1、江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 1 -页 /共 17 页 第一章 引 言 1.1 毕业设计简介 课题是我自己在厂里找的。即选了一套冲裁模，然后一方面根据厂里的实际生产情况，另一方面再运用我在学校里学到的一定的基础知识（即理论知识），从而完成我的毕业设计。 1.2 介绍公司情况 公司名为江阴爱康太阳能器材有限公司，位于华士镇穿山路 61 号。公司目前主要加工太阳能电池板铝边框、游戏机铝边框、天花支架、切割 US 铝框等等。加工出来的产品相当于是半成品。这其中的加工过程的工序是比较简单，一条生产线的工序一般是切断、切边、冲孔、落料、钻孔、扩孔、吹气、放治具、去毛刺、过程检查、成 品检查、擦
2、酒精、打包，最后将箱子置于托盘上捆包。这相应的设备有：切割机、冲床、折弯机、钻床、治具等等。 厂里加工的原材料是铝合金型材，材质软、规格 6063-T5，加工时有一定的粘性，表面是一层保护膜，是通过氧化电泳，喷砂处理而成的，当把型材放入模具内加工时，用力大一点，型材很容易被撞伤和擦伤，所以加工时应轻拿轻放。 厂里的模具均是单工序摸，而且是结合实际生产设计的。模具结构比较简单，但是结很紧凑、精致和巧妙。如冲压落料加工时，落料摸上无摸柄与冲床上的滑块相连接。这样的话，这个模具是如何使凸、凹摸分开的，从 而完成一次落料加工的呢？冲空加工时，冲空模具是装在折弯机上的，这与一般情况下，折弯机是用来弯曲加
3、工的有所不同。 因为加工材料为铝合金型材，由其材质规格知：含铝量为 95%，所以加工中要注意两点： 1、 材质软，则用力要小。 2、 加工过程中，需时常加油。因为加工时有铝屑粘在刃口上。而且对加什么油也要结合实际考虑一下。不象一般用机油润滑，而是用切削油。原因是机油也有粘性，这样起不到作用。 1.3 选择这个课题的原因 做毕业设计，是我们的学习内容。那是与一般在学校里上课的性质是不一样江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 2 -页 /共 17 页 的。学校里主要是理论知识的学习，但是我们大 三学生是要在边工作的情况下完成毕业设计。做毕业设计时，要结合实际生产，再运用自己所学的知识，即理论与实
4、际相结合。 1.4 意义 如今冲压业与塑料工业的发展迅猛，冲压模具与塑料模具在其中发挥着至关重要的作用。对于即将毕业又提前就业的我们如何选择一个比较适合的毕业设计课题呢？我所在的单位是一家以冲压加工产品的工厂。冲压加工时肯定是需要冲压模具的。这就为我们的毕业设计提供了一个素材。我们在一方面做毕业设计时，再结合实际情况，从而学到无法从书本知道的知识，进而对其中有些不足之处提出自己的改进方法。这样，锻炼了我们 的思考能力，也解决了有关模具的问题，更扎实了自己的基础知识，丰富了自己的实践经验。 江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 3 -页 /共 17 页 第二章设计课题 （即 设计模具 ） 2.
5、1 工艺分析 1）分析制件的冲压工艺性 首先介绍产品 产品如图： 材料：铝合金型材、 冲压件图名称：铝边框， 料厚 2.5mm 孔 3 9、 3.4 由冲孔制成。 其次分析冲裁的结构工艺性 1、 加工该产品时，只需冲四个孔，该产品是太阳能电池板铝边框，其中 3 9 的孔是做固定用的， 3.4 的孔是用于接电线的。冲这样的孔只需通过冲孔模加工一道工序便完成了，但如 何设计模具？在哪种设备上加工呢？ 2、 冲孔时，因受凸模强度限制，孔的尺寸不宜过小。用一般冲模冲圆孔时，对1）硬钢，圆孔直径 d 1.3 材 料厚度 t； 2）软铜及黄铜，圆孔直径 d 1.0 材 料厚度 t； 3）铝及锌，圆孔直径
6、d 0.8 材 料厚度 t。 这种情况下，只需就第三个条件满足便可以。该 冲压件图中最小 圆孔直径d=3.4，材 料厚度 t =2.5mm，经过演算可知 d 0.8 材 料厚度 t，即符合要求。 2）分析比较和确定工艺方案 针对开始介绍的产品的形状，加工要求，进行模具工艺的分析。 方案一：四个孔同时进行加工 方案二：四个 孔分开进行加工 方案一生产效率高，并节约了工作时间。方案二生产效率较低，而且工作时间长。通过以上两种方案的分析比较，对该冲压件生产以采用方案一为佳。 3）确定冲模类型及结构形式 2 冲压是建立在金属塑性变形的基础上，利用安装在冲压设备上的模具对材料施加压力，使其产生塑性变形或
