模具设计与制造的毕业设计

江西科技师范学院

模具设计与制造

毕

业

设

计

题目：汽车玻璃升降器外壳模具

系部：机电系

专业：模具设计与制造

指导老师： xxxxxxxxxxxxx

姓名： xxxxxxxx

学号： xxxxxxxxxx

日期： 20xx 年 xx 月xx 日

冲压模具设计及制造设计任务书

一、零件名称：玻璃升降器外壳（图1-1）

生产批量：中批量

材料： 08钢厚度： t=1.5mm

可性工艺方案：A：冲孔——落料连续冲裁 B：拉深

要求冲压工艺过程设计的具体内容、步骤，以及模具结构设计的方法和结果。

二、设计内容：

绘制模具设计装配工作图；

绘制两个以上模具零件（凸模、凹模或凸凹模）的零件图；

绘制两个以上模具零件（凸模、凹模或凸凹模）的加工工艺过程卡；编写设计说明书。

三、设计要求：

文字要求：语言通顺、语言流畅、书写工整、间隔均匀、无错别字。

图纸要求：表达准确、布局合理、线条粗细均匀、圆弧连接光滑尺寸标注规范、文字用工程图写。

设计模具要求：

1)模具的结构应满足成形过程的要求，模具零件的技术性能要好；

2)模具零件的制作应符合零件图要求，即它的材料、硬度、尺寸、形位公差及表面粗糙度等要符合图纸要求；

3)凸、凹模(或动、定模)应保持精确的相对位置；

4)分形面(或压边面)应设置合理，即能顺利地分形或有利于成形；

5)一般各零件的定位底平面应与运动方向保持垂直，即上、下模板(座)、上、下模的两底面和固定板等应有平行度要求；

6)模具的闭合高度(或长度)应与压力机的装模高度(或长度)相适应；

7)模具应在生产条件下进行试验(试模)，保证制出的零件符合品质要求，并且生产率高和成本低。

摘要：本模具是一个汽车玻璃升降器外壳的冲裁模，由于本工件的精度要求不是很高，所以采用普通冲裁模就可能达到要求，本零件不难加工，但所要的工序较多，由于时间有限，在这里只画第一道工序的图。

关键词：冲压工艺排样图模具主要零件冲压模具拉深模具Abstract：This molding tool is an accuracy that a car glass ascend and descend the machine outer shell wash to cut the mold, because of a request not is very high,So the adoption commonness wash to cut the mold and then may attain the request, this spare

parts is not difficult to process, but a work for wanting preface is more, because of time Limited, here only draw and together the diagram of the work preface.

Key word: Hurtle to press the craft; Ling up the kind diagram; Main spare parts of molding tool. Paess molding; PadHeader molding .

绪论

改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。今年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有企业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。浙江宁波，黄岩和广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造再内中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。

冲压加工是借助于常规或专用冲压设备的动力，使板料在模具里直接受到变形力并进行变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的产品零件的生产技术。板料，模具和设备是冲压加工的三要素，存在相互关系。冲压加工是一种金属冷变形加工方法。所以，被称之为冷冲压或板料冲压，简称冲压。它是金属性加工（或压力加工）的主要方法之一，也隶属于材料成形工程技术。

当前冲压模具技术发展呈现四大特点主要表现在：一、充分运用IT技术发展模具，工艺分析计算现代化。二、模具计算机辅助设计，制造与分析（CAD/CAM/CAE）的应用，极大的提高模具的设计与制造的效率，提高模具的质量。三、冲压生产自动化，用以大量生产，冲压生产以向自动化和无人化发展，极大的减轻了工人的劳动强度，提高了生产率。四、为适应市场经济的需求，大批量与小批量生产共存，开发了适宜于小批量生产的各种简易模具，经济模具，标准化且容易变换的模具系统等。

