電池板鋁邊框沖孔模的設計電池板鋁邊框沖孔模的設計(含全套說明書和CAD圖紙)

1、江陰職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書第一章 引 言1.1畢業(yè)設計簡介課題是我自己在廠里找的。即選了一套沖裁模，然后一方面根據(jù)廠里的實際生產(chǎn)情況，另一方面再運用我在學校里學到的一定的基礎知識（即理論知識），從而完成我的畢業(yè)設計。1.2介紹公司情況公司名為江陰愛康太陽能器材有限公司，位于華士鎮(zhèn)穿山路61號。公司目前主要加工太陽能電池板鋁邊框、游戲機鋁邊框、天花支架、切割US鋁框等等。加工出來的產(chǎn)品相當于是半成品。這其中的加工過程的工序是比較簡單，一條生產(chǎn)線的工序一般是切斷、切邊、沖孔、落料、鉆孔、擴孔、吹氣、放治具、去毛刺、過程檢查、成品檢查、擦酒精、打包，最后將箱子置于托盤上捆包。這相應的設備有：切割

2、機、沖床、折彎機、鉆床、治具等等。廠里加工的原材料是鋁合金型材，材質(zhì)軟、規(guī)格6063-T5，加工時有一定的粘性，表面是一層保護膜，是通過氧化電泳，噴砂處理而成的，當把型材放入模具內(nèi)加工時，用力大一點，型材很容易被撞傷和擦傷，所以加工時應輕拿輕放。 廠里的模具均是單工序摸，而且是結合實際生產(chǎn)設計的。模具結構比較簡單，但是結很緊湊、精致和巧妙。如沖壓落料加工時，落料摸上無摸柄與沖床上的滑塊相連接。這樣的話，這個模具是如何使凸、凹摸分開的，從而完成一次落料加工的呢？沖空加工時，沖空模具是裝在折彎機上的，這與一般情況下，折彎機是用來彎曲加工的有所不同。因為加工材料為鋁合金型材，由其材質(zhì)規(guī)格知：含鋁量為

3、95%，所以加工中要注意兩點：1、 材質(zhì)軟，則用力要小。2、 加工過程中，需時常加油。因為加工時有鋁屑粘在刃口上。而且對加什么油也要結合實際考慮一下。不象一般用機油潤滑，而是用切削油。原因是機油也有粘性，這樣起不到作用。1.3選擇這個課題的原因做畢業(yè)設計，是我們的學習內(nèi)容。那是與一般在學校里上課的性質(zhì)是不一樣第- 18 -頁/共18頁的。學校里主要是理論知識的學習，但是我們大三學生是要在邊工作的情況下完成畢業(yè)設計。做畢業(yè)設計時，要結合實際生產(chǎn)，再運用自己所學的知識，即理論與實際相結合。1.4 意義如今沖壓業(yè)與塑料工業(yè)的發(fā)展迅猛，沖壓模具與塑料模具在其中發(fā)揮著至關重要的作用。對于即將畢業(yè)又提前就

4、業(yè)的我們?nèi)绾芜x擇一個比較適合的畢業(yè)設計課題呢？我所在的單位是一家以沖壓加工產(chǎn)品的工廠。沖壓加工時肯定是需要沖壓模具的。這就為我們的畢業(yè)設計提供了一個素材。我們在一方面做畢業(yè)設計時，再結合實際情況，從而學到無法從書本知道的知識，進而對其中有些不足之處提出自己的改進方法。這樣，鍛煉了我們的思考能力，也解決了有關模具的問題，更扎實了自己的基礎知識，豐富了自己的實踐經(jīng)驗。 第二章設計課題（即設計模具）2.1工藝分析1）分析制件的沖壓工藝性首先介紹產(chǎn)品產(chǎn)品如圖：材料：鋁合金型材、沖壓件圖名稱：鋁邊框，料厚2.5mm孔39、3.4由沖孔制成。其次分析沖裁的結構工藝性1、 加工該產(chǎn)品時，只需沖四個孔，該產(chǎn)品

