電池殼沖壓模具設計

1、題 目：電池殼的沖壓模具設計 目錄 弓丨言 .5 摘要 .6 Abstract 6. 第一章零件的工藝性分析 .6 第二章工藝方案的選擇與確定 7 第三章搭邊與排樣 8 第四章計算沖壓力與壓力中心 9 第五章初選設備 12 第六章 凸、凹模刃口尺寸的確定 .13 第七章模具的總體結構設計 .18 .27 第八章 工作零件的設計與計算 第九章 其他工藝結構零件的設計與選用 第十章 校核設備 第十一章模具的裝配與試模 參考文獻 附錄 畢業(yè)論文（設計）任務書 論文（設計）題目： 電池殼的沖壓模具設計 一、主要內(nèi)容及基本要求 對工件進行工藝分析。根據(jù)制件材料，形狀，尺寸等要求確定合話的 工藝選定相應的

2、成型設備和成型工藝參數(shù)，完成成型模具的設計，基本要求如下: 1. 繪制成型模具裝配圖 2. 繪制成型模具全套零件圖 3編寫設計說明書 二、重點研究的問題 根據(jù)制件材料，形狀，尺寸等要求如何確定合適的成型工藝選定相應的成型設備 和成型工藝參數(shù)。了解各種不同材料的沖壓工藝及成型過程，了解模具凸、凹的計算 過程，了解沖壓設備的各種工藝及成型過程。 三、進度安排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 收集資料、查找相關的參考文獻 1周 2 確定成型工藝、選擇成型設備和成型工藝參 數(shù) 1周 3 設計模具的主體結構、模具零件的設計與計 算 2周 4 繪制成型模具裝配圖 1周 5 繪制全套模具零件圖 3周

3、6 編寫設計說明書、翻譯英文資料 1周 7 畢業(yè)答辯 1周 8 四、應收集的資料及主要參考文獻 1. 肖景容、姜奎華主編沖壓工藝學北京：機械工業(yè)出版社 2000 2. 馬正元、韓啓主編沖壓工藝與模具設計北京：機械工業(yè)出版社.2003 3. 張正修主.沖模結構設計方法、要點及實例北京：機械工業(yè)出版社.2007 4. 薛啓翔主編.沖壓工藝與模具設計實例分析.北京：機械工業(yè)出版社.2008 5. 李名望主編.沖壓模具設計與制造技術指南.北京：化學工業(yè)出版社.2008 6. 徐政坤主編.沖壓模具設計與制造.北京：化學工業(yè)出版社，2003 引言 本次設計，是我的一次較全面的設計能力訓練，通過這次訓練，我

4、對模具基礎知 識及工程力學、互換性與測量技術、機械制圖、金屬工藝學、工程材料等專業(yè)課的綜 合運用有了一個較為系統(tǒng)全面的認識，同時也加深了對所學知識的理解和運用，將原 來看來比較抽象的內(nèi)容實現(xiàn)為具體化.這次課程設計初步掊養(yǎng)了我理論聯(lián)系實際的設計 思想，鍛練了我綜合運用模具設計和相關課程的理論，結合和生產(chǎn)實際分析和解決工 程實際問題的能力，鞏固、加深和擴展了有關機械設計方面的知識。 通過制訂設計方案，合理選擇傳動機構和零件類型，正確計算零件的工作能力、 確定尺寸和選擇材料，以及較全面地考慮制造工藝、使用和維護等要求，之后進行結 構設計，達到了解和掌握模具零件、機械傳動裝置和簡單模具的設計過程和方法

5、，對 如計算、繪圖、熟練和運用設計資料（包括手冊、圖冊、標準和規(guī)范等）以及使用經(jīng)驗 數(shù)據(jù)、進行經(jīng)驗估算和處理數(shù)據(jù)等方面的能力進行了一次全面的訓練。 因為本課程的主要目標是培養(yǎng)我們具有基本沖裁模設計能力的技術基礎課，因此 通過設計的實踐，使我了解到模具設計的基本要求、基本內(nèi)容和一般程序，掌握了機 械零件常用的設計準則。針對課程設計中出現(xiàn)的問題查閱資料，大大擴展了我們的知 識面，培養(yǎng)了我們在模具工業(yè)方面的興趣及實際動手能力，對將來我在模具方面的發(fā) 展起了一個重要的作用。本次課程設計是我對所學知識運用的一次嘗試，是我在機械 知識學習方面的一次有意義的實踐。 本次設計，我完全自己動手做，獨立完成自己的

