电池柜冷藏箱DCtall之箱体主要零部件的计算.docx
《电池柜冷藏箱DCtall之箱体主要零部件的计算.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电池柜冷藏箱DCtall之箱体主要零部件的计算.docx（34页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电池柜冷藏箱DCtall之箱体主要零部件的计算
毕业设计论文任务书
一、题目及专题：
1、题目电池柜冷藏箱DC-tall之箱体主要零部件的计算设计
2、专题
二、课题来源及选题依据
DCtall是该厂根据市场需求开发研制的电池柜冷藏箱。
电池柜冷藏箱（DCtall）的主要结构采用的是钣金材料，本产品的主要研究目的：
将电池保持一定的温度，使得电池延长使用寿命。
装电池后产品重量达1.42t吊起时顶部的四个螺丝每个都必须能承受220kg的拉力。
保持电池柜内部温度25
1
，并保持内部温度的均匀性。
。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：
1）完成相关的零件图和装配图，其中包括三维图和二维图。
2）按学校要求完成毕业论文（不少于8000字）。
3）完成英文翻译（不少于3000字；英文资料翻译要正确表达原文的含意，语句通顺。
）
4）设计说明书论文格式满足学校相应的规范要求，内容完整，结构安排合理，语句通顺。
5）设备性能符合主要技术数据；设备结构合理，易安装、维护；设备运行安全可靠。
四、接受任务学生：
班 姓名
五、开始及完成日期：
自2012年11月12日至2013年5月25日
六、设计（论文）指导（或顾问）：
指导教师 签名
签名
签名
教研室主任
〔学科组组长研究所所长〕 签名
系主任 签名
2012年11月12日
摘要
中国冲压模具的发展现状改革开放带了我国的经济进入高速发展的时期，模具的市场的需求量也进一步的增加。
模具行业也一直以15%左右的增速再发展。
因此带来的模具工业企业的所有制成分的巨大变化，一些国有专业模具厂也如雨后春笋般的建立起来，同时也带来了以集体、独资、私营和合资等形式的快速发展。
本零件是对电池柜冷藏箱DC-tall的零件进行冲压成型的模具设计，主要内容有：
零件特点和工艺分析；成型工艺方案的制定、分析、比较；凸模结构设计；凹模结构设计；卸料装置设计；模架设计等。
设计综合了大学三年所学的机械制图、材料力学、金属工艺、测量与互换、冲压工艺与模具设计、CAD、Pro/e等课程。
本次设计直接应用了《冲压工艺与模具设计》、CAD、UG的知识。
由于该产品的冲压工艺有冲孔、落料,所以四个安装卡位精度要求高,其它模具结构尽可能简单。
通过这次设计,我们初步掌握了模具设计的一般流程和方法，提高了综合知识的运用、计算机辅助设计实操和解决实际问题的能力。
关键词：
DC-tall；模具；冲压模具设计
Abstract
StampingdiedevelopmentpresentsituationofreformandopeningupbroughtChinaintoaperiodofrapiddevelopmentoftheeconomyinourcountry,themouldalsofurtherincreasethedemandofmarket.Moldindustryalsohasbeendevelopinginthegrowthofaround15%.Sobringthegreatchangesintheownershipcompositionofmouldindustryenterprises,somestate-ownedprofessionalmoldfactoryalsospringup,atthesametimealsobroughttothecollective,therapiddevelopmentoftheformofsoleproprietorship,jointventureandprivate.
Thispartsarepartsofthebatterycabinetfreezer,DC-tallstampingformingdiedesign,themaincontentincludes:
partfeaturesandprocessanalysis;Moldingprocessdevelopment,analysisandcomparison;Punchstructuredesign;Diestructuredesign;Dischargingdevicedesign;Diesetdesign,etc.Designintegratedtheuniversitythreeyearsoflearningmechanicaldrawing,mechanicsofmaterials,metaltechnology,measurementandswaps,stampingprocessanddiedesign,CAD,Pro/eetc.Thisdesigndirectapplicationofthestampingprocessanddiedesign,theknowledgeofCAD,UG.Duetothestampingprocessoftheproducthaveapunching,blanking,sofourscreensinstallationaccuracyrequirementishigh,theothermoldstructureassimpleaspossible.Throughthisdesign,wepreliminarymasterdiedesignofthegeneralprocessesandmethods,improvethecomprehensiveuseofknowledge,computeraideddesigninfieldandtheabilitytosolvepracticalproblems.
Keywords:
DC-tall;diestamping;diedesign.
