飞机制造技术专业毕业设计指导

1、飞机制造技术专业毕业设计指导第一章 钣金冲压工艺及模具设计毕业设计1.1 钣金冲压工艺设计的主要内容和方法不论钣金件的几何形状和尺寸大小如何，其生产过程一般都是从原材料剪切下料开始，经过各种钣金冲压工序和其他必要的辅助工序（如退火，酸洗，表面处理等）加工出图纸所要求的零件，对于某些组合钣金冲压或精度要求较高的钣金冲压件，还需要经过切削，焊接或铆接等加工，才能完成。进行钣金冲压工艺设计就是根据已有的生产条件，综合考虑影响生产过程顺利进行的各方面因素，合理安排零件的生产工序，最优地选用，确定各工序参数的大小和变化范围，选用钣金冲压设备，编制出钣金成形冲压工艺规程，以使零件的整个生产过程达到优质，高

2、产，低耗，安全的目的。钣金冲压成形工艺规程是模具设计的依据，而良好的模具结构设计，又是实现工艺过程的可靠保证，若钣金冲压工艺有改动，往往会造成模具的返工，甚至报废。冲制同样的零件，通常可以采用几种不同方法。钣金成形工艺规程设计的中心就是依据技术上先进，经济上合理，生产上高效，使用上安全可靠的原则，使零件的生产在保证符合零件的各项技术要求的前提下，达到最佳的技术效果和经济效益。钣金冲压工艺设计的主要内容和方法如下：1分析零件图（钣金件图）产品零件图是分析和制定钣金冲压工艺方案的重要依据，设计钣金冲压工艺过程要从分析产品的零件图入手。分析零件图包括技术和经济两个方面。(1) 钣金冲压加工的经济性分

3、析 钣金冲压加工方法是一种先进的工艺方法，因其生产率高，材料利用率高，操作简单等一系列优点而广泛使用。由于模具费用高，生产批量的大小对钣金冲压加工的经济性起着决定性作用。批量越大，钣金冲压加工的单件成本就越低，批量小时，钣金冲压加工的优越性就不明显，这时采用其他方法制作该零件可能有更好的经济效果。例如在零件上加工孔，批量小时采用钻孔比冲孔要经济；有些旋转体零件，采用旋压比拉深会有更好的经济效果。所以，要根据钣金冲压件的生产纲领，分析产品成本，阐明采用钣金冲压生产可以取得的经济效益。(2) 钣金件的工艺性分析 钣金冲压件的工艺性是指该零件在钣金冲压加工的难易程度。在技术方面，主要分析该零件的形状

4、特点、尺寸大小、精度要求和材料性能等因素是否符合钣金冲压工艺的要求。良好的工艺性应保证材料消耗少，工序数目少，模具结构简单，且寿命长，产品质量稳定，操作简单、方便等。在一般情况下，对钣金件工艺性影响最大的是钣金冲压件结构尺寸和精度要求，如果发现零件工艺性不好，则应在不影响产品使用要求的前身下，向设计部门提出修改意见，对零件图作出适合钣金冲压工艺性的修改。另外，分析零件图还要明确冲压该零件的难点所在。对于零件图上的极限尺寸，设计基准以及变薄量、翘曲、回弹、毛刺大小和方向要求等要特别注意，因为这些因素对所需工序的性质、数量和顺序的确定，对工件定位方法、模具制造精度和模具结构形式的选择都有较大影响。

5、2. 确定钣金件的总体工艺方案在综合分析、研究零件成形性的基础上，以材料的极限变形参数、各种变形性质的复合程度及趋向性、当前的生产条件和零件的产量质量要求为依据，提出各种可能的零件成形总体工艺方案。根据技术上可靠、经济上合理的原则对各种方案进行对比、分析，从而选出最佳工艺方案（包括成形工序和各辅助工序的性质、内容、复合程度、工序顺序等），并尽可能进行优化。(1) 选择钣金冲压基本工序 剪切、落料、冲孔、切边、弯曲、拉深、翻边等是常见的钣金冲压工序，各工序有其不同的性质、特点和用途。有些可以从产品零件图上直观地看出钣金冲压该零件所需工序的性质。例如平板件上的各种型孔只需要冲孔、落料或剪切工序；开

6、口筒形件则需拉深工序。有些零件的工序性质，必须经过分析和计算才能确定。如图1-1（a）和（b）分别为油封内夹圈和外夹圈钣金冲压件，两个钣金冲压件形状基本相同，只是直边高度和外径不同。经分析计算，内夹圈可选用落料-冲孔和翻边共两道工序；而外夹圈应选用落料、拉深、冲孔和翻边等四道工序来加工较为合理。图1-1 内孔翻边(2) 确定钣金冲压次数和钣金冲压顺序 钣金冲压次数是指同一性质的工序重复进行的次数。对于拉深件，可根据它的形状和尺寸以及板料许可的变形程度，计算出拉深次数。其他如弯曲件、翻边件等的钣金冲压次数也是根据具体形状和尺寸以及极限变形程度来决定的。钣金冲压顺序的安排应有利于发挥材料的塑性以减

