電池殼的沖壓模具設計

電池殼的沖壓模具設計,電池,沖壓,模具設計 店長鏈接：www.5201314cad.com 淘寶店鋪 5201314cad.taobao.com目 錄摘要.1Abstract.2第1章 緒論.3 1.1沖壓模具簡介.3 1.2沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀及技術趨勢.4第2章 沖壓件的工藝性分析及總體方案的設計.5 2.1沖裁件的工藝性分析.6 2.2沖孔.6 2.3沖裁精度.6 2.4沖裁工藝方案的選擇與確定.7第3章 主要設計計算.8 3.1排樣方式的確定及其計算.8 3.1.1確定合理的排樣方式.8 3.1.2確定條料寬度和步距.9 3.1.3計算利用率.9 3.2沖壓力的計算. 10 3.2.1沖裁力.10 3.3壓力中心的確定與相關計算. .11 3.4工作零件刃口尺寸的計算.14 3.4.1沖孔.15 3.4.2落料.17第4章 電池殼的拉伸工藝及計算.18 4.1零件的工藝性分析.18 4.2工藝方法的確定.19 4.3零件工藝計算.19 4.3.1拉伸工藝計算.19 4.3.2確定拉伸次數(shù).19 4.3.3確定各次拉伸半成品尺寸.19 4.4排樣計算.21 4.5落料拉伸復合模工藝計算.22 4.5.1落料凹凸模刃口尺寸計算.22 4.5.2首次拉伸凸凹模尺寸計算.23 4.5.3壓邊力和拉伸力計算.24 4.6模具零部件結構的確定.24 4.6.1落料、拉伸復合模零部件設計.24 4.6.2其他零部件設計.25 4.7模具閉合高度校核.25第5章 沖床的選用與校核.26 5.1沖床的選用.26 5.2沖床的校核.26第6章 模具的總體結構設計.27 6.1模具的類型選擇.30 6.2模架的選擇.30 6.2.1模架的形式.30 6.2.2導柱和導套.30 6.2.3模柄的選擇.30 6.3定位零件的選擇.30第7章 工作零件的設計與計算.31 7.1凸模.31 7.1.1凸模的結構形式.31 7.1.2材料選取.31 7.1.3凸模的固定形式.31 7.2凹模.32 7.3凹凸模.32第8章 模具的裝配與檢測.34 8.1模具的裝配.34 8.2模具的檢測.34 8.3常見的試沖缺陷和調整方法.34致謝.36參考文獻.37摘 要 本設計為電池殼的沖壓模具設計，根據(jù)設計零件的尺寸、材料、批量生產(chǎn)等要求，首先分析零件的工藝性，確定沖裁工藝方案及模具結構方案，然后通過工藝設計計算，確定排樣和搭邊，計算沖壓力和壓力中心，初選壓力機，計算凸、凹模刃口尺寸和公差，最后設計選用零、部件，對壓力機進行校核，繪制模具總裝草圖，以及對模具主要零件的加工工藝規(guī)程進行編制。其中在結構設計中，主要對凸模、凹模、凸凹模、定位零件、卸料與出件裝置、模架、沖壓設備、緊固件等進行了設計，對于部分零部件選用的是標準件，就沒深入設計，并且在結構設計的同時，對部分零部件進行了加工工藝分析，最終才完成這篇畢業(yè)設計。關鍵詞：模具；沖裁件；凸模；凹模；凸凹模；AbstractThedesignforaplateofcoldstampingdiedesign,accordingtothesizeofthedesigncomponents,materials,massproduction,etc.,thefirstpartoftheprocessofanalysistodeterminetheblankingprocessplanninganddiestructureoftheprogram,andthenthroughtheprocessdesigncalculations,determinethenestingandcuttingboard,calculatethepressureandpressurewashedcenters,primarypresses,computingconvexandconcaveDieCuttingEdgedimensionsandtolerances,thefinaldesignselectionofpartsandcomponents,topressforchecking,drawingdieassemblydrawings,aswellasMoldprocessingtechnologyofthemainpartstothepreparationprocedures.Inwhichthestructuraldesign,primarilytothepunchanddie,punchanddie,positioningparts,unloadingandoutofpiecesofequipment,mold,pressingequipment,fasteners,etc.hasbeendesigned,fortheselectionofsomecomponentsarestandardparts,thereisnoin-depthdesign,andstructuraldesign,whilesomepartsfortheprocessingprocessanalysisandultimatelytocompletethisgraduationproject.Keywords:mold;stampingparts;punch;die;punchanddie;第1章 緒論1.1沖壓模具簡介 在現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)中，模具是重要的工藝裝備之一，它在鑄造，鍛造，沖壓，塑料，粉末冶金，陶瓷制品等生活生產(chǎn)行業(yè)中得到廣泛應用。由于采用模具能提高生產(chǎn)效率、節(jié)約材料、降低成本，并且可以保證一定的加工質量要求，所以，汽車，飛機、拖拉機電器、儀表、玩具和日常用品等產(chǎn)品的零部件很多都采用模具加工。隨著工業(yè)科學技術的，工業(yè)產(chǎn)品的品種和數(shù)量不斷增加，產(chǎn)品的改性換代加快，對產(chǎn)品質量、外觀不斷提出新的要求，對模具質量的要求也越來越高。，如果模具設計及制造水平落后，產(chǎn)品質量低劣，制造周期長，必將影響產(chǎn)品的更新?lián)Q代，使產(chǎn)品失去競爭能力，阻礙生產(chǎn)和經(jīng)濟的發(fā)展。因此，模具設計及制造技術在國民經(jīng)濟中的地位是顯而易見的。 沖壓是在室溫下，利用安裝在壓力機上的模具對材料施加壓力使其產(chǎn)生分離或塑性變形，從而獲得所需的零件的一種壓力加工方法。冷沖壓在工業(yè)生產(chǎn)中應用十分廣泛，其加工效率高，且操作方便，易于實現(xiàn)自動化；沖壓時模具保證了沖壓件的尺寸與形狀精度，一般不破壞沖壓件的表面質量，而且壽命比較長，所以沖壓件質量穩(wěn)定，互換性好具有“一模一樣”的特征；可以加工出尺寸范圍比較大、形狀復雜的零件，如小到鐘表的秒針，大到汽車縱梁、覆蓋件等，加上沖壓時材料冷變形硬化效應，沖壓件強度和剛度均較高；沖壓沒有切屑廢料的生成，材料的消耗小，且不需要其他的熱設備，也是一種省料的加工方法；沖壓件陳本較低；但是沖壓一般使用的模具具有專用型，有時一個復雜的零件需要數(shù)套模具才能加工成型，且模具精度較高，技術要求高，是技術密集型產(chǎn)業(yè)，所以只有在沖壓件生產(chǎn)批量較大杜鋒情況下才能充分的體現(xiàn)從而獲得較好的經(jīng)濟效益。1.2沖壓模具的發(fā)展現(xiàn)狀及技術趨勢 改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。 隨著與國際接軌的腳步不斷加快，市場競爭的日益加劇，人們已經(jīng)越來越認識到產(chǎn)品質量、成本和新產(chǎn)品的開發(fā)能力的重要性。而模具制造是整個鏈條中最基礎的要素之一。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術進步的投資力度，將技術進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力。一些國內模具企業(yè)已普及了二維CAD，并陸續(xù)開始使用Pro/E、PDX、UG NX、NX Progressive Die Design、I-DEAS、Euclid-IS、Logopress3、3DQuickPress、MoldWorks和Topsolid Progress等國際通用軟件，個別廠家還引進了Moldflow、C-Flow、DYNAFORM、Optris和MAGMASOFT等CAE軟件，并成功應用于沖壓模的設計中。