汽车油箱托架的模具设计-冲压模具【含CAD图纸+PDF图】
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- 内容简介：
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摘 要利用模具来成型零件，能少切屑、无切屑，多工序重合。利用模具成型代替传统切屑加工工艺，能提高生产效率、保证零件质量、节约材料、降低生产成本，取得较高的经济效益。许多研究机构和大专院校经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面取得显著成效。本文主要介绍了汽车油箱拖架的冲裁模和弯曲模的设计。油箱托架属于常见零件，但其模具包含了冲压摸、弯曲模等，在模具设计方面具有代表性。设计合理优质的托架模具，能使得油箱托架的大批大量生产成本低、质量好，节省加工工时，具有较好的经济效益。关键词：冲裁模，弯曲模，设计Mould Design OF BUS Fuel Tank BracketAbstractMaking use of mould to come to the molding part, can stop cutting crumbs, have no cuttings and makes multiple operation coincidence. Making use of molding to replace tradition cuttings process handicraft, can improve the efficacy, guarantee part mass, save material, make production costs lower, and make higher economic effect. Many study organizations 、universities and colleges have got notable progress by efforts of many years ,and have great progress in the field of mould CAD/CAE/CAM technology. It gets a marked effect in the field of improving mould mass 、shortening the design for die、mould manufacturing cycle ,and so on. The paper introduces cutting mould design and curved mould design of bus fuel tank bracket. The fuel tank bracket belongs to the common part, whose mould contains stamping fumble and curved model waits, has represent aliveness in the field of mould design. Designing rational high grade bracket mould, can cut down the cost of product and enhance quality for large amount production, has good economic effect. Key Words: Cutting Mould, Curved Mould, Design目 录1 绪论12 工艺分析13 模具材料的选择24 右冲孔模设计34.1 冲压力的计算34.2 确定模具压力中心34.3 计算凸、凹模刃口尺寸34.4 凸、凹模结构设计44.5 凸、凹模外形尺寸确定54.6 模具总体设计及主要零部件设计64.7 冲压设备的选择85 下冲孔模设计95.1 冲压力计算95.2 计算凸、凹模刃口尺寸95.3 凸、凹模外形尺寸确定95.4 模具总体设计及主要零部件设计115.5 冲压设备的选择116 右弯模设计116.1 应力和应变状态分析126.2 零件的结构工艺性分析136.3 弯曲件毛坯展开尺寸的计算146.4 弯曲工艺力的计算156.5 弯曲设备标称压力的选择156.6 回弹角的确定156.7 