设计方案实例落料拉深复合模部分.docx
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设计方案实例落料拉深复合模部分
典型冲压件冲压工艺设计实例
汽车车门玻璃升降器外壳件的形状、尺寸如图8.2.1所示,材料为08钢板,板厚1.5mm,中批量生产,打算采用冲压生产,要求编制冲压工艺。
冲压件的工艺分析
首先必须充分了解产品的应用场合和技术要求,并进行工艺分析。
汽车车门上的玻璃抬起或降落是*升降器操纵的。
升降器部件装配简图如图8.2.2所示,本冲压件为其中的外壳5。
升降器的传动机构装在外壳内,通过外壳凸缘上三个均布的小孔φ3.2mm用铆钉铆接在车门座板上。
传动轴6以IT11级的间隙配合装在外壳件右端孔φ16.5mm的承托部位,通过制动扭簧3、联动片9及心轴4与小齿轮11联接,摇动手柄7时,传动轴将动力传递给小齿轮,然后带动大齿轮12,推动车门玻璃升降。
该冲压件采用1.5mm的钢板冲压而成,可保证足够的刚度与强度。
外壳内腔的主要配合尺寸φ16.5mm、φ22.3mm、16mm为IT11-IT12级。
为确保在铆合固定后,其承托部位与轴套的同轴度,三个φ3.2mm小孔与φ16.5mm间的相对位置要准确,小孔中心圆直径φ42±0.1mm为ⅠT10级。
此零件为旋转体,其形状特征表明,是一个带凸缘的圆筒形件。
其主要的形状、尺寸可以由拉深、翻边、冲孔等冲压工序获得。
作为拉深成形尺寸,其相对值
、
都比较合适,拉深工艺性较好。
φ22.3mm、16mm的公差要求偏高,拉深件底部及口部的圆角半径R1.5mm也偏小,故应在拉深之后,另加整形工序,并用制造精度较高、间隙较小的模具来达到。
三个小孔φ3.2mm的中心圆直径42±0.1mm的精度要求较高,按冲裁件工艺性分析,应以φ22.3mm的内径定位,用高精度 图8.2.1玻璃升降器外壳 图8.2.2玻璃升降器外壳的装配简图 冲压件冲压工艺过程的确定 一.工艺方案的分析比较 外壳的形状表明,它为拉深件,所以拉深为基本工序。 凸缘上三小孔由冲孔工序完成。 该零件φ16.5mm部分<见图8.2.1右侧)的成形,可以有三种方法: 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后冲去底部;第三种可以采用拉深后冲底孔,再翻边的方法<见图8.2.3所示)。 第一种方法车底的质量较高,但生产率低,在零件底部要求不高的情况下,不易采用。 第二种方法在冲去底部之前,要求底部圆角半径接近于零,因此需要增加一道整形工序,而且质量不易保证。 第三种方法虽然翻边的端部质量不及前两种好,但生产效率高,而且省料。 由于外壳高度尺寸21mm的公差要求不高,翻边工艺完全可以保证零件的技术要求,故采用拉深后再冲孔翻边的方案还是比较合理的。 图8.2.3外壳底部的成形方案 a>车切。 b>冲切。 c>冲孔翻边 二.工艺方案的确定 • 计算毛坯尺寸 在计算毛坯尺寸以前需要先确定翻边前的半成品形状和尺寸,核算翻边的变形程度。 参见图8.2.1,零件φ16.5mm处的高度尺寸为: H=21-16=5mm。 根据翻边工艺计算公式,翻边系数K为 将翻边高度H=5mm;翻边直径D=16.5+1.5=18mm;翻边圆角半径r=1mm;材料厚度t=1.5mm带入上式,得翻边系数: 预冲孔孔径d=DK=11mm,d/t=11/1.5=7.33,查翻边系数极限值表知,当用圆柱形凸模预冲孔时,极限翻边系数[K]=0.5,现0.61>0.5,故能由冲孔后直接翻边获得H=5mm的高度。 翻边前的拉深件形状与尺寸如图8.2.4所示。 为了计算毛坯尺寸,还须确定切边余量。 因为凸缘直径d=50mm,拉深直径d=23.8mm,所以 查拉深工艺资料,得凸缘修边余量δ=1.8mm,实际凸缘直径d'凸=d凸+2δ=(50+3.6>mm≈54mm。 毛坯直径D按以下公式计算: D= = ≈65mm 图8.2.4翻边前的半成品形状和尺寸 2.