电池柜冷藏箱DC-tall之箱体主要零部件的计算设计【优秀毕业论文 答辩通过】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 编号 无锡 太湖学院 毕业设计（论文） 题目 :电池柜 冷藏箱 箱体 主要 零 部件 的 计算设计 信机 系 机 械 工 程 及 自 动 化 专业 学 号： 0923244 学生姓名： 杨理刚 指导教师： 陈伟明 （职称： 教授 ） （职称： ） 2013 年 5 月 25 日 无锡 太湖学院本科毕业设计（论文） 诚 信 承 诺 书 本人郑 重声明：所呈交的毕业设计（论文） 电池柜 冷藏箱 箱体 主要 零部件 的 计算设计 是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。 班 级： 机械 95 学 号： 0923244 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 无锡 太湖学院 信 机 系 机械工程及自动化 专业 毕 业 设 计论 文 任 务 书 一、题目及专题： 1、 题目 电池柜 冷藏箱 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 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 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 20持电池柜内部温度 25C 1C ，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； 备运行安全可靠。 四、接受任务学生： 机械 95 班 姓名 杨理刚 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 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 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、 e 等课程。本次设计直接应用了冲压工艺与模具设计、 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： 具；冲压模具设计 of up a of of in of in of 5%. So in of at to of of of of of e of to of a so is as as we of of in to V V 目 录 摘 要 . . 录 . V 1 绪论 . 1 题来源 . 2 题的目的和意义 . 2 题的目的 . 2 究的意义 . 2 要设计内容 :零件特点和工艺分析 . 2 件分析 . 2 量 . 2 件及其冲压工艺性分析 . 2 件形状和技术要求制定工序顺序 . 3 件的排样 . 4 料性能 . 6 具工作过程 . 7 材料的利用率 . 7 点、成型质量控制 . 7 点处理 . 7 件制造方案制定 . 8 压方案的确定 . 8 压设备的选用 . 10 力机类型的选择 . 10 力机行程的确定 . 10 裁力的计算 . 10 料力的计算 . 11 定压力的确定 . 12 位装置 . 12 于压力中心 . 13 裁间隙的选取 . 13 裁间隙对冲裁件质量的影响 . 13 裁间隙值的确定 . 13 模具刃口 尺寸及其制造公差设计原则 . 14 具工作部分尺寸选择 . 14 裁凸凹模的设计原则 . 14 凸模结构设计 . 15 模固定板 . 16 板 . 16 向机构 . 16 架 . 17 料装置设计 . 17 具的工作过程 . 17 3 钣金工艺 . 19 金的定义及特点 . 19 金工艺过程 . 19 加强件的加工过程 . 21 4 模具零件 . 23 要零件的加工及选择 . 23 5 结论及展望 . 27 论 . 27 足之处与展望 . 27 致 谢 . 28 参考文献 . 29 电池柜冷藏箱 主要零件部件设计及计算 1 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、无锡太湖学院学士学位论文 2 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。 题来源 DC 池柜冷藏箱（ DC 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 起时顶部的四个螺丝每个都必须能承受220拉力。保持电池柜内部温度 25 1，并保持内部温度的均匀性。 题的目的和意义 题的目的 将电池保持一定的温度，使得电池延长使用寿命。 究的意义 节能减排、绿色成本、节约成本。 要设计内容 :零件特点和工艺分析 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。 量 该零件总生产数量为大批量生产 。 