7、少工序数量，主要根据工序的变形特点和质量要求来安排。确定钣金冲压顺序的一般原则如下：1) 对于有孔或有缺口的平板件，选用简单模时，一般先落料，再冲孔或切口；使用级进模时，则应先冲孔或切口，后落料。2) 对于带孔的弯曲件，孔边与弯曲区的间距较大时，可先冲孔，后弯曲。如孔边在弯曲区附近或孔与基准面有较高要求时，必须先弯曲后冲孔。3) 对于带孔的拉深件，一般都是先拉深后冲孔。但是孔的位置在零件底部，且孔径尺寸要求不高时，也可先在毛坯上冲孔，后拉深。4) 对于多角弯曲件，应从材料变形和弯曲时材料移动两方面考虑安排先后顺序，一般情况下先弯外角，后弯内角。5) 对于形状复杂的拉深件，为便于材料变形和流动，

8、应先成形内部形状，再拉深外部形状。6) 整形或校平工序，应在钣金冲压件基本成形以后进行。(3) 工序的组合方式 一个钣金冲压件往往需要经过多道工序才能完成，因此编制工艺方案时，必须考虑是采用简单模一个个工序钣金冲压，还是将工序组合起来，用复合模或级进模生产。通常，模具的选用主要取决于钣金冲压件的生产批量、尺寸大小和精度要求等因素。生产批量大，钣金冲压工序应尽可能地组合在一起，采用复合模或级进模钣金冲压；小批量生产，常选用单工序简单模。但对于尺寸过小的钣金冲压件，考虑到单工序模上料不方便和生产率低，也常选用复合模或级进模生产；若选用自动送料，一般用级进模钣金冲压；为避免多次钣金冲压的定位误差，常

9、选用复合模生产；当用几个简单模制造费用比复合模高，而生产批量又不大时，也可考虑将工序组合起来，选用复合模生产。工序的组合方式，可选用复合模或级进模。一般来说，复合模的钣金冲压精度比级进模高，结构紧凑，模具轮廓面积比级进模小。但是，级进模的生产率较高，操作比较安全，容易实现单机自动化生产，若装上自动送料装置，可适用小件的自动钣金冲压。(4) 辅助工序 对于某些组合钣金冲压件或有特殊要求的钣金冲压件，在分析了基本工序、钣金冲压次数、顺序及工序的组合方式后，尚须考虑非钣金冲压辅助工序，如钻孔、铰孔、车削等机械加工、焊接、铆合、热处理、表面处理、清理和去毛刺等工序。如多次拉深工序之间，为消除加工硬化，

10、要进行退火处理；为除锈要酸洗等。这些辅助工序可根据钣金冲压件结构特点和使用要求选用，安排在各钣金冲压工序之间进行，也可安排在钣金冲压工序前或后完成。3. 确定并设计各工序的工艺方案依据所确定的零件成形的总体工艺方案，确定并设计各道钣金冲压工序的工艺方案。内容包括：确定完成本工序成形的加工方法；确定本工序的主要工艺参数；根据各钣金冲压工序的成形极限，进行必要的工艺计算，如弯曲件的最小弯曲半径，一次翻边的高度等；确定毛坯的形状、尺寸和下料方式，设计排样并计算材料利用率；确定各工序的成形力，计算本工序的材料、能源、工时的消耗定额等，由所定的工艺方案计算并确定每道工序的工件形状和尺寸，绘出各工序的工件

11、图。4. 初步选择钣金冲压设备根据钣金件大小、所需的冲压力（包括压料力，卸料力等）、钣金冲压工序的性质和工序数目、模具的结构型式、模具闭合高度和轮廓尺寸，结合现有设备的情况，来决定所需设备的类型、标称压力、型号和数量。选择钣金冲压设备和设计模具的工作是相互联系的，许多工作可交叉进行或同时进行。如先根据计算的钣金冲压力，粗选的设备不大，但模具的轮廓尺寸大时，应重选型号大些的设备，使设备的闭合高度、漏料孔的尺寸与模具的结构尺寸相适应。通常，设计模具和选择压力机应注意下列几点：(1) 为保证冲模正确和平衡地工作，冲模的压力中心必须通过模柄轴线而与压力机滑块中心线相重合，以免滑块受偏心载荷，从而减少冲

12、模和压力机导轨的不正常磨损。(2) 模具的闭合高度H应介于压力机的最大装模高度Hmax和最小装模高度Hmin之间，即满足关系式Hmin+10mmHHmax-5mm压力机的装模高度是指滑块在下止点时，滑块下表面至工作台垫板上表面之间的距离。(3) 对于深拉深的模具，要计算拉深功，校核压力机的电机功率。(4) 拉深、弯曲工序一般需要较大行程。如在拉深中，为了便于安放毛坯和取出工件，要校核模具出件时压力机的行程，其行程不小于拉深件高度的2.5倍。5. 编制钣金冲压工艺规程为了科学地组织和实施生产，在生产中准确地反应工艺过程设计中确定的各项技术要求，保证生产过程的顺利进行，必须根据不同的生产类型，编写

