汽车玻璃升降器复合模的设计（有图纸）.doc

汽车玻璃升降器复合模的设计（有图纸） 湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明全套完整版CAD图纸,联系695132052玻璃升降器复合拉伸模的设计 第1章 前言 1.1玻璃升降器的功用及拉伸模的设计要求 现在许多轿车门窗玻璃的升降关闭和开启已经抛弃了摇把式的手动升降方式,一般都改用按钮式的电动升降方式,即使用电动玻璃升降器来控制,也就是常说的“电动门窗”。轿车用的电动玻璃升降器多是由电动机、减速器、导绳、导向板、玻璃安装托架等组成。因导绳的材料或制作工艺方式不同,又分为绳轮式、软轴式和塑料带式三种电动玻璃升降器。前二种是用钢丝绳做为导绳,后一种是用塑料带做为导绳。 以普遍使用的绳轮式电动玻璃升降器为例,它是由电动机、减速器、钢丝绳、导向板和玻璃安装托架等零部件组成,安装时门窗玻璃固定在玻璃安装托架上,玻璃导向槽与钢丝绳导向板平行。 开启电动机,由电动机带动减速器输出动力,拉动钢丝绳移动玻璃安装托架,迫使门窗玻璃作上升或下降的直线运动。而塑料带式电动玻璃升降器的导绳采用塑料带,带上有孔,用来移动和定位塑料带,控制门窗玻璃的升降。 电动玻璃升降器结构的关键是电动机和减速器,这两者是组装成一体的,其中电动机采用可逆性永磁直流电动机,电动机内有两组绕向不同的磁场线圈,通过开关的控制可做正转和反转,也就是说可以控制门窗玻璃的上升或下降。 电动机是由双联开关按钮控制,设有升、降、关等三个工作状态,不操纵时开关自动停在“关”的位置上。操纵电路设有总开关(中央控制)和分开关,两者线路并联。总开关由驾车者,控制全部门窗玻璃的开闭,而各车门内把手上的分开关由乘员分别控制各个门窗玻璃的开闭,操作十分便利。 电动机的质量直接关系到电动玻璃升降器的正常工作,它一定要具有体积小、重量轻、防护等级高、噪声低、电磁干扰小、运行可靠等特点。现代轿车已广泛应用微电子技术,电机工作会发射电磁波干扰其它电器件的工作;前几年通用汽车公司一篇售后分析报告显示,近40%的电动玻璃升降器故障是由电动机密封性差引起的。因此,减少电磁干扰和解决电机密封性问题巳成为近年汽车电机技术的热门话题。 90年代中期以来,电动玻璃升降器的控制机构技术发展很快,电子模块控制形式大量应用于批量装车,并设有安全保护装置。例如博世公司生产的电动玻璃升降器系统,在电动机中埋植磁环,感应电机转速,在电子模块中埋植霍尔元件,感应电流,并通过电子模块控制对电动机的过流、过压及过热保护,而且当玻璃上升途中遇到人力障碍时会自动识别而反向运行,防止乘员夹伤。湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 第2章 冲裁工艺设计2.1 冲裁工艺计算2.1.1 工艺力和功的计算 冲裁力是指冲裁过程中的最大抗力,它是合理地选用冲压设备吨位和校检模具强度的重要依据。影响冲裁力的因素很多,主要有材料的机械性能、厚度、冲裁件周边长度、模具间隙以及刃口锋利程度等。 (1) 冲裁力的计算 采用平刃凸模和凹模冲裁时,其冲裁力的计算公式5式中 ?冲裁力; ?冲裁件的周长(mm); ?材料厚度(mm); ?材料的抗剪强度。 如图(一)所示,工件尺寸为,k260,L284,Ra105,Rb144,则 查附表1-1,取,工件厚度,故 考虑到模具刃口的钝化,凹模和凸模间隙不均匀,材料性能的波动和材料厚度的偏差等因素,实际所需冲裁力还应增加30%,即5则 (2) 卸料力和推件力的计算湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 当冲裁工作完成以后,冲下的工件(或废料)沿径向发生弹性收缩,同时,工件废料还要力图恢复弹性穹弯。这两种弹性恢复的结果导致工件(或废料)硬塞在凹模内,废料(或工件)箍紧在凸模上。从凸模上将工件(或废料)卸下来的力叫卸料力。从凹模内顺着冲裁方向将工件(或废料)推出的力叫推料力。很显然,这些力在选择压力机的吨位和设计模具时必须加以考虑。影响这些力的因素很多,主要有:材料的力学性能和厚度、工件形状和尺寸、模具间隙、排样的搭边大小及润滑情况等。由于这些因素的影响规律很复杂,难以准确计算。生产中常采用下列公式33式中 ?分别是卸料力、推件力(N) ?分别是卸料力系数、推件力系数 ?冲裁力(N) ?同时梗塞在凹模内的工件数 参见表2-135,取0.027,取0.05,取为8mm,则 (3) 冲裁功的计算 选择冲裁设备时,除了要计算冲裁力,使压力机的公称压力大于冲裁力以外,还要进行冲裁功的验算,使压力机的每次行程功不超过额定的数值,以保证其电极不过载,飞轮转速不致下降太多。