6、設計任務，通過這次設計，弄懂了一 些以前書本中難以理解的內(nèi)容，加深了對以前所學知識的鞏固。在設計中，通過非常 感謝李應明老師的指導，使自己在設計思想、設計方法和設計技能等方面都得到了良 好的訓練。等專業(yè)課的綜合運用有了 8 A 表示W(wǎng)c 碳的含量在 0.14%0.22% 的低硬鋼 一已知條件 (1) 如下圖(1-1)所屬為沖裁零件限位板 零件名稱：限位板 零件材料：Q235A 生產(chǎn)要求：大批量生產(chǎn) 備注 計算及說明 第一章零件的工藝分析 (1)沖孔 如圖(1-1 )所示零件尺寸，寬帶 b=42mm厚度t=3mm滿足設計要求d2t, 且沖裁件外形由直線和圓弧組成，沒有尖角，且圓角半徑r0.5t

7、有利用模具壽命。零件沖孔d=29mm查表1-1，已知材料Q235A屈服點大 小235Mpa選dt為最小孔，滿足要求。 表1-1自由凸模沖孔的最小尺寸(mm) d為孔直徑 t為材料厚度 材料 圓孔 方形孔 矩形孔 長圓孔 鋼 700Mpa 鋼=400-700Mpa 鋼 1.5t d 1.3t dt d 0.9t d 1.2t dt d 0.8t d 0.7t d 1.35t d 1.2t d 0.9t d 0.8t d 1.1t d 0.9t d 0.7t d 0.6t 零件沖裁孔與邊緣的間距 d=21- (292) =6.5mm dt滿足設計要求。 (2)沖裁精度 2.6.7沖裁斷面的表面粗糙

8、度表2.6.8沖裁件允許毛刺的高度 材料 PlJKauik “ 1 17 3 I AZ 4-5 聶匱* Kfj pin 護 r s/ 護 w num 1 52O 城沖時址許的總只底電 0.015 1 0 02 W 1 ；O.O5 主產(chǎn)時比詳菊毛 ii i詁 6. o.u 0JS 通過杳上表2.6.7的沖裁斷面的表面粗糙度表Ra=12.5 ;查表2.6.8沖裁件允許 毛刺的高度：新建試模時 0.05mm生產(chǎn)時 0.15mm 計算及說明 備注 第2章工藝方案的選擇與確定 (1) 根據(jù)沖裁件的形狀，分為沖孔和落料兩道工序，且為大批量生 產(chǎn)，故選擇復合模。 (2) 提出可能方案 沖裁該零件，所需工序有

9、： (a) 落料 (b) 沖直徑29mm勺孔 根據(jù)以上工序，可以有如下方案 方案一：先落料 再沖直徑29mm勺孔； 方案二：在同一模具上同時完成沖直徑 29mm勺孔和落料 比較以上兩種方案，第二種方案易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，且生產(chǎn)率高 操作安全，適合大批量生產(chǎn)，所以選方案二。 (3) 沖模的生產(chǎn)過程簡圖如圖1-2 2ZZ3 圖1-2 計算及說明備注 9 第三章 (1)確定合理的排樣形式 根據(jù)材料的經(jīng)濟應用原則， 0% ，利用率越過越經(jīng)濟， 高的要留搭邊。 搭邊a和a1的數(shù)值查表 搭邊與排樣 材料利用率n=F /F 0X10 0%= F/AB X10 同時還要考慮沖裁件的精度要求，精度要求 n材料 利

10、用率； 1-4 F 工件 的實際面 積； 表1-4搭邊a和al數(shù)值(低碳鋼) 注：對于其他材料，應將表中數(shù)值乘以下系數(shù)：中等硬度鋼 11.1 ,硬鋁 11.2 故有： F0所用 材料面積， 包括工件面 積與廢料面 積； 0.9,硬鋼0.8硬黃銅 B -條料寬 度。 D1 -平行于 送料方向的 寬帶 D 垂直于 平行于送料 方向的寬帶 A送料 進距(相鄰 兩個制件對 應點的距 離)； 計算及說明備注 11 a=2.5 (mm) a1=2.2 (mm) (2) 確定條料寬度和步距 (mm (mm 每次只沖一個零件的步距A的計算式為： A=D1+2a1=( 51+21) +2*2.2=74.2 條料

