汽车玻璃升降器外壳冲压模的设计本科毕业论文（设计）.doc

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1、 班级：09机设本（2）班 学号：109202030136本科生毕业论文（设计）汽车玻璃升降器外壳冲压模的设计学 院： 江西科技学院 专 业： 机械设计与制造及其自动化 班 级： 09级机设本（2）班 学生姓名： 指导老师： 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的论文和设计是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文和设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版

2、权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查询阅和借阅。本人现授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用缩印、影印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日摘要本设计是关于汽车玻璃升降器外壳冲压模的课题，冲压模具主要是将扳料分离或成形而得到制件的加工方法。由于模具是大批量生产，可以保

3、证冲压产品一定的尺寸精度和产品质量，模具的制造与设计主要考虑到模具的设计是否能满足工件的工艺性要求，是否能加工出合格的零件，以及后来的存放和维修是否合理等。在本次设计的汽车玻璃升降器外壳零件冲压模中，不仅仅要考虑做出的产品零件能否满足工作要求，还得保证模具的使用寿命。由于本工件的精度要求不高，所以采用普通冲压模就可以达到要求，本零件不难加工，但所要的工序较多，基于时间有限，在下面只画第一道工序图。关键词：玻璃升降器外壳；冲压工艺方案；模具结构。 Abstract The topic is about auto glass lifter shell stamping die design, st

4、amping of mold is mainly will pull material separation or forming and get the parts processing method. Because the main mold production way is to mass production, and mould can guarantee stamping products must size precision and quality of products, mold manufacturing and design the main considerati

5、on to the design of the mould can meet the requirements of manufacturability, whether can work out qualified parts, and later storage and maintenance whether reasonable, etc. In the design of the automobile glass lifter shell parts stamping die, is not only to consider to make product parts can meet

6、 the job requirements, and ensure that its service life.Since the work piece accuracy is not high, so the ordinary stamping die can meet the requirements, this part it is not difficult to processing, but the process is more, based on time is limited, in the following picture only the first process d

7、iagram.Key Words: Glass lifter shell, stamping process, stretching mold, the mold structure.目 录第1章 绪 论11.1模具发展史概述11.2 我国汽车模具的发展2第2章 升降器外壳设计42.1设计题目和设计要求42.2 零件的工艺性分析42.3 优化选择工艺方案6第3章 升降器外壳工艺设计相关计算83.1确定零件冲压工艺方案83.2零件工艺设计和计算113.2.1 确定排样和裁板方案113.2.2 各中间工序尺寸的确定113.3计算序压力，选用压力机133.3.1 落料拉深工序133.3.2 第二次拉

8、深工序143.3.3 第三次拉深冲11mm孔兼整形工序143.3.4 翻边兼整形工序153.3.5 冲三个3.2mm小孔兼切边工序15第4章 模具结构设计164.1工序一模具结构设计164.2工序二模具结构设计264.3 工序三模具结构设计274.4 工序四模具结构设计284.5 工序五模具结构设计284.6 工序六模具结构设计29第5章 结论29第6章 展望30参考文献31致谢32第1章 绪 论1.1 模具发展史概述模具作为工业生产中最根本性和最具有生产意义的一个环节，无论是在通讯、家电、电机、电子、电器、仪表和汽车等产品中，大部分的零部件都是依靠模具来生产。视作工业制造行业的前端部分，模具

9、对于产品的效益与质量的决定性作用会在工业流程中成倍的放大，大到远远超出我们的想象。可以说模具决定着一个国家制造业的国际竞争力，真的半点都不夸张。30多年来，中国模具工业迅猛发展，至近几年2008年以后尤显疾劲。在“十一五”期间，模具业年均增速达20%。在“十二五”期间，中国模具行业的市场份额更是会达到1600亿元人民币。与之对应的前提是我们的整体技术水平必须大幅提升，已经越来越多的受到各行业的重视。在当前现状，我国的模具企业大多数集中在中低档的领域，附加值和技术水平普遍偏低，而一些高质量、高精密度的模具制品仍依赖于国外引进。在地域上分布也不合理，南方的发展快于北方，东南沿海快于中西部地区，而珠