平端刃口的冲裁功按下式计算3湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明式中 ?冲裁功n.m ?材料厚度(mm) ?冲裁力(N) ?系数,一般取为0.63则2.1.2 压力机的选择 冲压设备选择是冲压工艺过程设计的一项重要内容,它直接关系到设备的安全和使用的合理,同时也关系到冲压工艺过程的顺利完成及产品质量、零件精度、生产效率、模具寿命、材料的性能与规格、成本的高低等一系列重要的问题。 (1) 设备类型的选择 设备类型的选择要依据冲压件的生产批量、零件尺寸的大小、工艺方法与性质及冲压件的尺寸、形状等要求来进行,除此之外,还应考虑到设备的精度与刚度以及生产现场的实际可能。压力机的刚度是由床身刚度、传动刚度和导向刚度三部分组成。如果刚度较差,负载终了和卸载时模具间隙会发生很大的变化,影响冲压件的精度和模具寿命。综合考虑以上各因素后参照表7-32和表7-42,并结合工厂现有设备情况,此冲模选用开式双柱可倾压力机。 (2) 设备规格的选择 在选定设备类型后,进一步根据冲压件的大小、模具尺寸及变形力来确定设备规格。冲裁时,压力机必须大于或等于冲裁各工艺力的总和,本工件冲裁模采用弹压卸料装置和下出件的模具,故 为了提高设备的工作刚度、冲压零件的精度及延长设备的寿命,要求设备容量留有4030%的余 ,并结合工厂现有设备情况选用吨位为100t的压力机,型号为湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明J23-100开式双柱可倾压力机。2.2 模具总体设计 总体设计的任务包括:1模具类型的确定;2操作方式、进料方式的确定;3定位、联接等型式的确定;4模具压力中心的确定;5模具闭合高度的初定。2.2.1 模具类型的确定 根据冲压件的形状、尺寸、精度要求等确定模具类型。 根据4.1节的计算,落料件的形状(如图所示),是有四段圆弧组成的椭圆形件,形状比较简单,呈中心轴对称,尺寸精度要求也不高为IT13级,因此可以考虑选用简单模。2.2.2 操作方式的确定 虽然该冲压件是进行大批量生产的,但考虑到工厂的现有生产条件,为了降低产品的生产成本,而且落料件的尺寸精度要求不高,所以采用手工操作方式或半自动操作方式。2.2.3 定位、联接型式的确定 为了保证模具正常安全工作,模具中的定位和联接件一定要可靠。 (1) 模板 在上下模板上安装全部模具零件,构成模具的总体和传递压力。模板不仅应该具有足够的强度,而且还要有足够的刚度。本模具将上模板与凸模、凸模固定板及垫板等装配成一体,用四个螺钉紧固构成模具的上部分;下模板则与凹模等组成模具的下模不分。此外上下模两部分还分别各对称低用两个圆柱销销紧,以防转动和错位。上下模架均采用标准模架,是用HT200铸造而成。 (2) 模柄湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 模具的上部分通过模柄固定在冲床滑块上。模柄的结构形式很多,常见的结构形式有带凸缘模柄、压入式模柄、旋入式模柄、浮动式模柄等等。本模具选用压入式模柄,通过压配合和附加的销钉与模板固定联接以防转动与松动。模柄材料选用优质碳素钢中的45号钢。 (3) 凸模固定板与垫板 用凸模固定板将凸模联接固定在模板的正确位置上。凸模固定板有圆形和矩形两种,考虑到模具的总体结构这里选用凸模固定板。固定板与凸模采用过渡配合,压装后将凸模尾部与固定板一起磨平。凸模固定板用45号钢加工。 (4) 坯料的定位和定向 见2.3节。2.2.4 模具压力中心的确定 根据图()所示的落料件可知,落料件形状呈轴对称,其压力中心即为工件的几何中心,因此不需要进行模具压力中心的计算。2.2.5 模具精度的确定 落料件的精度要求不高为IT13级,参照表2-2-63,确定模具可按IT9级制造。2.2.6模具闭合高度的初定 据2.1.2节知,模具选用J23-100型开式双柱可倾压力机,此压力机所允许的最大装模高度为380mm,最小装模高度为250mm,初定模具闭合高度在270,375范围之内即可。2.3 定位装置 为了保证模具正常工作并冲出合格的制件,要求在送进的平面内,坯料(块料、条料)相对于模具的工作零件处于正确的位置。坯料在模具中的定位分两个方面:送料方向上的定位(控制送料的进距)称挡料和在与送料垂直方向上的定位称送进导向。