11、寬度：B= (D+2a = (18+55) +2*2.5=78 (3) 計算利用率 選擇的排樣方式如圖1-3所示： 圖1-3 29 T材料 抗剪強度， 見附表 (MPa); L 沖裁周邊總 長(mm); 材料抗剪強度: T = 1.2Xt/d+0.6 ) * db 150(MPa) 沖孔邊緣：L1=29 X 3.14=91.06(mm) 落料邊緣：L2=21 X 3.14+2*(30+2*3.14+9*3.14+55)=3.5.02(mm) 沖孔力：F仁L1 t t=91.06 X 150 X 3=40977 N 落料力：F2= L2 t t=30502 X 150X 3=137259 N 沖

12、裁力：F0=F1+F2= 178236 N 考慮到模具刃口的磨損和凸凹模間隙的波動，材料的機械性能的變化，材料厚度 偏差的，實際所需的沖裁力還要增加30%,即： F=1.3 X F0=231706.8 N t材料 厚度(mm) d b抗拉強度 為 235(MPa) d-材料最大 寬度 工 件 的 實 際 面 積： F=52X 55+3.14*9*9 -2*(4*30) -3.14*4*4/2+0.5*3.14*21*21-3.14*(29 X 29)/4=3361.40 F0=A*B=74.2X 78=5787.6 材料利用率：n=F /F 0X10 0%= F/AEX100% =58.08%

13、 第四章計算沖壓力與壓力中心 (1)沖裁力的計算 普通平刃沖裁模，其沖裁力P 一般可按下式計算： FP= tL T 備注 計算及說明 當上模完成 一次沖裁后，沖入凹模內(nèi)的制件或廢料因彈性擴張而梗塞在凹模內(nèi)， 模面上的材料因彈性 收縮而緊箍在 凸模上。為了使沖裁工作繼續(xù)進行，必須將 箍在凸模上的材料料刮下 ，將梗塞在凹模內(nèi)的制件或廢料向下推出或向上頂出。 從凸模上刮下材料所需的力，稱為卸料力；從凹模內(nèi)向下推出制件或廢料所需的 力，稱為推料力；從凹模內(nèi)向上頂出制件需的力，稱為頂件力（圖1-5）。影響卸 料力、推料力和 頂件力 的因素很多，要精確地計算是困難的。在實際生產(chǎn)中常 采用經(jīng)驗 公式計算：

14、P沖裁力 （N）； 卸料力FQ = K Fp 推料力FQ1 = n K 1 Fp 頂件力FQ2 =k 2 Fp 圖1-4工藝力示意圖 材料 厚度/（mm K K1 K2 鋼 0.1 0.1 0.5 0.5 2.5 2.5 6.5 6.5 0.1 0.063 0.055 0.045 0.025 0.14 0.08 0.06 0.05 0.03 0.065 0.075 0.045 0.055 0.04 0.05 0.03 0.04 0.02 0.03 由下表 1-5 查的 K=0.045 K仁0.05 K2=0.04 解得：FQ=0.045X 178436.7=8029.65 N FQ1=0.05

15、X 178436.7=8921.84 N K卸料力 系數(shù)，其值為 0.02 0.06（薄料取 大值，厚料 取小值）； K1推料 力系數(shù)，其值 為0.03 0.07（薄料取 大值，厚料 取小值）； K2頂件 力系數(shù)，其值 為0.04 0.08（薄料取 大值，厚料 取小值）； n梗塞在 凹模內(nèi)的制件 或廢料數(shù)量（n 部分的 高 (mm) ； t 材料厚 度 (mm)。 h直刃口 FQ2=0.04X 178436.7=7137.47 N (2)沖裁中心 沖模的壓力中心，可按下述原則來確定： (a) 對稱形狀的單個沖裁件，沖模的壓力中心就是沖裁件的幾何中心。 (b) 工件形狀相同且分布位置對稱時，沖模

16、的壓力中心與零件的對稱中 心相重合。 (c) 形狀復雜的零件、多凸模的壓力中心可用解析計算法求出沖模壓力 中心。 解析法的計算依據(jù)是：各分力對某坐標軸的力矩之代數(shù)和等于諸力的合 力對該坐標軸力矩。求出合力作用點的座標位置00(x0, y 0 )，即為所求 X0= (X1+X2+X3+X4+X5 ) /5=66.2 Y0=(Y1+Y2+Y3+Y4+Y5)/5 =51.4 備注 計算及說明 計算及說明 備注 計算及說明 pleasecontact Q 3053703061 give you more perfect draw ings 備注 圖1-7 在壓力機 的一次工 作行程 中，在模 具同一部

