主臂杆件表面材料和与主臂杆件接触的弹性元件的滚珠或滑块材料有关。当限位器弹性元件与主臂杆件为滑动时，为滑动摩擦系数，当其为滚动时，则为滚动摩擦系数。则与弹性元件的材料结构有关，一般为弹簧、扭簧或橡胶弹簧的弹性系数。4.3限位器其他零部件的选择限位器的限位器盒、连接座、橡胶片等东西都是基本通用的，所以我们根据了长安以往的车型限位器的选用，最后借用了长安之星2前门限位器的零部件。5.限位杆的冲压工艺设计5.1冲压件的工艺性分析及工艺方案5.1.1冲压件的尺寸精度根据指导书要求，冲裁件的精度按IT13确定，冲模制造精度按IT6-IT7确定5.1.2生产批量要应用模具的零件一般都是重大批量生产，但是对于模具来说，模具的制造是属于单间小批量生产方式。这里的生产批量就按照模具的制造来定，用单件小批量。5.1.3冲压工艺方案的确定本冲压件结构简单，尺寸较小，内部有孔，无弯曲存在，这里采用简单的给进冲孔模，冲孔落料便可得到冲裁件。5.2初始计算5.2.1搭边设计（1）搭边的确定搭边能起到补偿定位误差的作用，保持条料有一定的刚度，以保证零件的质量和送料方便。在设计搭边时，如果搭边过大，材料浪费。如果搭边过小，冲裁是容易翘曲或被拉断，不仅会增大冲裁毛刺，有时还会拉入凸、凹模间隙中损坏模具刃口，降低模具寿命，后影响送料工作。搭边值通常由经验值确定，此处查冲压工艺与模具设计表2.5.2确定搭边值：矩形工件边长L50mm材料厚度为3.2mm两工件间的搭边：；工件边缘搭边：（2）条料宽度的确定有侧压装置时条料的宽度计算图5.1对于有侧压装置的模具，能使条料始终源基准导料板送料 ，因此条料宽度可按下式计算： 式中，B条料宽度的基本尺寸， mm D条料宽度方向零件轮廓的最大尺寸，154.18mm a条料的搭边3.2mm 条料下料剪切公差，查冲压工艺与模具设计表2.5.3,得。代入数据得： 5.2.2排样图设计 由以上条料的宽度为96mm，根据模具设计与制造简明手册表1-2，可查得，取板料宽1500mm长3300mm分析零件形状，因为圆形制件排样方式很简单，直接一个接一个的排放就可以了，如下图5.2所示：图5.2 由以上钢板的尺寸 mm 每个条料的宽度为162mm，则有：每条料可以制件3300/32.93=100数件 每板料可以割条料数为： 每板料共制件数为： 件3.1.3材料利用率计算 一个步距内的材料利用率为利用率按下式计算 式中,S工件的实际面积所用材料面积，包括工件面积与废料面积代入数据得：5.3工艺计算5.3.1工艺力计算 .落料部分落料形状图5.3如下：图5.3计算工艺力的目的是为了合适选用冲压设备、设计模具和检验模具的强度。压力机的吨位必须大于所计算的冲裁力采用平刃冲裁模，拉深力可以按下式计算： 材料的抗剪强度，45钢查表取；L为冲裁周边的总长，经零件图计算得301.342mm；材料的厚度；安全系数一般取。将以上数据代入公式得： 当完成一次冲裁后，还有卸料力、推料力的计算。一般采用经验公式加以计算。卸料力: 推料力： 顶件力： 式中，冲裁力，上面已计算为626791.36N；K卸料力系数，其值为0.020.06,考虑到材料的厚度取0.03；推料系数，其值一般为0.03-0.07，考虑到材料的厚度取0.04；顶件力系数，其一般值为0.04-0.08，这里取为0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，h为直刃口部分的高度，t为材料厚度，更具凹模形状，初步选取n=1。将以上数据代入公式得：卸料力: 推料力： 顶件力： 当选用刚性卸料装置和下出模具时，则其总的冲裁力为： =651863.05N5.3.2冲孔8.5以及6工序结束后形状为图5.4：图5.45.3.3工艺力计算采用平刃冲裁模，拉深力可以按下式计算： 材料的抗剪强度，45钢查表取；L为冲裁周边的总长，经零件图计算得45.55mm；材料的厚度；安全系数一般取。