以汽車覆蓋件模具為代表的大型沖壓模具的制造技術已取得很大進步，東風汽車公司模具廠、一汽模具中心等模具廠家已能生產(chǎn)部分轎車覆蓋件模具。此外，許多研究機構和大專院校開展模具技術的研究和開發(fā)。經(jīng)過多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技術方面取得了顯著進步；在提高模具質量和縮短模具設計制造周期等方面做出了貢獻。 雖然中國模具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的發(fā)展，但許多方面與工業(yè)發(fā)達國家相比仍有較大的差距。例如，精密加工設備在模具加工設備中的比重比較低；CAD/CAE/CAM技術的普及率不高；許多先進的模具技術應用不夠廣泛等等，致使相當一部分大型、精密、復雜和長壽命模具依賴進口。第2章 沖壓件的工藝性分析及總體方案的設計下圖2-1所示為沖裁零件的限位板材料：A3(A3為優(yōu)質碳素結構鋼，具有較好的沖裁成形性能)厚度：3mm生產(chǎn)批量：大批量未標注公差：按IT14級確定 44圖2-1 限位板2.1沖裁件的工藝性分析 沖壓件的工藝性是指沖壓件對沖壓工藝的適應性。沖裁件的工藝性是否合理，對沖裁件的質量、模具壽命和生產(chǎn)率有很大影響，在一般情況下，對沖壓件工藝性影響最大的幾何形狀尺寸和精度要求。良好的沖壓工藝性應能滿足材料較省、工序較少、模具加工較容易、壽命較高、操作方便及產(chǎn)品質量穩(wěn)定等要求。2.2沖孔如圖2-1所示，限位板寬b=44mm，厚t=3mm，零件沖孔d=30mm，滿足設計要求d2t，且沖裁件外形由直線和圓弧組成，結構簡單，無尖角，對沖裁加工較為有利，且圓角半徑r0.5t，有利于延長模具壽命。根據(jù)表2-1，已知材料A3屈服點大小為235Mpa，選dt為最小孔，滿足設計要求。表2-1 自由凸模沖孔的最小尺寸(mm) 材料圓孔方形孔矩形孔長圓孔鋼700Mpa鋼=400-700Mpa鋼2t矩形件或邊長L50或r0.10.50.04500550.0650.080.52.50.040.050.0500.062.56.50.030.040.0400.056.50.020.030.0250.03查表得： K卸=0.035 K推=0.04 K頂=0.05F卸=0.035170408=5964.2N （3-14） F推=0.04170408=6816.3N （3-15） F頂=0.05170408=10224.5N （3-16）總沖壓力：F0 =F +F推+F卸=221531+5964.2+6816.3=234311.5N （3-17）3.3壓力中心的確定與相關計算 在設計模具時，要求模具模柄中心（一般情況也是凹模幾何中心）與壓力中心重合。對要求不高或沖裁力較小或間隙較大的模具，壓力中心也不允許超出模柄投影面積范圍。（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。 計算壓力中心，應先畫出凹模型口圖，如圖3.2所示，在圖中將xOy坐標系建立在如圖所示的位置上，將沖裁輪廓線按幾何圖形分解成L1L10基本線，每條線都要計算出線總長度、力的作用點到x軸的距離及到y(tǒng)軸的距離。L1、L3、L4、L、L、L9是圓弧，其力在x方向的作用點可從有關手冊中查出，位于距圓心2R/處；L3、L6、L、L10是直線，力的作用點位于直線中間；L2由1個30mm的圓組成，力的作用點位于30mm的圓心. 圖3-2壓力中心根據(jù)下表3-3，代入壓力中心計算公式求得該模具的壓力中心點的坐標X0= ( L1x1+L2x2+L10x10)/(L1+L2+L10)=0mm （3-18）Y0=(L1y1+L2y2+L10y10)/(L1+L2+L10)=26.04mm （3-19）表3-3:壓力中心數(shù)據(jù)表壓力中心數(shù)據(jù)表基本要素長度L/mm各基本要素壓力中心的坐標值XYL1=69.115053.34L2=94.2478044L3= 31.15482228.42L4= 6.90123.7110.17L5= 29.664531.820L6=2814-9L7=28-14-9L8=29.6645-32.820L9=6.901-23.7110.17L10=31.1548-2228.42合計354.8034026.043.4工作零件刃口尺寸的計算 在沖裁件尺寸的測量和使用中，都是以光亮面的尺寸為基準的。