13、详细程度不同的工艺文件。钣金冲压件工艺文件，一般以工艺规程或钣金冲压过程卡的形式表示，内容包括：工序名称，工序次数，工序草图（半成品形状和尺寸），所用模具，所选设备，工序检验要求，板料规格和性能，毛坯形状和尺寸等。1.2 钣金冲压模具设计的主要内容和方法1. 模具类型和结构形式的确定根据所确定的钣金冲压工艺方案、钣金件的形状特点、精度要求、生产批量、模具的制造和维修条件、操作的方便性与安全性要求以及利用和实现机械化、自动化的可能性等确定选用复合模、级进模或者单工序模。应特别注意使模具类型、模具结构形式与模具的强度、刚度、使用寿命要求等取得协调一致。复合模常常遇到强度问题，如落料、冲孔及翻边集中

14、到一副复合模上，而翻边高度又小时，复合模的凸凹模壁厚太薄，不能满足强度要求。2. 工件定位方式的选择工件在模具中的定位主要考虑定位基准、上料方式、操作安全可靠等因素。选择定位基准时应尽可能与设计基准重合，如果不重合，就需要根据尺寸链计算，重新分配公差，把设计尺寸换算成工艺尺寸。不过，这样将会使零件的加工精度要求提高。当零件是采用多工序分别在不同模具上钣金冲压时，应尽量使各工序采用同一基准。为使定位可靠，应选择精度高、钣金冲压时不发生变形和移动的表面作为定位表面。钣金冲压件上能够用作定位的表面随零件的形状不同而不同，平板零件最好用相距较远的两孔定位，或者一个孔和外形定位；弯曲件可用孔或形体定位；

15、位深件可用外形、底面或切边后的凸缘定位。3. 选择卸料方式为了将钣金冲压后卡在凸模上、凸凹模上的冲件或废料卸掉，将制件从凹模中推出来（凹模在上模）或顶出来（凹模在下模），以保证下次钣金冲压正常进行，设计模具时必须正确选择卸料方式和设计卸料装置。在选择压料、卸料装置的形式时，应考虑操作方式，即板料送进和定位是手动操作还自动化操作，出料方式是上出料还是下出料。压料、卸料装置根据冲件平整度要求或板料厚薄来决定。一般情况对于冲裁较硬、较厚且精度要求不高的工件，可选用刚性卸料方式；对于冲裁件厚度在1.5mm以下且要求冲裁件比较平整的冲件，可选择弹性卸料方式；对于弯曲、拉深等成形零件的卸料方式选择及卸料装

16、置的设计，应考虑既不损坏成形部位，又能满足卸料要求。卸料装置设计的正确与否，直接影响工件的质量、生产效率和操作安全程度。4. 模具零件的设计与选用(1) 确定凸、凹模结构形式，计算凸、凹模刃口尺寸、凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸 根据凸、凹模的刃口形状、尺寸大小及加工条件等确定凸、凹模结构形式，进而计算凸、凹模刃口尺寸、凹模轮廓尺寸及凸模结构尺寸。凹模轮廓尺寸应保证使模板中心与硬度力中心重合的要求，并尽量选用标准毓尺寸。对于细长凸模，应进行强度与刚度校核。(2) 选用定位零件 定位零件一般都已标准化，根据定位方式及坯料的形状与尺寸，选用相应的标准规格。若选不到合适的标准件，可参考标准自行设计。(3

17、) 设计选用压料和卸料零件 根据压料与卸料方式及凸、凹模轮廓与工作尺寸，设计卸料板、压料板、推件块、顶件块结构与尺寸，并从标准中选用合适的卸料螺钉、推杆、顶板及顶杆等。当采用弹性卸料与压料方式时，还应进行弹簧与橡胶的选用与计算。(4) 选择模架，并确定其他模具零件的结构尺寸或标准规格 根据凹模轮廓尺寸、模架类型和大致的模具闭合高度，从标准中选取模架规格，并相应确定固定板、垫板的轮廓尺寸及其他结构尺寸，选择模柄及紧固件的类型与规格。5. 绘制模具总装草图，校核压力机根据模具总体结构方案及设计选用的模具零部件，绘制模具总装草图，检查核对各模具零件的位置关系、相关尺寸、配合关系及结构工艺性等是否合适

18、或合理，是否满足模具功能要求，并核对压力机的有关参数，如装模高度、工作台面尺寸、滑块尺寸等。6. 绘制模具总装配图根据模具结构草图绘制正式装配图，装配图应能清楚地表达各零件之间的相互关系，应有足够说明模具结构的投影图及必要的剖面、剖视图。还应画出工件图、排样图，填写零件明细表和技术要求等。装配图一般主视图和俯视图对应绘制。绘图时，先画工作零件，再画其它各部分零件，并注意与前面的计算工作联合进行。如发现模具不能保证工艺的实施，则须更改工艺设计。装配图的绘制除遵守机械制图的一般规定外，它还有一些习惯或特殊规定的绘制方法。绘图的步骤如下：(1) 布置图面及选定比例1) 图样幅面应符合国家标准（GB4