5、是太陽能電池板鋁邊框，其中39的孔是做固定用的，3.4 的孔是用于接電線的。沖這樣的孔只需通過沖孔模加工一道工序便完成了，但如何設計模具？在哪種設備上加工呢？2、 沖孔時，因受凸模強度限制，孔的尺寸不宜過小。用一般沖模沖圓孔時，對1）硬鋼，圓孔直徑d1.3材料厚度t；2）軟銅及黃銅，圓孔直徑d1.0材料厚度t； 3）鋁及鋅，圓孔直徑d0.8材料厚度t。這種情況下，只需就第三個條件滿足便可以。該沖壓件圖中最小圓孔直徑d=3.4，材料厚度t =2.5mm，經(jīng)過演算可知d0.8材料厚度t，即符合要求。2）分析比較和確定工藝方案針對開始介紹的產(chǎn)品的形狀，加工要求，進行模具工藝的分析。方案一：四個孔同時

6、進行加工方案二：四個孔分開進行加工方案一生產(chǎn)效率高，并節(jié)約了工作時間。方案二生產(chǎn)效率較低，而且工作時間長。通過以上兩種方案的分析比較，對該沖壓件生產(chǎn)以采用方案一為佳。 3）確定沖模類型及結構形式 沖壓是建立在金屬塑性變形的基礎上，利用安裝在沖壓設備上的模具對材料施加壓力，使其產(chǎn)生塑性變形或者分離，從而獲得所需沖壓件的一種壓力加工方法。這其中包含了沖壓加工的三要素：沖壓工藝與模具，沖壓設備和沖壓材料，后兩者都已介紹過了，現(xiàn)在就重點在“沖壓工藝與模具”上，難點也在這。關于沖裁模的基本類型從3個方面看：1、沖壓沖下部分是廢料，這道工序在沖壓工藝中是分離工序中的一類工序，稱為沖孔。2、 產(chǎn)品只需沖4個

7、孔，只有一道工序，即可以直接采用單工序模生產(chǎn)。單工序模：一般只有一對凸、凹模，在壓力機的一次行程中只完成一道沖壓工序的模具。按上、下模導向形式看：常用導柱模。因為上、下模上分別裝有導套、導柱兩種導向零件，用以保證凸、凹模工作時的準確位置。4）選擇沖壓設備板料液壓折彎機，顧名思義，應該是做彎曲板料用的，但是我們廠不是這樣用的，它是結合實際需要，又要考慮模具的結構形狀才使用的。該折彎機的公稱壓力400kN ,型號WC67Y-40T/2200.設備加工原理：將模具的下模座固定在工作臺上，通過彈簧將上模座支撐住，保證一定的裝模高度。當折彎機施力時滑塊向下運動同時彈簧被壓縮，即凸、凹模閉合，完成沖孔加工

8、，后來折彎機卸力時，滑塊向上運動，彈簧張開，使上模座上移，從而實現(xiàn)凸、凹模分開，以后依次往復運動。2.2工藝計算2.2.1凸、凹模間隙的確定 沖裁間隙是指沖裁凸、凹模工作部分的尺寸之差。即 Z=DA-dT式中Z沖裁間隙（mm）；DA凹模刃口尺寸（mm）;dT凸模刃口尺寸（mm）; 沖裁間隙影響著沖裁時變形的大小，對沖裁過程有很大的影響。間隙對模具壽命的影響 過小的間隙會引起： （）沖裁力、側壓力、摩擦力、卸料力、推料力增大，甚至會使材料粘連刃口，則更加劇刃口的磨損（）引起二次剪切，產(chǎn)生的碎屑也會使磨損加大。（）落料件或者廢料往往會梗塞在凹模洞口，導致凹模脹裂。過大的間隙會引起：（）沖裁力、卸料

