1、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。 8.2.1 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 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
2、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 16.5 mm 、 22.3 mm 、 16 mm 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 3.2mm 小孔与 16.5mm 间的相对位置要准确，小孔中心圆直径 42 0.1mm 为 T10 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
3、适，拉深工艺性较好。 22.3 mm 、 16 mm 的公差要求偏高，拉深件底部及口部的圆角半径 R1.5 mm 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 3.2 mm 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 22.3 mm 的内径定位，用高精度（IT7 级以上）冲模在一道工序 中同时冲出。 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 8.2.2 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 1
4、6.5 mm 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 21 mm 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
5、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 16.5 mm 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 =5 mm ；翻边直径 D =16.5+1.5 =18mm ；翻边圆角半径 r = 1 mm ；材料厚度 t =1.5mm 带入上式，得翻边系数： 预冲孔孔径 d = DK =11 mm ， 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
6、边系数 K =0.5 ，现 0.610.5 ，故能由冲孔后直接翻边获得 H =5 mm 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 =1.8 mm ，实际凸缘直径 d 凸 = d 凸 +2 = (50+3.6) mm 54 mm 。毛坯直径 D 按以下公式计算： D= = 65 mm 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 r 1 ( 4 5) t , 从冲压手册中查表可得 极
7、限拉深系数 m 1 = 0.44 ， m 2 = 0.75 ，又由 m 1 m 2 =0.44 0.75=0.33 ， 所以 m 总 m 1 m 2 。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 =2.55 mm ，约为 1.5 t ，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
8、序中去，可以选取 m 1 = 0.56 ， m 2 = 0.805 , m 3 =0 .812 ，使 m 1 m 2 m 3 =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 65 mm ，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 11 mm （见图 8.2.5d ），翻边 16.5 mm （见图 8.2.5e ），冲
9、三小孔 3.2 mm （见图 8.2.5f ），修边 50 mm （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 11 mm 底孔与翻边复合（见图 8.2.6a ），冲三个小孔 3.2 mm 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 11 mm 底孔与冲三个小孔 3.2 mm 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 11 mm 底孔复合（见图
10、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 11mm 孔与翻边复合，由于模壁厚度较小 mm ，小于凸凹模间的最小壁厚 3.8 mm ，模具极易损坏。冲三个小孔 3.2 mm 与切边复合，也存在模壁太薄的问题，此时 mm ，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 11 mm 底孔与冲三个小孔 3.2 mm 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 11 mm 底孔复合，冲孔凹模
11、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。
