制动盒外壳冲压件设计.docx
《制动盒外壳冲压件设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《制动盒外壳冲压件设计.docx（26页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
制动盒外壳冲压件设计
密级：
学号：
**********
本科生毕业论文（设计）
制动盒外壳冲压件设计
系别：
机械工程学院
专业：
模具设计与制造
班级：
##########
学生姓名：
##########
指导老师：
##########
完成日期：
学士学位论文原创性申明
本人郑重申明：
所呈交的设计（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。
本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。
学位论文作者签名（手写）：
签字日期：
年月日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于
保密□，在年解密后适用本授权书。
不保密□。
（请在以上相应方框内打“√”）
学位论文作者签名（手写）：
指导老师签名（手写）：
签字日期：
年月日签字日期：
年月日
摘要
模具在在现代生产中，是各种工业产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。
此零件是很通用的零件，本设计的目的是制造一个按照给定要求的合格的制动盒外壳冲压件。
本次毕业设计是制动盒外壳的冲压工艺与设计。
毕业设计是对所学知识的一次运用实践，通过毕业设计我们可以查漏补缺，为以后的学习和工作打下坚实的基础。
当拿到一个工件来进行模具设计时，我们应当首先对工件进行工艺分析。
因为可能有很多种不同的制造方法，不同的方法得到制件的质量可能不一样，并且模具制造成本也可能相差很大，所以我们必须从工件的质量和生产经济角度出发，选择最佳的设计方法和工艺方案。
经分析比较，此制动盒外壳采用冲压工艺生产。
关键词：
冲压工艺；模具设计；制动盒外壳
Abstract
Mouldinmodernproduction,isoneoftheimportanttechnologyandequipment,allkindsofindustrialproductstoitsspecificshapeshapeofrawmaterialsthroughacertainway.Thispartisaverycommonparts,thepurposeofthisdesignistocreateaqualifiedinaccordancewiththerequirementsforagivenbrakingboxshellstamping.
Themainprogramforthisgraduationdesignistofinishthedesignandproducingprocessoftheshellofcontrolling-box.toeverystudent,thegraduationdesignisaopportunitytoapplytheknowledgewelearned,atthesametime,wecanmakebestofthischancetofindoutourshortcomingsinordertogetthesteadfoundationofstudyingandworkinthenearfuture.first,wearesupposedtoanalyzethecharacterofthestropbeforewedecidetowhichkindofmoldshouldbethebestwaytodoit.becauseusingthedifferentmethod,wecangetthedifferentproductsinqualityandthecostconcernedisalsodifferent.forthesereasons,weshouldfindoutthebestwayintermsofthequalityandcost.afteranalysisandcomparison,wedecidetochosepunchasthebestway.
Keywords:
hurtletopressthecraft;molddesign;Shellbrakebox
1前言
在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其他各类模具约占11%。