目录
摘要III
AbstractIV
目录V
1绪论1
1.1课题来源2
1.2选题的目的和意义2
1.2.1选题的目的2
1.2.2研究的意义2
2.1主要设计内容:
零件特点和工艺分析2
2.1.1零件分析2
2.1.2批量2
2.1.3工件及其冲压工艺性分析2
2.1.3.1零件形状和技术要求制定工序顺序3
2.1.3.2零件的排样4
2.1.3.3材料性能6
2.1.3.4模具工作过程7
2.1.3.5材料的利用率7
2.2难点、成型质量控制7
2.3难点处理7
2.4零件制造方案制定8
2.5冲压方案的确定8
2.5冲压设备的选用10
2.5.1压力机类型的选择10
2.5.2压力机行程的确定10
2.5.3冲裁力的计算10
2.5.4卸料力的计算11
2.5.5额定压力的确定12
2.6定位装置12
2.7关于压力中心13
2.8冲裁间隙的选取13
2.8.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响13
2.8.2冲裁间隙值的确定13
2.8.3定模具刃口尺寸及其制造公差设计原则14
2.9模具工作部分尺寸选择14
2.9.1冲裁凸凹模的设计原则14
2.9.2凸模结构设计15
2.9.2.4凸模固定板16
2.9.2.5垫板16
2.10导向机构16
2.11模架17
2.12卸料装置设计17
2.13模具的工作过程17
3钣金工艺19
3.1钣金的定义及特点19
3.2钣金工艺过程19
3.3下加强件的加工过程21
4模具零件23
4.1重要零件的加工及选择23
5结论及展望27
5.1结论27
5.2不足之处与展望27
致谢28
参考文献29
1绪论
冷冲压加工中，将材料（金属或非金属）加工成冲件（或零件）的一种特殊工艺装备，称为冷冲压模具（或称冷冲模）。
冷冲模在实现冷冲压加工中是必不可少的工艺装备，没有符合要求的冷冲模，冷冲压加工就无法进行；没有先进的冷冲模，先进的冷冲压工艺就无法实现。
在冲压件的生产中，合理的冲压成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是必不可少的三要素。
冷冲压加工与其他加工方法相比，无论在技术方面，还是在经济方面，都有许多独特的优点。
主要有：
（1）冷冲压是少、无切削加工方法之一，是一种省能、低耗、高效的加工方法，因而冲压件的加工成本较低。
（2）冷冲压件的尺寸公差由模具保证，具有“一模一样”的特征，所以产品质量稳定。
（3）冷冲压可以加工壁薄、重量轻、形状复杂、表面质量好、刚性好的零件。
（4）冷冲压生产可以靠压力机和模具完成加工过程，其生产率高、操作简单、易于机械化与自动化。
用普通压力机进行冲压加工，每分钟可达几十件；用高速压力机生产，每分钟可达数百件或千件以上。
由于冲压成形加工必须具备相应的模具，而模具是技术密集型产品，其制造属单间少批量生，具有难加工、精度高、技术要求高的特点，生产成本高。
所以，只有在冲压零件生产批量大的情况下，冲压成型的有点才能充分体现，重而获得好的经济效益。
冲模按其功能和模具结构，由单工序模、复合模和级进模之别。
他们都是借助压力机，将被冲的材料放入凸、凹模之间，在压力机的作用下使材料产生变形或分离，完成冲压工作。
级进模（又称跳模、连续模和多工位级进模）指模具上沿被冲原材料的直线送进方向，具有至少两个或两个以上的工位，并在压力机的一次行程中，在不同的工位上完成两个或两个以上冲压工序的模。
常见冲压模工序有冲孔（异形或孔圆孔、窄槽、窄缝…）、压弯（多次压弯或一次压弯）、拉伸、再拉深、整形、成形、落料等。
由于冲件的各不同，所完成的工位数和冲压工序性质也不同。
其所用的模具在大的级进模的前提下，一般用的多工位加制件名称或制件名称冠在级进模的前面，因此称他们不同的级进模（如簧片级进模）。
冷冲压在现代工业生产中占有十分重要的地位，是国防工业及民用工业中必不可少的加工方法。
在电子产品中，冲压件约占80%~85%；在汽车、农业机械产品中，冲压件约占75%~80%；在轻工业产品中，冲压件约占90%以上。
此外，在航空及航天工业生产中，冲压件也占很大的比例。