9、力等減小，從而刃口磨損減小。（）零件毛刺增大，反而使刃口磨損加大。所以合理的間隙值可適當彌補模具制造精度不高和動態(tài)間隙不均引起的不足，不至于啃傷刃口，起到延長模具生命的作用。間隙對沖裁力的影響 間隙增大，材料所受的拉應力增大，沖裁力有一定程度的降低。 間隙減少，材料所受拉應力減小，壓應力增大，使沖裁力增大。間隙合理時，沖裁力最小。間隙對沖裁件質(zhì)量的影響間隙過小時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向外錯開一段距離。當凸模繼續(xù)下壓時，在上、下裂紋中間將產(chǎn)生二次剪切，在制件斷面形成兩個光亮帶。而夾在中間的是撕裂面，并在端面出現(xiàn)擠長的毛刺。間隙過大時，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時向內(nèi)錯開一段距離。材料的彎

10、曲與拉伸增大，拉應力增大，易產(chǎn)生剪裂紋，致使斷面光亮帶減小，圓角帶增大，所形成的厚而大的拉長毛刺難以去除，制件翹曲嚴重。采用經(jīng)驗公式法 Z/2=ct式中c與材料性能、厚度有關的系數(shù)（見表1）； t材料厚度（mm） 表1 系數(shù)c材料料厚t/mmt3t3軟鋼0.060.09當斷面質(zhì)量無特殊要求時，將t3mm的相應c值放大1.5倍。鋁合金0.060.10硬銅0.080.12結合實際：查表1，查得系數(shù)c=0.060.10 t=2.5 代入公式可求得Zmin=0.3mm Zmax=0.5mm2.2.2凸、凹模刃口尺寸的計算刃口尺寸計算原則（）在進行模具刃口加工尺寸計算時，沖孔以凸模為基準模，落料時以凹模

11、為基準模。（）考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設計沖孔模時，凸?；境叽鐒t應取工件孔的尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸；設計落料模時，凹模的基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。（）確定沖裁件刃口制造公差時，應根據(jù)沖裁件的精度要求。當凸、凹模分開加工時，其公差還應該滿足下式要求：T+A Zmax-Zmin式中T、A凸、凹模制造公差 Zmin、Zmax最大和最小合理間隙確定凸、凹模工作部分尺寸。單件生產(chǎn)，或者沖制薄料零件，形狀復雜的零件，為了保證凸、凹模的間的一定的間隙值，常采用凸模與凹模配加工的方法。配加工是沖孔以凸模為基準件，落料以凹模為基準件，先做好基準件，然后以基準件為基準加工另一件，使它們保持

12、一定的間隙。因此，只在基準件上標注尺寸和制造公差，另一件只標注基本尺寸并注明配做所留間隙值。根據(jù)凸?；蛘甙寄Ｉ铣叽缧再|(zhì)的不同分別計算如下：A類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會增大的尺寸；B類：凸模或凹模在磨損后會減小的尺寸；C類：凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸；對于落料凹?；蛘邲_孔凸模磨損后將會增大的A類尺寸，則刃口基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較小尺寸。A類尺寸=（制件的最大極限尺寸-x）+1/40對于落料凹?；蛘邲_孔凸模磨損后將會減小的B類尺寸, 則刃口基本尺寸應取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸。B類尺寸=（制件的最小極限尺寸+  x）-對于凸?；虬寄Ｔ谀p后基本保持不變的C類尺寸,不必

13、考慮磨損的影響,凸、凹模的基本尺寸取制件的中間尺寸，其上下偏差按對稱分布，C類尺寸=制件的中間尺寸±1/8其中沖裁件制造公差；X磨損系數(shù)，在0.51之間，與制造精度有關，可查表2選取表2磨損系數(shù)x料厚t/mm非圓形圓形10750507505工件公差/mm12<0.20.210.410.42<0.200.2024<0.240.250.490.50<0.240.24 沖孔9，3.4尺寸的計算由于沖孔時凸模為基準件，因此先計算凸模刃口尺寸由圖可知尺寸9±0.3mm，3.4±0.3mm 均為B類尺寸.由表2可查x=0.5加工9的孔dT=(8.7+0