计算拉深次数 因为t/D=2.3%, 初定r1≈(4~5>t,从《冲压手册》中查表可得极限拉深系数[m1]=0.44,[m2]=0.75,又由[m1][m2]=0.44×0.75=0.33,所以m总﹥[m1][m2]。 需要两次拉深,取n=2。 若采用接近于极限的拉深系数进行拉深,则需要选用较大的圆角半径,以保证拉深质量。 目前零件的材料厚度t=1.5mm、圆角半径r=2.55mm,约为1.5t,过小,而且零件直径又较小,两次拉深难以满足零件的要求。 因此需要在两次拉深后还增加一道整形工序,以得到更小的口部、底部圆角半径。 在实际应用中,可以采用三道拉深工序,依次减小拉深圆角半径,将总的拉深系数m总=0.366分配到三道拉深工序中去,可以选取m1=0.56,m2=0.805,m3=0.812,使 m1×m2×m3=0.56×0.805×0.812=0.366 3.工序的组合和顺序确定 对于外壳这样工序较多的冲压件,可以先确定出零件的基本工序,再考虑对所有的基本工序进行可能的组合排序,将由此得到的各种工艺方案进行分析比较,从中确定出适合于生产实际的最佳方案。 外壳的全部基本工序为: 落料φ65mm,第一次拉深、第二次拉深<见图8-11b)、第三次拉深<见图8.2.5c)、冲底孔φ11mm<见图8.2.5d),翻边φ16.5mm<见图8.2.5e),冲三小孔φ3.2mm<见图8.2.5f),修边φ50mm<见图8.2.5g)。 共计八道基本工序,据此可以排出以下五种工艺方案: 方案一: 落料与首次拉深复合<见图8.2.5a),其余按基本工序。 方案二: 落料与首次拉深复合,冲φ11mm底孔与翻边复合<见图8.2.6a),冲三个小孔φ3.2mm与切边复合<见图8.2.6b),其余按基本工序。 方案三: 落料与首次拉深复合,冲φ11mm底孔与冲三个小孔φ3.2mm复合<见图8.2.7a),翻边与切边复合<见图8.2.7b),其余按基本工序。 方案四: 落料、首次拉深与冲φ11mm底孔复合<见图8.2.8),其余按基本工序。 方案五: 采用级进模或在多工位自动压力机上冲压。 分析比较上述五种方案,可以看出: 方案二中,冲φ11mm孔与翻边复合,由于模壁厚度较小 小于凸凹模间的最小壁厚3.8mm,模具极易损坏。 冲三个小孔φ3.2mm与切边复合,也存在模壁太薄的问题,此时 因此不宜采用。 方案三中,虽解决了上述模壁太薄的矛盾,但冲φ11mm底孔与冲三个小孔φ3.2mm复合及翻边与切边复合时,它们的刃口都不在同一平面上,而且磨损快慢也不一样,这会给修磨带来不便,修磨后要保持相对位置也有困难。 方案四中,落料、首次拉深与冲φ11mm底孔复合,冲孔凹模与拉深凸模做成一体,也会给修磨造成困难。 特别是冲底孔后再经二次和三次拉深,孔径一旦变化,将会影响到翻边的高度尺寸和翻边口部的质量。 方案五采用级进模或多工位自动送料装置,生产效率高。 模具结构复杂,制造周期长,成本高,因此,只有大批量生产中才较适合。 方案一没有上述缺点,但工序复合程度低、生产效率也低,不过单工序模具结构简单、制造费用低,这在中小批生产中却是合理的,因此决定采用第一方案。 本方案在第三次拉深和翻边工序中,于冲压行程临近终了时,模具可对工件刚性镦压而起到整形作用,故无需另加整形工序。 图8.2.5各工序的模具结构 a>落料与拉深。 b>二次拉深。 c>三次拉深。 d>冲底孔。 e>翻边。 f>冲小孔。 g>切边 图8.2.6方案二的部分模具结构 a>冲孔与翻边。 b>冲小孔与切边 图8.2.7方案三的部分模具结构 a)冲底孔与冲小孔;b>翻边与切边 图8.2.8方案四的落料,拉深与冲底孔复合模具结构 关于排样与裁板中各工序半成品尺寸的确定,各工序冲压力及设备的选择等,可参见前面的有关章节,从此处略。
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