常见的送进导向方式有导销式和导尺式,而限定条料送进距离的方式有挡料销定距和侧刀定距。本模具采用导料销方式来对条料进行导向和挡料销方式来对条料送进进行定距。导料销的结构简单,制造容易,只要保持条料沿导料销一侧送进,湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明即可保证条料的正确的送进方向。这里把首次冲裁定距的挡料销和后续冲裁的定距用挡料销设计为一整体,其结构形式如图()所示,而且要注意把其正上方的卸料板挖空,其工作原理是:利用弹簧的可压缩性来获得第一次定距和后续定距的距离差,当模具进行第一次冲裁时,只要把条料沿导料销往里送料,碰到挡料销时使挡料销条料一起运动而压缩弹簧,当挡料销运动到不可继续运动的的时候即可完成条料的第一次定距,而在后续的冲裁中只要条料搭边碰到挡料销就不需要继续往前运动,即可完成后续冲裁的定距。这样设计的挡料销尾柄远离凹模刃口有利于凹模强度,对坯料的定距既方便又准确,且结构也不复杂。2.4 卸料装置 设计卸料装置的目的,是将冲裁后卡箍在凸模上或凸凹模上的冲件或废料卸掉,保证下次冲压正常进行。常用的卸料方式有刚性卸料和弹性卸料两种。刚性卸料是采用固定卸料板结构,常用于较硬、较厚且精度要求不高的工件冲裁后卸料。当卸料板只起卸料作用时,与凸模的间隙随材料厚度的增加而增大,单边间隙取(0.20.5)t,当固定卸料板还要起到对凸模的导向作用时,卸料板与凸模的间隙应小于冲裁间隙。弹性卸料板具有卸料和压料的双重作用,主要用在冲裁料后在1.5以下的板料,由于有压料的作用,冲裁件比较平整。弹压卸料板与弹性元件、卸料螺钉组成弹压卸料装置。卸料板与凸模之间的单边间隙选择(0.10.2)t,若弹压卸料板还要起到对凸模导向作用时,两者的配合间隙应小于冲裁间隙。2.4.1 卸料装置的选择 本冲裁件的板料厚度t0.8,为了保证冲裁件平整,使工件在下一道工序中容易定位,这里选用弹性卸料装置。由于本模具已选用了标准导向模架,不需要卸料板对凸模起导向作用,所以卸料板与凸模的间隙可取大一点,单边间隙取。2.4.2 弹性元件的设计 弹性元件通常选用弹簧和橡皮,但考虑到模具结构的 具体情况,这里选用弹簧作为卸料装置中的弹性元件。卸料装置中的弹簧,一般不进行强度设计,而是按 湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 标准选用。 由2.1.1节知,卸料力 (1) 据模具结构初定4根弹簧,每根分担的卸料力每根弹簧的预压力 (2) 据预压力P预和模具结构尺寸,由附表6-25可选84-89的弹簧,其。 (3) 检验弹簧是否满足,参照附表6-25的弹簧负荷曲线,计算出弹簧特性数据如表2-2所示。表2-2 弹簧的规格弹簧序号H/mmH1/mmF1H-H1/mmF预/mmF总/mm8480.062.018.08.016.885120.090.829.212.020.886160.0119.640.418.026.887200.0148.851.222.030.888240.0177.562.528.036.889280.0206.573.534.042.8F F预+ F工作+ F修模,F工作+33.8mm ,F修模5mm 综上所述,序号85-89的弹簧均满足F1F总,但是序号85弹簧最合适,因其它弹簧太长,会使模具高度增加,特别是使凸模增高。 由附表6-25查出序号85弹簧规格见表5-3。湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 表2-3 85号弹簧规格弹簧外径D材料直径d最大负荷P1自由高度H最大压缩量F1节距t60mm10mm3400N120mm29.2mm15.5mm 由此可知,弹簧的装配高度为H2H-F预120-12108 (mm)。2.5 落料凹凸模的设计2.5.1 凸模结构的确定 凸模结构通常分为两大类。一类是镶拼式,另一类式整体式整体式中,根据加工方法的不同,又分为直通式和台阶式。根据落料件的外形尺寸和形状,凸模采用台阶式。凸模简图如图示此落料模式采用弹压卸料装置的简单模,落料凸模长度应按下式确定式中 ?凸模固定板长度 ?卸料板厚度 ?弹簧的自由长度 ?弹簧握座的深度 ?卸料板下平面高出凸模下平面的距离 2.5.2 凹模结构确定 常用凹模洞口类型如图5-1所示,其中(a,b,c)型为直筒式凹模,其特点是制造方便,刃口强度高,刃后工作部分尺寸不变,d,e型锥筒式刃口,在凹模内不补给材料,修壁磨损小,但刃口强度差,刃磨后刃口径向尺寸略有增大。