10、三角地区和长三角地区是模具最集中的生产地，模具产值占全国2/3以上。对于从业者来讲，这也就要求我们设计师要拥有更高技术的水平。据我国考古发现，证明中国古代冲压成型和冲压模具方面的成就位于世界前列。1953年长春一汽制造厂在中国率先建立了冲模车间，1958年开始制造汽车覆盖件零件，20世纪60年代我国开始生产精冲模具，经过了漫长的发展道路之后，现在我国已经形成了300多亿元各类冲压模具的制造能力（其中未包括港澳台的统计数字）。我国冲压模不管在数量上还是在技术、能力和质量等方面都有了很大发展，但和经济发达国家相比差距很大，大型、长寿命、精度高、复杂的高档模具还得大量进口。冲压加工成本底，大量生产中

11、采用冲压加工钣金是最经济的工艺方法。冲压板料的厚度从1mm以下至20mm以上；冲压加工的范围小到钟表的秒针，大到汽车纵梁和覆盖件。普通冲裁表面粗糙度可达Ra12.5Ra3.2m，精冲可以达到Ra2.5Ra0.32m。一般冲裁件的加工精度可达IT10至IT11级，精冲可达IT6至IT9级。从改革开放以来，对国外引进的CAD/CAM技术缺乏二次开发，经济效益不显著。鉴于上述情况，有关部门在“九五”期间了相关措施和政策。当下，本国的模具工业发展迅速，模具商业化大幅度上升，模具行业产业结构有很大改善，中高档模具的数量也明显提高，多功能模具和多工位级进模成为我国重点发展的精密模具品种。三维CAD技术出现

12、后，使得模具结构设计及零件设计在一目了然的三维空间环境下进行，完成模具设计后，就可以根据投影关系自动生成加工工程图。模具是属于标准化程度高的工艺装备，模具设计中使用的各种标准件和模架可直接从CAD系统库中建立的标准库直接调用，极大地提高了模具设计的效率和质量。与之同时，三维CAD系统设计生成的三维模型，直接用于有限元模拟零件的成型过程和数控加工编程的后续使用，满足了CAD/CAM集成技术的需求，适应了现代化生产，使得新产品的开发达到了“低成本、高质量及上市快”的目标。1.2 汽车模具的发展汽车零部件中有80%是靠冲压加工而成的。可以说汽车工业代表了一个国家制造业发展的水平。世界上经济大国的经济

13、发展都与汽车工业有着极为密切的联系，汽车工业的前一二名就是全球企业的冠亚军，很好的说明这一点。随着汽车产量的大幅度提高及饱和量的相对固定，致使每辆汽车的利润大幅度下滑。这就更要求汽车制造商们要更快地将高质量的新车型推向目标市场。轿车和模具，可以说是唇齿相依，模具是制造业的核心技术装备。随着社会的进步和经济的发展，市场竞争越来越剧烈，致使制造业在不断改善产品的性能和品质的前提下，极大限度地缩短新产品的开发周期以及降低成本，以便迅速地响应用户最新的需求，快速、合理地开发新品种是竞争取胜的一个主导因素。而实现新品种的快速和高效开发将涉及多种领域地先进技术，特别是相关模具的设计和制作技术。国内模具在出

14、口外国的同时，高精度汽车模具从国外进口也在不断增加。目前，国内模具行业改革步伐日益加快，但在整个模具行业设计制造水平与标准化程度上，和德国、美国、日本等发达国家相比还存在一定的差距。总之，在21世纪全球经济一体化的大形势下，全球的劳动力、技术和资本都在整合，自从加入WTO后，中国已成为世界制造基地，对于我国模具工业，协作、规划与管理将同步前进，机遇与挑战共存，将迎来我国模具工业的跨越式发展。第2章 升降器外壳设计2.1 设计题目和要求零件名称：汽车玻璃升降器外壳零件材料：08钢 t=1.5mm年产量15万件。形状、尺寸如图2.1所示。图2.1 零件图零件内腔配合尺寸主要有16.5 mm，16m