将以上数据代入公式得： 当完成一次冲裁后，还有卸料力、推料力的计算。一般采用经验公式加以计算。卸料力: 推料力： 顶件力： 式中，冲裁力，上面已计算为41400.45N；K卸料力系数，其值为0.020.06,考虑到材料的厚度取0.03；推料系数，其值一般为0.03-0.07，考虑到材料的厚度取0.04；顶件力系数，其一般值为0.04-0.08，这里取为0.05n梗塞在凹模内的制件或废料数量，h为直刃口部分的高度，t为材料厚度，更具凹模形状，初步选取n=1。将以上数据代入公式得：卸料力: 推料力： 顶件力： 当选用刚性卸料装置和下出模具时，则其总的冲裁力为： =45190N总工艺力为F=45190+651803.05=696993.05N5.3.4设备选择(1)冲压设备选择的依据：1）所有压力机的公称压力必须大于总冲压力，即，又因为当选用刚性卸料装置和下出模具是有：=696993.053N，公称压力必须大于696993.05N。2）压力机的行程大小适当。3）所选压力机的最大高度应与冲模的闭合高度相适应。即满足：冲模的闭合高度介于压力机的最大闭合高度和最小和高度之间要求。4）压力机工作台面的尺寸必须大于模具下模座的外形尺寸，并要求留有安装固定的余地。但在过大的工作台面上安装过小尺寸的冲模时，对工作台的受力条件也是不利的。(2)压力机的选择根据总冲裁力=696.99KN，对于浅垃深时有式中复合时所有力的总和，是压力机的公称压力，则有：模具闭合高度，冲床工作台面尺寸等，用JD21-100开式双柱固定台式压力机。主要的工艺参数如下：公称压力：1000 KN滑块行程：120mm,(压力行程7mm)行程次数：75次/min最大封闭高度： 400mm最大装模高度： 300mm封闭高度调节量： 850mm立柱间距： 480mm工作台尺寸： 前后6000mm，左右1000mm垫板尺寸： 厚度100mm，孔径200mm模柄孔尺寸： 直径60mm，深度80mm电动机功率：7.5KW5.3.5凸模与凹模刃口部分尺寸的计算 落料部分由图可知，该零件属于无特殊要求的一般冲裁件。由外轮廓落料获得，查表2.2.3得2,2，则 2无特殊要求取公差等级为IT12,查表得，有教材表2.3.1取x=0.5,设凸模，凹模分别按IT6,IT7级加工制造，则 校核：由于凸凹模刃口都比较复杂，刃口的尺寸由软件的偏移得到，凹模刃口尺寸由零件尺寸偏移一个x即可，凸模尺寸在凹模的基础上在偏移一个就可以了凹模的刃口尺寸结构图见下图5.5图5.5凸模的结构尺寸见下图5.6图5.6 冲孔 部分无特殊要求取公差等级为IT12,查表得，有教材表2.3.1取x=0.75,设凸模，凹模分别按IT6,IT7级加工制造，查表得，则有： 校核： 0.012+0.008=0.020mm0.108mm 故： 孔部分无特殊要求取公差等级为IT12,查表得，有教材表2.3.1取x=0.75,设凸模，凹模分别按IT6,IT7级加工制造，查表得，则有：校核： 0.011+0.018=0.029mm0.108mm 故： 5.4凸、凹模结构5.4.1凹模洞口的类型根据冲压工艺与模具设计书中第72页取直筒式刃口凹模，其特点是制造方便，刃口强度高，刃磨后工作部分尺寸不变广泛应用于冲裁公差要求较小，形式复杂的精密制作。取23度，h=410mm, 此时取3，且取h=5mm。凹模的外形尺寸凹模的外形一般为矩形与圆形两种，凹模的外形尺寸应保证有足够的强度，刚度和修模量，凹模的外形尺寸一般是根据被冲压材料的厚度和冲裁件的最大外形尺寸确定的，如图： 图5.7凹模结构如图7所示。