车灯外壳的的冲压工艺模具设计

车灯外壳的的冲压工艺模具设计内容摘要：

向与以上相反，故偏差值是二者的综合结果。 当间隙过小，则板料的冲裁过程中除剪切外还会受到较大的挤压作用，冲裁后。 材料的弹性恢复使冲裁件尺寸向实体的反方向胀大。 对于落料件，其尺寸将会大于凹 模尺寸，对于冲孔件，其尺寸将会小于凸模尺寸。 7 冲裁件形状误差及其影响因素 冲裁件的形状误差是指翘曲、扭曲、变形等缺陷。 冲裁件呈曲面不平现象称之为翘曲。 它是由于间隙过大、弯矩增大、变形拉伸和弯曲成分增多而造成的，另外材料的各向异性和卷料未矫正也会产生翘曲。 冲裁件呈扭歪现象称之为扭曲。 它是由于材料的不平、间隙不均匀、凹模后角对材料摩擦不均匀等造成的。 冲裁件的变形是由于坯料的边缘冲孔或孔距太小等原因，因胀形而产生的。 综上所述，用普通冲裁方法所能得到的冲裁件，其尺寸精度与断面质量都不太高。 金属冲裁件所能达到的经济精度为 IT14～ IT10，要求高的可达到 IT10～ IT8 8 级。 厚料比薄料更差。 若要进一步提高冲裁件的质量要求，则要在冲裁后加整修工序或采用精密冲裁法。 模具寿命的分析 模具失效的原因一般有：磨损、变形、崩刃、折断和涨裂。 冲裁过程中作用于凸、凹模上的力为被冲材料的反作用力，凸、凹模刃口受着极大的垂直压力与侧压力的作用，高压使刃口与被冲材料接触面之间产生局部附着现象，当接触面相对滑动时，附着部分就产生剪切而引起磨损。 这种附着磨损，是冲模磨损的主要形式。 当接触压力愈大，相对滑动距离愈大，模具材料愈软，则磨 损量愈大。 冲裁中的接触压力，即垂直力、侧压力、摩擦力均随间隙的减小而增大，且间隙小时，光亮带变宽，摩擦距离增长，摩擦发热严重，所以小间隙将使磨损增加，甚至使模具与材料之间产生粘结现象。 而接触压力的增大，还会引起刃口的压缩疲劳破坏，使之崩刃。 小间隙还会产生凹模胀裂，小凸模折断，凸凹模相互啃刃等异常损坏。 当然，影响模具寿命的因素很多，有润滑条件，模具制造材料和精度、表面粗糙度、被加工材料特性、冲裁件轮廓形状等，但间隙却是其中一个主要因素。 所以为了减少凸、凹模的磨损，延长模具使用寿命，在保证冲裁件质量 的前提下适当采用较大的间隙值是十分必要的。 若采用小间隙，就必须提高模具硬度、精度、减小模具粗糙度、良好润滑，以减小磨损。 第 3 章 拉深模具设计 拉深工艺分析 拉深是在 模具是 拉深（又称拉延）是利用拉深模在压力机的压力作用下，将平板坯料或空心工序件制成开口空心零件 ，板平面内产生切向压应力和径向压应力，坯料通过拉深凹模向直壁流动。 实验表明凸，凹模圆角半径大小，模具表面的粗糙度，润滑效果和变形均匀程度对应力的大小变化都有影响的，拉深件会发生破裂，破裂发生在法兰的圆角处，产 9 生塑性破裂。 拉深过程中出 现质量问题主要是凸缘变形区的起皱和筒壁传力区的拉裂。 凸缘区起皱是由于切向压应力引起板料失去稳定而产生弯曲；传力区的拉裂是由于拉应力超过抗拉强度引起板料断裂。 同时，拉深变形区板料有所增厚，而传力区板料有所变薄。 这些现象表明，在拉深过程中，坯料内各区的应力、应变状态是不同的，因而出现的问题也不同。 有凸缘的工件 第一次拉深时，其凸缘的外径应等于成品零件的尺寸（加修边量），在以后的拉深工序中仅仅使已拉深成的工序件的直筒部分参加变形，逐步地达到零件尺寸要求，第一次拉深时已经形成的凸缘外径必须保持在以后拉深工序中不再收 缩。 因为在以后的拉深工序中，即使凸缘部分产生很小的变形，筒壁传力区将会产生很大拉应力，使危险断面拉裂。 为此在调节工作行程时，应严格控制凸模进入凹模的深度。 对于多数普通压力机来说，要严格做到这一点有一定困难，而且尺寸计算还有一定误差，再加上拉深时板料厚度有所变化，所以在工艺计算时，除了应精确计算工序件高度外，通常有意把第一次拉入凹模的坯料面积加大 3％～ 5％（有时可增大至 10%），在以后各次拉深时，逐步减少这个额外多拉入凹模的面积，最后使它们转移到零件口部附近的凸缘上。 用这种办法来补偿上述各种误差，以 免在以后各次拉深时凸缘受力变形。 拉深件的拉深工序计算 在制定拉深工艺和设计模具时，必须确定该零件是否可以一次拉深成型，或需要几道工序才可以拉深成型，这个问题关系到制造的经济性和产品质量，在确定拉深工序次数时，要做到毛坯受力不超过材料的极限强度，又能够充分利用材料的塑性，应该在侧壁的强度的允许条件下，采用尽可能大的变形程度。 