19、457.1-84），基本幅面代号及尺寸如下表1-1：表1-1 图纸基本幅面代号及尺寸基本幅面代号012345b×L841×1189594×841420×594297×420210×297148×210c101010555a252525252525必要时允许将表中幅面的一边加长（1号及0号幅面允许加长两边），其加长量根据需要确定。一般常用1号图纸绘制装配图即可，必要时可用0号图纸。绘图时先将图纸及标题栏的外框线按规定绘出，这样在图纸上所剩的空白图面即为绘图的有效面积。2) 绘图比例最好取1：1，这样直观性好。小尺寸模具图可放大

20、，大尺寸可经缩小，但必须按照机械制图要求缩放。(2) 模具总装配图 模具总装配图的一般布置情况如图1-2。图1-2 模具总装配图的布置1）视图 一般情况下，用主视图和俯视图表示模具结构（图1-3）。主视图上尽可能将模具的所有零件表示出来，可采用全剖视或阶梯剖视。绘制出的视图要处于闭合状态或接近闭合状态，也可一半处于闭合状态，另一半处于非闭合状态（图1-4）。俯视图可只绘出下模或上、下模各半的视图。有必要时再绘制一侧视图以及其它剖视图和部分视图。在剖视图中所剖切到的凸模和顶件块等旋转体时，其剖面不画剖面线；有时为了图面结构清晰，非旋转形的凸模也可不画剖面线。2）工件图和排样图 工件图是经模具钣金

21、冲压后所得到的钣金冲压件图形。有落料工序的模具，还应画出排样图。工件图和排样图一般画在总图的右上角，并注明材料名称、厚度及必要的尺寸。若图面位置不够，或工件较大时，可另立一页。工件图的比例一般与模具图一致，特殊情况可以缩小或放大。工件图的方向应与钣金冲压方向一致（即与工件在模具中的位置一样），若特殊情况下不一致时，必须用箭头注明钣金冲压方向。3）技术条件 在模具总装配图中，只要简要注明对该模具的要求和注意事项，在右下方适当位置注明技术条件。技术条件包括钣金冲压力、所选设备型号、模具闭合高度、以及模具打印标记，冲裁模要注明模具间隙等。4）标题栏和明细表 标题栏和明细表放在总图右下角，若图面不够，

22、可另立一页，其格式应符合国家标准（GB10609.1-89，GB10609.2-89），或参考图1-9、图1-10。5）标注 总装配图中需标注模具的闭合高度、外围尺寸，便于冲模使用管理。此外，还应标注靠装配保证的有关配合尺寸及精度，其它尺寸一般不标注。7. 绘制模具零件图按照模具的总装配图，拆绘模具零件图。零件图应标注全部尺寸、公差、表面粗糙度、材料及热处理、技术要求等。模具零件图既要反应出设计意图，又要考虑到制造的可能性及合理性，零件图设计的质量直接影响冲模的制造周期及造价。因此，设计得好的零件图可以减少出废品、方便制造、降低模具成本、提高模具使用寿命。目前大部分模具零件已标准化，供设计时选

23、用，这样大大简化了模具设计，缩短了设计及制造周期。在毕业设计中，主要是锻炼同学们的设计能力，掌握零件图的要求及绘制方法。在生产中，标准件不需绘制，模具总装配图中的非标准零件均需绘制出零件图。有些标准零件（如上，下模座）需补加工的地方太多时，也要求画出零件图，并标出加工部位的尺寸及公差要求。模具零件图是冲模零件加工的唯一依据，包括制造和检验零件的全部内容，因而必须满足下列要求：(1) 正确而充分的视图 所选的视图应充分而准确地表示出零件内部和外部的结构形状和尺寸大小。而且视图及剖视图等的数量应为最少。(2) 具备制造和检验零件的数据 零件图中的尺寸是制造和检验零件的依据，故应慎重细致地标注。尺寸

24、既要完备，同时又不重复。在标注尺寸前，应研究零件的工艺过程，正确选定尺寸的基准面，以利加工和检验。零件图的方位应尽量按其在总装配图中的方位画出，不要任意旋转和颠倒，以防画错，影响装配。(3) 标注加工尺寸公差及表面粗糙度 所有的配合尺寸或精度要求较高的尺寸都应标注公差（包括表面形状及位置公差）。未注尺寸公差按IT14级制造。模具的工作零件（如凸模，凹模和凸凹模）的工作部分尺寸按计算结果标注。所有的加工表面都应注明表面粗糙度等级。正确决定表面粗糙度等级是一项重要的技术经济工作。一般地说，零件表面粗糙度等级可根据对各个表面工作要求及精度等级来确定。冲模零件常用的公差配合要求及表面粗糙度要求可参考有

