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1、汽车玻璃升降器外壳冲压工艺及落料拉深模具设计第一章冲压工艺分析汽车玻璃升降器如图1所示该零件材料为08钢，厚度1.5mm,年产量10万 件.3 03卫图1玻璃升降器外壳11分析零件的冲压工艺性111零件的使用条件和技术要求该零件是汽车车门上玻璃升降器的外壳升降器的传动机构装于外壳内腔,并 通过外壳凸缘上均布的三个 3.2mm小孔，以铆钉铆接在车门的座板上.传动轴以 IT11级的间隙配合装在外壳左端 16.5mm的承托部位，摇动手柄可通过传动轴及 其他零件，推动车门玻璃升降.外壳内腔主要配合尺寸 16.5 +0-12 mm、 16 +02 mm、 22.3 +0.14 mm 为 IT11 2 级
2、， 0 0 0为使外壳与座板铆状后，保证外壳承托部位 16.5mm处于正确位置，三个小孔 3.2mm与 16.5mm的相互位置要正确，小孔中心圆直径 420.1mm为IT10级.112冲压工艺性分析该零件是薄壁轴对称壳体零件,可采用1.5mm厚的08钢板冲成,保证了足够的 刚度和强度壳体形状的基本特征是一般带凸缘的圆筒件，且d /d,h/d都较合适,F拉深工艺性较好.只是圆角半径偏小些， 22.3 +0.14mm、 16.5 +0.12mm、 16 +0.2 mm几0 0 0个尺寸精度偏高些，这可采用末次拉深时提高模具制造精度，减小模具间隙，并安 排整形工序来达到.由于 3.2mm小孔中心距要
3、求较高精度，需采用高精度冲模，工作部分采用IT7 级以上制造精度，同时冲出三个孔,且冲孔时应以 22.3mm内孔定位.该零件底部 16.5mm区段的成形，可有三种方法:一种可以采用阶梯拉深后车 去底部;另一种可以采用阶梯拉深冲底孔;再一种可以采用拉深后冲底孔，再翻边。如图2所示：图2外壳低部成形方案这三种方法中，第一种车底的质量高，但生产率低，且费料，该零件承托部位要 求不高，不宜采用；第二种冲底，要求零件底部的圆角半径压成接近清角(R0)，这 需要加一道整形工序且质量不易保证；第三种采用翻边，生产效率高且省料，翻 边端部虽不如以上好，但该零件高度21mm为未注公差尺寸，翻边完全可以保证要 求
4、，所以采用第三种方法是较合理的.12工艺方案的确定1.2.1计算坯料尺寸计算坯料前要确定翻边前的工序件尺寸.翻边前是否需拉成阶梯零件？这要 核算翻边的变形程度， 16.5mm处的高度尺寸为H=21T6=5(mm)根据翻边公式，翻边的高度h为H= D (1-K)+0.42r+0.7262经变形后2K=1-(H-0.42r-0.726 )D=1- X (5-0.43 X 1-0.72 X 1.5)18mm=0.61即翻边高度H=5mm，翻边系数K=0.61，由此可得翻边前孔径，即d二DXK=18mmX 0.61=11mm,d/ 5 =11/1.5=7.3查表6-5,当采用圆柱形凸模，用冲孔模冲孔时
5、，K(极限翻边系数)=0.50K=0.61,即一次能完全翻出H=5mm的高度.翻边前的工序件形状和尺寸如图3a所示.d/d=50mm/23.8mm=2.10.查表5-3,取修边余量 R=1.8mm,则实际凸缘直径为Fffd =d2A R=50+3.6=53.6mm,取 d =54mm.F FF坯料直径按图3b计算，则D=i：d 2 + 4d h -3.44rd42 32=*542mm2 + 4x23.8x 16mm2 -3.44x2.25x23.8mm2=65mmb)a)图3冲孔翻边前工序件形状和尺寸1.2.2计算拉深次数d/d=54mm/23.8mm=2.261.4,属宽凸缘筒形件FX 10
6、0=丄5 X 100=2.3,查表 5-13,D65 mm得h/d=0.28 0.35而h/d=16/23.8=0.670.35,故一次拉不出来.按图5-23，初选d,当取d=30mm则 D/d=2.17, dF/d=l. 8,对照图5-32，可知首次拉深可行F且 叫二d/D=30mm/65mm=0.46,查表 5-14得m2=0.73,m3=0.75,23则叫 m2=0.46X 0.73=0.336而工件总深系数ma=23.8/65=0.3660.336,故二次可以拉出.a但考虑到二次拉深时，接近极限拉深系数，故需保证较好的拉深条件，而选 用大的圆角半径，这对本零件材料厚度为5=1.5mm，
7、零件直径又较小时是难以做 到的.况且零件所要达到的圆角半径(R=1.5mm)又偏小，这就需要在二次拉深工序 后，增加一次整形工序.在这种情况下，可采用三次拉深工序，以减少各次拉深的变形程度，而选用 较小的圆角半径，从而可能在不增加模具套数的情况下，既能保证零件质量，又 可稳定生产.零件总的拉深系数为d/D=23.8mm/65mm=0.366,调整后三次拉深工序的拉深系 数为山=0.56,m2=0.805 m3=0.81123m1m2m3=0.366123123确定排样、裁板方案板料规格选用1.5mm X 900mm X 1800mm.由于坯料直径Q 65mm不算太小，考虑 到操作方便，采用单排