本设计以冲压连续冲裁工序为例着重以理论联系实际为主，从而深入了解当今冲压模具技术的发展。通过本设计展现个人的设计能力。

设计过程

1、 读产品图，分析其冲压工艺性

该零件是汽车车门玻璃升降器的外壳，图1-1所示位置是其装部件中的位置。从技术要求和使用条件来看，零件具有较高的精度要求、

要有较高的刚度和强度。因为：零件所标注的尺寸中，其φ22.314.00+、

φ16.512.00+及1620.00+为IT11～IT12级精度，三个小孔φ3.2的中心位

置精度为IT10；外形最大尺寸为φ50。属于小型零件。料厚为1.5mm 。 分析结构工艺性。因该零件为轴对称旋转体，故落料片肯定是圆形。冲裁工艺性很好，且三个小孔直径为料厚的两倍，一般没有问题。零件为带法兰边圆筒形件，且d

h

、d d f

都不太大、拉深工艺较好；只是圆角半径R1及R1.5偏小，可安排一道整形工序最后达到。

三个小孔中心距的精度，可通过采用IT6～IT7级制模精度及以φ22.3内孔定位，予以保证。

低部φ16.5部分的

成形，能有三种方法：

一种是采用阶梯形零

件拉深后车削加工；另

一种是拉深后冲切；再

一种是拉深后在底部

先冲一预加工小孔，然后翻边。如图1-2所示，此三种方案中，车底的方案质量高，但生产效率底，且费料。像该零件这样高度尺寸要求

不高的情况下，一般不宜采用。冲底的方案其效率比车底要高，但还存在一个问题是要求其前道、拉深工序的底部圆角半径接近清角，这又带来了加工的麻烦。翻边的方案生产效率高且能节约原材料，但口端质量稍差。由于该零件对这一部分的高度 孔口端部质量要求不高，

而φ1612.00+-和R1两个尺寸正好是用翻边可能以保证的。

所以，比较起来，采用方案才c 更为合理、合算。

因此，该零件的冲压生产要用到的冲压加工基本工序有：落料、拉深〈可能有关〉、冲三小孔、冲底孔、翻边、切边和整形等。用这些工序组合可以提出多种不同的工艺方案。

2、 分析计算确定工艺方案

(1) 计算毛坯尺寸 计算毛坯尺寸需先确定前边的半成品尺寸。翻边前是否也需拉成阶梯零件，这要核算翻边的变形程度。

φ16.5处的高度尺寸为H=(21-16)mm=5mm

根据翻边公式，翻边的高H 为〈见式4-14〉 H=2

1d (1-K)+0.43r d +0.72t 经变换公式,有 K=1-2

1d (H-0.43r d -0.72t)=1-182(5-0.43×1-0.72×1.5)=0.61 即翻边出高度H=5时，翻边系数达到K=0.61。由此可知其预加工小孔孔径 d 0=d 1×K=18×0.61mm=11(mm)

由t/d 0=11

5.1=0.13，查表4-1，当采用圆柱形凸模，预加工小孔为冲制时，其极限系数K f.c =0.50

图中法兰边直径φ54是根据工件法

兰边直径φ50.加上拉深时的修边余

量取为4而确定的。于是，该零件似的

坯料直径D 0可按式（3-41）计算：

D 0=Rd dh d f 44.342

-+（d 按中径尺

寸计算）=8.2325.244.3168.234542??-??+㎜≈65㎜

(2)计算拉深次数

42.23.2254==d d f 37.065

8.23===o f D d m 3.210065

5.11000=?=?D t ,由此查表2-12，得其m c =0.38因为m f =0.37

图3-26计算查取，也是需要多次拉深）

若取m=0.45,有d 1=m 1D 0=0.45×65㎜=29㎜,则77.029

3.22122===d d m 。查表3-1，有m 2=0.75

但考虑到第二次拉深时，仍难以达到零件所要求的圆角半径R1.5，故在第二次拉深后，还要有一道整形工序。

在这种情况下，可考虑分三次拉深，在第三次拉深中兼整形。这样，既不需增加模具数量，又可减少前两次拉深的变形程度，能保证稳定生产。于是，拉深系数可调整为：

m 1 = 0.56 , m 2 = 0.81 , m 3 = 0.81

m 1 × m 2 × m 3 = 0.56 × 0.81 × 0.81 = 0.37

（3）确定工艺方案 根据以上分析和计算，可以进一步明确，该零件的冲压加工需包括以下基本工序：落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深（兼整形）、冲φ11孔、翻边（兼整形）、冲三个φ3.2孔和切边。根据这些基本工序，可拟出如下五种工艺放案：