在模具生产方面，国内已经能够生产精度达21µm的精密多T位级进模、新轿车的部分覆盖件模具、48in（约122cm）大屏幕彩电塑壳注射模具、6.5kg大容量洗衣机全套塑料模具以及汽车保险杠和整体仪表板等塑料模具，还有照相机塑料件模具、多型腔小模数齿轮模具等精密塑料模具。
虽然我国模具总量目前已达到相当规模，模具水平也有很大提高，但设计制造水平总体上落后于德、美、日、法、意等工业发达国家许多。
国内大型、精密、复杂、长寿命的模具占总量比例不足30%，而国外在50%以上。
2004年，模具进出口量之比为3.7∶1，进出口相抵后的净进口额达13.2亿美元，为世界模具净进口量最大的国家。
模具设计与制造行业的发展趋势：
（1）模具设计与制造：
向更精密、更高效、复合和多功能方向发展；
（2）模具产品：
更大型、更精密、更复杂、更绿色及更经济的方向发展，模具产品的技术含量将不断提高，模具制造周期将不断缩短；（3）模具软件：
CAD/CAE/CAM正向集成化、三维化、智能化和网络化方向发展，快速原型制造技术和快速经济制模技术及逆向工程技术得到越来越多的重视。
这次是冲压模具的制动盒外壳冲压件设计，要求对冲压件进行冲压工艺的设计，冲模的装配图设计，利用电脑设计模具的零件图以及模具零件的制造工艺设计，同时也要力求自己设计的模具尽可能地有低成本、高生产率和生产的产品高合格率的要求，使它具有较高的性价比。
2零件的冲压工艺分析
本次毕业设计的冲压件是制动盒外壳，是由Q235钢材料制造，其厚度为1.6mm,外圆半径为80mm的壳体。
Q235钢的抗拉强度为375-500Mpa,屈服强度为235Mpa，综合性能较好，既有良好的塑性又有适中的强度，且年生产量为10000件，我们既要能够保证制件的质量又要尽可能的去降低生产成本，以求取最佳的生产效益，综合考虑多种生产方式，此制动盒外壳用冲压工艺生产是生产厂家的相对最优方案。
制动盒外壳主要工序是落料、冲孔和拉深，孔的位置对称分布，可以减少工序和模具的制造成本。
从孔的分布与数量来看，可将所有孔一次性冲出，但考虑到孔之间的间距在安装时是否会产生干涉及模具的强度，直径为10mm的孔和直径为8mm的孔不能同时冲出，否则凹模的强度不够，并且凸模安装时易产生干涉，并且要必须考虑到是先拉深还是先冲孔，如果底部的孔径相对于壳的外形直径过大，要先拉深再冲孔，否则会将该工件拉裂。
同时，由于工件的圆角半径为1mm，而材料的厚度为1.6mm，圆角半角太小，在拉深时易被拉裂，故拉深时不能将圆角一次拉成，须进行整形。
拉深时需留修边余量以保证制件的精度，故最后还要对工件进行切边。
图2.1工件图
3零件冲压工艺方案的拟定和计算
3.1零件冲压工艺方案的拟订
生产此制动盒外壳所需基本工序为
（1）落料，
（2）拉深，（3）冲孔（4）整形（5）切边，经分析，可有以下几种方案：
方案一：
落料，拉深，冲孔（2﹣Φ10mm）,冲孔（12×12mm方型孔），整形，冲孔（3﹣Φ8mm），冲孔（3﹣Φ6mm）切边。
即每道工序单独由一副模具完成。
方案二：
落料，.拉深，.冲孔Φ3﹣（8mm），冲孔（12×12mm方型孔），冲孔（2﹣Φ10mm）五道工序复合模，再整形，冲孔（3﹣Φ6mm），最后切边。
方案三：
落料.，拉深，.冲孔（3﹣Φ8mm），冲孔（12×12mm方型孔）四道工序复合模，再整形，冲孔（2﹣Φ10mm）冲孔（3﹣Φ6mm）两道工序复合模，最后切边。
方案四：
落料.，拉深，冲孔（3-Φ8mm），冲孔（12×12mm方型孔）连续模，整形，冲孔（2﹣Φ10mm）冲孔（3﹣Φ6mm）连续模，最后切边。
比较确定冲压方案；
方案一：
生产效率低下，所需模具数量较多，使得生产该工件的总成本较高，且尺寸的积累误差较大，工件的质量不能保证。
方案二：
虽然将大部分工序由复合模具同时完成，但是由于冲孔（10mm）和冲孔（8mm）时两凸模以及凹模相隔很近，安装时容易发生干涉，增加模具制造难度，且此处模具强度不够，不益采用。
方案三：
采用此复合模可提高生产效率，保证工件尺寸的精度要求，模具制造不是很困难，且由于年生产量为10000件，成本可大大降低，故采用此种方案相对较好。
方案四：
主要采用了连续模，连续模虽然能够提高生产效率，但是，需要在下一工序时定位，且定位的次数越多，其累积误差就会越大，严重影响了工件的质量，故不宜采用连续模。
经分析比较，最终确定第三种工艺方案为最佳组合。
3.2零件冲压工艺方案的计算
3.2.1选取修边余量h1，并初算毛坯直径
当ho/r=13.2/1.6=8.25时:
取h1=1mm,（查《冲压手册》）