目前，我国冲压技术与先进工业发达国家相比还有一定差距，主要原因是我国在成形工艺及冲压基础理论、模具制造工艺、模具标准化及设备等方面与工业发达的国家相比尚有很大差距，导致我国模具在加工精度、效率、寿命、生产周期等方面与先进工业发达国家的模具相比差距非常大。
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，冲压加工作为现代工业领域内重要的生产手段之一，更加体现出其特有的优越性。
在现代工业生产中，由于市场竞争日益激烈，产品性能和质量要求越来越高，更新换代的速度越来越快，冲压产品正朝着复杂化、多样化、高精度、高质量方向发展，模具业正朝着复杂化、高效率、高精度、长寿命方向发展。
1.1课题来源
DCtall是该厂根据市场需求开发研制的电池柜冷藏箱。
电池柜冷藏箱（DCtall）的主要结构采用的是钣金材料，本产品的主要研究目的：
将电池保持一定的温度，使得电池延长使用寿命。
装电池后产品重量达1.42t吊起时顶部的四个螺丝每个都必须能承受220kg的拉力。
保持电池柜内部温度25℃±1℃，并保持内部温度的均匀性。
1.2选题的目的和意义
1.2.1选题的目的
将电池保持一定的温度，使得电池延长使用寿命。
1.2.2研究的意义
节能减排、绿色成本、节约成本。
2.1主要设计内容:
零件特点和工艺分析
2.1.1零件分析
零件冲压生产所需的基本工序只有冲孔、落料两种性质的工序。
冲压件尺寸精度高，孔的位置公差要求一般，表面粗糙度一般，互换性能好。
具有强度高、刚性好的特点。
2.1.2批量
该零件总生产数量为大批量生产。
2.1.3工件及其冲压工艺性分析
零件的外形对称，结构简单；零件壁宽3>1.5t=1.5×0.5=0.75；孔虽然是配合孔，但孔的尺寸精度和位置精度都只是一般要求，相对直径较大；孔壁尺寸也大于1.5t；以上这些条件都适合冲裁，如图2.1。
图2.1产品图
2.1.3.1零件形状和技术要求制定工序顺序
冲压该零件的基本工序顺序有冲孔、落料，其中冲孔决定了零件的总体形状和尺寸，因此工序十分重要。
凸模采用凸模，凹模采用成型冲头。
图2.2
图2.2模具图
2.1.3.2零件的排样
排样是指冲裁件在条料、带料或板料的布置方法，排样是否合理，将直影响材料利用率、冲件质量、生产效率、冲模结构与寿命等。
该零件的结构特点是材料薄、尺寸小，形状类似于“T”形，因此用作图法取50度的“对排”、侧刃定距、级进模冲压成形；为了使料尾的几个零件能够冲裁下来，采用双侧刃对角前后排列，如图2.3所示。
图2.3排样图
根据排样图可以近似计算出来两列对排零件的中心距是25mm。
条料宽度=25+9+2×1=36mm，其中侧边搭边值查表2.1-2，因簧片加工精度取了IT14级，加工精度较低所以可取a=1mm；条料宽度=36+2×1.5=39mm，其中侧刃余量选取b=1.5mm；步距=9+1=10mm（工作间搭边取a=1mm）。
表2-1黄铜冲裁最小沿边与搭边宽度值
料厚
圆形或圆角r>2t的工件
矩形边长l<50mm
工作间
侧边
工作间
侧边
0.25~0.5
1.2
1.5
1.8
2.0
0.5~0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
0.8~1.2
0.8
1.0
1.2
1.5
图2.4工作过程图
2.1.3.3材料性能
螺钉：
45
凹模：
Cr12MoV
侧面导板：
Q235
卸料板：
Q235
冲孔凸模：
T10A
落料凸模：
Cr12Mov
侧刃：
T10A
上模座：
HT200
定位销：
45
防转销：
45
模柄：
Q235
螺钉：
45
卸料螺钉：
45
垫板：
45
凸模固定板：
Q235
弹簧：
65Mn
导套：
20
导柱：
20
承料板：
Q235
定位销：
45
下模座：
HT200
2.1.3.4模具工作过程
第一步：
条料送进至侧刃挡板，开始冲压，在条料上冲出一个小孔和裁去一个进距A的窄条，使条料的一百年出现一个横肩；
第二步：
推进条料，使条料紧靠侧刃挡板，进行第二次冲压，在条料上在冲一个小孔和裁去一个进距的窄条，同时在条料端面冲出另一个零件孔的一部分，同时冲出和工具尾部相同的一部分。