7、者分离，从而获得所需冲压件的一种压力加工方法。这其中包含了冲压加工的三要素：冲压工艺与模具，冲压设备和冲压材料，后两者都已介绍过了，现在就重点在“冲压工艺与模具”上，难点也在这。 关于冲裁模的基本类型从 3 个方面看： 1、冲压冲下 部分是废料，这道工序在冲压工艺中是分离工序中的一类工序，称为冲孔。 2、 产品只需冲 4个孔，只有一道工序，即可以直接采用单工序模生产。 单工序模：一般只有一对凸、凹模，在压力机的一次行程中只完成一道冲压工序的模具。 按上、下模导向形式看：常用导柱模。因为上、下模上分别装有导套、导柱两种导向零件，用以保证凸、凹模工作时的准确位置。 4）选择冲压设备 板料液压折弯机
8、，顾名思义，应该是做弯曲板料用的，但是我们厂不是这样用的，它是结合实际需要，又要考虑模具的结构形状才使用的。 该折弯机的公称压力 400kN ,型号 WC67Y-40T/2200. 设备加工原理：将模具的下模座固定在工作台上，通过弹簧将上模座支撑住，保证一定的装模高度。当折弯机施力时滑块向下运动同时弹簧被压缩，即凸、凹模闭合，完成冲孔加工，后来折弯机卸力时，滑块向上运动，弹簧张开，使上模座上移，从而实现凸、凹模分开，以后依次往复运动。 2.2 工艺计算 2.2.1 凸、凹模间隙的确定 冲裁间隙是指冲裁凸、凹模工作部分的尺寸之差。即 Z=DA-dT 式中 Z 冲裁间隙（ mm）； DA 凹模刃口
9、尺寸（ mm） ; dT 凸模刃口尺寸（ mm） ; 冲裁间隙影响着冲裁 时变形的大小，对冲裁过程有很大的影响。 间隙对模具寿命的影响 江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 5 -页 /共 17 页 过小的间隙会引起： （）冲裁力、侧压力、摩擦力、卸料力、推料力增大，甚至会使材料粘连刃口，则更加剧刃口的磨损 （）引起二次剪切，产生的碎屑也会使磨损加大。 （）落料件或者废料往往会梗塞在凹模洞口，导致凹模胀裂。 过大的间隙会引起： （）冲裁力、卸料力等减小，从而刃口磨损减小。 （）零件毛刺增大，反而使刃口磨损加大。 所以合理的间隙值可适当弥补模具制造精度不高和动态间隙不均引起的不足，不至于啃伤刃
10、口，起到延长模具生命的作用。 间隙对冲裁力的影响 间隙增大，材料所受的拉应力增大，冲裁力有一定程度的降低。 间隙减少，材料所受拉应力减小，压应力增大，使冲裁力增大。 间隙合理时，冲裁力最小。 间隙对冲裁件质量的影响 间隙过小时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向外错开一段距离。当凸模继续下压时，在上、下裂纹中间将产生二次剪切，在制件断面形成两个光亮带。而夹在中间的是撕裂面，并在端面出现挤长的毛刺。 间隙过大时，凸模刃口处的裂纹比合理间隙时向内错开一段距离。材料的弯曲与拉伸增大，拉应力增大，易产生剪裂纹，致使断面光亮带减小，圆角带 增大，所形成的厚而大的拉长毛刺难以去除，制件翘曲严重。 采用经验公式
11、法 Z/2=ct 式中 c 与材料性能、厚度有关的系数（见表 1）； t 材料厚度（ mm） 江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 6 -页 /共 17 页 表 1 系数 c 材料 料厚 t/mm t 3 t 3 软钢 0.06 0.09 当断面质量无特殊要求时，将 t 3mm 的相应 c值放大 1.5 倍。 铝合金 0.06 0.10 硬铜 0.08 0.12 结合实际：查表 1，查得系数 c=0.06 0.10 t=2.5 代入公式可求得 Zmin=0.3mm Zmax=0.5mm 2.2.2 凸、凹模刃口尺寸的计算 刃口尺寸计算原则 （）在进行模具刃口加工尺寸计算时，冲孔以凸模为基准模
12、，落料时以凹模为基准模。 （）考虑到冲裁中凸、凹模的磨损，设计冲孔模时，凸模基本尺寸则应取工件孔的尺寸公差范围内的较大尺寸；设计落料模时，凹模的基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。 （）确定冲裁件刃口制造公差时，应根据冲裁件的精度要求。当凸、凹模分开加工时，其公差还应该满足下式要求： T + A Zmax-Zmin 式中 T、 A 凸、凹模制造公 差 Zmin、 Zmax 最大和最小合理间隙 确定凸、凹模工作部分尺寸。 单件生产，或者冲制薄料零件，形状复杂的零件，为了保证凸、凹模的间的一定的间隙值，常采用凸模与凹模配加工的方法。配加工是冲孔以凸模为基准件，落料以凹模为基准件，先做好基准件
13、，然后以基准件为基准加工另一件，使它们保持一定的间隙。因此，只在基准件上标注尺寸和制造公差，另一件只标注基本尺寸并注明配做所留间隙值。根据凸模或者凹模上尺寸性质的不同分别计算如下： 江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 7 -页 /共 17 页 A类：凸模或凹模在磨损后会增大的尺寸； B类：凸模或凹模在磨损后会减小的尺 寸； C类：凸模或凹模在磨损后基本不变的尺寸； 对于落料凹模或者冲孔凸模磨损后将会增大的 A类尺寸，则刃口基本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较小尺寸。 A 类尺寸 =（制件的最大极限尺寸 -x ） +1/4 0 对于落料凹模或者冲孔凸模磨损后将会减小的 B 类尺寸 , 则刃口基
