电极板的冲压工艺与模具毕业设计说明书

青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书11绪论模具在现代生产中，是生产各种产品的重要工艺装备，它以其特定的形状通过一定的方式使原材料成形。例如，冲压件和锻件是通过冲压和锻造方式使金属材料在模具内发生塑性变形而获得的；金属压铸件、粉末冶金零件以及塑料、陶瓷、橡胶、玻璃等非金属制品，绝大多数也是用模具成形的。由于模具成形具有优质、高产、省料和低成本等特点，现已在国民经济各个部门，特别是汽车、拖拉机、航空飞机、仪器仪表、机械制造、家用电器、石油化工、轻工日用品等工业部门得到极其广泛的应用。据统计，利用模具制造的零件，在飞机、汽车、拖拉机、电机仪表、仪器仪表等机电产品中占60%70%；在电视机、录音机、计算机等电子产品中占80%以上；在自行车、手表、洗衣机、电冰箱、电风扇等轻工产品中占85%以上。随着社会经济的发展，人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需要，世界上各工业发达国家都十分重视模具技术的开发，大力发展模具工业，积极采用先进技术和设备，提高模具制造水平。并取得了显著的经济利益。研究和发展模具技术，对于促进国民经济的发展具有特别重要的意义。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具工业能促进工业产品的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各个国家的高度重视和赞赏。在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”，在德国则冠之以“金属加工业中的帝王”，在罗马尼亚视为“模具就是黄金”。因此可以断言，随着工业生产的迅速发展，模具工业在国民经济中的地位将日益提高，模具技术也会不断发展，并在国民经济发展过程中发挥越来越重要的作用。随着模具技术的发展，冲压技术得到了越来越广泛的应用，随之而来的是对冲压模具的设计与制造的要求越来越高。冲压模具是冲压生产的主要工艺装备，其设计是否合理对冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等影响很大。因此，研究冲压模具的设计，提高冲压模具的各项技术指标对冲压模具设计和冲压技术发展是十分必要的。冲压是金属塑性成型的基本方法之一，它是利用冲模在压床上对金属板料施加压力使其变形和分离，从而得到一定形状，满足一定使用要求的零件的加工方法。冲压的三青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书2要素是冲床、模具、原材料。冲压是一种先进的金属加工方法，与其他的加工方法比较，在经济、技术上都有很大的优势：（1）无屑加工，材料的利用率高。（2）可以得到形状复杂的零件。（3）制的零件一般不需要进一步加工，可以直接用来装配。（4）冲床一次可以得到一个零件而冲床的一次行程从几次到几千次不等，同时毛坯的形状规则，便于实现机械化和自动化。（5）大量生产的条件下，成本很低。（6）冲压件的质量主要靠模具来保证，所以操作简单，要求工人的技术等级不高。不过缺点也是有的，比如说：模具要求高，制造费用高，周期长，所以在小批量生产的时候受到限制。但是它的优点使得它在制造业得到了广泛的运用，在现代电机，电器，汽车，仪表，以及飞机导弹，和民用轻工业等行业成为主要的生产工艺之一。冲压工艺通常可以按照以下的方法分类。一、按照变形性质分类可分为（1）分离工序，如冲孔、落料、切口等；（2）成型工序，如弯曲、拉深等。二、按照基本变形、方式分类（1）冲裁，如冲孔，落料等；（2）弯曲，如压弯、卷边、扭曲等；（3）拉深，分为变薄拉深和不变薄拉深；（4）成型。如翻边、缩口等。按照工序组合的方式可以将冲压模具分为单工序模；复合模；连续模（级进模），在设计中，应针对不同的零件采用不同的加工方法和不同的模具结构和形式。冲模结构一般由以下五个部分组成：1工作零件，用于实现冲裁变形，使材料正确分离，保证冲裁件形状的零件，包括凸模和凹模等。2定位零件，确定条料在模具中正确位置的零件，如导尺等。3卸料及推件零件4导向零件5连接固定零件。也有一些冲模不完全具备这五部分的，如结构比较简单的开式冲模，上、下模就没有导向装置零件。