25、关资料确定。图1-3 落料冲孔复合模装配样图1-下模座； 2-卸料螺钉； 3-导柱； 4-凸凹模固定板；5-聚氨酯橡胶； 6-导料销； 7-凹模； 8-推件块9-凸模固定板； 10-导套； 11-垫板； 12-销钉； 13-上模座； 14-模柄； 15-打杆；16、21-内六角螺钉； 17-凸模； 18-凸凹模； 19-卸料板；20-销钉； 22-挡料销图1-4 落料拉深复合模装配样图1-凸模； 2-压边圈； 3-冲裁凹模； 4-内六角螺钉； 5-凸模固定板； 6、13-垫板； 7-顶杆； 8-通用缓冲器托板； 9-挡料销； 10-推件块； 11-凸凹模； 12-凸凹模固定板； 14-打杆；1

26、5-销钉 (4) 技术条件 凡是图样或符号不便于表示，而在制造时又必须保证的条件和要求都应注明在技术条件中。它的内容随着不同的零件、不同的要求及不同的加工方法而不同。其中主要应注明：1）对材质的要求。如热处理方法及热处理表面所应达到的硬度等。2）表面处理、表面涂层以及表面修饰（如锐边倒钝，清砂）等要求。3）未注倒圆半径的说明，个别部位的修饰加工要求。4）其它特殊要求。8. 冲模图样中的一些习惯画法冲模图样的画法主要按机械制图的国家标准规定，考虑到模具图的特点，允许采用一些常用的习惯画法。(1) 内六角螺钉和圆柱销的画法 同一规格、尺寸的内六角螺钉和圆柱销，在模具总装配图中的剖视图中可各画一个，

27、引一个件号，当剖视图中不易表达时，也可从俯视图中引出件号。内六角螺钉和圆柱销在俯视图中分别用双圆（螺钉头外径和窝孔）及单圆表示，当剖视位置比较小时，螺钉和圆柱销可各画一半，见图1-5中的件3、4。在总装配图中，螺钉过孔一般情况下要画出。图1-5 螺钉和销钉的画法(2) 弹簧窝座及圆柱螺旋压缩弹簧的画法 在冲模中，弹簧可用简化画法，用黑圆点加中心线表示，见图1-6。也可用双点划线表示。当弹簧个数较多时，在俯视图中可只画一个弹簧，其余只画窝座。 图 1-6 弹簧的画法(3) 弹顶器的画法 装在下模座下面的弹顶器起压料和卸料作用。目前许多工厂均有通用弹顶器可供选用，但有些模具的弹顶器也需专门设计，故

28、画图时要全部画出，见图1-6。(4) 绘制零件图时的习惯画法 1) 直径尺寸大小不同的各组孔可用涂色、符号、阴影线区别，如图1-7所示。图1-7 直径尺寸不同的孔的表示2) 圆柱销孔尺寸标注，见图1-8。图1-8 圆柱销孔的标注3) 推杆长度按尺寸计算后，加1015mm，尺寸取整数。1.3 钣金冲压工艺及模具设计实例1.3.1 钣金冲压工艺设计实例 1托架钣金冲压工艺设计如图2-1所示的托架零件，材料为08钢，料厚3mm，中批量生产，要求表面无划痕，孔不允许严重变形，试制定钣金冲压工艺规程。（1）零件的工艺性综合分析1）零件的经济性分析 该零件是一个简单的支撑托架。通过孔6mm，8mm分别与心

29、轴和机身相连。 零件工作时受力不大，对强度、刚度和精度要求不高，零件形状简单对称，中批量生产，由冲裁和弯曲即可成 图2-1 托架形。钣金冲压难点在于四角弯曲回弹较大，制件变形较大，但通过模具措施可以控制。2）钣金冲压工艺性分析 见表2-1所示内容。 表2-1 钣金冲压工艺性分析表工艺性质钣金件工艺项目工艺性允许值工艺性评价冲裁工艺性1形状落料外形36×102 符合工艺性冲孔圆孔6，82落料圆角R30.75 符合工艺性3孔径2个6，84.5 符合工艺性4孔边距最小孔边距83 符合工艺性弯曲工艺性1形状U形件，四角弯曲，对称 符合工艺性2弯曲半径R4 1.2 符合工艺性3弯曲高度弯曲外角

30、206 符合工艺性弯曲内角864孔边距距6的孔边868的孔边距为4，距弯曲区较近，易使孔变形，故先弯曲后冲孔。距8的孔边465精度其它IT14符合工艺性2-8孔距60±0.37为IT9允许尺寸公差60±1.2为保证孔距60±0.37，应弯曲后冲2-8孔。6材料08钢常用材料范围钣金冲压工艺性好（2）钣金冲压工艺方案的分析和确定从零件的结构形状可知，零件所需的钣金冲压基本工序为落料、冲孔、弯曲。根据零件特点和工艺要求，可能有的钣金冲压工艺方案有：方案一：冲2-6mm孔和落料复合弯曲两外角弯曲两内角冲2-8mm孔。如图2-2所示。方案二：冲2-6mm孔和落料复合弯曲四

