太陽(yáng)能鋁邊框沖孔模設(shè)計(jì)

1、基于電池板鋁邊框沖孔模的設(shè)計(jì)摘 要如今沖壓業(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(guān)重要的作用。對(duì)于即將畢業(yè)又提前就業(yè)的我們?nèi)绾芜x擇一個(gè)比較適合的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題呢？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(shí)際生產(chǎn)情況，另一方面再運(yùn)用我在學(xué)校里學(xué)到的一定的基礎(chǔ)知識(shí)（即理論知識(shí)），從而完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：沖壓 沖壓模具 沖裁模目 錄摘要i第一章引言1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介11.2介紹工廠情況11.3 選題原因11.4選題意義2第二章設(shè)計(jì)課題2.1工藝分析32.2工藝計(jì)算42.2.1凸、凹模間隙的確定42.2.2凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算62.2.3沖裁力及壓力中心8

2、2.3沖壓模的設(shè)計(jì)92.3.1模具總體設(shè)計(jì)92.3.2非標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)102.3.3沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和零件131）模架132）標(biāo)準(zhǔn)零件14結(jié)語(yǔ)15參考文獻(xiàn)16致謝17第一章 引 言1.1畢業(yè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)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(shí)際生產(chǎn)情況，另一方面再運(yùn)用我在學(xué)校里學(xué)到的一定的基礎(chǔ)知識(shí)（即理論知識(shí)），從而完成我的畢業(yè)設(shè)計(jì)。1.2介紹公司情況公司名為江陰愛(ài)康太陽(yáng)能器材有限公司，位于華士鎮(zhèn)穿山路61號(hào)。公司目前主要加工太陽(yáng)能電池板鋁邊框、游戲機(jī)鋁邊框、天花支架、切割us鋁框等等。加工出來(lái)的產(chǎn)品相當(dāng)于是半成品。這其中的加工過(guò)程的工序是比較簡(jiǎn)單，一條生產(chǎn)線的工序一般是切斷、切

3、邊、沖孔、落料、鉆孔、擴(kuò)孔、吹氣、放治具、去毛刺、過(guò)程檢查、成品檢查、擦酒精、打包，最后將箱子置于托盤(pán)上捆包。這相應(yīng)的設(shè)備有：切割機(jī)、沖床、折彎?rùn)C(jī)、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(shí)有一定的粘性，表面是一層保護(hù)膜，是通過(guò)氧化電泳，噴砂處理而成的，當(dāng)把型材放入模具內(nèi)加工時(shí)，用力大一點(diǎn)，型材很容易被撞傷和擦傷，所以加工時(shí)應(yīng)輕拿輕放。 廠里的模具均是單工序摸，而且是結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)設(shè)計(jì)的。模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，但是結(jié)很緊湊、精致和巧妙。如沖壓落料加工時(shí)，落料摸上無(wú)摸柄與沖床上的滑塊相連接。這樣的話，這個(gè)模具是如何使凸、凹摸分開(kāi)的，從而完成一次落料加工的呢？沖空加

4、工時(shí)，沖空模具是裝在折彎?rùn)C(jī)上的，這與一般情況下，折彎?rùn)C(jī)是用來(lái)彎曲加工的有所不同。因?yàn)榧庸げ牧蠟殇X合金型材，由其材質(zhì)規(guī)格知：含鋁量為95%，所以加工中要注意兩點(diǎn)：1、 材質(zhì)軟，則用力要小。2、 加工過(guò)程中，需時(shí)常加油。因?yàn)榧庸r(shí)有鋁屑粘在刃口上。而且對(duì)加什么油也要結(jié)合實(shí)際考慮一下。不象一般用機(jī)油潤(rùn)滑，而是用切削油。原因是機(jī)油也有粘性，這樣起不到作用。1.3選擇這個(gè)課題的原因做畢業(yè)設(shè)計(jì)，是我們的學(xué)習(xí)內(nèi)容。那是與一般在學(xué)校里上課的性質(zhì)是不一樣的。學(xué)校里主要是理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，但是我們大三學(xué)生是要在邊工作的情況下完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，再運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)，即理論與實(shí)際相結(jié)合。1.4