14、本尺寸应取工件尺寸公差范围内的较大尺寸。 B 类尺寸 =（制件的最小极限尺寸 + x ） - 对于凸模或凹模在磨损后基本保持不变的 C类尺寸 ,不必考虑磨损的影响 ,凸、凹模的基本尺寸取制件的中间尺寸，其上下偏差按对称分布， C类尺寸 =制件的中间尺寸 1/8 其 中 冲裁件制造公差； X 磨损系数，在 0.5 1 之间，与制造精度有关，可查表 2选取 表 2磨损系数 x 料厚 t/mm 非圆形 圆形 1 0 75 0 5 0 75 0 5 工件公差 /mm 1 2 0.2 0.21 0.41 0.42 0.20 0.20 2 4 0.24 0.25 0.49 0.50 0.24 0.24 冲
15、孔 9， 3.4 尺寸的计算 由于冲孔时凸模为基准件，因此先计算凸模刃口尺寸 由图可知尺寸 9 0.3mm， 3.4 0.3mm 均为 B类尺寸 . 由表 2可查 x=0.5 加工 9 的孔 dT=(8.7+0.5 0.6)= 9 冲孔凹模按凸模实际尺寸配作，保证最小间隙 0.3mm. 江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 8 -页 /共 17 页 加工 3.4 的孔 dT=(3.1+0.5 0.6)= 3.4 冲孔凹模按凸模实际尺寸配作，保证最小间隙 0.3mm. 2.2.3 冲裁力及压力中心 、计算冲裁力 公式： F=1.3Lt F: 冲裁力（ N） L： 冲裁周长（ mm） t：材料厚
16、度（ mm） ：材料的抗剪强度（ MPa） 冲孔力 F1 F1=3 1.3 d1t+ 1.3 d2t 式中取 =260MPa d1=9 mm d2=3.4mm t=2.5mm 将数值带入得： F1=80.66kN 公式： F2=nK2F n:卡在凹模内的冲孔废料数目 n=h/t h:凹模洞口的直壁高度（ mm） t：材料厚度（ mm） K2：推料力系数 式中 n=2 K2=0.05 将数值带入得： 江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 9 -页 /共 17 页 推料力 F2=8.07kN 则冲压总工艺力 F 为： F=F1+F2=（ 80.66+8.07） kN=88.73kN 确定折弯机的
17、规格时应遵循的基本原则是： 折弯机的公称压力必须大于冲压工序所需压力。对于一般施力行程较小 的冲压工序（如冲裁、浅弯曲、浅拉深等） P（ 1.1 1.3） Fg 式中 P：折弯机的公称压力 kN; Fg: 冲压总工艺力 kN。 从满足冲压工艺力的要求看：可选用 400kN 的折弯机。 、压力中心的确定 从侧向看： 其中 F1， F2 表示前后导柱弹簧力（ F1=F2）； F3：冲孔力； F4：限位力。 为了保证 F4 随着 F3 的变化而变化，即需使它们关于中心线对称。 综上所述：四力合力位于中心线上。 所以，折弯机的力应与合力重合，即折弯机滑块装在模具的中心。 2.3 冲压模的设计 2.3.
18、1 模具总体设计 设计一套模具，首先根据零件图进行分析，计算一定的凸、凹模尺寸，选择模架和模具类型。 装配图见图纸。 江阴职业技术学院毕业设计说明书 第 - 10 -页 /共 17 页 2.3.2 非标准零件设计 1）凸模 常见的圆形凸模结构形式如图所示 (a) (b) 图 (a)为 A型圆凸模，适用于直径 d=1 15mm 的凸模； 图 (b) 为 B型圆凸模，适用于直径 d=8 30mm 的凸模 . 凸模的固 定一般采用图 (a), (b) 所示 , 凸模和固定板之间采用过渡配合 , 凸模装入固定板后 ,端面进行配磨 . 凸模长度 L 应根据模具的具体结构而定 . 为了保证刚度与强度，避免
19、应力集中，将凸模做成台阶结构及用圆角过渡。 材料 Cr12MoV GB1299-85 硬度 HRC58-62 尾部回火 HRC40-50 所以 d= 3.4mm 的凸模选用 A 型圆凸模 (如图 )； d= 9mm 的凸模选用 B 型圆凸模 (如图 )。 在一般情况下 , 凸模的强度是足够的 ,所以没有必要进行强度校核 . 2）凹模 下图是冲裁模常用的几种凹模 刃口形式 . 图 (a)为锥形孔口凹模 ,一般取 15 30 ,由于孔内不易积存工件或废料 ,孔壁所受的摩擦力及胀力小 ,所以凹模的磨损及每次的修磨量小 ,但刃口强度较低 , 每次刃磨后凹模尺寸增大 .这种形式的凹模一般用于精度要求不高 ,形状简单 ,材