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 上这些条件都适合冲裁，如图 电池柜冷藏箱 主要零件部件设计及计算 3 图 品图 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 锡太湖学院学士学位论文 4 图 具图 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 示。 电池柜冷藏箱 主要零件部件设计及计算 5 图 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 25料宽度=25+9+21=36中侧边搭边值查表 簧片加工精度取了 ，加工精度较低所以可取 a=1料宽度 =36+29中侧刃余量选取 b=距=9+1=10作间搭边取 a=1 表 2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 锡太湖学院学士学位论文 12 、铝合金、纯铜、黄铜 ：卸料力系数 K 卸在冲多孔、大搭边和轮廓复杂说取上限值。 冲裁时之冲压力为冲裁力、卸料力和推件力之和，这些力在选择压力机时是否考虑进去，应根据不同的模具结构区别对待，即： 采用刚性卸料装置和下出料方式的冲裁模时为： F 总 F 冲 F 推 (采用弹性卸料装置和下出料方式的冲模为 : F 总 F 冲 F 卸 F 推 (采用弹性卸料装置和上出料方式的冲模为 : F 总 F 冲 F 卸 F 顶 (卸料力为 F 卸 = 卸料力为 F 推 =h/t） =（ 5/= 式中 K=凹模刃口工作高度为 5 因此总冲裁力 F 总 =F+F 卸 +F 推 = 额定压力的确定 确定压力机额定压力主要依据是总冲压力。在选择机械压力机进行拉深加工时，特别应引起注意的是不能简单地按总从压力确定压力机的额定压力，以为只要压力机的额定压力大与总冲压力就可选用，那很不合理的。从分析压力曲线图 1可以看出这一点。 故在选择机械压力机用与拉深加工时，一般可按下式核算： 浅拉深时 : F（ ( 浅拉深时： F（ （ 式中 总冲压力； 机械压力机额定压力。 根据以上经验公式可确定压力机的额定压力为 250 根据以上原则选定压力设备为油压机，其相关参数如下： 公称压力 250称力行程 4块行程 75作滑块速度 快进 120 mm/s 工进 5 mm/s 回程 100 mm/s 位装置 采用接触定位，用活动挡料销。 活动挡料销是一种可以伸缩的挡料销。采用弹簧顶挡料装置，使用可靠且耐用。下模定位销分布如图 电池柜冷藏箱 主要零件部件设计及计算 13 图 模定位销分布图 于压力中心 由于冲裁力小，并且采用了对角导柱模架，受力平稳，同时根据零件的排样图可以看出，模具压力中心不会超出冲模模柄的投影面积之外，因此这里不作详细计算。 裁间隙的选取 裁间隙对冲裁件质量的影响 1、 冲裁间隙对断面质量的影响 冲裁件的断面质量主要指塌角的大小、光亮带占板料厚度的比例、剪切面的表面粗糙度及断裂面的斜角大小等。 2、冲裁间隙对毛刺的影响 冲裁件的毛刺问题属于断面质量问题，但由于它十分重要，故在此单独讨论。一般使用的冲裁件对尺寸精度没有过高的要求，毛刺高度便成为评定其质量的主要指标。冲裁间隙是影响毛刺大小的主要因素，但材料不同时其影响程度却有较大差别。 3、冲裁间隙对尺寸精度的影响 尺寸精度是指工件的实际尺寸与图样上标注的基本尺寸的差值所能达到的公差等级。冲裁件的尺寸精度应包括两类：一是外形和内形的形状尺寸精度； 二是孔距、同心度、平面度等形位尺寸精度。前者主要受凸模和凹模刃口尺寸制造精度的影响，也受冲裁间隙的影响。而后者的影响因素较多，与模具结构类型有关，还受模具装配误差和定位误差的影响，板平面的平面度也受冲裁间隙的影响。 裁间隙值的确定 根据冲压工艺与模具设计表 1所提供的参考依据选择可得，单面间隙 c=3t=际 取 c= 无锡太湖学院学士学位论文 14 模具刃口尺寸及其制造公差设计原则 1、 凹模尺寸决定 落料件尺寸， 凸模尺寸决定 冲孔时的尺寸。 因此设计冲孔模时，以凸模为基准，间 隙取在凹模上； 设计落料模时， 以 凹模为基准，间隙取在凸模上。 2、考虑到 设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围较大的尺寸。这样，在凸凹模磨损到一定程度的情况下，仍能冲出合格零件； 冲裁中凸、凹模的磨损，设计落料模时，凹模基本尺寸应取工件尺寸公差范围内较小的尺寸 。 凸、凹模间隙则 应 取最小合理间隙值。 3、 考虑到制件的精度要求，应 确定冲裁刃口制造公差。 如果刃口精度要求过低，则生产出来的零件可能不合格，或是使模具的寿命降低； 如果对刃口精度要求过高，会使模具制造困难，增加成本，延长生产周期 。如果 零件没有标注 上 公差，则对于 冲模则可以按精度制造， 非圆形件可按 具工作部分尺寸选择 根据企业所提供的资料和经验，选用的各模板厚度如下： 表 2板厚度表 模板 厚度 上模板 30模 16料板 40模固定板 30模板 40料顶板 40 冲裁凸凹模的设计原则 1、 凸模与凹模的圆角半径 凸模圆角半径 与凹模圆角半径值对拉深时允许的变形程度有较大的影响，而且的影响超过 。