14、.5×0.6)= 9沖孔凹模按凸模實際尺寸配作，保證最小間隙0.3mm.加工3.4的孔dT=(3.1+0.5×0.6)= 3.4沖孔凹模按凸模實際尺寸配作，保證最小間隙0.3mm.2.2.3沖裁力及壓力中心、計算沖裁力公式：F=1.3LtF: 沖裁力（N） L： 沖裁周長（mm） t：材料厚度（mm） ：材料的抗剪強度（MPa）沖孔力F1F1=3×1.3d1t+1.3d2t式中取=260MPad1=9 mmd2=3.4mmt=2.5mm將數(shù)值帶入得：F1=80.66kN公式：F2=nK2Fn:卡在凹模內(nèi)的沖孔廢料數(shù)目n=h/th:凹模洞口的直壁高度（mm）t：材料

15、厚度（mm）K2：推料力系數(shù)式中n=2 K2=0.05將數(shù)值帶入得：推料力F2=8.07kN則沖壓總工藝力F為：F=F1+F2=（80.66+8.07）kN=88.73kN確定折彎機的規(guī)格時應遵循的基本原則是：折彎機的公稱壓力必須大于沖壓工序所需壓力。對于一般施力行程較小的沖壓工序（如沖裁、淺彎曲、淺拉深等）P（1.11.3）Fg式中P：折彎機的公稱壓力kN;Fg: 沖壓總工藝力kN。從滿足沖壓工藝力的要求看：可選用400kN的折彎機。、壓力中心的確定從側向看：其中F1，F(xiàn)2表示前后導柱彈簧力（F1=F2）；F3：沖孔力；F4：限位力。為了保證F4隨著F3的變化而變化，即需使它們關于中心線對稱

16、。綜上所述：四力合力位于中心線上。所以，折彎機的力應與合力重合，即折彎機滑塊裝在模具的中心。2.3沖壓模的設計2.3.1模具總體設計設計一套模具，首先根據(jù)零件圖進行分析，計算一定的凸、凹模尺寸，選擇模架和模具類型。裝配圖見圖紙。2.3.2非標準零件設計1）凸模常見的圓形凸模結構形式如圖所示 (a) (b)圖(a)為A型圓凸模，適用于直徑d=115mm的凸模；圖(b) 為B型圓凸模，適用于直徑d=830mm的凸模.凸模的固定一般采用圖(a), (b) 所示, 凸模和固定板之間采用過渡配合, 凸模裝入固定板后,端面進行配磨.凸模長度L應根據(jù)模具的具體結構而定.為了保證剛度與強度，避免應力集中，將凸

17、模做成臺階結構及用圓角過渡。材料Cr12MoV GB1299-85 硬度HRC58-62 尾部回火HRC40-50所以d=3.4mm的凸模選用A型圓凸模(如圖)；d=9mm的凸模選用B型圓凸模(如圖)。在一般情況下, 凸模的強度是足夠的,所以沒有必要進行強度校核.2）凹模下圖是沖裁模常用的幾種凹模刃口形式. 圖(a)為錐形孔口凹模,一般取1530,由于孔內(nèi)不易積存工件或廢料,孔壁所受的摩擦力及脹力小,所以凹模的磨損及每次的修磨量小,但刃口強度較低, 每次刃磨后凹模尺寸增大.這種形式的凹模一般用于精度要求不高,形狀簡單,材料厚度較薄的工件的沖裁.圖(b), (c)為直筒形刃口,圖中h取510mm

18、, 取3°5°.其特點是刃口強度較高, 修磨后刃口尺寸不變, 孔口容易積存工件或廢料,推件力大且磨損大.這種刃口的凹模適用于形狀復雜或精度要求較高的沖裁.圖(a) 圖(b) 圖(c)凹模的輪廓尺寸，因其結構形式不同，受力狀況也不同，所以視具體情況而定。凹模是設計為帶有圓凹模形式的，這樣的話，在凹模刃口有磨損時，方便更換。所以d=3.4mm(如圖)和d=9mm的凹模 (如圖)。材料為Cr12MoV GB 1299-85 硬度HRC58-62凹模刃口尺寸按凸模3.4mm，9mm實際配作，保證間隙在0.3mm0.5mm。3）凸模固定板固定的作用是將2個凸模按位置關系連成整體并通過