15、m，22.3mm是IT1112级，要使外壳与座板铆接，得保证外壳承托部位直径16.5mm处在正确位置，确保在铆 合固定之后，承托部位和轴套的同轴度，三小孔3.2mm和16.5mm之间的相对位置要准确。小孔的中心圆420.1mm是IT10级。2.2 零件工艺性分析 零件底部16.5mm区段的成形，有3种方法：第一种采用阶梯拉深之后车去底部；第二种采用阶梯拉深冲底孔；再一种就是拉深后冲底部，后翻边的方法，如图2.2所示。三种方法中第1种车底质量高，但废料生产率低，一般不采用。第2种冲低方法效率比第一种方法高，在冲低之前，要求零件圆角半径接近0，这就需加整形工序，然而质量不容易保证。第3种采用翻边生

16、产效率高且省料，端部质量不如前两种好，而零件高度21mm与R1尺寸完全可用翻边来保证。三种方法对比下，用第3种方法是更合理。a车切;b冲切;c冲孔翻边图2.2零件底部成形方案2.3 优化工艺方案通过上面的工艺性分析，优化外壳的工艺案和模具形式，使其尽可能满足经济性合算与工艺性合理的原则。计算毛坯尺寸：翻边前是否需要拉成阶梯零件？这要核算翻边变形程度，16.5mm处的高度尺寸为 H= 21-16=5mm （2.1）依据翻边公式，翻边高度H= D/2(1-K)+0.43r+0.72（ K：翻边系数，R：翻边处圆角半径，t：坯料厚度。）变换得 K=1-2/D(H-0.43r-0.72)将H=5mm，

17、翻遍直径D=（16.5+1.5）mm=18mm, r=1mm，t=1.5mm带入上式得 K=1-2/18(5-0.43-0.721.5) =0.61 得预冲孔径： d0=DK=180.61=11mm（2.2）查中国模具设计大典第3卷表19.5-1，d0/t=11/1.5=7.3。在圆柱形凸模预冲孔时，极限翻边系数K=0.5 1.4,属于宽凸缘筒形件 t/D100=1.5/65100=2.3，查冲模设计手册得h1/d1=0.280.35 ,故一次拉伸不出。零件拉深系数mf=d/D=23.8/65=0.37查 中国模具设计大典第3卷 表19.4-14，如采用二次拉伸，取m1=0.45，则d1=m1

18、D=0.456529mm,那么 m2=d3/d1=22.38/290.77 又m1m2=0.450.77=0.35 mf ,故采用两次拉深。在第二次拉深时，与极限拉深系数非常接近，保证较好的拉深条件时，得选较大圆角半径。t=1.5mm和圆角半径r=2.25 mm，这在拉深后不易满足零件要求，得在两次拉深后增加一次整形工序，来得到较小的底部圆角半径和口部。在综合考虑下，共用三次拉深工序，第3次拉深工序时兼整形工序。既不加模具数量，还可减少各次拉深时的变形程度，来确保稳定的生产。那么拉深系数调整为，m1=0.56,m2=0.81,m3=0.81，即 m1 m2 m3=mf 。第3章 升降器外壳工艺

19、设计及相关计算3.1 确定零件冲压工艺方案外壳零件冲压工序基本工序有65mm落料，第一次拉深，二次拉深，第三次拉深兼整形，冲11mm的孔，翻边16.5mm，冲三3.2mm孔，最后切边50mm，现拟定出下面冲压工艺方案：第一种方案：落料、首次拉深复合，其余按基本工序，各工序的模具结构原理图如图3.1所示。第二种方案：落料、首次拉深复合，冲11mm底孔和翻边复合，冲三3.2mm小孔和切边复合，模具结构图如图3.2所示，其余照基本工序。第三种方案：落料、首次拉深复合，冲11mm孔和三3.2小孔mm复合，翻边和切边复合，模具结构如图3.3，其余照基本工序。第四种方案：落料与首次拉深复合及冲11mm底孔