31、角冲2-8mm孔。如图2-3所示。图2-2 方案一 图2-3 方案二方案三：冲2-6mm孔和落料复合弯曲两外角预弯内角45º弯曲两内角冲2-8mm孔。如图2-4所示。方案四：冲2-6mm孔和落料复合两次弯曲四角（复合模）冲2-8mm孔。如图2-5所示。图2-4 方案三 图2-5 方案四方案五：冲2-6mm、2-8mm孔和落料复合两次弯曲四角（复合模）。方案六：工序合并，采用带料级进钣金冲压。方案性能比较见表2-2，考虑零件精度不高，批量不大，回弹对其影响不大，可以采用校形和整形复合控制回弹。故选定方案四。表2-2 钣金冲压工艺方案比较表项目方案一方案二方案三方案四方案五方案六模具结构

32、简单简单较复杂较复杂结构复杂结构复杂模具寿命弯曲摩擦大。寿命低寿命长冲件质量有回弹，可以控制，形状尺寸精度较差。四角同时弯曲，回弹大不易控制，划痕严重。预压内角回弹小，形状尺寸精度较好。表面质量好。有回弹，可以控制。有回弹，可以控制。有回弹，可以控制，表面质量较好。模具数量4套3套4套3套2套1套生产效率低较高低较高高最高（3）工艺计算1）坯料尺寸计算如图2-6所示，坯料展开尺寸分段计算可得：坯料总尺寸L=2L1+2L2+L3+4L4=2×20+2×4+22+4×8=102(mm)2）排样和裁板方案 坯料形状为矩形，采用单排最适宜。取搭边=2.8mm,a1=2.4

33、mm，侧条料宽度 B=102+2×2.8=107.6（mm） 步距 s=36+2.4=38.48(mm板料选用规格为3mm×900mm×2000mm。采用纵裁法：每板条料数 n1=8（条）,余39.2(mm)每条制件数 n2=52（件） 图2-639.2×2000余料利用件数n3= =18(件)，余63.2（mm）。每板制件数 n= n1×n2 + n3=8×52+18=434（件）材料利用率 =88.54%采用横裁法：每板条料数 n1=18（条）,余63.2（mm）每条制件数 n2=23（件），余14（mm）63.2×90

34、0余料利用件数n3=422(件)材料利用率 =86.09%由此可见，纵排材料利用率高，但横排时弯曲线与纤维方向垂直，弯曲性能好，08钢塑性好，为提高效率，降低成本，选用纵向单排。3）钣金冲压力计算工序1(落料冲孔复合工序)： 冲裁力 F=1.3Lt=1.3（2×36+2×102+2×6）×3×260=318071(N)卸料力 F卸=K卸×F=0.05×318071=15903（N）推件力 F推= nk推×F=3×0.055×318071=52490（N）钣金冲压力 F总=（F+ F卸+ F推）=

35、（300995+12039+40634）=386465（N）通过计算分析，选用400kN的冲床。弯曲工序：由于二次弯曲，按U形件弯曲计算.自由弯曲力 F自=14236（N）校正弯曲力 F校=Ap=(84×36)×80=241920(N)为安全可靠，将二次弯曲的自由弯曲力F自和 F校合在一起。即钣金冲压力为：F总= F自+F校=14236+241920=256156(N)通过计算分析，选用400kN的冲床。冲28孔工序：冲裁力 F=1.3Lt=1.3×2×8×3×260=50943（N）推件力 F推= Nk推×F=3×

36、;0.05×50943=7641（N）钣金冲压力 F总=F+ F推=50969+7641=58584（N）通过计算分析，选用100kN的冲床。（4）填写钣金冲压工艺卡该冲件钣金冲压工艺卡片见表2-3。表2-3 托架钣金冲压工艺卡（厂名）钣金冲压工艺卡产品型号零部件名称玻璃升降外壳共 页产品名称零部件型号第 页材料牌号及规格材料技术要求坯料尺寸每个坯料可制零件数毛坯重量辅助材料08钢3±0.11×900×2000条料3×108×200052件工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时0下料剪板108×20001冲孔落料冲2

37、-6孔和落料复合400kN落料冲孔复合模2弯曲校正先弯外后弯内并校正400kN二次弯曲模3冲孔冲2-8孔100kN冲孔模4检验按零件图样检验绘制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期2汽车玻璃升降器外壳的钣金冲压工艺设计如图2-7所示的汽车玻璃升降器外壳零件图，零件材料08钢板，料厚1.5mm，中批量生产，试制定钣金冲压工艺规程。（1）零件的工艺性分析1）零件的经济性分析 该零件是汽车车门玻璃升降器的外壳，装配图如图2-8所示。从装配图可以看出，升降器的传动机构装于外壳5的内腔，并通过外壳凸缘上均布的三个3.2mm的小孔用铆钉铆接在车门的座板2上，

38、传动轴6以IT11级的精度通过间隙配合装在外壳右端16.5mm的承托部分，并且通过制动弹簧3、联动片9、心轴4与小齿轮11连接，摇动手柄7时，动力由传动轴6小齿轮11大齿轮12车门玻璃升降。图2-7 汽车玻璃升降器外壳外壳内腔主要配合尺寸22.3mm、16.5mm和16mm为IT11IT12级精度。为使外壳与座板铆接后，保证外壳承托部分16.5mm与轴套同轴，三个小孔3.2mm与16.5mm的相互位置要准确，小孔中心圆直径42±0.1mm为IT10级精度。 该零件属于中批量生产，零件外形简单对称，材料塑性好，易于钣金冲压成形，采用钣金冲压加工经济性良好。 图2-8 汽车玻璃升降器装配