19、螺釘、銷釘固定在上模座上。固定板的外形與凹模輪廓尺寸基本一致，厚度?。?.60.8）H凹，且固定板與凹模的配合常采用H7/n6 or H7/m6配合.材料為45鋼。凸模壓入固定板后，其尾部應與固定板壓入平面同磨。所以凸模3.4mm，9mm固定板零件(如圖)。4）凹模固定板固定的作用是將2個凹模按位置關系連成整體并通過螺釘、銷釘固定在下模座上。厚度取H凹，且固定板與凹模的配合常采用H7/n6 or H7/m6配合。材料為45鋼。凹模壓入固定板后，其尾部應與固定板壓入平面同磨。雖然固定凹模的結構是一樣的，但是其中的螺釘、銷釘固定位置是有所不同的。所以凹模3.4mm，9mm固定板零件(如圖)。5）卸

20、料板通過卸料螺釘固定在上模座上，卸料板的外形與凹模輪廓尺寸不一樣。材料為45鋼。加工3.4mm，9mm的卸料板一張和加工9mm的卸料板一張具體外形如圖紙。6）墊板墊板的作用是防止模座受凸模和凹模尾部擠壓而損壞模座。所以我上模座的下面和下模座的上面都設計了一定厚度的墊板。選用材料：45鋼 熱處理：淬火54-58HRC。具體外形如圖紙。這個分別有四張：加工3.4mm，9mm的上、下墊板兩張和加工9mm的上、下墊板兩張。7）出屑墊出屑墊的作用是：能保證一定的閉合高度；便于堆放廢料以及清理廢料。通過螺釘、銷釘固定在下模座上，出屑墊的外形與凹模輪廓尺寸基本一致。具體外形如圖紙。7）限位柱目的是為了保證模

21、具加工時在一定的高度內(nèi)。上下對稱。8）擋料塊保證零件的準確定位。2.3.3沖模標準模架和零件1）模架采用四導柱模架其上下滑動平穩(wěn)、導向準確，常用于制件尺寸精度要求高或尺寸大的沖壓模具，也用于大量生產(chǎn)的自動沖壓模具。模柄及上、下模座中間聯(lián)以導向裝置的總體稱為模架。（1） 上、下模座模座是模具的基礎件。上、下模座不僅要有足夠的強度、剛度，而且還要能抗壓與吸振。模座常用材料為HT200、HT250或ZG35、ZG45。模座大體分為圓形、橢圓形、方形、長方形4種。而我選用的是，A3。因為實際加工中，這樣的材料很常見的。由于加工的零件長，考慮到加工的難易程度，將上、下模座設計成方形。具體外形如圖紙。其中

22、左視圖中2-M12螺釘孔是工藝孔，知識便于加工時吊裝用的，在設計時是不用畫出來的。（2） 導柱和導套導柱和導套的結構與尺寸都可直接由國家標準中選用。在選用時應注意導柱的長度應保證沖模在最低工作位置時，導柱上端面與上模座頂面的距離不小于10-15mm,這是因為模具修磨后其閉合高度將減小。下模座與導柱底面的距離應為0.5-1mm。導柱和導套的配合精度，可根據(jù)沖裁模的精度、模具壽命、間隙大小來選用。一般為H7/n6的配合精度。通過相關資料，選用30*250的導柱50*120的導套標準件。（3）模柄在我這套模具中，不需要模柄。原因有兩個：1 折彎機的力是作用與模具的橫向中心線上的；2考慮到上模座的長度。2）標準零件（1）彈簧（2）內(nèi)六角螺釘M10（3）卸料螺釘M8（4）圓柱銷10、12（5）橡膠30結語 經(jīng)過一個半月的畢業(yè)設計，我對做模具的設計有了充分的理解。畢業(yè)設計，是我們的學習內(nèi)容。那是與一般在學校里上課的性質(zhì)是不一樣的。學校里主要是理論知識的學習，但是我們大三學生是要在邊工作的情況下完成畢業(yè)設計。做畢業(yè)設計時，要結合實際生產(chǎn)，再運用自己所學的知識，即理論與實際相結合。我所在的單位是一家以沖壓加工產(chǎn)