冲压汽车灯罩设计

摘要本文介绍了汽车前灯罩的冲压模具设计。设计内容包括产品零件工艺分析、模具设计以及主要零件制造工艺的确定等。此零件结构复杂，需要多道工序完成，基本工序包括落料、拉深、冲孔、弯曲、翻边等。针对此产品件，应明确设计路线，确定设计方案，构思模具结构。首先对产品进行结构和尺寸分析，利用AUTOCAD绘出零件的三向视图，确定尺寸；之后确定优选的工艺方案（落料、拉深—胀形、冲孔—胀形、冲孔—修边、冲孔—弯曲—冲孔、翻边）；然后再进行必要的工艺计算和尺寸计算，利用AUTOCAD完成第一道工序—落料拉深复合模装配图，并绘出各非标零件；然后同样用AUTOCAD完成第二道工序—胀形冲孔复合模；对其它工序进行分析，确定每道工序的细节工作；最后完成设计。关键词：灯罩；冲压；模具；工艺；设计目录1汽车前灯罩成形工艺分析……………………………………………11.1分析制件的冲压工艺性…………………………………………11.1.1材料……………………………………………………11.1.2结构分析………………………………………………11.1.3尺寸精度与表面粗糙度………………………………11.2确定冲压工艺方案……………………………………………11.3模具形式………………………………………………………21.4毛坯展开计算………………………………………………21.4.1拉深部分………………………………………………21.4.2弯曲部分………………………………………………31.4.3其它部分（直接由CAD得出）………………………32落料拉深复合模设计…………………………………………………42.1排样……………………………………………………………42.2确定冲压方向和冲压中心……………………………………42.2.1确定冲压方向…………………………………………42.2.2确定压力中心…………………………………………52.3确定拉深次数……………………………………………………62.4确定冲裁力和拉深力……………………………………………72.4.1冲裁力……………………………………………………72.4.2压边力……………………………………………………72.4.3拉深力的计算……………………………………………82.5选择压力机…………………………………………………82.6选用标准模架………………………………………………92.7工作部分尺寸计算…………………………………………92.7.1拉深工作部分尺寸……………………………………92.7.2落料工作刃口部分尺寸计算…………………………112.8模具总体设计……………………………………………132.8.1工作零件………………………………………………132.8.2其它主要零件…………………………………………152.9模具结构尺寸验算…………………………………………203胀形冲孔复合模设计………………………………………………213.1成形部分………………………………………………………213.2变形力与冲裁力的计算………………………………………223.2.1胀形变形力……………………………………………223.2.2冲裁力…………………………………………………233.3确定压力中心………………………………………………233.4选择压力机…………………………………………………253.5选用标准模架………………………………………………253.6工作部分刃口尺寸计算……………………………………263.6.1对冲裁刃口尺寸进行计算……………………………263.6.2胀形刃口尺寸的说明及确定…………………………263.7模具结构设计………………………………………………273.7.1主要工作零件…………………………………………273.7.2其它零件设计…………………………………………29结论……………………………………………………………………31致谢……………………………………………………………………32参考文献………………………………………………………………33第1章汽车前灯罩成形工艺分析1.1分析制件的冲压工艺性1.1.1材料08钢材料厚度t=1mm由《冲压模具设计与制造技术》P19，表1-8：抗拉бb335—450（N/㎜²）抗剪τ260—360（N/mm²）弹性模数E190000(N/mm²)屈服点бs200（N/mm²）δ（%）32%1.1.2结构分析该零件是汽车前灯的壳罩，形状特征包括弯曲面，拉深面，压凸包，加强筋，外沿边等，并且是非对称结构，较为复杂。产品零件需要经过多道工序才能完成，基本工序应包括拉深、冲孔、弯曲、胀形、翻边等。且制件水平方向有不同层次的水平面，都是通过拉深、弯曲、胀形工序制成，表明成形工序较为复杂。拉深底部冲出一大孔，尺寸精度相对比较高。制件应注意尺寸之间的影响，以及工序之间相互的影响。1.1.3尺寸精度与表面粗糙度尺寸精度按IT12级精度；表面粗糙度Rn=12.51.2确定冲压工艺方案根据产品零件的外形结构和尺寸精度要求，首先确定是不能用级进模工作，因为如果用级进模，工作零件会发生相互的干涉现象，模具结构也相当复杂，并且不能保证零件的尺寸精度和位置精度。那么将其成形过程分为单工序完成。每工序可以设计为复合模或单工序模工作，以确保能够生产出合格的产品零件。该零件成形的基本工序包括落料、拉深、冲孔、胀形、弯曲、修边、翻边。比较如下三个方案：方案一：先落料冲孔，后拉深，再胀形，最后弯曲翻边；方案二：先落料拉深，后冲孔，再胀形，再冲孔，最后弯曲翻边；方案三：先落料拉深，再胀形冲孔，再胀形冲孔，最后弯曲翻边。方案一如果先冲孔后拉深，肯定会影响拉深的质量和孔之间的定位尺寸，并且会影响其后的成形工序，提高了经济成本。那么对于此件上的孔应该分开冲，比如胀形上的孔，拉深底部的大孔。为了保证零件的质量，方案一的成形工序还不足。方案二单从模具结构来看过于简单，中间三步都是简单的单工序模。