5、 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(guān)重要的作用。對(duì)于即將畢業(yè)又提前就業(yè)的我們?nèi)绾芜x擇一個(gè)比較適合的畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)肯定是需要沖壓模具的。這就為我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)提供了一個(gè)素材。我們?cè)谝环矫孀霎厴I(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，再結(jié)合實(shí)際情況，從而學(xué)到無(wú)法從書(shū)本知道的知識(shí)，進(jìn)而對(duì)其中有些不足之處提出自己的改進(jìn)方法。這樣，鍛煉了我們的思考能力，也解決了有關(guān)模具的問(wèn)題，更扎實(shí)了自己的基礎(chǔ)知識(shí)，豐富了自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 第二章設(shè)計(jì)課題（即設(shè)計(jì)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，

6、料厚2.5mm孔39、3.4由沖孔制成。其次分析沖裁的結(jié)構(gòu)工藝性1、 加工該產(chǎn)品時(shí)，只需沖四個(gè)孔，該產(chǎn)品是太陽(yáng)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(guò)沖孔模加工一道工序便完成了，但如何設(shè)計(jì)模具？在哪種設(shè)備上加工呢？2、 沖孔時(shí)，因受凸模強(qiáng)度限制，孔的尺寸不宜過(guò)小。用一般沖模沖圓孔時(shí)，對(duì)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(gè)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(guò)演算可知d0.8材料厚度t，即符合要

7、求。2）分析比較和確定工藝方案針對(duì)開(kāi)始介紹的產(chǎn)品的形狀，加工要求，進(jìn)行模具工藝的分析。方案一：四個(gè)孔同時(shí)進(jìn)行加工方案二：四個(gè)孔分開(kāi)進(jìn)行加工方案一生產(chǎn)效率高，并節(jié)約了工作時(shí)間。方案二生產(chǎn)效率較低，而且工作時(shí)間長(zhǎng)。通過(guò)以上兩種方案的分析比較，對(duì)該沖壓件生產(chǎn)以采用方案一為佳。 3）確定沖模類型及結(jié)構(gòu)形式 沖壓是建立在金屬塑性變形的基礎(chǔ)上，利用安裝在沖壓設(shè)備上的模具對(duì)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(shè)備和沖壓材料，后兩者都已介紹過(guò)了，現(xiàn)在就重點(diǎn)在“沖壓工藝與模具”上，難點(diǎn)也在這。關(guān)于沖裁模的基本類型從3個(gè)方

8、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(gè)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(duì)凸、凹模，在壓力機(jī)的一次行程中只完成一道沖壓工序的模具。按上、下模導(dǎo)向形式看：常用導(dǎo)柱模。因?yàn)樯稀⑾履Ｉ戏謩e裝有導(dǎo)套、導(dǎo)柱兩種導(dǎo)向零件，用以保證凸、凹模工作時(shí)的準(zhǔn)確位置。4）選擇沖壓設(shè)備板料液壓折彎?rùn)C(jī)，顧名思義，應(yīng)該是做彎曲板料用的，但是我們廠不是這樣用的，它是結(jié)合實(shí)際需要，又要考慮模具的結(jié)構(gòu)形狀才使用的。該折彎?rùn)C(jī)的公稱壓力400kn ,型號(hào)wc67y-40t/2200.設(shè)備加工原理：將模具的下模座固定在工作臺(tái)上，通過(guò)彈簧將

9、上模座支撐住，保證一定的裝模高度。當(dāng)折彎?rùn)C(jī)施力時(shí)滑塊向下運(yùn)動(dòng)同時(shí)彈簧被壓縮，即凸、凹模閉合，完成沖孔加工，后來(lái)折彎?rùn)C(jī)卸力時(shí)，滑塊向上運(yùn)動(dòng)，彈簧張開(kāi)，使上模座上移，從而實(shí)現(xiàn)凸、凹模分開(kāi)，以后依次往復(fù)運(yùn)動(dòng)。2.2工藝計(jì)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(shí)變形的大小，對(duì)沖裁過(guò)程有很大的影響。間隙對(duì)模具壽命的影響 過(guò)小的間隙會(huì)引起： （）沖裁力、側(cè)壓力、摩擦力、卸料力、推料力增大，甚至?xí)共牧险尺B刃口，則更加劇刃口的磨損（）引起二次剪切，產(chǎn)生的碎屑