落料件的光亮面是因凹模刃口擠切材料產(chǎn)生的，而孔的光亮面是凸模刃口擠切材料產(chǎn)生的，故計算刃口尺寸時，應按沖孔和落料兩種情況分別進行。 已知材料為A3，厚度3mm，沖裁件精度IT14，公差表如表3-4所示: 表3-4 IT12-IT14級公差標準基本尺寸 IT12(mm)IT13(mm)IT14(mm)3mm0.10.140.253-6mm0.120.180.36-10mm0.150.220.3610-18mm0.180.270.4318-30mm0.210.330.5230-50mm0.250.390.6250-80mm0.30.460.7480-120mm0.350.540.87120-180mm0.40.631180-250mm0.460.721.15250-315mm0.520.811.3315-400mm0.570.891.4400-500mm0.630.971.55按照IT14級査取沖裁件中未標注的尺寸公差： 計算原則：1.設計落料模時，以凹模為基準，間隙取在凸模上。設計沖孔模時，以凸模為基準，間隙取在凹模上。2.由于沖裁中凸凹模的磨損，設計落料模時，凹模公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較小尺寸；設計沖孔模時，凸模公稱尺寸應取工件尺寸公差范圍內的較大尺寸。3.4.1沖孔凸模制造偏差取負偏差，凹模取正偏差，其計算公式為： （3-20） （3-21）其中T為凸模下偏差，A為凹模上偏差，x為磨損系數(shù)，為工件的公差值沖裁件初始雙面間隙如表3-5所示： 表3-5 沖裁件初始雙面間隙表材料厚度08,10,3516Mn40,5009Mn2,A3t/mmZminZmaxZminZmaxZminZmax0.50.040.060.040.060.040.060.60.0480.0720.0480.0720.0480.0720.70.0640.0920.0640.0920.0640.0920.80.0720.1040.0720.1040.0720.1040.90.090.1260.090.1260.090.12610.10.140.10.140.10.141.20.1260.180.1320.180.1320.181.50.1320.240.170.240.170.241.750.220.320.220.320.220.3220.2460.360.260.380.260.382.10.260.380.280.40.280.42.50.360.50.380.540.380.542.750.40.560.420.60.420.630.460.640.480.660.480.663.50.540.740.580.780.580.78通過查沖裁件初始雙面間隙得：Zmax=0.64mm Zmin=0.46mm Zmax-Zmin=0.18mm （3-22）沖孔部分沖裁凸模，凹模的制作公差如表3-6所示：表3-6 制作公差表基本尺寸凸模偏差凹模偏差基本尺寸凸模偏差凹模偏差1818301830 0.0200.0200.0250.030120180180160 0.0300.0400.045 80120 0.025 0.0351603601360500500300.0350.0400.0500.0500.0600.070查表可得：T=0.02mm A=0.025mm 校核間隙：T+A=0.045mmZmax-Zmin （3-23）所以滿足+的條件，制造公差合適。磨損系數(shù)如表3-7所示：表3-7 磨損系數(shù)表工件精度IT10以上=1工件精度IT11IT13=0.75工件精度IT14=0.5因孔的公差等級為IT14級，所以磨損系數(shù)x=0.5表3-8材料厚度材料厚度t()非 圓 形 圓 形 10.750.50.750.5工件公差 4 0.160.200.240.30 0.170.350.210.410.250.440.310.590.360.420.500.60 0.160.200.241mm)，所以所有的計算以中線為準。