落料件使用材料为SUS304-2B不锈钢,强度高,加工硬化显著,对凹模洞口强度要求高,且此模具采用下出件方式,故选用b模具结构。 湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 2.5.3 凹凸模工作部分尺寸设计 冲裁件的精度主要取决于凸模和凹模刃口的尺寸和公差。和的间隙值也靠它来保证。因此,正确计算凸模和凹模刃口的尺寸和公差,是冲裁模设计只中的一项重要工作。计算时综合考虑模具的磨损规律,冲裁变形规律,冲裁件的精度要求和模具制造的特点。 从生产实践中可以发现:3 (1)于凸模与凹模之间存在间隙,使落下的料或冲出的孔都带有锥变。且在冲裁过程中落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。 (2)在测量和使用中,落料外径是以大端尺寸为基准,冲孔件以小端尺寸为基准 (3)冲裁时凸模和凹模要与工件或废料发生摩擦,磨损的结果时凸模尺寸变小,凹模尺寸变大,间隙总是增大的。 计算凸模与凹模刃口尺寸和公差时,应遵循下述原则:3 (1)料模时,应以凹模尺寸为基础,靠缩小凸模尺寸以获得间隙;设计冲孔模时,应以凸模尺寸为基准,靠扩大凹模尺寸获得间隙 (2)根据冲裁模在使用过程中的磨损规律:凹模的磨损使落料件轮廓尺寸增大,故设计落料模时,必须使凹模内径的基本尺寸接近或等于工件的最小极限尺寸;凸模的磨损使冲孔件径向尺寸减小,故设计冲孔模时,必须使凸模外径接近或等于工件的最大极限尺寸。 (3)无论是落料或冲孔,模径磨损后间隙总是增大的,为了使模具在合理间隙范围内有较大磨损量,新模具应取最小合理间隙值。(4)选择冲孔模刃口制造公差时,应考虑工件的公差要求。如果对刃口公差湖南湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 要求过高,会使模具制造困难,增加生产成本,延长制模周期。如果要求过低,则生产出来的工件可能不合格,降低了模具的寿命。 由于模具加工方法不同,凸模和凹模刃口部分尺寸的计算公式与制造公差的标准也不同,刃口尺寸的计算方法可分为两种情况:凸模与凹模分开加工和凸模与凹模配合加工。由于冲压件的形状不规则,为了保证凸凹模间有一定的间隙值,采用配合加工。根据以上原则,以凹模为基准靠缩小凸模尺寸获得间隙,且凹模工作部分的尺寸均属第一类尺寸1,即凸模或凹模磨损后会增大的尺寸,故按下式计算3式中 ?工件的基本尺寸(mm); ?落料凸或凹模的刃口尺寸(mm); ?工件的公差; ?系数,为了避免多数冲裁件尺寸都极限尺寸。 落料件公差等级为IT13级,查表23.2-2,得工件外形尺寸的极限偏差值为0.5,参见表2-2-83,取,按工件精度由表2-35,取,故 凹模的工作尺寸:尺寸为284时,尺寸为260时,尺寸为288时,尺寸为210时,湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 所以凹模的基本尺寸分别为 ,。 查表1-32此冲裁模合理得间隙范围为0.100.13 落料凸模的基本尺寸与凹模相同,分别为:,以0.100.13的双面间隙与落料凹模配做。2.5.4 凸凹模工作表面技术要求 凸凹模加工后的工作表面,应该平整圆滑,特别是侧面,由于存在着两种不同尺寸的四个平面共同组成,其两个平面之间的过渡一定要圆滑,不允许有尖角存在,其他部分不允许有影响使用的砂眼,裂纹和机械损伤等缺陷。 凸模工作表面,特别是凸模的端面处,在冲裁过程中对材料的摩擦阻力有助于冲裁。因此,在不影响零件表面质量的情况下,凸模端面的粗糙度应达到,此凸模选用,凸模工作圆柱面粗糙度为。凹模工作表面对材料的摩擦阻力对冲裁是有害的,应尽量减少和避免,所以凹模工作型腔表面粗糙度要求比较高,这里取。2.5.5 凸凹模材料 根据模具的工作条件和性能要求,同时考虑到工厂锻造、热处理和机械加工的具体情况,凸凹模的材料均选用GCr15低合金工具钢。2.6 导向装置2.6.1 导向装置的选择 为保证模具工业工作时凸凹模间的间隙分布均匀,延长模具使用寿命,便于模具安装和冲压生产的安全,这里使用了具有导向装置的标准模架。 生产中常用的模架有对角导柱模架,后侧导柱模架,两侧导柱模架和四角导柱湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明模架。为了使用操作比较方便,而且落料件,简单,中型,参照表2-4选用对角导柱模架。这种模架使用操作方便,横向送料和纵向送料均可,而且导向比后侧导柱模架稳定。