10、也會(huì)使磨損加大。（）落料件或者廢料往往會(huì)梗塞在凹模洞口，導(dǎo)致凹模脹裂。過(guò)大的間隙會(huì)引起：（）沖裁力、卸料力等減小，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(dāng)彌補(bǔ)模具制造精度不高和動(dòng)態(tài)間隙不均引起的不足，不至于啃傷刃口，起到延長(zhǎng)模具生命的作用。間隙對(duì)沖裁力的影響 間隙增大，材料所受的拉應(yīng)力增大，沖裁力有一定程度的降低。 間隙減少，材料所受拉應(yīng)力減小，壓應(yīng)力增大，使沖裁力增大。間隙合理時(shí)，沖裁力最小。間隙對(duì)沖裁件質(zhì)量的影響間隙過(guò)小時(shí)，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時(shí)向外錯(cuò)開(kāi)一段距離。當(dāng)凸模繼續(xù)下壓時(shí)，在上、下裂紋中間將產(chǎn)生二次剪切，在制件斷面形成兩個(gè)光亮帶。而夾在中

11、間的是撕裂面，并在端面出現(xiàn)擠長(zhǎng)的毛刺。間隙過(guò)大時(shí)，凸模刃口處的裂紋比合理間隙時(shí)向內(nèi)錯(cuò)開(kāi)一段距離。材料的彎曲與拉伸增大，拉應(yīng)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(zhǎng)毛刺難以去除，制件翹曲嚴(yán)重。采用經(jīng)驗(yàn)公式法 z/2=ct式中c與材料性能、厚度有關(guān)的系數(shù)（見(jiàn)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(dāng)斷面質(zhì)量無(wú)特殊要求時(shí)，將t3mm的相應(yīng)c值放大1.5倍。鋁合金0.060.10硬銅0.080.12結(jié)合實(shí)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

12、凸、凹模刃口尺寸的計(jì)算刃口尺寸計(jì)算原則（）在進(jìn)行模具刃口加工尺寸計(jì)算時(shí)，沖孔以凸模為基準(zhǔn)模，落料時(shí)以凹模為基準(zhǔn)模。（）考慮到?jīng)_裁中凸、凹模的磨損，設(shè)計(jì)沖孔模時(shí)，凸?；境叽鐒t應(yīng)取工件孔的尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸；設(shè)計(jì)落料模時(shí)，凹模的基本尺寸應(yīng)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(shí)，應(yīng)根據(jù)沖裁件的精度要求。當(dāng)凸、凹模分開(kāi)加工時(shí)，其公差還應(yīng)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(fù)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

13、。配加工是沖孔以凸模為基準(zhǔn)件，落料以凹模為基準(zhǔn)件，先做好基準(zhǔn)件，然后以基準(zhǔn)件為基準(zhǔn)加工另一件，使它們保持一定的間隙。因此，只在基準(zhǔn)件上標(biāo)注尺寸和制造公差，另一件只標(biāo)注基本尺寸并注明配做所留間隙值。根據(jù)凸模或者凹模上尺寸性質(zhì)的不同分別計(jì)算如下：a類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)增大的尺寸；b類：凸?；虬寄Ｔ谀p后會(huì)減小的尺寸；c類：凸模或凹模在磨損后基本不變的尺寸；對(duì)于落料凹?；蛘邲_孔凸模磨損后將會(huì)增大的a類尺寸，則刃口基本尺寸應(yīng)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(duì)于落料凹模或者沖孔凸模磨損后將會(huì)減小的b類尺寸, 則刃口基本尺寸應(yīng)取工件尺寸公差范圍內(nèi)的較大尺寸