拉深毛坯尺寸计算 修边余量的确定，在拉深过程中，受到材 料方向性，模具间隙不均匀，板厚的变化，摩擦阻力的变化和定位不准确等因数的影响，制件的口部或法兰的周边会出现不整齐的现象。 为了确保制件的外观质量和尺寸精度。 选取适当的修边余量。 根据手册查询： 10 选取修边余量为 4mm 毛坯尺寸 长 290mm ，宽 105mm. 拉深系数确定 在制定拉深工艺时，如拉深系数取得过小，就会使拉深件起皱、断裂或严重变薄超差。 因此拉深系数减小有一个客观的界限，这个界限就称为极限拉深系数。 极限拉深系数与材料性能和拉深条件有关。 从工艺的角度来看，极限拉深系数越小越有利于减少工序 数。 凸凹模圆角 半径的影响： 凸、凹模圆角半径也不宜过大，过大的圆角半径，会减少板料与凸模和凹模端面的接触面积及压料圈的压料面积，板料悬空面积增大，容易产生失稳起趋。 凸、凹模之间间隙也应适当，太小，板料受到太大的挤压作用和摩擦阻力，增大拉深力；间隙太大会影响拉深件的精度，拉深件锥度和回弹较大。 摩擦润滑 凹模和压料圈与板料接触的表面应当光滑，润滑条件要好，以减少摩擦阻力和筒壁传力区的拉应力。 而凸模表面不宜太光滑，也不宜润滑，以减小由于凸模与材料的相对滑动而使危险断面变薄破裂的危险。 压料圈的压料力 压料是为了防止坯料起皱，但压料力却增大了筒壁传力区的拉应力，压料力太大，可能导致拉裂。 拉深工艺必须正确处理这两者关系，做到既不起皱又不拉裂。 为此，必须正确调整压料力，即应在保证不起皱的前堤下，尽量减少压料力，提高工艺的稳定性。 拉深时，坯料内各部分的受力关系。 筒壁所受的拉应力除了与径向拉应力 有关之外，还与由于压料力 引起的摩擦阻力、坯料在凹模圆角表面滑动所产生的摩擦阻 11 力和弯曲变形所形成的阻力有关。 筒壁会不会拉裂主要取决于两个方面：一方面是筒壁传力区中的拉应力；另一方面是筒壁传力区的抗拉强 度。 当筒壁拉应力超过筒壁材料的抗拉强度时，拉深件就会在底部圆角与筒壁相切处 —— “ 危险断面 ” 产生破裂。 要防止筒壁的拉裂，一方面要通过改善材料的力学性能，提高筒壁抗拉强度；另一方面是通过正确制定拉深工艺和设计模具，合理确定拉深变形程度、凹模圆角半径、合理改善条件润滑等，以降低筒壁传力区中的拉应力。 此外，影响极限拉深系数的因素还有拉深方法、拉深次数、拉深速度、拉深件的形状等。 采用反拉深、软模拉深等可以降低极限拉深系数；首次拉深极限拉深系数比后次拉深极限拉深系数小；拉深速度慢，有利于拉深工作的正常进行，盒形件 角部拉深系数比相应的圆筒形件的拉深系数小。 根据推算法计算拉深系数： 查询现在冲压技术手册：表 519 得到带法兰圆筒件的拉深系数为， m1= 计算假想拉深公式： m=]1....4/3*3/22/1[ /}//)1(*]/)1(.......[)/2(*)3/2()/1(*)2/1{(   hhhhhh DdnDnhhnnhDhhhhDhhh =1)( )115/72(*)(  = 经过比较： mm1 所以可以判断此零件可以一次拉深成形 判断是否采用压边装置 本零件时带凸缘得筒形零件，由零件带凸缘由设计手册和模具结构可知，带凸缘得筒形件拉深必须采用压边圈 压边力计算 QF AP A— 压边圈面积 P— 单位压边力，由表查得 P＝ 所以 2 2 21 ( 42 6 28 1. 5 ) 80 25 3. 54A m m   8 0 2 5 3 .5 3 2 4 0 .7 6QF KN   12 拉深力计算 ： 生产中经常用经验公式来进行计算 bF K dt 拉深直径 d＝ 280mm 板料厚度 t＝ 1mm 冲压材料 45 号 钢 由冲压常用金属材料得力学性能表可以查得： 抗拉强度 330b Mpa  M= 1 3 . 1 4 2 8 1 . 5 1 . 5 3 3 0 4 3 7bF K d t K N       7 8 2 . 5 2 3 9 . 1 3 4 3 7 2 4 0 . 7 6 1 4 9 9 . 4F F F F F KN      压总 拉落 卸 ＝ ＝ 选压力机 F≥ = = 设计选用开式双柱固定台压力机 压力机型号 JA21－ 160A 共称压力： 4000KN 相关技术参数： 模柄孔尺寸 直径深度（ mm）： 100 120  13 最大装模高度（ mm）： 5。