根据冲压工艺与模具设计书中第72页有：凹模厚度 （2.4.1）凹模壁厚 （2.4.2）由，查冲压工艺与模具设计书中表2.8.1得：K=0.42。故计算凹模厚度为，因此取。又由得；根据零件有：歩距S=30+a1，查表有a1=2.8mm，则有：S=32.8mm，则由，取A=290mm 。5.4.2凸模结构设计 模具结构采用弹压式卸料板结构见图5.8： 图5.8凸模的长度计算为： （2.4.3） 式中，分别为凸模固定板、卸料板、导料板的厚度；为附加长度，包括凸模的修磨量、凸模进入凹模的深度及凸模固定板与卸料板间的安全距离。在t1.5mm时，在时，这里取。导料板的厚度，卸料板的厚度，则取L=70mm。 因d=10，故取D=14mm, h=5mm。1. 卸料装置采用弹压卸料装置，由卸料板，弹性元件，卸料螺钉组成。这里选用导料板导向的用在冲模中的弹性卸料装置。卸料板的凸台部分的高度h应比导料板的厚度H小（0.10.3）t（t为坯料厚度）。即h=H-（0.10.3）t。具体结构如下图5.9弹性卸料板具有卸料和压料双重作用，多用于冲制薄件，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，厚取为凹模厚度的0.60.8倍，卸料板的双边间隙根据冲件的料厚确定，一般取为0.10.3mm，在级进模中特别小的冲孔凸模与卸料板的双边间隙可取为0.30.5mm。2. 模架选择模架是上模座、下模座、导柱和导套的组合件，根据模架导向用的导柱和导套间的配合性质，模架可以分为滚柱导向模架和滑动导向模架两大类。每类模架按照导柱安装位置和数量的不同，各自又具有多种模架类型。选择模架结构要根据工件的受力变形特点、坯件定位和出件方式、材料的送进方向、导柱的受力方向，以及操作是否方便等方面进行综合考虑。选择模架尺寸要从凹模的轮廓尺寸来考虑，一般在长度及其宽度上模架都应比凹模大30-40mm，模架厚度一般为凹模厚度的11.5倍。选择模架是还要注意模架与压力机的安装关系，例如模架与压力机工作台孔的关系中，模座的宽度应比压力机工作台孔的孔径每边约40-50mm。另外，冲压模具的闭合高度应大于压力机的最小装模高度，小于压力机的最大装模高度这里我选用滑动式对角导柱式，如下图5.10所示：图5.105.5模具装配图及爆炸图图5.11图5.12图5.13图5.14总结与体会本文结合企业实际工程项目，以F202开发为研究对象，对前车门布置进行了相关研究与分析，重点完成了前车门限位器的布置与设计的相关研究。首先通过对国内外车身技术的发展趋势的回顾以及对车身、限位器准确的定位与理解用现代计算机技术与国外先进的流程化设计思想，首先对其基本结构与组成进行相关分析；然后对限位器的开发流程进行了相关研究，重点对限位器的各个要点进行理论分析与知识库经验的判断；接着限位器的具体结构进行选型与布置讨论，形成用于详细设计的总布置文件；最后做了F202限位器的限位杆的冲压模，并对其进行了详细的设计研究。论文完成的主要的研究工作及所获结论如下：1）车门限位器开发的前期选型定义要明确，通过结构型式的定义，明确每一个零部件品的实施方案：新设、继承还是继承性的更改。2）限位器机能件布置要流程化，对每一个部品的分析要做到充分合理，建立一条流程化的步骤。3）车门布置的过程要通过大量的知识库的经验去判断，结合理论分析，将车门的每一个部分布置得合理、有效、工艺受控、成本受控此文主要针对了限位器的布置。4）限位器设计的过程思路要规范，采用CATIA中的参数化设计、关联化设计方法，提高设计的效率与质量。5）车门限位器的分析过程是车门限位器从设计到生产的一个必经阶段，认真做好这一阶段的工作，可以真正能够在设计阶段了解掌握产品的性能、工艺状况，从而更好地把握设计的方向，少