因为当板料包满 后 ， 对拉伸过程的影响就很小了，而 拉入凹模的板料不断流经 ，不仅受到摩擦阻力，而且受到两次反复折弯所产生的弯曲阻力。如果 过小，将使筒壁处承受的拉应力 就增大了拉破的危险性。其结果将使允许的变形程度降低，即必须取较大的拉深系数。 所以凹模圆角半径 1（冲压工艺与模具设计表 47） （ .7 选择得到 .7 、凸模与凹模的结构 根据材料状态、厚度以及零件的排样图，选定模具结构为 “矩形横向送料弹压卸料典型组合 ”形式。 根据选定的凹模模版的尺寸规格以及典型组合形式，选取对角导柱模架。 电池柜冷藏箱 主要零件部件设计及计算 15 凸模结构设计 1、 精确定位 凸模安装到固定板上以后，在工作过程中其轴线或母线不允许发生任何方向的位移否则将造成冲裁间隙不均匀，降低模具寿命，严重时可造成啃模。 2、 防止拔出 回程时，卸料力对凸模产生拉伸作用。凸模的结构应能 防止凸模从固定板中拔出来。 3、 防止转动 对于工作段截面为圆形的凸模，不存在防转问题。可是对于一些截面比较简单的凸模，例如长圆形、半圆形、矩形等，为了使凸模固定板上安装凸模的型孔加工容易，常常将凸模固定段简化为圆形。这时就必须保证凸模载工作过程中不发生转动，否则将啃模。 因此 ，本设计方案中采用了直通式凸模，由于该凸模截面形状非圆形沿全长是一样的，便于成型加工。在安装方式上，可采用螺钉吊装固定凸模的方式。 模长度的确定 采用固定卸料方式的凸模长度，按以下公式技术计算： L=h1+h2+h3+h=140 （ 式中 凸模固定板厚度 （ 固定卸料板厚度（ 附加（高）长度，包括凸模的修模量，凸模进入凹模的深度，凸模固定板与卸料板的安全距离等。一般取 h20 度校核 1、凸模抗压能力校核 凸模能正常工作，其最小截面承受的压应力必须小于凸模材料允许的压应力 ： 压应力计算公式： =F/A （ 式中 凸模最小截面的压应力 （ F冲裁力 （ N） A凸模材料许用应压力 （ 2、凸模纵向抗剪能力校核 1200 （ 式中 J凸模最小截面惯性距 （ F冲裁力 （ N） 根据计算，本模具冲裁力小，加工卸料板下端对各凸模的 导向作用。均能满足刚度和强度要求。 模设计 1、根据经验，选择矩形凹模板尺寸为： L=104 B=76 2、凹模板的厚度计算： H=K(36+26)=48K=484 （ 无锡太湖学院学士学位论文 16 因此选取规格 HBH=1008016。 模固定板 凸模固定板的外形与尺寸通常与凹模板相同，厚度为凹模板厚度的 倍。取凸模固定板 =40（取 1 倍）。本设计用螺钉吊装的直通式凸模，要求型孔按凸模 实际尺寸配作成 M7/ 板 垫板的平面形状与尺寸与固定板相同，其厚度一般取 610凸模使用螺钉吊装的直通式凸模，为在垫板上加工吊装螺钉的沉孔可适当增加垫板的厚度，取 10 柄 采用压入式，固定段与上模座孔采用过盈配合。 向机构 导柱导套滚动导向模架如图（图 , 在导柱与导套之间加多排钢珠，组成滚动导向装置。 图 柱导套滚动导向模架结构示意图 滚动导向的突出特点是 :钢球与导柱、导套之间不但没有间隙，而且有 为无间隙导向。因此其导向精度非常高。为了减小磨损，钢球沿导柱与导套电池柜冷藏箱 主要零件部件设计及计算 17 工作面的滚动轨迹应不重合。为此，钢球在保持圈内的排列，应横向应当错开，纵向连线与导柱轴线成 8角。 架 本方案中的模架尺寸设定为：长 x宽 136 x 136 x 100。 料装置设计 采用分体式卸料板。卸料板只连接到凹模上，凹模再单独连接到上模座上，螺钉一般要增加 4 6 个，销钉要增加 2 个。采用固定卸料装置，板料厚度不宜小于 且不适于冲软铝板。 固定卸料板的平面外形尺寸一般与凹 模板相同，其厚度可取凹模厚度的 ，板料厚度超过 3，可与凹模厚度一致。固定卸料板形孔与凸模的的单面间隙可以取 料与硬料可取大值。 具的工作过程 工作过程如下： 1、 将条料放在下模定位板上，确定定位正确。 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 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 控制步距（进距）和挡料的。类似于图 无锡太湖学院学士学位论文 18 图 进模工作图 级进模具有以下优点 1)级进模是多工序冲模，在一副模具内，可以包括冲裁、弯曲、成形和拉深等多种多道工序，具有比复合模更高的劳动生产率，也能生产相当复杂的冲压件； 2)级进模操作安全，因为人手不必进入危险区域； 3)级进模设计时，工序可以分散。不必集中在一个工位，不存在复合模中的 “最小壁厚 ”问题。因而模具强度相对较高，寿命较长。 4)级进模易于自动化，即容易实现自动送料，自动出件，自动叠片； 5)级进模可以采用高速压 力机生产，因为工件和废料可以直接往下漏； 6)使 用级进模可以减少压力机，减少半成品的运输。车间面积和仓库面积可大大减小。 级进模的缺点是结构复杂，制造精度高，周期长，成本高。因为级进模是将工件的内、外形逐次冲出的，每次冲压都有定位误差，较难稳定保持工件内、外形相对位置的一次性。但精度高的零件，并非全部轮廓的所有内、外形相对位置要求都高，可以在冲内形的同一工位上，把相对位置要求高的这部分轮廓同时冲出，从而保证零件的精