模具的结构决定于工件的要求，生产的批量，生产的条件，和制造模具的条件等因素。因此模具的结构也是多种多样的，作用相同的零件的形式也不尽相同。我们这次毕业设计的任务就是设计生产一个零件所需要的几套冲压模具，即就老师所给的零件、生产要求以及精度要求，设计出几套符合要求的冲压模具青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书32工件的工艺性分析2.1工件的工艺性分析图2-1所示工件为电极板零件图，其材料选用紫铜，料厚t=5mm。此工件是一个轴对称的简单件，内孔为圆孔，无尖锐的清角，无细长的悬臂和狭槽，为了保证装配要求，孔不允许有变形，孔所在平面应平直，各表面不允许有严重的划痕。零件图中尺寸均未标注尺寸精度和位置精度，粗糙度也无要求，设计时按IT14级选取公差值。紫铜（硬）具有良好的导电性，满足电极板导电的使用要求，利用设计手册查出其抗剪强度为240Mpa，抗拉强度b为300Mpa，具有良好的冲压性能，满足冲压工艺要求。制成该零件所需的基本工序为切边、冲孔和弯曲，其中切边和冲孔属于简单的分离工序。弯曲工件上的孔，应尽可能在工件还是平面状的时候冲出，这样可简化模具结构8.33mm孔的边缘与弯曲半径中心线的距离为23mm，14.3mm孔的边缘与弯曲半径中心线的距离为57mm，均大于料厚5mm，均可以在弯曲前冲出，并可以作为后续工序的定位孔。97.841.465R6R650.55130.5750.838.1图2-1电极板零件图2.2工艺方案的确定完成该零件的成形，需要切边、冲孔、弯曲三道工序。这三道工序经分析可能的青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书4工艺方案有以下几种：方案一：采用单工序模生产，先切边，后冲孔，最后进行弯曲，这种工序安排需要三套模具。方案二：仍然采用单工序模生产，先冲孔，后切边，最后进行弯曲，这种工序安排同方案一也需要三套模具。方案三：切边-冲孔复合冲压，然后进行弯曲。方案四：采用级进模生产，切边、冲孔、弯曲连续冲压在上述列举的方案中，方案一的优点是：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；工件的质量容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高。方案二的优点是：模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；工件的质量容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高。缺点是：回弹难以控制，尺寸和形状不精确。方案三的优点是：工序较为集中。缺点是：模具结构较方案一复杂方案四的优点是：工序最集中，占用设备和人员少。缺点是：模具寿命短，工件质量（精度与表面粗糙度）低，模具结构复杂，安装、调试、维修困难、制造周期长。综上所述，考虑到该零件的批量不大，为保证各项技术要求，选用方案一。其工序如下：①切边；②冲Φ8.33mm和Φ14.3mm孔；③弯曲。方案一模具结构原理图如图2-2所示：(a)切边模青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书5（b）冲孔模（c）弯曲模图2-2方案一模具结构原理图青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书63模具设计计算3.1切边模设计计算3.1.1切边力的计算及压力中心的确定3.1.1.1切边力的计算（1）计算切边力：PKLt式（3-1）式中P----切边力，NL----切边周边长度，mmT----切边件材料厚度，mm----材料抗剪强度，MpaK----系数，通常取1.3将相关数据带入式（3-1）得：1.3162.785240253936.8253.937PNkN（2）计算切边时的卸料力：查《冲模设计应用实例》表2-15，K卸=0.040.04253.93710.157PKPkN卸卸3.1.1.2压力中心的确定：图3-1求压力中心如图3-1所示，由于切边件上下对称，其压力中心在x轴上，即0cy。