2.6.2 导向装置尺寸确定 根据2.4节确定的凹模周界尺寸,参照附表8-25选用为A型模架,号B型导柱,和号A型导套。 (1)上模座主要尺寸 参照附表8-105,并结合图()所示,上模座主要尺寸列表如下:表2-4上模座主要尺寸HhL1B1L2B2SS1Rl2DD1554541041056056047547565100(2)下模座主要尺寸 参照附表8-115,并结合图所示,下模座主要尺寸列表如下:表2-5上模座主要尺寸HhL1B1L2B2SS1Rl2DD1654541041056056047547565100(3)导柱和导套主要尺寸 参照附表8-135,并结合图()所示,导柱主要尺寸列表如下:湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明表2-6导柱主要尺寸dd1Ll23065参照附表8-135,并结合图()所示,导套主要尺寸列表如下:表2-7导套主要尺寸dDLHl油槽数140532032.7 模具其它主要零部件的设计2.7.1 板料定位装置的设计 为了保证模具正常工作并冲出合格的制件,要求在送进的平面内,坯料(块料、条料)相对于模具的工作零件处于正确的位置。坯料在模具中的定位分两个方面:送料方向上的定位(控制送料的进距)称挡料和在与送料垂直方向上的定位称送进导向。常见的送进导向方式有导销式和导尺式,而限定条料送进距离的方式有挡料销定距和侧刀定距。本模具采用导料销方式来对条料进行导向和挡料销方式来对条料送进进行定距。导料销的结构简单,制造容易,只要保持条料沿导料销一侧送进,即可保证条料的正确的送进方向。这里把首次冲裁定距的挡料销和后续冲裁的定距用挡料销设计为一整体,其结构形式如图()所示,而且要注意把其正上方的卸料板挖空,其工作原理是:利用弹簧的可压缩性来获得第一次定距和后续定距的距离差,当模具进行第一次冲裁时,只要把条料沿导料销往里送料,碰到挡料销时使挡料销条料一起运动而压缩弹簧,当挡料销运动到不可继续运动的的时候即可完成条料的第一次定距,而在后续的冲裁中只要条料搭边碰到挡料销就不需要继续往前运动,即可完成后续冲裁的定距。这样设计的挡料销尾柄远离凹模刃口有利于凹模强度,对坯料的定距既方便又准确,且结构也不复杂。湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明2.7.2螺栓和销钉的选用 模具中广泛使用内六角螺钉和带槽的柱头螺钉。螺钉和销钉的头部应倒角或者倒圆,还应淬火处理提高材料的硬度,以保证使用寿命;销钉与孔采用H7/m6过渡配合,孔壁的表面粗糙度应达Ra。 (1)上模板于固定板之间的固定 查表8-32,选用GB70-76M6 28内六角形螺钉四个,35号钢,热处理硬度HRC28-38,表面氧化。均匀分布在固定板外缘与板孔间的中间圆线上。螺孔与模具边缘A10,螺孔间距C5,因此是安全的。 查表8-36,选用d6 L35 圆柱销钉四个,上模板压入深度为20,固定板部分为15,分别布置在两个螺钉中间。销孔与螺孔间距C5;销孔与模具边缘D9 因此是安全的 (2)下模板与凹模之间的固定 查表8-32,选用GB70-76M632 内六角形螺钉四个,35号钢,热处理硬度HRC28-38 ,表面氧化。均匀分布在凹模外缘与形孔间的中间圆线上。螺孔与模具边缘A10,螺孔间距C5,因此是安全的。查表8-36,选用d640圆柱销钉四个,下模板压入深度为24,凹模部分为16,分别布置在两个螺钉中间。销孔与螺孔间距C5,销孔与模具边缘D9,因此是安全的。 (3)定位环与凹模之间的固定查表8-33,选用GB68-76M36.5 沉头螺钉四个,拧入凹模深度为4.5,均匀分布在定位环的中间圆线上。很明显,这是安全的。 查表8-36,选用d3L10圆柱销钉二个,凹模压入深度为7.5,同样也是安全的。 (4)卸料螺钉的选用 参看表3-28,轩用M6柱头螺钉一个,螺钉长度Lh+a+H1,式中a0.5d14,湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明H1为弹簧压缩后高度,因此,L22+426。采用45号钢,热处理后硬度达HRC43-48。 湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明第三章 工艺方案选择 汽车车门玻璃升降器外壳件的形状、尺寸如图3-1所示,材料为08号钢板,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。