第三步：
再次推进条料，使第二次冲出的横肩紧靠在侧刃挡板，进行第三次冲压，同时冲出两个小孔，第一次落下一个工件。
第四步：
在此推进条料，一个侧刃和落料凸模同时参加冲裁，第二个落料凸模冲掉工件头部的一部分。
第五步：
与上述基本相同。
第六步：
开始同时冲下两个零件，第二个侧刃也开始工作。
由于该副模具采用斜对排的排样方法，材料的利用率很高（见下面材料利用率计算）；但斜对排同时也带来了凸、凹模单边受力的缺陷，特别是采用硬质合金模具时，由于凸、凹模单边受力可能导致模具凸、凹模损坏，因此对于硬质合金模具，可以采用直对排，以避免损坏模具。
一般来讲侧刃可以安装一个，也可以安装两个，而双侧刃可以成对并列，也可以对角前后安装。
双侧刃定距时比单侧刃准确，工位较多的级进模使用双侧刃呈对角排列还可以减少料尾长度，反而会省料。
用侧刃定距准确、送料方便、精度较高，声场效率提高显著，同时也便于实现机械化和自动化。
因此因此在电子工业中，一般要求批量大的接触簧片、焊片等零件，大多采用此种类型的模具。
侧刃装置的定位是利用裁切条料边缘（裁切的长度为进距A，而裁切的宽度为1.5—2.5mm）来控制步距（进距）和挡料的。
2.1.3.5材料的利用率
材料的利用率用材料利用率公式
（2.1）
F1:
一个冲裁件的面积（
）
n:
一个步距上能冲制的冲压件总数
F0：
一个步距所送入的板料面积
计算可得：
（2.2）
F1=（∏×92）/4+[20-（9/2）]×3+[（25-20）×2）]-[（∏×62）/4]=91.9mm
F0=10×39=390mm
46%
2.2难点、成型质量控制
难点在于控制四个安装卡位的位置和尺寸的控制。
2.3难点处理
在制造过程中模具质量一定要严格控制，并要进行多次的试验。
2.4零件制造方案制定
A方案：
采用冲孔，落料单工序模。
其优点：
工序分散、工件尺寸精度高，特别孔的定位尺寸精度高。
其缺点：
工序分散，占用设备和人员比较多。
B方案：
采用冲孔落料连续模。
其优点：
工序分散、模具制造、装配简单。
其缺点：
孔的定位一定要准确，否则孔的定位尺寸不能保证。
C方案：
采用冲孔，落料复合模。
其优点：
工序集中，占用设备和人员少。
其缺点：
模具制造、装配复杂、体积大、重量重、模具制造成本高。
综上所述：
该零件只对周边四个孔的定位和安装卡位的尺寸要求高，其他的尺寸精度要求一般是自由公差。
以上三种方案均能满足要求，但考虑到模具制造成本、体积大小、占用设备和人员情况，工厂生产批量大，维修的方便和改造，以及工厂设备的实际情况，B方案最好，故选用。
建议在批量小时，工厂设备允许的情况下使用C方案，以提高生产效率。
2.5冲压方案的确定
单工序模、连续模和复合模的相互比较见表2-1
a.单工序模
单工序模是指只有一个工位，只完成一道工序的冲模，它可分为冲裁模、弯曲模、拉伸模、翻孔模和整形模等。
b.连续模
连续模指的是压力机在一次冲压行程中，采用带状冲压原材料，在一副模具上用几个不同的工位同时完成多道冲压工序的冷冲压冲模，模具每冲压完成一次，料带定距移动一次，至产品完成。
连续模在冲压过程中材料料带始终向一个方向运动；模具内部料带切断后向两个或者两个以上方向运动的叫级进模；料带送料在模具内部完成的叫自动连续模；在一个冲压生产链上用不同工艺的冲压模具用机械手或其他自动化设施，采用模具或者零件移动完成工件冲压加工额定模具叫多工位模。
c.复合模
复合模是指冲床在一次行程中，完成冲孔、落料等多工序的一种模具结构。
相对其他冷冲压模具结构而言，它具有以下一些优点：
①生产效率高，且不受条料外形尺寸的精度限制，有时废角料也可用以再生产。
②工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高；
复合模的优点有①复合模工序的数量一般复合模的数量在复合工序中应该在四工序以下，更多的工序会致使模具结构变得复杂，同时模具的刚度、强度、可靠性也将随之下降，制造和维修变得更加困难。
②冲压工件精度当冲尺寸精度或压工件的同轴度、对称度等，位置精度要求较高时，应考虑使用复合模。
③在生产批量上面复合模可以成倍地提高生产效率，生产批量越大，提高生产效率就越显得越重要。