而且方案也不完善，从零件的结构来看，胀形部分不能一步完成。需要从两个方向分别胀形，才能保证零件的质量方案三解决了前两个方案的缺点，但所生产的零件的尺寸精度不高。总结以上三种方案，得出方案四：落料、拉深——胀形、冲孔——胀形、冲孔——修边、冲孔——弯曲——冲大孔、翻边方案四虽然分六步工序完成，简单的说需要六套模具。对于模具制造工作比较繁重，成本也比较高。但是由于是批量生产，而且根据零件外形和尺寸精度来说，这是优佳的方案。1.3模具形式成形过程分六步完成，即需六套模具。第一套：落料、拉深倒装复合模；第二套：胀形、冲孔复合模；第三套：胀形、冲孔复合模；第四套：修边、冲孔复合模；第五套:弯曲单工序模；第六套：冲孔、翻边复合模；（由于工作量的原因，主要设计前两套模具）1.4毛坯展开计算1.4.1拉深部分221221ddchA（1-1)=3.14×25.78×（85+74）=3.14×25.78×159=12870.92mm²2122233.060.02/1ddchA（1-2）=1/2×25.78×150.84=1/2×3888.6mm²3.246.94482/13A=1/2×3465.18mm²3210122AAAA（1-3）=12870.82-3888.66+3465.18=12447.44mm²故：拉深部分面积A01=12447.44mm²1.4.2弯曲部分11330360675.57436062.1A（1-4）=（2.16+57.5+17.53）×113=8722.47mm²432036067775360622A（1-5）=（2.7+77+11.69）=3929.77mm²2102AAA1.4.3其它部分（直接由CAD得出）35.2364003Amm²总面积：030201AAAA（1-6）=12447.44+8722.47+3929.77+23640.35=49920.03mm²考虑到修边情况，以及工序之间产生的尺寸影响，取A=50000mm²第2章落料拉深复合模设计2.1排样由《中国模具设计大典》P50选用轧制薄钢板1㎜×500㎜×1500㎜单行直排a=1.2㎜a1=1.5㎜轮廓尺寸：Amax×Bmax=404㎜×209.95㎜条料宽：B=Amax+2a+毛坯修边量=473.28㎜进距：L0=Bmax+2a1=2111.15㎜条数：n1=500/473.28=1（余26.72㎜）每条个数：n2=1500/211.15=7(余21.95㎜)总个数：N=n1×n2=7利用率：η=（7×62117）/（500×1500）=57.80%2.2确定冲压方向和冲压中心2.2.1确定冲压方向确定冲压方向应考虑的问题①保证凸模能够进入凹模；②开始拉深时凸模与拉深毛坯接触面积要大；③开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面应靠近中间；④开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面要大，要分散；⑤压料面各部分进料阻力力求均匀。根据零件的形状特征和上述的要求，确定为反向拉深，水平放置。2.2.2确定压力中心图2.1根据零件形状的复杂性，利用解析法求出压力中心如图2.1所示，是按1：1的比例画出凸模工作部分剖面的轮廓图，取了21个重心点，其各坐标（x,y）和长度L分别为：01（228.31，181.25）L1=521.9002（323.09，98.29）L2=316.4603（137.31，93.29）L3=63.7004（108.42,157.32）L4=101.1005（118.27,216.29）L5=25.8806（134.43，224.41）L6=17.4707（138.31，262.74）L7=56.1408（154.60，293.24）L8=32.5609（180.68，278.76）L9=34.96010（195.59，264.29）L10=10.22011（228.31，268.11）L11=61.24012（348.86，264.29）L12=185.86013（463.80，270.80）L13=45.91014（498.16，267.17）L14=42.70015（479.69，267.17）L15=74.34016（452.55，179.80）L16=32.09017（462.76，168.09）L17=15.11018（470.31，165.69）L18=12019（474.31，172.29）L19=8020（478.31，148.62）L20=46021（486.01，112.01）L21=46.96由：2121212122110LLLxLxLxLx（2-1）=(119154.99+102323.60+8746.65+10961.26+3060.83+2348.49+7764.72+5033.78+6316.57+1998.93+13981.70+64839.12+21293.06+21271.43+35660.15+14522.32+6992.30+5648.28+3794.48+22002.26+22823.03)/1756.60=500537.95/1756.60=284.95再由：2121212122110LLLyLyLyLy（2-2）=(94594.38+31104.85+5942.57+15905.05+5597.59+3918.20+14750.22+9547.89+9745.45+2701.04+16419.06+49120.94+12432.43+11408.16+16577.82+5769.78+2539.84+1988.28+1378.32+6836.52+5273.14)/1756.60=323551.53/1756.60=184.19故：确定出压力中心为00（284.95，184.19）如图2.1所示2.3确定拉深次数1.修边余