3.1冲压件的工艺确定3.1.1 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靠升降器操纵的。升降器部件装备简图如图3-2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3.2mm用铆钉铆接在车门座板上。传动轴6以I T11级的间隙配合装在外壳件右端孔16.5mm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,传动轴将动力传递至小齿轮,然后带动大齿轮12,推动车门玻璃升降。图3-1 玻璃升降器外壳、湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 图3-2 玻璃升降器外壳的装备简图 外壳采用1.5mm厚度的钢板冲成,保证了刚度和强度。外壳内腔主要配合尺寸为使外壳与座板安装后,保证外壳承托部位16.5与轴套同轴,三个小孔3.2与16.5的相互位置要正确,小孔中心圆直径42为IT10级。 根据零件的技术要求,进行冲压工艺分析,可以认为:该零件形状属旋转体,是一般带凸缘圆筒件,d凸/d,h/d都比较适合,拉深工艺性较好。只是圆角半径偏小些,?22.3,?16.5,16几个尺寸精度偏高(均高于表所列尺寸偏差),这可在末次拉深时采用较高的模具制造精度和较小的模具间隙,并安排整形工序来达到。 由于?3.2小孔中心距要求较高精度,按表2?6规定,需采用高级冲模(即工作部分采用IT7级以上制造精度)同时冲出三孔,且冲孔时应以?22.3内孔定位。该零件底部?16.5mm见图2-3区段的成行,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后冲去底部;再一种可以采用拉深后冲底孔,再翻边。这三种方法中,第一种车底的质量高,但生产率低,且费料高,零件湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明底部要求不高的情况下不宜采用;第二种冲底,要求零件底部的圆角半径压成接近清角(R0),这就需要增加一道整形工序且质量不易保证;第三种采用翻边,生产率较高且省料,翻边端部虽不如以上的好,但该零件高度21为未注公差尺寸,翻边完全可以保证要求,所以采用第三种方法是较合理的。 图3-3外壳底部的成型方案a车切b冲切c冲孔翻边 冲压件工艺性是指冲压零件在冲压加工过程中加工的难易程度。虽然冲压加工工艺过程包括备料?冲压加工工序?必要的辅助工序?质量检验?组合、包装的全过程,但分析工艺性的重点要在冲压加工工序这一过程里。而冲压加工工序很多,各种工序中的工艺性又不尽相同。即使同一个零件,由于生产单位的生产条件、工艺装备情况及生产的传统习惯等不同,其工艺性的涵义也不完全一样。这里我们重点分析零件的结构工艺性。 3.1.2 零件材料的分析 冷冲压模具包括冲裁、弯曲、拉深、成形等各种单工序模和由这些基本工序组成的复合模、级进模等各种模具。设计这些模具时,首先要了解被加工材料的力学性能。材料的力学性能是进行模具设计时各种计算的主要依据。故在分析零件冲压成形工艺,设计冲压模具前,必须要了解和掌握材料的一些力学性能,以便设计。现将零件材料为08号钢的力学性能主要参数及其概念叙述如下:(1)应力:材料单位面积上所受的内力,单位是N/mm,用Pa表示。10Pa1MPa;1MPa 1N/mm;10Pa 1GPa。(2)屈服点s:材料开始产生塑性变形时的应力值,单位是N/mm。弯曲、拉深、成形等工序中,材料都是在达到屈服强度时进行塑性变形而完成该工序的成形的。经查表取s 206 MPa。(3)抗拉强度b。材料受到拉深作用,开始产生断裂时的应力值,单位是MPa。湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明b 294432MPa。(4)抗剪强度b。材料受到剪切作用,开始产生断裂时的应力值,单位是MPa。取b 255333MPa。(5)弹性模量E。材料在弹性范围内,表示受力与变形的指标,弹性模量大,表示材料受力后变形较小,或者说,产生一定的变形需要较大的力。E194 x 10 MPa。(6)屈服比s/b。是材料的屈服强度与抗拉强度之比,其值越小,表示材料允许的塑性变形区越大,在拉深工序中,材料的屈服比较小时,所需的压边力和所需克服的摩擦力相应的减小,有利于提高成形极限。(7)伸长率。