④模具结构的大小复合模的大小不同，其采用的结构和板块会有繁简的差异，而且脱料装置也不一样。
相对其他冷冲压模具结构而言，它具有以下一些优点：
①工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度也会较高；②生产效率高时，会不受条料尺寸的精度限制，但是有时废角料也应该可用做再生产。
它的缺点是：
模具零件部件加工工艺会比较困难，而成本又比较高，并且最小壁厚会容易限制凸凹模，因此使得一些内孔的内孔、间距与边缘之间距较小的下件不应该会采用。
由于复合模本身就具有的一些明显的优点，因此在模具企业在条件允许情况下，一般更会倾向于选用复合模结构。
表2-2模具比较图
项目
单工序模
连续模
复合模
工作情况
尺寸精度
精度较高
可达IT13～10级
可达IT9～8级
工件形状
易加工简单件
可加工复杂零件，如宽度极小的异形件、特殊形件
形状与尺寸要受模具结构与强度的限制
孔与外形的位置精度
较高
较差
较高
工件平整性
推板上落料，平整
较差，易弯曲
推板上落料，平整
工件尺寸
一般不受限制
宜较小零件
可加工较大零件
工件料厚
一般不受限制
0.6～6mm
0.05～3mm
工艺性能
操作性能
方便
方便
不方便，要手动进行卸料
安全性
比较安全
比较安全
不太安全
生产率
低，压力机一次行程只能完成一道工序，但在多工位压力机使用多副模具时，生产率高
高，压力机一次行程内可完成多道工序
较高，压力机一次行程内能完成两道以上工序
条料宽度
要求不严格
要求严格
要求不严格
模具制造
结构简单，制造周期短
结构复杂，制造和调整难度大
结构复杂，制造难度大
总的看来：
方案一：
生产效率高，因为滑块下行一次既完成落料、冲孔和翻边等工序，不存在定位误差，同轴度高，因此冲压出来的制件精度也较高；但模具结构较复杂，因此模具制造难度大。
方案二：
生产效率不高，由于要多机床或多道工序完成，致使生产效率和经济效益都降低；但模具制造周期短。
方案三：
生产效率较高，完成落料、冲孔的连续模生产效率较高，和方案二一样，由于第二道翻边单工序的存在，降低了生产效率不说，精度也难保证。
因此综合考虑采用方案一，再来确定采用正装复合模还是采用倒装复合模。
正装复合模和倒装复合模的比较见下表2-2
表2-3正装复合模和倒装复合模的比较
序号
正装
倒装
1
对于薄冲件能达到平整要求
不能达到平整要求
2
操作不方便，不安全，孔的废料由打棒打出
能装自动拔料装置，能提高生产效率又能保证安全生产，孔的废料通过凸凹模的孔往下漏掉，操作方便
3
废料不会在凸凹模孔内积聚，每次由打棒打出，可减少孔内废料的胀力，有利于凸凹模减少最小壁厚
废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度
4
装凹模的面积较大，有利于复杂制件拼快结构
如凸凹模较大，可直接将凸凹模固定在底座上省去固定板
从表2-2中可以看出：
正装对于薄冲件能达到平整要求，且废料不会在凸凹模孔内积聚，有利于凸凹模减少最小壁厚。
而倒装不能达到平整要求，而且废料在凸凹模孔内积聚，凸凹模要求有较大的壁厚以增加强度。
从保证冲裁件质量、经济性和安全性前提下，综合考虑采用正装复合模，即模具结构为落料、冲孔、翻边正装复合模。
2.5冲压设备的选用
2.5.1压力机类型的选择
对于小型拉深件，多选用开式单柱机械压力机。
因为这种压力机的生产效率高，能源消耗较低，因此成本也较低。
对于大中型拉深件，可选用闭式双柱机械压力机，最好配备气垫装置。
对于大量生产的较大拉深件，最好选用双动拉深压力机，以使模具结构简单，调整方便，工艺稳定性也好。
由于本模具的需要所以选用开式压力机。
2.5.2压力机行程的确定
多数拉深模都采用逆出件方式，为了方便处件，压力机的行程必须大于工序件高度的2倍。
如果小型拉深模采用顺出件方式，拉入凹模内的工件可以从凹模下漏出，则压力机的行程只要大于工序件高度与凹模深度之和就可以了。
2.5.3冲裁力的计算
计算冲裁力的目的为了合理地选用和设计模具，冲床的吨位必须大于计算的冲裁力，以适应冲裁的要求。
冲裁一个零件
升级会员 