U行件弯曲模的结构167下弯曲模设计167.1 弯曲件毛坯展开尺寸的计算167.2 弯曲工艺力的计算187.3 弯曲设备标称压力的选择207.4 回弹角的确定207.5 U行件弯曲模的结构208下弯曲模设计208.1 弯曲件毛坯展开尺寸的计算208.2 弯曲工艺力的计算218.3 弯曲设备标称压力的选择248.4 回弹角的确定248.5 弯曲模的结构249 结束语25致谢25参考文献25附图1 工件图26附图2 连接弯模2751 绪论冷冲压是在常温下，利用冲模在压力机上对板料或坯料施加压力，使其产生塑性变形或分离，从而获得零件所需的形状、尺寸的一种压力加工的方法，它广泛应用于汽车、电机、电器和仪表行业，是一种重要的加工工艺。目前工业上大量采用冷冲压成型的方法加工合金板材，模具采用冷冲模，模具材料采用优质合金钢。近年来，许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。国内模具企业已普及了二维CAD，并陆续开始使用UG、Pro/Engineer、I-DEAS、Euclid-IS等国际通用软件。个别厂家还引进了Mold flow、C-Flow、DYNAFORM、Optics和MAGMASOFT等CAE软件，并成功应用于冲压模的设计中。许多研究机构和大专院校开展了模具技术的研究和开发。经过多年的努力，模具CAD/CAE/CAM技术得到了显著提高，并且模具质量显著提高，模具设计制造周期也明显缩短了。模具制造业是一个国家的基础工业，也是衡量一个国家工业发展水平的重要标志。伴随着科学技术的日新月异和市场竞争的日趋激烈，模具的设计质量和制造精度都有了更高要求，其制造周期也要求更短了。显然，单纯依靠手工设计和经验的模具设计和制造方法已难以适应市场经济的需要。计算机辅助设计与制造技术能大大加快模具的设计和制造速度，缩短设计和制造周期，更能保证产品的精度1。本文就冲裁模和弯曲模的详细设计过程各举一例，再给出其他他工序模具的简要设计说明和模具图。汽车油箱拖架是一种常见的汽车零件，形状较为复杂，适合钣金加工。冷冲模的结构形式和部分零件已经标准化，本文的设计内容包括非标准件的设计和标准件的选用。2 工艺分析 图1 托架根据托架的形状和尺寸，零件加工工序依次为右冲孔、下冲孔、右弯、下弯曲、连接处弯曲。由于折边深度较大，不宜先弯再冲孔，因此将冲孔工序放前面。冲孔时，最小孔径必须满足2（t=2）,17 mm孔符合冲孔工艺要求。多孔冲裁时，孔边距应满足2 mm, mm，而零件各孔的孔边距均大于最小孔边距，符合工艺条件，可以多孔同时冲裁。再考虑工件的折弯工艺性：钣金件的最小弯曲半径，各处弯曲半径均大于最小弯曲半径，符合工艺要求，工件的工艺性良好。3 模具材料的选择冷作模具材料选用时，可按下列步骤考虑3：（1） 按模具的大小考虑：尺寸不大时可选用高碳工具钢，尺寸较大时可选高碳低合金工具钢，尺寸大时可选用高合金耐磨钢。（2） 按模具形状和受力情况考虑： 模具形状简单、不易变形、截面尺寸不大、载荷较小时，可选高碳工具钢，形状复杂、易变形、截面尺寸大、载荷较大时可选高耐磨模具钢。（3） 按模具的使用性能考虑：具要求耐磨性特别高、淬火变形较小时，可选高碳高铬钢或高碳中铬钢，也可选用基体钢和高速钢制造。对载荷冲击较大的模具，可选用冲击韧度较高的中碳合金模具钢。（4） 按模具的工作量考虑：当产品批量不大时，选用低廉的碳素工具钢或高碳低合金钢制造，当批量大，要求模具使用寿命长时，可选用高碳中铬钢、高碳高铬钢、基体钢或高强韧性低合金冷作模具钢制造，当生产批量特别大，要求使用寿命特别长时，可选用硬质合金或钢结硬质合金制造。（5） 按模具的用途考虑：冷作模具包括冷冲模、冷挤压模、冷镦模、冷冲裁模等，用途不同，选材也不同。 托架用45钢制造。综合考虑各种因素，查热处理技术数据手册P 808，常用冷作模具钢的选用参考为： 冲裁模：轻载冲裁模（厚度= 564.5+1273.2+99.2=1936.9 (KN)校正弯曲时:= 1764+315=2079 (KN)是弯曲用压力机标称压力。选用双动厚板冲压液压机 5000液压机：公称压力 5000KN，压边缸公称力2500 KN，工作液体压力20 Mpa，立柱中心距 25001600，最大工作行程1400 mm,顶出力 2000KN,工作台尺寸 20002000，最大工作速度 30mm/s，液体工作压力25Mpa。7.4 回弹角的确定同5.6，回弹角为2。 7.5 U行件弯曲模的结构凸模采用整体结构，凹模采用镶拼结构。