电池柜冷藏箱DCtall之箱体主要零部件的计算.docx

1、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 DC tall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（DC tall）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251，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）

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

3、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

4、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AbstractStamping die development present situation of reform and opening up brought China into a period of rapid development of the economy in our country, the mould also further increase the demand of

5、market. Mold industry also has been developing in the growth of around 15%. So bring the great changes in the ownership composition of mould industry enterprises, some state-owned professional mold factory also spring up, at the same time also brought to the collective, the rapid development of the

6、form of sole proprietorship, joint venture and private. This parts are parts of the battery cabinet freezer, DC - tall stamping forming die design, the main content includes: part features and process analysis; Molding process development, analysis and comparison; Punch structure design; Die structu

7、re design; Discharging device design; Die set design, etc. Design integrated the university three years of learning mechanical drawing, mechanics of materials, metal technology, measurement and swaps, stamping process and die design, CAD, Pro/e etc. This design direct application of the stamping pro

8、cess and die design, the knowledge of CAD, UG. Due to the stamping process of the product have a punching, blanking, so four screens installation accuracy requirement is high, the other mold structure as simple as possible. Through this design, we preliminary master die design of the general process

9、es and methods, improve the comprehensive use of knowledge, computer aided design in field and the ability to solve practical problems. Key words: DC - tall ;die stamping; die design.目 录摘 要 IIIAbstract IV目 录 V1 绪论 11.1 课题来源 21.2 选题的目的和意义 21.2.1 选题的目的 21.2.2 研究的意义 22.1 主要设计内容:零件特点和工艺分析 22.1.1 零件分析 22

10、.1.2 批量 22.1.3 工件及其冲压工艺性分析 22.1.3.1零件形状和技术要求制定工序顺序 32.1.3.2 零件的排样 42.1.3.3 材料性能 62.1.3.4 模具工作过程 72.1.3.5 材料的利用率 72.2 难点、成型质量控制 72.3 难点处理 72.4 零件制造方案制定 82.5 冲压方案的确定 82.5 冲压设备的选用 102.5.1 压力机类型的选择 102.5.2 压力机行程的确定 102.5.3 冲裁力的计算 102.5.4 卸料力的计算 112.5.5 额定压力的确定 122.6 定位装置 122.7 关于压力中心 132.8 冲裁间隙的选取 132.8

11、.1冲裁间隙对冲裁件质量的影响 132.8.2 冲裁间隙值的确定 132.8.3 定模具刃口尺寸及其制造公差设计原则 142.9 模具工作部分尺寸选择 142.9.1冲裁凸凹模的设计原则 142.9.2 凸模结构设计 152.9.2.4 凸模固定板 162.9.2.5 垫板 162.10 导向机构 162.11 模架 172.12 卸料装置设计 172.13 模具的工作过程 173 钣金工艺 193.1 钣金的定义及特点 193.2 钣金工艺过程 193.3 下加强件的加工过程 214 模具零件 234.1 重要零件的加工及选择 235 结论及展望 275.1 结论 275.2 不足之处与展望

12、 27致 谢 28参考文献 291 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

13、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、

14、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

15、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，

16、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 DC tall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（DC tall）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251，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

17、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31.5t=1.50.5=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

18、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+21=36mm，其中侧边搭边值查表2.

19、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+21.5=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r2t的工件矩形边长l50mm工作间侧边工作间侧边0.250.51.21.51.82.00.50.81.01.21.51.80.81.20.81.01.21.5 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

20、：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：HT2002.1.3.4 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

21、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

22、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1.52.5mm）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=91.9mmF0=1039=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

23、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。

24、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2-1a. 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

25、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：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。工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度较高； 复合模的优点有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、

26、强度、可靠性也将随之下降，制造和维修变得更加困难。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。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。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：工件同轴度较好，表面平直，尺寸精度也会较高； 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

27、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IT1310级可达IT98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0.66mm0.053mm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

28、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

29、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

30、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