在材料性能实验时,试件由拉伸试验机拉断后,对接起来测量长度,其伸长量与原长度之比称为伸长率,其数值用“%”表示,其数值越大表示材料的塑性越好。经查表可得,材料为10号钢的伸长率29%。 综上所述,对零件材料8号钢的力学性能分析,主要是为了便于模具设计中各参数的计算,故在后序的零件模具设计中各参数的计算均以上面所取的数值进行计算。3.1.3确定工艺方案和模具形式 在冲压分析的基础上,找出工艺与模具设计的特点与难点,根据实际情况提出各种可能的冲压工艺方案,内容包括工序性质,工序数目,工序顺序及组合方式等,有时同一种冲压零件也可能存在多个可行的方案,通常每种方案各有优缺点,应从产品质量生产效率,设备占用情况,模具制造的难易程度和模具的使用寿命的高低,生产成本,操作方便与安全程度等方面进行综合分析、比较,确定出适合于现有生产条件的最佳方案,故在一定的条件下,以最简单的方法,最快的速度,最少的劳动量,最少的费用,可靠的加工出符合图样各项要求的零件,在保证加工质量的前提下,选择经济合理的工艺方案。 确定工艺方案及模具形式: 1、根据对冲压零件的形状、尺寸、精度及表面质量要求的分析结果,确定冲压所需的基本的工序,如落料、冲孔、成型、修边等。 2、根据初步工艺计算,确定工艺数目,如冲压次数、修边次数等。 3、根据个工序的变形特点、质量要求等确定工序顺序。 一般可按照下列原则进行: 1)、对冲带孔的或有缺口的冲裁件,如选用简单模,一般先落料,再冲孔或切口,使用级进模,则先冲空孔或切口后落料湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 2)、对于到孔的拉深件,一般先拉深,后冲孔,但孔的位置在零件底部且孔径尺寸要求不高时,也可先冲孔后拉深。 3)、对于形状复杂的拉深件,为便于材料变形和流动,应先形成内部形状,再拉深外部形状。 4)、整形或校平工序,应在冲压件基本成型以后进行。 4、根据生产批量和条件(冲压加工条件和模具制造条件)确定工序组合。生产批量大时,冲压工序应尽可能组合在一起,用复合模具;小批量生产用单工序简单模。 由于离合器冲压成形需要的多道工序完成,因此选择合理的成形工艺方案十分重要,考虑到生产批量大,应在生产合格零件的基础上尽量提高生产效率,降低生产成本。 要提高生产成本,应该尽量选择合理的工艺方案,选择复合能复合的工序,但复合程度太高,模具的结构复杂,安装调试困难,模具成本高,同时可能降低模具的强度,缩短模具寿命。 根据零件形状确定冲压工序类型和选择工序顺序,冲压该零件需要的基本工序有冲孔、成型、修边。 工序的组合方案及比较方案一:1)落料;2)拉深;3)成型。方案二:1)落料与拉深复合;2)成型。 方案三:1)落料;2)拉深与成型复合。方案四:1)落料、拉深与成型复合。 方案一:复合程度较低,模具结构简单,安装、调试容易,但生产道次多,效率低,不适合大批量生产。故很少使用。 方案二:将落料与拉深进行复合,工序少,生产效率较高,但模具结构较复杂,安装、调试难于控制,同时模具强度较低。 方案三:将拉深与成型复合 方案四:复合程度最高,模具结构复杂,安装调试困难,模具成本提高,同时可能降低模具的强度,缩短模具的寿命。湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 根据以上四个冲压工艺方案的比较,四种冲压工艺方案各有其优点和缺点,为了提高生产率,保证模具结构简单,冲压件尺寸稳定、精度高,故在此设计中选择方案四进行冲制。3.1.4落料尺寸的计算 由于板料在扎压或退火时所产生的聚合组织而使材料引起残存的方向性,反映到拉深过程中,就使桶形拉深件的口部形成明显的突耳。此外,如果板料本身的金属结构组织不均匀、模具间隙不均匀、润滑的不均匀等等,也都会引起冲件口高低不齐的现象,因此就必需在拉深厚的零件口部和外缘进行修边处理。这样在计算毛坯尺寸的时候就必需加上修边余量然后再进行毛坯的展开尺寸计算。 根据零件的尺寸取修边余量的值为4.6mm。查表5?7,冲压工艺与模具设计实用技术 在拉深时,虽然拉深件的各部分厚度要求发生一些变化,但如果采用适当的工艺措施,则其厚度的变化量还是并不太大。在设计工艺过程时,可以不考虑毛坯厚度的变化。毛坯尺寸按公式3.1 所以mm3.2确定排样方案3.2.1确定排样、裁板方案 冲裁件在板料、条料或带料上的布置方法称为排样。排样是否合理,直接影响到材料的利用率、零件质量、生产率、模具结构与寿命及生产操作方式与安全。因此,在冲压工艺和模具设计中,排样是一项极为重要的、技术性很强的工作。 