修邊余量的確定 （4-1）零件的相對高度，經(jīng)查書沖壓工藝及沖壓模設計第五章表5-2知修邊余量，故修正后拉深件的總高應為 預算坯料直徑 （4-2）由公式計算出其中: 代入數(shù)值 算得壓邊圈的選擇零件的相對厚度，經(jīng)查沖壓工藝及模具設計技術問答第131面知：壓邊圈為可用可不用的范圍，為了保證零件質量，減少拉深次數(shù)，決定采用壓邊圈。4.3.2確定拉深次數(shù) 零件的總拉深系數(shù) 查冷沖模設計表6-8，取，由此可知：,故判斷一次拉不出。故可根據(jù)公式求得取較大整數(shù)： （4-3）4.3.3確定各次拉深半成品尺寸調整各次拉深系數(shù)，使各次拉深后系數(shù)均大于冷沖模具表6-6查得的相應極限拉深系數(shù)。調整后，實際選取，。所以各次拉深的直徑確定為： （4-4）各次半成品的高度計算：取各次的分別為： （4-5）則由公式可計算出各次： 其中，。在將所有已知數(shù)據(jù)帶入可求得: （4-6）下圖4-2所示為拉深工序圖4-2 拉伸工序圖4.4排樣計算零件采用單直排排樣方式，查得零件間的搭邊值為1.5mm，零件與條料側邊之間的搭邊值為1.8mm，若模具采用無側壓裝置的導料板結構，則條料上零件的步距為106.5mm， 條料的寬度應為 （4-7）選用規(guī)格為2mm1000mm1500mm的板料，計算裁料方式如下：裁成寬109.6mm，長1000mm的條料，則每張板料所出零件數(shù)為裁成寬109.6mm，長1500mm的條料，則每張板料所出零件數(shù)為經(jīng)比較，應采用第二種裁法，零件的排樣圖如下圖4-2所示：圖4-3排樣圖4.5落料拉深復合模工藝計算4.5.1 落料凸、凹模刃口尺寸計算根據(jù)零件形狀特點，刃口尺寸計算采用分開制造法。落料尺寸為（沖壓模具設計實例查得），落料凹模刃口尺寸計算如下：查得該零件沖裁凸、凹模最小間隙，最大間隙，凸模制造公差，凹模制造公差。將以上各值代入校驗是否成立。經(jīng)校驗，不等式不成立，故調整如下： 所以可按下式計算工作零件刃口尺寸 （4-8） 圖4-4凹、凸模尺寸圖4.5.2首次拉深凸、凹模尺寸計算第一次拉深件后零件直徑為55.65mm，由公式確定拉深凸、凹模間隙值，查得，所以間隙，則首次拉深凹模。首次拉深凸模 （4-9）4.5.3壓邊力和拉深力的計算采用壓邊圈拉深圓筒形零件所需拉深力首次拉深 以后各次拉深 查表知 并故可以計算得出： （4-10）壓邊力計算圓筒形件第一次拉深時壓邊力： 圓筒形件以后各次拉深時壓邊力： 查表得取故可以計算出： 同樣的方法求得。落料力： 由公式 其中取 08鋼的求得卸料力： 查沖壓工藝及沖模設計表3-11知：故求得即可求 （4-11）4.6模具零部件結構的確定4.6.1落料拉伸復合模零部件設計標準模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應首先計算凹模周界的大小。根據(jù)凹模高度和壁厚的計算公式得：凹模高度H=Kb=0.2105=21mm凹模壁厚C=（1.52）H=1.821=38mm凹模的外徑為D=105+238=181mm （4-12）以上計算僅為參考值，由于本套模具為落料拉伸復合模，所以凹模高度受拉伸件高度的影響必然會有所增加，其具體高度將在繪制裝配圖時確定。另外為了保證凹模有足夠的強度，將其外徑增加到200mm。模具采用后置導柱模架，根據(jù)以上計算結果，查得模架規(guī)模為：上模座290mm300mm45mm，下模座300mm300mm50mm，導柱32mm190mm，導套32mm105mm43mm。4.6.2其他零部件結構拉伸凸模將直接由連接件固定在下模座上，凹凸模由凹凸模固定板固定，兩者采用過渡配合關系。模柄采用凸緣式模柄根據(jù)設備商模柄孔尺寸，選用規(guī)格為A50100的模柄。4.7模具閉合高度的校核上模座高度50mm，凸凹模高度95mm， 模具閉合時，落料凸模板高度95mm，工件深度40mm，下模座高度65mm，模具閉合高度： （4-13）在壓力機最大封閉高度285mm范圍內。第5章 沖床的選用與校核5.1沖床的選用沖床噸位的大小的選擇，首先要以沖壓工藝所需的變形力為前提。要求設備的名義壓力要大于所需的變