故计算高度：
h=ho＋h1=13.2＋1=14.2mm，
当R与r相等时,应用简单计算公式d=
代入相应数值, （按中性层）
do=101.78mm
3.2.2工件主要尺寸参数
各主要尺寸参数如工件图中所示：
则工件相对高度：
ho/b=13.2/78.4=0.168mm
工件相对厚度：
t/b=（1.6/101.78）×100=1.57mm
工件相对圆角半径：
r/b=1.6/101.78×100=1.57mm
3.2.3初步估算所需拉深的次数
由于（t/b）×100=1.57及h/b=0.18:
查得所需拉深次数为N=1
即只需1次拉深即可满足要求。
3.2.4验证圆角部分是否可一次拉成
由于当r=rg=1mm,而材料的厚度为1.6mm，可知圆角半径太小，如果一次拉深容易拉裂，圆角不可一次拉成，需要进行整形。
3.2.5重新选取圆角半径
中性层周长c=105.2mmd=78.4mm
拉深圆角设为R=2mm
则,可知拉深高度为确定拉深次数
从而求得中性层拉深高度为（5.2－2∏×2.8×0.25×2－78.4＋5.6）∕2＋2.8=14.6mm
工件的相对高度：
h∕d=14.6∕78.4=0.18mm
毛坯的相对厚度：
1.57mm
查表5-3知拉深次数为n=1。
3.3零件冲压工艺方案的确定
根据以上的计算和对零件结构的分析，总体确定以下方案：
（需4副模具完成该冲压件的生产）
第一副：
该副模具完成的主要任务为落料，拉深，冲底部圆孔。
该副模具所完成的工序内容多，比较复杂，也是本次设计的重点和难点所在，其计算工作量也是最大的。
第二副：
该副模具完成的工序内容是整形，由于圆角太小需要进行整形以到工件所需要的圆角半径。
第三副：
该副模具是冲孔工序模具，主要任务是完成工件底部上由于离底部边缘太近而不能与第一副模具复合而冲出的小孔。
第四副：
该副模具的主要任务是完成工件的切边修边工作，由于拉深后的工件存在修边余量和局部凸缘，而所要求生产的工件没有凸缘，因此要进行修边工序，同时也把它作为最后的一道工序来安排。
该模具主要是为了提高工件的精度和质量而设计的。
4模具总装图的设计与计算
4.1落料，拉深，冲孔复合模的设计
4.1.1冲裁排样方式的设计及计算
根据前边的作图及计算确定零件的毛坯尺寸最大为：
101.78mm，综合各种因素及查看相关的资料后决定采用单排形式，并根据《冲压手册》表2-17查得：
搭边值a=1.2mm，间距a1=1.5mm
1.若采用横排
条料宽度：
b-△=[D＋2（a+△）]-△
=[101.78＋2（1.5）]-0.8
=104.78-0.8mm）
导尺距离：
S=b＋c1
=101.78＋2×1.5=104.78mm
进距h:
h=101.78＋1.2=102.98（mm）
查《冲压手册》表8-12选用板料规格为：
1.6×650×1300mm，按上述方法进行排料，剪切条料尺寸为：
104.78mm×1300mm
则：
条数n1=650/104.78=6（条）余21mm
每条个数n2=（1300-1）/102.98=12（个）余63mm
每板个数n3=n1×n2=6×12=72（个）
故材料的利用率：
η=（72x∏×101.782）/（650×1300×4）×100%=69.3%
2.若采用纵排（即长边在送料方向，短边垂直送料方向）则：
料宽：
b-△=[D＋2（a＋△）]-△
=[101.78＋2（1.5）]-0.8
=104.78-0.8（mm）
导尺间距离：
S=b＋c1
=101.78＋2×1.5=104.78mm
进距h：
h=101.78＋1.2=102.98（mm）
如上所述采用规格相同的板料；1.6×650×1300mm
则剪切条料尺寸为：
224.4×1200mm
故条料：
n1=1300/104.78=12（条）余42.6mm
每条个数：
n2=（650－1）/102.98=6余32mm（个）
每板个数：
n3=n1×n2=12×6=72（个）
材料利用率和横排时一样。
综上比较采用横排和纵排都可以，材料的材料利用率一样。
（排样图见下图）
图2.2落料拉深冲孔复合模
4.1.2第一副模具各工序压力的计算及压力机的初步选用
1.落料，拉深，冲孔（8mm），冲孔（12*12mm方型孔）各工序压力的计算：
参照例题且查看《冲压手册》以确定A3（Q235），τb=343MPa，则：
F落料=1.3Ltτb
=1.3∏×101.78×1.6×343
=228008（N）
查表2-9，取卸料力系数K1=0.055则：
F卸=K1F落料
=0.055×228008
=12540（N）
2.拉深力的计算：