加工此零件为大批大量生产,冲压件的材料费用约占总成本的60%80%之多。 因此,材料利用率每提高1%,则可以使冲件的成本降低0.4%0.5%。在冲压工作中,节约金属和减少废料具有非常重要的意义,特别是在大批量的生产中,较好的确定冲件的形状尺寸和合理的排样的降低成本的有效措施之一。 由于材料的经济利用直接决定于冲压件的制造方法和排样方式,所以在冲压生产中,可以按工件在板料上排样的合理程度即冲制某一工件的有用面积与所用板料的总面积的百分比来作为衡量排样合理性的指标。同时属于工艺废料的搭边对冲压工艺也有很大的作用。通常,搭边的作用是为了补充送料是的定位误差,防止由于湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明条料的宽度误差、送料时的步距误差以及送料歪斜误差等原因而冲出残缺的废品,从而确保冲件的切口表面质量,冲制出合格的工件。同时,搭边还使条料保持有一定的刚度,保证条料的顺利行进,提高了生产率。这里毛坯直径?65不算太小,考虑到操作方便,采用单排。 搭边值得大小要合理选取。根据此零件的尺寸查表19.1?18,冲压模具设计取a2,a11.5进距 sD+ a1 65+1.5 66.5mm条料宽度 bD+2a 65+22 69mm板料规格拟选用: 1.59001800采用纵裁:裁板条数 n1B/b900/6913条余3mm 每条个数 n2L-a1/s 1800-1.5/66.5 27个余3mm 每板总个数 n总n1n2 1327 351个板的材料利用率 总 n总(D2-d2)/LB100% 351652-112/9001800100% 69.5%湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明采用横裁:条数 n1L/b1800/6926条余 6mm 每条个数 n2B-a1/s900-1.5/66.513个余34 mm 每板总个数 n总n1n22613 338个板的材料利用率 总338652-112/9001800100% 66.5%由此可见,采用纵裁有较高的材料利用率和有较高的剪裁生产率。计算零件的净重G及材料消耗定额G0 GAt652-112-33.22-542-50210-21.510-17.8533 g式中为密度,低碳钢取7.85g/cm3。 内第一项为毛坯面积,第二项为底孔废料面积,第三英为三个小孔面积,()内为切边废料面积。G0LBt/35190010-11.5180010-110-17.85/35154g0.054 Kg 其排样如图3.1所示: 湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明图3.1排样图3.3计算拉深次数 在考虑拉深的变形程度时,必需保证使毛坯在变形过程中的应力既不超过材料的变形极限,同时还能充分利用材料的塑性。也就是说,对于每道拉深工序,应在毛坯侧壁强度允许的条件下,采用最大的变形程度,即极限变形程度。 极限拉深系数值可以用理论计算的方法确定。即使得在传力区的最大拉应力与在危险断面上的抗拉强度相等,便可求出最小拉深系数的理论值,此值即为极限拉深系数。但在实际生产过程中,极限拉深系数值一般是在一定的拉深条件下用实验的方法得出的,我们可以通过查表来取值。 该工件拉深一个过程,因此可以计算其拉深系数来确定拉深次数。 其实际拉深系数为: 2.5 材料的相对厚度为 2.6 凸缘的相对直径为 2.7 湖南科技大学毕业设计计 算 内 容说 明 凸缘的相对高度为 2.8 由表5?21,冲压工艺与模具设计实用手册可以查出 ,表5?22,冲压工艺与模具设计实用手册可以查出 8 因为凸缘的相对高度0.2568小于最大相对高度0.58,且实际拉深系数0.58大于最小极限拉深系数0.48,所以拉深过程可以一次拉深成功。2.4拉深冲压力的计算 由于该零件为轴对称件,故不必进行压力中心的计算。3.4.1落料过程(1)落料力 平刃凸模落料力的计算公式为2.9 依据P175,冲压工艺与模具设计实用手册 式中 P?冲裁力(N) L?冲件的周边长度(mm) t?板料厚度(mm) ?材料的抗冲剪强度(MPa) K?修正系数。它与冲裁间隙、冲件形状、冲裁速度、板料厚度、润滑情况等多种因素有关。其影响范围的最小值和最大值在(1.01.3)P的范围内,一般 k取为1.251.3。 在实际应用中,抗冲剪强度的值一般取材料抗拉强度的0.70.85。为便于估算,通常取抗冲剪强度等于该材料抗拉强度的80%。即 因此,该冲件的落料力的计算公式