17、 位同時完 成數(shù)道沖 壓工序的 模具，稱 為復合 模。 備注 第7章模具的總體結構設計 (1)模具的類型選擇 根據(jù)沖裁件的結構特點，需沖孔和落料兩道工序方能完成零件成型，而且 要進大批量的生產(chǎn)，綜合上述，課選擇正裝式復合模進行生產(chǎn)，其結構圖 如 圖 1-7.0 計算及說明 模具各部分名稱和代號等參數(shù)如下表1-12 X GB /T68 M1OX25 沉頭螺釘 2 45 23 導料板 2 45 EE 定蹄 3 斗5 詢質KB戲DO 21 凸模因定板 1 斗5 同員陋S2DO ac 噱釘 4 45 HRC40-45 19 頂桿 2 斗5 13 1 Crl2 17 頂件欖 1 45 dRC6(T-&2

18、 16 2 斗5 15 1 45 14 板料 1 A3 13 凸凹模 1 Crl 淬火 HRCAn-fiS 12 打料桿 1 45 11 fern 4 45 10 樸柄 1 T1OA iHMBBSldd 9 E 45 3 4 45 梓火 HSC4O-45 7 上模座 1 45 調(diào)斶H35200 6 墊板 1 45 粹火 REC40-45 5 凸穩(wěn)固定報 1 45 4 橡膠 1 3 卸料板 1 45 HRC400 2 凹撲 1 CrlE 碎火 KRC58-60 1 下模痙 1 45 i 周質HBS200 序 代號 塔稱 餐 材M 單依 總計 #注 號 1 ML 里 表 1-12 （2）模架的選擇

19、 模架由上下模座，模柄及導向裝置（導柱，導套）組成。 （a）模架的形式 模架的形式選擇后側導柱模架，可縱橫送料，送料方便。其模架的形式結 構如下圖1-8 計算及說明 備注 圖1-8 (b)導柱和導套 導柱和導套的結構與尺寸都可以直接從標準中選取，選滑動導向的導柱導 套，安裝尺寸示意圖如圖1-9. 備注 計算及說明 計算及說明 備注 （b）長度計算 凸模長度應根據(jù)模具結構的需要來確定。采用固定卸料板和導料板結構 時，圖1-12所示，凸模的長度應該為： L = h1 + h2+ h3+（ 1520） mm 圖 1-12 （C）材料和其他要求 沖裁件的形狀復雜，可選擇 Cr12,熱處理為淬火； 工作

20、部份的粗糙度為：Ra080.4 um固定部分粗糙度為：Ra1.60.8 um （2）凹模 （一）凹模洞口的類型 1.凹模洞口的類型 常用凹模洞口類型如圖1-14所示，其中a）、b）、c）型為直筒式刃口凹 模。其特點是制造方便，刃口強度高，刃磨后工作部分尺寸不變。廣泛用 于沖裁公差要求較小，形狀復雜的精密制件。但因廢料或制件在洞壁內(nèi)的 聚集而增大了推件力和凹模的漲裂力，給凸、凹模的強度都帶來了不利的 影響。一般復合模和上出件的沖裁模用a）、c）型，下出件的用b）或a）型。 d）、e）型是錐筒式刃口，在凹模內(nèi)不聚集材料，側壁磨損小。但刃口強度 差，刃磨后刃口徑向尺寸略有增大（如a = 30時，刃磨

21、0.1mm其尺寸增 大 0.0017mm） 圖1-14凹模洞口的類型 h1、 h2、 h3、t分別 為凸模固 定板、卸 料板、導 料板、材 料的厚 度。15 20mm為附 加長度， 包括凸模 的修磨 量，凸模 進入凹模 的深度及 凸模固定 板與卸料 板間的安 全距離。 凹模錐角 a、后角 3 和洞口高 度h，均 隨制件材 料厚度的 增加而增 大，一般 取 a = 1530、 3= 2 10mm。 計算及說明 備注 設計的為復合模和上出件的沖裁模用a）型，洞口的主要參數(shù)可查下表 1-13, 得到：a=303=3 h = 10mm。 表1-13洞口的主要參數(shù) 板料厚度 t/mm a 3 h/mm

22、4 0.5 1 15 2 5 1 2.5 15 2 6 2.5 30 3 8 2.凹模的外形尺寸 凹模的外形一般有矩形與圓形兩種。 凹模的外形尺寸應保證有足夠的 強度、剛度和修磨量。凹模的外形尺寸一般是根據(jù)被沖壓材料的厚度和沖 裁件的最大外形尺寸來確定如圖1-15所示。 圖1-15凹模外形尺寸 凹模厚度H = Kb （ 凹模壁厚c = （1.52 ）H （ 304 0 t=3mm 式中b為沖裁件的最大外形尺寸；K是考慮板料厚度的影響系數(shù)。查表 1-15 b 材料厚度t 3 50 100 0.3 1 0.35 0.42 0.5 1 r 0.6 i 100 200 0.2 0.22 0.28 0.