20、复合，模具结构如图3.4所示，其余照基本工序。第五种方案：使用多工位压力机上冲压或采用级进模。比较分析上述5种方案，能够得知,第二种方案冲11mm孔和翻边复合，模壁厚度a=(16.5-2)/2=2.75mm ,比要求的凸凹模最小壁厚3.8还小，这样模具容易损坏，在冲三3.2mm孔和切边复合，有壁厚偏薄地问题（a=(50-42-3.2)/2=2.4mm），这样模具也容易损坏，所以不适合采用。第三种方案中，解决了上种模壁太薄地矛盾，而冲11mm孔和三3.2mm孔复合及翻边、切边复合时，他们刃口不在同一个平面上，加上磨损快慢不同，势必使修磨带来不便，在修磨后，保持相对位置有困难。第四种方案中，落料与

21、首次拉深复合及冲11mm底孔复合，拉深凸模和冲孔凹模做成一体，这给修磨带来了困难，特别是在冲底孔后再经二三次拉伸，孔径若变化，定影响翻边口部质量和翻边的高度尺寸。第五种方案中，使用多工位压力机上冲压或采用级进模，生产效益好安全性高，虽然避免了上述三种方案中的不足，但此方案须要自动送料装备或专用压力机，其模具结构复杂，生产成本高，制造周期长，因此在大量生产中比较适合用。第一种方案其生产效率低，工序复合程度较低，但没有前几种的缺点，对于中批生产是合理的，其单工序模具结构简单，制造费用就低。加上本方案第三次拉伸与翻边工序时，通过调整滑块的行程，在冲压行程临结束时，模具会对外壳 图3.1各工序的模具结

22、构a)落料、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3.2第二种方案的部分模具结构 a)冲孔、翻边;b)冲小孔、切边 图3.3第三种方案的部分模具结构a) 冲底孔、冲小孔；b)翻边、切边b) 图3.4第四种方案的落料，拉深与冲底孔复合模具结构产生刚性镦压来起到整形作用，从而不要另加整形工序，所以用第一种方案。3.2 零件工艺设计和计算在上节分析了模具形式基础后，下面就是选规格、进行排样和裁板方案确定，最后计算每道工序工件加工详细尺寸。3.2.1 确定排样和裁板方案板料选用规格为1.5mm900mm1800mm的钢板，由毛坯65mm不算小，要操作方便，采用

23、直排排样。1）查冷冲模设计及制造表3.11，取搭边值a=2mm,a1=1.5mm,则 b=D+2a=65mm+2mm2=69mm2)确定径距h h=D+a1=65+1.5=66.5mm3)裁板方法：据中国模具设计大典第3卷表18.3-24，若用横裁，那么裁板条数n1=A/b=1800/69=26条，余6mm，一条冲零件个数n2=(B-a1)/h=(900-1.5)/66.5=13个，34mm余；所以每板冲零件个数n=n1n2=3613=338个。则板料材料利用率为=100%=100%67.2%采用纵裁，则裁板条数900/69=13 条，3mm余量；一条冲零件个数n2=（A-a1）/h=（180

24、0-1.5）66.5=27个，也是3mm余，一板冲零件个数n=n1n2=1327=351个，板料材料利用率为=100%=100%69.8%纵裁较高，故采用纵裁法。3.2.2 各中间工序尺寸的确定1）首次拉深d1=m1D=0.566536.5mm。首次拉深凹模时圆角半径查表应取5mm，考虑增加了一次拉深工序，为使每次拉深工序的变形程度渐趋越小，则选用偏小的圆角半径，冲头圆角半径fp1=0.8rd1=4mm。首次拉深的高度按中国模具设计大典第3卷表19.4-4可以近似计算h1= (3.1)=mm13.5mm (实际生产取13.8mm)式中R为凹模圆角半径。2）第二次拉深d2=m2d1=0.8136