方案一 落料与首次拉深复合，其余按些基本工序顺序。

方案二 落料与首次拉深复合（见图1-4a ）,冲φ11底孔与翻边复合（见图1-5a ）冲三个小孔φ3.2与切边复合（见图1-5b ），其余按基本工序顺序。

方案三落料与首次拉深复合，冲φ11底孔与冲三小孔φ3.2复合（见图1-6a）,翻边与切边复合（见图1-6b），其余按基本工序顺序。

方案四落料、首次拉深与冲φ11底孔复合（见图1-7）,其余按基本工序顺序。

方案五采用带料连续拉深或在多工位自动压力机上冲压。

分析比较上述五种工艺案，可以看到：

方案二 冲φ11孔与翻边复合，由于模壁厚度较小（a=2

115.16-㎜=2.75㎜），小于式（12-20）中要求的最小壁厚（3㎜），模具容易损坏。冲三个φ3.2小孔与切边复合，也存在模壁太薄的问题a=2

2.34250--㎜=2.4㎜，模具也容易损坏。

方案三虽然解决了上述模壁太薄的矛盾，但冲φ11底孔与冲φ3.2小孔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。

方案四落料、首次拉深与φ11底孔复合，冲孔凹模与拉深凸模做成一体，也给修磨造成困难。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缘质量。

方案五采用带料连续拉深或多

工位自动压力机冲压，可获得高的

生产率，而且操作安全，也避免上

述方案所指出的缺点，但这一方案

需要专用压力机或自动送料装置，

而且模具结构复杂，制造周期长，

生产成本高，因此，只有在大量生

产中才较适宜。

方案一没有上述的缺点，但其工序复合程度较底，生产率较底，对中小批量生产是合理的，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，可以调整冲床滑块行程，使之于行程临近终了时，模具可对工件起到整形作用（见图1-4c、e），故无需单作整形工序。

3、 主要工艺参数的计算

（1） 确定排样、裁板方案 这里毛坯直径φ65不算太小，考虑到操

作方便，排样采用单排。取其搭边数值：条料两边a=2㎜、进距方向a 1=1.5㎜。于是有：

进距 h = D + a 1 = ( 65 + 1.5 ) ㎜ = 66.5㎜

条料宽度 b = D + 2a = ( 65 + 2 × 2) ㎜= 69㎜

板料规格拟选用 1.5×900×1800 （钢板）（可查表11-16） 若用纵裁：裁板条数 n 1 = b B =

69900 = 13条余3㎜ 每条个数 n 2 = h

a A 1- =5.665.11800-=27个余3㎜ 每板总个数 n 总 = n 1 × n 2 = 13 × 27 = 351 个

材料利用率 η总=()()

%5.69%1001800

90011654351%10042222=??-?=??-ππηB A d D 总

若横裁：条数 n 1 = b A = 691800 = 26条余6㎜ 每条个数 n 2 = h

a B 1-= 5.665.1900- = 13个余34㎜ 每板总个数 n 总 = n 1 × n 2 = 26×13 = 338个

材料利用率 η总=()()

%5.66%100180090011654338%10042222=??-?=??-ππηB A d D 总

由此可见，纵裁有较高的材料利用率，且该零件没有纤维方向性的考虑，故决定采用纵裁。

计算零件的净重G 及材料消耗定购G O

G=F 〃t 〃ρ=()[]

85.7105.11050542.33116541222222????--?----πg ≈33g 式中ρ为密度，底碳钢取ρ=7.85g/㎝3

[ ]内第一项为毛坯面积，第二项为底孔废料面积，第三项为三个小孔面积，第四项既（ ）内为切边废料面积。

G 0=kg g g t B A 054.054351

85.7105.110180010900351111==??????=???---ρ （2） 确定各中间工序尺寸

1） 首次拉深 首次拉深直径 d 1=m 1〃D 0=0.56×65㎜=36.5㎜(中径)

首次拉深时凹模圆角半径按表3-9计算应取9㎜，按式（3-33）计算应取5.5㎜。由于增加了一次拉深工序，使各次拉深工序的变形程度有所减小，故允许选用较更小的圆角半径，这里取r d1=5㎜，而

冲头圆角半径r 1p =0.8×r d1=4㎜。

首次拉深高度按式3-41可进行近似计算（其中R 取为两个圆角半径的平均值），而实际生产中取h 1=13.8㎜，（见图1-8）。

mm mm d R d D h d

f 5.135

.3645.3625.544.35465444.3222

201=???+-=+-=

2)二次拉深

d 2=m 2〃d 1=0.805×36.5㎜=29.5㎜（中径）

取r d2 = r p2 = 2.5㎜