23、35 0.42 200 0.15 0.18 0.2 0.24 0.3 0.1 0.12 0.15 0.18 0.22 根據(jù)凹模壁厚即可算出其相應凹模外形尺寸的長和寬，然后可在冷 沖模國家標準手冊中選取標準值。 表1-15 系數(shù)K值 b=73mm 為沖裁件 的最大外 形尺寸； K是考慮 板料厚度 的影響系 數(shù) 查的： K = 0.5 (鼻5mm) 凹模厚度：H = Kb= 0.5 x 73=36.5mm 凹模壁厚：c= (1.5-2)H = (54.75 73) mm( 3& 40mm) 第九章其他工藝結構零件的設計與選用 1. 定位零件 模具上的定位零件的作用是將毛坯和半成品在模具上能夠正確的

24、定位，根 據(jù)毛坯的形狀，尺寸，模具的結構形式可選以下定位零件： 導料板：用于條形料的送料，條料靠在一側的導料板，沿著設計的方向送 料。 定位銷：為上下模座定位，保證沖裁精度。 2. 卸料和壓料零件 (1)卸料板 如圖1-16，為固定卸料板，適用于設計沖裁件卸料，作用為當凸凹模完成 一次回程時，阻擋余料，使其脫落，卸料班為45鋼，熱處理為淬火硬度 HRC4 50。 圖 1-16 (3)頂件桿 如圖1-17，為頂件桿，取直徑510mm其與凹模內(nèi)壁的間隙不宜過大, 般取0.10.2mm但不小于0.05mm頂件板的材料為45鋼。 備注 計算及說明 3. 緊固零件 (1) 沉頭螺釘：表1-12中17,用

25、于固定導料板。 (2) 螺釘：表1-12中的，8, 11, 20用于固定模具固定板，從而固定凸凹 模和凹模，保證沖裁精度。 第十章 校核設備 (1)壓力機和閉模高度的校核 沖裁時，壓力機的公稱壓力必須大于或等于沖裁各工藝力的總和。 采用彈壓卸料裝置和上出件的模具時： FP 總 =FP+ FQ + FQ 2=178436.7+8029.65+7137.4 ； -. WU 根據(jù)標稱壓力等參數(shù)查表1-7，可初選壓力機為：JH23-25，其閉模高度最大為 260mm 又由落料凸凹模標準查得，高度為101mm符合要求，如下圖 0) 圖1-16-2閉模高度 備注 計算及說明 第十一章模具的裝配與試模 (1

26、) 模具安裝順序 1. 清洗壓力機滑塊底面，工作臺和墊片平面及上下模座的頂面和底 面。 2. 降沖模置于壓力機工作臺或墊片上，移至近似工作位置。 3. 觀察工件或廢料能否落下。 4. 用手搬動飛輪或壓力機的寸裝置，是壓力機滑塊逐漸降至下極點。 在滑塊下降過程中移動沖模，以便模柄進入滑塊中的模柄孔內(nèi)。 5. 調(diào)節(jié)壓力機至近似的閉合高度。 6. 安裝固定下模的壓板，墊塊和螺栓，但不擰緊。 7. 緊固上模，確保上模頂部與滑塊底面貼近無縫隙。 8. 緊固下模，逐次交替擰緊。 9. 調(diào)整閉模高度，使凸模進入凹模。 10. 回升滑塊，在個滑動部分加潤滑劑，確保導套上部出氣槽暢通。 11. 以紙試沖，觀察毛刺以判斷間隙是否均勻。滑塊寸動或手搬使飛輪 移動。 12. 刃口加油，用規(guī)定材料試沖若干件，檢查沖件質量。 13. 安裝，調(diào)試送料和出料裝置。 14. 再次試沖。 15. 安裝安全裝置。 (2) 常見的試沖缺陷和調(diào)整方法 試沖的缺陷 送料不暢或料被卡 死 生產(chǎn)原因 1. 兩導料板件的尺寸過小或有斜 度 2. 凸模與卸料板之間間隙過大， 是搭邊翻扭 3. 用側刃定距的的沖裁模導料板 的