25、.5=29.5 (中线直径) 取得 rd2=rp2=2.5mm二次拉深高度h2= =mm=13.2mm式中rd2为第二次拉深后圆角半径,实际生产取h2=13.9mm,见表3.13）第三次拉深 d3=m3d2=0.8129.5=23.8mm 查表取rd3=rp3=1.5mm，这值稍小了些，而此拉深兼有整形作用，故可达到零件要求。h3=16mm，见表3.1。 4）其余各中间工序，见表3.1。表3.1分离工序首次拉深54mm平的毛坯变为高13.8mm，35mm的空心零件二次拉深落料拉深后的空心件又变为高度13.9mm，28mm的空心零件三次拉深，兼整形二次拉深后的空心件进一步变为高度16mm、22.

26、3mm的空心零件冲底孔冲出11mm的底孔翻边（兼整形）把工件11mm底孔边缘在模具作用下翻成16.5mm竖立的直边冲小孔冲出3.2mm三个小孔切边把成形零件的边缘修切成50mm3.3 计算工序压力，选用压力机3.3.1 首次拉深工序落料力 Fl=0.8Dtb=0.83.14651.5400N=97968N （3.2）b材料抗拉强度（MPa）,按冲模设计应用实例附录A，b=400 MPa。 f1系数取决于材料屈强比,取f1=0.8，(一般是0.6-0.9)。卸料力 FX=KX Fl =0.0497968N=3919N （3.3）KX卸料力系数，按中国模具设计大典第3卷表19.1-12，取KX =

27、0.04拉深力Fl1=d1tbK1=3.1436.51.54000.7N=48136N （3.4）K1系数。按中国模具设计大典第3卷表19.4-47 取K1=0.7。压边力按防皱最低压边力公式，其p查中国冲模设计大典第3卷表19.4-44 得p=2.5MPa ，则Q= /4D2-（d1+2rd1）p=3.14/4652-(36.5+25)2 2.5N=4048N （3.5）此工序最大总压力，离下死点8mm左右就要达到: FZ=Fl+FX+Q=97968+3919+4048=105935N 对于落料拉深复合工序：确定设备吨位尺寸，不可以用上述4个力加起来作为设备吨位，也不行按落料力F或者拉深力F

28、l1当作设备吨位。而是依据压力机说明书中允许工作负荷曲线给出判断。查询得，复合工序的工艺力可以在250KN压力机上获得，所以选250KN压力机。3.3.2 第二次拉深工序 拉深力FL2=d2tbK2=3.1429.51.54000.52N=28900N （3.6） K2系数。据中国模具设计大典第3卷表19.4-48，取K2=0.52 。d2二次拉深凸圆直径。显然拉深力不大，选用250KN压力机即可。3.3.3 第三次拉深冲11mm孔，兼整形工序 拉深力 FL3=d3tbK2=3.1423.81.54000.52N=23316N整形力 FZX=AP=/4(542-25.32)+(22.3-21.

29、5)2 100N=207899N （3.7） A整形面积mm2 。P单位压力MPa ，查冲压模具简明设计手册表5.43 ，取得P=100MPa 。冲孔力FCK=0.8dtb=0.83.14111.5400N=16579N （3.8） d预冲孔直径mm。整形力是在最后为临近下死点时发生，符合压力机工作负荷曲线，因此就按整形力大小来选择压力机，则选用250KN压力机。3.3.4 翻边兼整形工序据中国模具设计大典第3卷，得翻边力计算公式F=1.1（dm-d）ts=1.13.14(18-11) 1.5200N=7253N （3.9） dm翻边后竖边的中径mm 。整形力FZX2=AP=3.14/4(22