14、。b類尺寸=（制件的最小極限尺寸+ x）-對(duì)于凸模或凹模在磨損后基本保持不變的c類尺寸,不必考慮磨損的影響,凸、凹模的基本尺寸取制件的中間尺寸，其上下偏差按對(duì)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(guān)，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/mm120.20.210.410.420.200.20240.240.250.490.500.240.24 沖孔9，3.4尺寸的計(jì)算由于沖孔時(shí)凸模為基準(zhǔn)件，因此先計(jì)算凸模刃口尺寸由圖可知尺寸90.3mm，3.40.3mm 均為b類尺寸.由表2可查x=0.5加工

15、9的孔dt=(8.7+0.50.6)= 9沖孔凹模按凸模實(shí)際尺寸配作，保證最小間隙0.3mm.加工3.4的孔dt=(3.1+0.50.6)= 3.4沖孔凹模按凸模實(shí)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(jì)算沖裁力公式：f=1.3ltf: 沖裁力（n） l： 沖裁周長(zhǎng)（mm） t：材料厚度（mm） ：材料的抗剪強(qiáng)度（mpa）沖孔力f1f1=31.3d1t+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：材料厚度（mm）

16、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?rùn)C(jī)的規(guī)格時(shí)應(yīng)遵循的基本原則是：折彎?rùn)C(jī)的公稱壓力必須大于沖壓工序所需壓力。對(duì)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?rùn)C(jī)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?rùn)C(jī)。、壓力中心的確定從側(cè)向看：其中f1，f2表示前后導(dǎo)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(guān)于中心線對(duì)稱。綜上所述：

17、四力合力位于中心線上。所以，折彎?rùn)C(jī)的力應(yīng)與合力重合，即折彎?rùn)C(jī)滑塊裝在模具的中心。2.3沖壓模的設(shè)計(jì)2.3.1模具總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一套模具，首先根據(jù)零件圖進(jìn)行分析，計(jì)算一定的凸、凹模尺寸，選擇模架和模具類型。裝配圖見(jiàn)圖紙。2.3.2非標(biāo)準(zhǔn)零件設(shè)計(jì)1）凸模常見(jiàn)的圓形凸模結(jié)構(gòu)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(guò)渡配合, 凸模裝入固定板后,端面進(jìn)行配磨.凸模長(zhǎng)度l應(yīng)根據(jù)模具的具體結(jié)構(gòu)而定.為了保證剛度與強(qiáng)度，避免應(yīng)力集中，將凸模做成臺(tái)階結(jié)

18、構(gòu)及用圓角過(guò)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(qiáng)度是足夠的,所以沒(méi)有必要進(jìn)行強(qiáng)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(qiáng)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(jiǎn)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, 取35.

19、其特點(diǎn)是刃口強(qiáng)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(fù)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(jié)構(gòu)形式不同，受力狀況也不同，所以視具體情況而定。凹模是設(shè)計(jì)為帶有圓凹模形式的，這樣的話，在凹模刃口有磨損時(shí)，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(shí)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(gè)凸模按位置關(guān)系連成整體并通過(guò)螺釘、銷釘固定在上模座上。固定板的外

20、形與凹模輪廓尺寸基本一致，厚度取（0.60.8）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(yīng)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(gè)凹模按位置關(guān)系連成整體并通過(guò)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(yīng)與固定板壓入平面同磨。雖然固定凹模的結(jié)構(gòu)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）卸料板通過(guò)卸料螺釘固定在上模座上，卸料

21、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(shè)計(jì)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(gè)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?jí)|出屑?jí)|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(guò)螺釘、銷釘固定在下模座上，出屑?jí)|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具加工時(shí)在一定的高度內(nèi)。上下對(duì)稱。8）擋料塊保證零件的準(zhǔn)確定位。2.3.3沖模標(biāo)準(zhǔn)模架和零件1）模架采用四導(dǎo)柱模架其上下滑動(dòng)平穩(wěn)、導(dǎo)向準(zhǔn)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(dòng)沖壓模具。模柄及上、下模座中間聯(lián)以導(dǎo)向裝置的總體稱為模架。（1） 上、下模座模座是模具的基礎(chǔ)件。上、下模座不僅要有足夠的強(qiáng)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(zhǎng)方形4種。而我選用的是，a3。因?yàn)閷?shí)際加工中，這樣