青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书7故只计算cx，112212clxlxxll式（3-2）将相关数据带入式（3-2）得：11221215019.0512.7017.5615012.7clxlxxll最后求得压力中心的坐标位置为17.56,0C3.1.2压力机选择压力机公称压力为：1.818.3FpkN压参照《冲模设计应用实例》附录可选公称压力为的开式可倾压力机公称压力：滑块行程：封闭高度调节量：最大封闭高度：模柄孔尺寸：3.1.3模具工作零件刃口尺寸和公差的计算查《冲模设计应用实例》表2-10得间隙值min0.45Z,max0.55Z（1）查《冲模设计应用实例》表2-12得0.060a，0.040t因为maxminatZZ所以凸模与凹模配合加工。查《冲模设计应用实例》表2-13得：x=0.5按《冲模设计应用实例》中公式凹模刃口尺寸计算如下：式（3-3）青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书8将相关数据带入式（3-3）得：0.10.02540090900.50.189.95mm凹凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，并保证双面间隙0.04~0.05mm。3.1.4校核凸凹模强度凸凹模最小壁厚m=1.5t=7.5mm，而实际最小壁厚为18mm，故符合强度3.1.5模具零件设计与计算3.1.5.1凹模设计凹模高度：0.309027Hkbmm凹取30mm凹模壁厚：1.5~2CH凹所取数值如图3-1-2所示凹模周界：1477.28Lmm2492.98Lmm凹模零件图如图3-2所示0.025AA0.81.60.8Φ152+0.043+0.003　　　Φ157305100.8周边20+0.0604-R190+0.06038.1+0.1058.1+0.10图3-2凹模零件图青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书93.1.5.2凸模设计根据工件形状以及之前的相关计算设计凸模。凸模结构和尺寸如图3-3所示A0.025A0.82-Φ6+0.0150392-M889.460-0.0419.460-0.0430604-R0.7345图3-3凸模零件图3.1.5.3模座设计本套模具不采用标准模架，模座自行设计。上模座尺寸为：290mm265mm30mm模柄尺寸为：下模座尺寸为：290mm265mm30mm导柱：25150mm导套：256041mm3.1.5.4模板设计凸模固定板尺寸为：200mm124mm25mm凹模固定板尺寸为：265mm180mm30mm青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书103.1.5.5模具闭合高度1HHHHHHHh凸凹下凸定上垫模式（3-4）式中1h------凸模进入凹模的深度，mm，这里取5mm。将相关数据带入式（3-4）得：3010254530305165Hmm模经过校核模具的闭合高度与冲床的闭合高度相适应3.1.5.6卸料装置本套模具采用弹性卸料板卸料。（1）橡胶自由高度：=t+1+修磨量=5+1+5=11mm=4=44mm橡胶的装配高度=（0.85～0.9）取=38mm（2）卸料板：高度H=10mm,L=200mm,B=160mm,卸料板与凸模之间的间隙c=0.15mm（3）采用四个M8×60的卸料螺钉，对称分布。3.1.5.7送料机构，出料方式，导料装置及定位装置（1）模具采用手动送料，方向为从右到左。（2）出料方式为下出料方式。（3）导料装置采用两个导料销。（4）采用定位销和定位板定位。3.1.6模具零件的固定模板采用螺钉固定，销钉定位。本套模具中，模板固定均用8个M10螺钉，上模板4个，下模板4个，并且对称分布。模板定位采用4个8销钉，上模板2个，下模板2个，并且对角分布。青岛理工大学本科毕业设计（论文）说明书113.1.7零件材料选择此模具用于小批量生产，所以凸凹模均选用Cr12MoV可以达到要求。其他不太受力的部件应当选用较差些的钢材，以减少成本。3.1.8模柄的选择根据所选压力机模柄孔尺寸，选择凸缘模柄。尺寸为4080mmmm，如图3-4所示：图3-4凸缘模柄3.1.9其它由于在结构设计时，已经确定了其它零件的基本尺寸，查相关标准即可得到，所以说明书中将一些东西省略3.1.10模具装配图切边模的装配图如图3-5所示。模具通