39、图2）钣金冲压工艺性分析 零件是薄壁轴对称壳体零件，采用1.5mm料厚的08钢板钣金冲压，强度和刚度足够。壳体形状的基本特征是一般的凸缘圆筒形件，零件的dt/d，h/d都较合适，拉深工艺性较好。但圆角半径偏小，22.3mm、16.5mm和16mm等尺寸精度偏高，可以在最后一次拉深时采用较高精度的模具，较小凸、凹模间隙，并安排整形工序来达到。三个小孔3.2mm直径大于冲裁最小直径，但中心距精度要求较高，与16.5mm的相互位置准确，采用高精度冲模同时冲出，以内孔22.3mm定位，工作部分采用IT7级精度。综上所述，外壳零件的形状、尺寸、精度、材料均符合钣金冲压工艺要求，钣金冲压性能良好。可以钣金

40、冲压成形。（2）钣金冲压工艺方案的确定1）工序性质与数量的确定 外壳零件的成形工艺主要是冲裁、拉深、翻边。底部16.5mm的成形有三种方案（图2-9）：a：阶梯拉深后车去底部；b：阶梯拉深后冲底孔；c：拉深后冲底孔，再翻边。其中最后一种方案加工生产率高，节省材料，翻孔质量虽然较低，但能够满足零件高度尺寸21mm的要求，因此选用第三种方案。图2-9 外壳底部成形方法2）坯料尺寸计算 翻孔次数确定 a）翻孔系数确定 翻孔系数计算式=1- 其中翻边高度H=21-16=5mm,t=1.5mm,r=1mm,D=16.5+1.5=18mm.代如上式得: =0.61b）预冲孔直径 d=KD=0.61

41、5;18=11(mm)c）翻孔次数确定 采用圆柱形凸模翻孔并用冲孔模预冲孔时，极限翻孔系数K=0.5<K，故一次翻孔成形。翻孔前工序件形状和尺寸如图2-10所示。图2-10 冲孔翻边前工序件形状和尺寸 拉深次数确定a）凸缘直径确定：dt=50+2R=50+2×2=54（mm）b）坯料尺寸确定：（mm）c）拉深次数确定：根据查表，不能一次拉深成形。取m 1=0.46,m 2=0.73，m 3=0.75，m 1m2=0.46×0.73=0.336,工件总拉深系数m总=23.8/65=0.366>0.336,故二次拉深即可成形。二次拉深时，拉深系数接近于极限拉深系数，

42、这样很难保证零件质量，为提高零件工艺性，减少各次拉深的变形程度，稳定生产，在不增加模具数量的前提下，增加一次拉深兼整形工序。拉深系数调整如下：m 1=0.56, m 2=0.805, m 3=0.81根据上述分析、计算，外壳零件的钣金冲压基本工序为：落料、首次拉深、二次拉深、三次拉深兼整形、冲11 mm孔、翻边、冲三个3.2 mm孔、切边。3）钣金冲压工艺方案的确定 钣金冲压工艺方案：方案一：落料与首次拉深复合二次拉深三次拉深件整形冲11mm孔翻边冲三个3.2mm孔切边。如图2-11所示。图2-11 方案一各工序模具结构件图方案二：落料与首次拉深复合（图2-11a）二次拉深三次拉深件整形冲11

43、mm孔与翻边复合（图2-12a）冲三个3.2mm孔与切边复合。如图2-12所示。方案三：落料与首次拉深复合（图2-11a）二次拉深三次拉深件整.如图2-13所示。方案四：落料与首次拉深与冲11mm孔复合二次拉深三次拉深件整形翻边冲三个3.2mm孔切边。如图2-14所示。方案五：带料级进拉深或多工位自动压力机上钣金冲压。图2-12 方案二部分模具结构原理图图2-13 方案三模具部分原理图工艺方案确定：方案二 冲孔与翻边复合和冲孔与切边复合都存在凸凹模壁厚太小（分别为2.75mm和2.4mm），影响凸凹模强度，模具容易损坏。方案三 冲11mm与冲三个3.2mm孔复合及翻边与切边复合时，刃口不在同一

44、平面上，磨损快慢不相同，给修磨带来不便，且修磨后要保证相对位置也有困难。方案四 落料与首次拉深与冲11mm孔复合，冲孔凹模与拉深凸模做成一体，给刃口修模造成困难。预冲的底孔经过第二次和第三次拉深时，可能产生变形，孔径一旦变化，将影响翻边高度和口部质量。方案五 生产效率较高，操作安全，避免了上述方案的缺点。但需要专用压力机或自动送料装置，模具结构复杂，制造周期长， 图2-14 方案四第一道工序适于大批量生产中。 模具结构原理图方案一 工序复合程度低，生产率低。 不过各工序模具结构简单，易于制造通过分析比较，采用方案一比较合适。3）工艺计算1）确定排样、裁板方案 板料规格选用1.5mm×