各公式参见，《冲压手册》：
F2=3.14×78.4×1.6×400×0.4=63021N
3.冲孔（8mm）力：
F3=1.3×∏×8×1.6×343=17922N
4.冲孔（12*12mm方型孔）：
F4=1.3×12×4×1.6×343=34245N
由于这些工序由一复合模完成，但各个工序中的压力不是由压力机同时加载的，故压力机只需达到单工序所需的最大压力即可。
这一工序所需最大总压力为F=F0＋F1=228008＋12540=240548N
根据所提供的压力机，可选用400kN的压力机
4.1.3模具类型及结构形式的选择与计算：
本次设计第一副模具采用落料，拉深，冲孔的复合模结构。
该冲压件属于简单的筒形件，经计算判断可一次拉深到所要求的高度，但由于拉深件的圆角半径为1mm，小于板料的厚度，在拉深时容易被拉裂，所以我们必须将圆角半径加大，从而采用落料和拉深复合的装置。
另外落料的半径较大，而拉深件底部的孔（8mm）和孔（12*12mm方型孔）分布均匀，且相距较远，不会产生干涉。
我们可以作成单工序模具，但工件的年生产量较大，采用复合模具不仅能够减少模具制造成本，还能够提高生产率，保证工件的质量。
所以无论从结构上，经济上，还是生产效率综合考虑都可采用将落料，拉深，冲孔的复合模结构。
另外在下模座下部设有缓冲器，它驱动托杆向上运动，使压料器兼做顶件和压边的作用，且在上模上设有刚性推件装置，并在下模上设有刚性卸料板装置，采用这些结构的特点主要是，结构紧凑，布局合理且制造使用都简单方便，唯一的不足是，拉深件有可能留在刚性卸料板内不易出件，有时还需要工人用手工去把它拿出，带来了操作的不便，但是只要托杆长度设计合理，缓冲器橡皮弹力足够，就能克服这点不足。
另外考虑到装模方便，模具采用后侧布置导柱，导套的模架。
4.1.4模具工作部分刃口尺寸和公差的计算
1.落料凸凹模刃口尺寸的计算：
（由于落料毛坯为非规则几何形状，因此，落料尺寸的计算以落料凹模的尺寸为计算基准的方式来配合计算凸模刃口尺寸）参照《冲压手册》表2-23得：
材料厚为1mm时，Zmin=0.22mm,Zmax=0.32mm
对尺寸101.78mm凹模磨损后将逐渐变大则：
A1凹=（A1－K△）0+△/4
=（101.78－0.5×0.87）00.025
=101.3400.025（mm）
（查相关资料K取0.5，凹模制造公差取冲压件的1/4）
相对应的凸模尺寸为：
A2=（A1－△）-△/40
=（101.345－0.22）-0.0350=101.12-0.0350（mm）
2.拉深凸凹模的刃口尺寸的计算：
由于在拉深时，冲压件的尺寸标注在外形上，故所示：
Dd=（Dmax＋0.75△）0+Td
Dp=（Dmax－0.75△）0-Tp
查《冲压手册》表4-14取单边间隙为1.1个料厚即1.76mm。
则：
Dd=（80－0.75×0.74）0+1/4=79.40+0.12（mm）
Dp=（79.4－3.2）0-0.25=76.20-0.08（mm）
根据实际加工取rd=rp=2mm
3.冲孔凸凹模刃口尺寸的计算：
查《冲压手册》取间隙：
由于材料厚为1.6mm时，Zmin=0.22mm,Zmax=0.32mm
①冲直径为8mm的孔的工作部分尺寸的确定：
凸，凹模采用分开加工的方法进行制作。
凸模尺寸为：
（K取0.5，公差为冲压件的1/4）
dp=（D＋K△）0-Tp=（8＋0.5×0.36）-0.0350=8.18-0.0350（mm）
则：
对应的凹模尺寸为：
dd=（dp＋Zmin）0+Td
=（8.18＋0.22）0+0.025
=8.40+0.025（mm）
②冲方型孔12×12mm的孔的工作部分尺寸的确定：
凸模尺寸为：
（K取0.5，公差为冲压件的1/4）
dp=（D＋K△）0-Tp=（12＋0.5×0.43）0-0.02=8.180-0.02（mm）
则对应的凸模尺寸为：
dd=（dp＋Zmin）0+Td=（12.2＋0.22）0+0.02=12.40+0.025（mm）
4.凸模高度的确定:
L=h＋h1＋h2＋h3
其中：
h1为凸模固定板厚度，一般为凸模高度的40%左右
h2为垫板的厚度，查课本取为8mm。
h3导尺的厚度，查《冲压手册》取为6mm。
h为附加长度，包括修模余量和安全长度，取15mm。
综上，则：
L=32+8+6+15+45
故：
L=106mm
即凸模的长度为106mm，具体长度根据实际情况调整后再确定。
5.落料凹模外形尺寸的设计：
凹模厚度：
查模具制造手册知，当材料厚度为1.6mm时，凸凹模的最小壁厚为4mm,由于此模具是复合模，应相应的增大其壁厚，故取为14mm.