30、.32-16.52)100=17666N （3.10） 由整形力在操作时不稳定，压力机尽量选大些，也选250KN。3.3.5 冲三个3.2mm小孔兼切边工序冲裁力FCc=30.8d6tb=30.83.143.21.5400=14469N （3.11） d6要冲小孔直径。 推件力Ft=nktFCc=6/1.50.05514469=3183N （3.12） n梗塞凹模里面的废料数， Kt推件力系数，据中国模具设计大典第3卷表19.1-12，取Kt=0.055。 卸料力FX=KX FCc=0.0414469=579N （3.13） Kx卸料力系数，据中国模具设计大典第3卷表19.1-12，取值Kx

31、=0.04。总冲裁力 FC= FCc+Ft+FX=14469+3183+579=18231N FC7=0.8d7tb=0.83.14501.5400=75360N （3.14） d7法兰直径。 假设两把废料切刀，切断废料力FC7=20.8(54-501.5400=3840N 则总切边力Fq= FC7+ FC7=79200N显然拉深力也不大，选250KN压力机即可。第4章 模具结构设计确定的工艺方案及安全生产等选定冲模的类型和结构形式。4.1工序一模具结构设计 第一工序模具结构设计，采用落料拉深复合模，本工序凸凹模的壁厚b=(65-38)/2=13.5mm，能够保证强度要求，故可用落料、拉深复合

32、模结构，如图3-1a所示，落料采用正装式，拉深用倒装式，模座下缓冲器兼作顶件和压边装置，还设弹性卸料和刚性推件装置。这结构操作方便、出件畅通、生产率高，但弹性卸料装置使模具结构较复杂。 为简化上模部分，采用刚性卸料板（缺点是拉深件会留在刚性卸料板内，不容易出件，给操作上带来不便），而本工序拉深深度不大，材料不厚。故就用弹性卸料。依据冲裁件精度要求和模具的结构形式，查中国模具设计大典第3卷表19.1-7得双面间隙Zmin=0.132，Zmax=0.240落料凸凹模刃口尺寸计算：圆形凸凹模采用分开加工，落料件的尺寸取650-0.74,按中国模具设计大典第3卷式（19.1-3），（19.1-4）计算

33、工作部分尺寸。 Dp=(Dd-Zmin)0-p=(Dd-x-Zmin)0-p=(65-0.50.74-0.132)-0.020=64.500-0.02 mm （4.1）Dd=(D- x)+d=(65-0.50.74)+0.030=64.63+0.030mm （4.2）式中DpDd落料凸凹模刃口尺寸，x按工件精度IT14级选为0.5，dp查中国模具设计大典第3卷表19.1-9而定，d =0.03mm ，p=0.02mm。由于d+p=0.03mm+0.02mmL,F1 P,所以此弹簧满足使用要求。本模具选用滑动导柱导套结构型式，导柱直径(d)在1660mm之间，长度(L)在90320mm之间，下面

34、与下模板导柱孔用过盈配合，上面和导套孔径d用间隙配合。导套孔径(d)上的油槽用来存油润滑，外径（D）与上模板孔采取过盈配合，为解决导套孔径收缩的问题，导套与导柱间隙配合导套孔（d）增大1mm, 具体形状尺寸根据中国模具设计大典表22.4-37、表22.4-39，如图4-9所示。固定零件模柄主要有以下几种（如图4-10所示）：a）图是旋入式模柄。b)图是压入式模柄，多用于模板较厚的中小型模具。c)图是凸缘模柄，主要用于较大模具。d)图是浮动模柄，由模柄1、球面垫块2、接头3等零件构成，这结构是通过球面垫块，消除压力机滑块导向精度不足产生的导向误差，适用于精密冲模。本设计选的是压入式模板，具体尺寸形状如图4-11所示 。模柄安装直径（d）