45、900mm×1800mm。由于坯料直径65mm不算太小，考虑操作方便，采用单排。 条料宽度确定：查表得搭边值a=2mm，a1=1.5mm，则B = D + 2a =65+2×2=69（mm） 送进步距： s = D + a1 =65+1.5=66.5（mm） 裁板方法：横裁，材料利用率66.5%，纵裁材料利用率69.5%，纵裁利用率高，故用纵裁法。2）确定各工序件尺寸 （料厚大于1mm，按中线尺寸计算） 首次拉深首次拉深直径 d1= m 1D=0.56×65=36.5（mm）首次拉深凹模圆角半径 rA1=5mm,凸模圆角半径rT1=4mm。首次拉深工序件圆角半径R

46、1=5.75mm，r1=4.75mm首次拉深高度 带入公式计算可得=13.5（mm） (实际生产中取13.8mm)首次拉深工序图见2-15。 二次拉深 拉深直径 d2= m 2 d1=0.805×36.5=23.8（mm）凹模、凸模圆角半径 rA2=rT2=2.5mm。 二次拉深高度 h2=13.9mm 二次拉深工序图见2-16。 三次拉深拉深直径 d3=m 3d2=0.81×29.5=23.8（mm）凹模、凸模圆角半径 rA3=rT3=1.5mm，（达到零件要求的圆角半径）三次拉深高度h3=16mm，其余中间工序件尺寸均按零件尺寸确定。各工序的工序件形状和尺寸如图2-17

47、所示。图2-15 首次拉深工序件尺寸 图2-16 二次拉深工序件尺寸图2-17 外壳钣金冲压工序图3）计算各工序钣金冲压力，选择钣金冲压设备 工序1（见图2-11a）落料力 F落=DtÓb=65×1.5×400=122460(N)卸料力 F卸=K卸 F=0.05×122460=6123(N)拉深力 F拉= K1d1tÓb=1×3.14×36.5×1.5×400=68766(N)压料力 F压=D2-（d1+2r）2P/4=3.14×652-(36.5 +2×5)2×2.5/4=

48、4048(N)由于F落> F拉，而钣金冲压时落料与拉深不是同时发生，故其总压力为：F总=F落+F卸+F压=122246+6123+4048=132417(N)根据工厂现有设备和压力机压力许用压力曲线，本工序可以选用J23-35压力机。 工序2（见图2-11b）拉深力 F拉= K2d2tÓb=0.8×29.5×1.5×400=44462(N)压料力 F压=(d12+d22)P/4= 3.14×(36.52-29.52)×2.5/4=907(N)总压力 F总= F拉+F压=44462+907=45369(N)考虑模具闭合高度和压力机

49、的许用压力曲线，本工序选用J23-25压力机。 工序3（见图2-11c）拉深力 F拉3= K2d3tÓb=0.7×23.8×1.5×400=31387(N)压料力取拉深力的10% F压=0.1×31387=3138.7(N)整形力 F= PA=90×3.14×(542-25.32)+(22.3-2×1.5)2/4=187180(N)由于整形力远远大于拉深力与压料力之和，可按整形力大小选择压力机，本工序选用J23-35压力机。 工序4（见图2-11d）冲孔力 F冲=dtÓb=×11×1.

50、5×400=20724(N)卸料力 F卸=K卸 F冲=0.05×20724=1036(N)推件力 F推=nK推 F冲=5×0.055×20724=5699(N)总压力 F总=F冲+ F卸+ F推=20724+1036+5699=27459(N)考虑冲件尺寸行程要求，本工序选用J23-25压力机。 工序5（见图2-11e）翻边力 F翻=1.1（D-d）tÓs=1.1×(18-15)×1.5×196=7108(N)顶件力 F顶=kF翻=0.1×7108=710.8 (N)整形力 F=PA=90×3.

51、14× (22.32-16.52)/ 4=15990N)由于整形力较大，不易控制，故本工序选用J23-25压力机。 工序6（见图2-11f）冲孔力 F冲=dtÓb=3×3.2××1.5×400=18086 (N)卸料力 F卸=K卸 F冲=0.05×18086=900 (N)推件力 F推=nK推 F冲=5×0.055×18086=4970(N)总压力 F总=F冲+ F卸+ F推=18086+900+4970=23946(N)考虑冲件尺寸行程要求，本工序选用J23-25压力机。 工序7（见图2-11g）切边力 F切=dtÓb=50×1.5×400=94200 (N)切断力 F切=2LtÓb=2×（54-50）×1.5×400=4800 (N)总钣金冲压力 F总= F切+ F切=94200+4800=99000(N)本工序也选用J23-25压力机。（4）填写钣金冲压工艺卡片零件的钣金冲压工艺卡见表2-4。表2-4 玻璃升降外壳钣金冲压工艺卡（厂名）钣金冲压工艺