由于尺寸较大，形状又不规则，成型精度不高。在凹模中增加了一成形器，成型效果显著，精度好。见图25。8 连接弯模设计8.1 弯曲件毛坯展开尺寸的计算连接处弯曲可以等效是先纵向弯曲，再截向弯曲。 图24 下弯模凹模组合纵向弯曲(单角弯曲):l=225+185=410 (mm)截向弯曲(U形弯曲):L=60+582+302=236 (mm)8.2 弯曲工艺力的计算(1) 纵向弯曲：单角弯曲力: =0.6CBt2/(r+t) （22）其中，C-安全系数，取1.3；B-弯曲宽度，B=236 mm；t-厚度；材料抗拉强度，600 Mpa。 =0.61.323622600 /5 = 88.4 (KN)2处折弯:=20.6CBt2/(r+t)式中，C系数1.3；B=345；r凸模圆角半径，3mm。1.螺钉 2. 定位板 3. 螺钉 4. 螺钉 5.凸模 6. 凸模固定板 7.定位销 8. 成型器 9.销子 10.上模板 11.销子 12.凹模 13.下模板14.螺杆 15.螺钉 16.顶板 17.卸料螺杆 18.下垫铁19.螺钉图25 下弯模 =20.61.32364600/(3+2)=176.7 (KN)校正弯曲力: =Aq其中，A-校形区投影面积，A=60410=24600 (mm2)；q-校形所需单位压，取50 Mpa。由上式计算：=5024600=1230 （KN）（2） 截向弯曲：U型弯曲力： =KBt2 （23）其中， K-安全系数，取0.4；B-弯曲宽度，B=410 mm；t-厚度，取2 mm;-材料抗拉强度600 Mpa。=0.441022600=393.6 (KN)校正弯曲力：图26 凹模1 =Aq其中， A-校形区投影面积；q-校形所需单位压力50Mpa。A =15260=9120 mm2。计算得： =509120=456 （KN）弯曲力的总和为：P=88.4+176.7 +1230 +393.6+456=2344.7 （KN）压料力的计算： Q= 0.4P=0.42344.7=937.88 （KN）图27 凹模2 8.3 弯曲设备标称压力的选择 计算方法同6.5。自由弯曲时：（KN）校正弯曲时：（KN） 是弯曲用压力机标称压力。选用四柱万能液压机Y32-500 ：公称压力5000KN，滑块行程900mm，顶出力 1000KN,工作台尺寸 14001400，工作行程速度 10 mm/s，液体工作压力25Mpa。8.4 回弹角的确定同6.6，回弹角为2。8.5 弯曲模的结构凸模采用整体结构，由于凹模尺寸较大，采用镶拼结构。由于此处折弯变形较大，受力大，在凹模中增加了加强筋，大大提高了模具的使用寿命。结构见附图2。图28 凸模1图29 凸模29 结束语本零件生产需模具总计5套，这套设计的模具其结构简单实用，能够生产出符合要求的工件，能很好得满足生产要求，现与工厂内投入生产的设备相配套，生产比较可靠。致谢本文是在刘老师的悉心指导下完成的，并受到小组同学和有关老师的热心帮助，同时也得到实习公司的各位老师的耐心辅导，在此一并表示忠心的感谢！参考文献1韦龙.大型精密冷冲模具的设计与制造J.汽车工艺与材,2005, (20)：21242模具使用技术丛书编委会.冲模设计应用实例M.北京:机械工业出版社,19993徐炜炯.模具设计M.北京:中国轻工业出版社,19984郝滨海.冲压模具简明设计手册M.北京:化学工业出版社,20055夏巨谌.钣金工手册M.北京:化学工业出版社,20056邓明.实用模具设计简明手册M.北京:机械工业出版社,2006 7曹将栋,赵良才,方喜峰,贾维.承重托架CAD/CAE集成设计系统J.机械与电子,2005, (18)：50538高梅兰.汽车油箱托架冲压工艺方案分析J.客车技术,1993, (30)：40429朱玉生,陈文琳,董定福.托架弯曲成行模具设计中摩擦的避免和利用J.合肥模具技合肥工业大学学报,2005, (22)：414610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, (30)：323511赵昌盛.实用模具材料应用手册M.北京:机械工业出版社,200512罗晓哗,赵从容.模具的液压成行工艺J.液体传动与控制,2004, (20)：404413薛启翔.冲压模具设计结构图册M.北京:化学工业出版社,200614K
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