8、.1) 确定条料宽度B查表3-11，得搭边值a=2mm,a=1.5mm，则B=D+2a=65mm+2mmX 2=69mm2) 确定步距s:s=D+a1=65mm+1.5mm=66.5mm3) 确定裁板方法：若采用横裁，则裁板条数n1=Lb/B=1800mm/69mm=26条，余1 b6mm;每条冲零件个数 n2=(Bb-a)/s=(900mmT.5mm)/66.5mm=13 个，余 34mm;每板冲 零件个数n = n1n2=26X 13=338个.板料的材料利用率为总 1 2兀 n x (D2 一d2)耳二x 100%总L Bb b338x (652mm2 一 112mm2)4x 100%9
9、00mm x 1800mm=67.2%若采用纵排，则裁板条数nl=900mm/69mm=13条，余3mm;每条冲零件个数n =(L-a)/s=(1800mm-1.5mm)/66.5mm=27 个，余 3mm ;每板冲零件个数 n =n n =132b 1总 12x 27=351个.板料的材料利用率为兀n x (D2 一d2)耳二一总 4x 100%总 1800 x 900351 x (652mm2 一 112mm2)4x 100%900mm x 1800mm=69.5%由次可见，采用纵裁有较高的材料利用率,故用纵裁法. 经计算，零件的净重G及材料的消耗定额G0为兀G= AS r= 652T12
10、3X3.22(542502)4X 10-2cm-2 X 1.5 X 10-1cmX 7.85g/cm3=33g式中:A零件中性层面积r密度，低碳钢取r=7.85g/cm3;G 二 L B S /3510b b r= (1800 X 10-1cmX900X 10-1cmX1.5 X 10-1cmX 7.85g/cm3)/351=54g=0.054kg第二章 确定各中间工序尺寸及选用压力机2.1拉深工序尺寸2.1.1首次拉深首次拉深直径d二叫D=0.56X 65mm=36.5mm(中线尺寸)首次拉深时凹模圆角半径可按式(5-11)计算，得rd=5mm,rp=0.8Xrd=4mm 首次拉深高度按公式
11、5-9计算0 25014h =(D2-2)+0.43(r+R) +(r 2-R2)1 dF11 d 111 10 -5=(652-542)mm2+0.43(4.75+5.75)mm36.5 mm0 14+（4.752-5.752）mm236.5 mm= 13.5mm（实际生产中取13.8mm） 首次拉深工序件尺寸见图42.1.2第二次拉深d-=m-d=0.805 X 36.5mm=29.5mm（中线直径）取 rd-=rp-=-.5mm二次拉深高度按式（5-9）计算，得h2=13.9mm（与生产实际相符） 二次拉深工序件尺寸见图v5.图4 首次拉深工序件尺寸图5序件尺寸2.1.3第三次拉深d3=
12、m3d-=0.81 X 29.5mm=23.8mm（中线直径）取rd3=rp3=1.5mm（达到零件要求圆角半径），此推荐值稍小了些，因第三次拉深 兼有整形作用，此值可以达到。三次拉深高度按式（5-10）计算，得h3=16mm其余中间工序尺寸均按零件尺寸而定，工序尺寸如图6所示的外壳冲压工序图.L也L54工序5勰边工啊冲小孔工序4冲底孔工序7 切辿图6外壳冲压工序图2.2计算各工序压力、选用压力机2.2.1落料拉深工序落料力为F= 1.3 兀DSu =1.3 X 3.14X 65mmX 1.5mmX 294N/mm2落料=117011N式中 t =294MPa落料的卸料力为F 二 KF =0.
13、04X117011N=4680N 卸卸落料式中 K =0.04由表3-16查得.卸拉深力为F = nd 5a K 拉深 1 b 1=3.14X 36.5mmX 1.5mmX 392N/mm2 X 0.75=50543N式中 a =392MPa,K=0.75 由表 5-7 查得.b1压边力为血F压边二 4 D2-(di+2rdi用p兀=652mm2-(36.5+2 X 5.75) 2mm2 X 2.5N/mm24=3772N式中 p=2.5MPa这一工序的最大总压力，在离下极点13.8mm达到F 二 F +F +F =1254639N=125.463kN总 卸 落料 压边根据冲压车间提供的压力机
14、型号，选用250kN压力机，其压力足够，压力机压力 曲线也允许.222.第二次拉深工序拉深力为F=nd 5a K拉深2 b 2=3.14mmX 29.5mmX 1.5mmX 392 X 0.52N/mm2=28323N式中K2=0.52可由表5-7查得.压边力为压边4d12-(d2+2rd2)2p兀=352mm2-(29.5+2 X 2.5)mm2 X 2.5N/mm24=69N由于采用较大拉深系数m2=0.805,坯料的相对厚度 -X 100= -1.5mm Xd 136*5mm100=4.1,其值足够大，可不用压边，这里的压边圈实际上是作为定位与顶件之用. 总压力为F = F + F =28323+69=28392N总 拉深 压边选用250kN压力机主要是考虑模具闭合高度.2.2.3第三次拉深兼整形工序拉深力为F=nd 5q K拉深3 b 2=3.14X 23.8mmX 1.5mmX 392N/mm2 X 0.52=22850N整形力按下式计算F =Ap整兀沁-(54225.32)mm2+(22.32 X 1.5) 2mm2 X 80N/mm24=