4.1.5模具其他零件的设计与计算
1.模架的选用：
根据落料凹模的周界尺寸，查《冲压模具设计简明手册》相关资料，由所选定的压力机可知，压力机的最大封闭高度为400mm，最小封闭高度为200mm，从模具实际设计出发，我们可取模具的封闭高度为220mm.工作台的尺寸为：
左为630mm,右为420mm.
则模柄的规格为直径50mm高70mm，其它结构的尺寸参见《冲压模具设计简明手册》，与此同时，在模座确定以后，导柱，导套的规格和结构尺寸也随之确定下来由《冲压模具设计简明手册》相关章节查得。
2.定位零件：
本副模具采用导尺（刚性卸料板）导向送料，为使条料顺利通过导料板的间隙在计算排样尺寸图时一并算出，此处不在叙述。
导料板的厚度取6mm左右。
同时在本副模具中采用固定挡料销来限制条料的送近步距，使用圆形挡料销，高度为9mm，直径为3mm。
该结构的挡料结构简单，制造容易，使用方便，适用于固定卸料板及手工送料的冷冲模结构。
3.卸料与推（顶）件装置：
由于刚性卸料板也作为导尺，故简化了卸料板结构，其结构简单，卸料力大。
卸料板的型孔与凸模的单面间隙为2mm，厚度为8mm。
用螺钉与圆柱销将导料板一起固定在落料凹模上。
打杆长度：
H＞（模柄总长+凸凹模高度-推件高度）
但是由于使用了三爪推板推出机构，因此打杆长度应在（模柄总长-推板厚度）具体情况根据装配图确定。
托杆长度：
L＞（l＋h3）
其中：
l——气垫长度
h3——气垫上平面与下平面之间隙
综上，取L=90mm.
4.固定与连接零件：
采用固定板将凸凹模固定在上模座上，其厚度为凸凹模长度的40%左右。
即h=40%×106=42mm，取32mm。
固定板与凸凹模之间采用阶梯固定的形式。
固定板与上模座之间采用内六角螺钉与圆柱销来连接和定位，螺钉尺寸与圆柱销尺寸根据被连接的两部分零件厚度来确定。
此外，由于本副模具的总压力较大，因此需要采用垫板的结构，以保护模具不受损坏。
5.第一副模具压力中心的设计与计算：
由于落料，拉深和冲圆孔的凸，凹模形状均为对称性形状，因此其压力中心均为其各自的几何形心。
冲翻边预制孔凸凹模的形状虽然是不规则的形状，但是它也是对称的，因此其中心也在其形心上：
（故以模座中心为原点，建立直角坐标系，则落料和拉深的压力中心均在原点上）：
整个模具的压力中心坐标（X0，Y0）计算如下：
X0=0
Y0=8∏×20/（12×4＋8∏x3）=4.07（mm）
即本副模具的压力机中心在沿Y轴向上偏移4.07mm，即坐标点为:
（0.4.07）.
6.凹模的强度校核：
所选的压力机为F，接触面积为S
则F=400KN
S=∏（76.82－3×8.42）/4－12.422
=4311mm
P=F/S=400/4311=92.72MPa<δS
7.凸模的强度校核：
所选的压力机为F，接触面积为S
则F=400KN
S=∏（101.782-802）/4
=3111mm
P=F/S=400/3111=128.6MPa<δS
由校核可知，凸凹模的强度足够。
图2.3第一副模具装配图结构间图
4.2第二副模具的设计与计算
4.2.1整形力工序压力的计算与压力机的初步选用
P=p×∏÷4×（80－3.2）×300÷3=463KN
顶件力F：
F=KF冲（K为顶件力系数取为0.06）
=0.06×463
=27.78（KN）
推件力F：
F=KF冲（K为推件力系数取为0.05）
=0.05×463
=23（KN）
总压力：
F=463＋27＋23=513（KN）
则根据总压力初步选用开式压力机公称压力为630KN，具体结构尺寸参见《冲压模具设计简明手册》相关章节。
4.2.2模具结构类型及形式的选择与设计
本次毕业设计第二副模具设计的主要目的是在第一道工序完成后，对工件进行
升级会员 