笔记本电脑电池锁扣模

绪论

模具是机械、汽车、家电等工业产品的基础工艺装备，属于高新技术产品。作为基础工业，模具的质量、精度、寿命对其他工业的发展起着十分重要的作用，在国际上称为“工业之母”。近十年来，随着国民经济的快速发展，作为工业品基础的模具行业，也得到了蓬勃发展，已成为国民经济建设中的重要产业。据统计，我国（未包括台湾、香港、澳门）现有模具厂已超过1700家，从业人员达60多万人。

模具分为冲压模具、热锻模具、塑料模具、铸造模具、橡胶模具和玻璃模具等。其中，冷冲压模具历史悠久、用途广、技术成熟，在各种模具中所占比重最多。汽车、摩托车、家电行业是模具最大的市场，占整个市场的60%以上。例如，一种车型的轿车共需模具4000套，价值达2亿元`到3亿元；单台电冰箱需要模具生产的零件约150个，共需模具约350套，价值约400万元；单台彩电大约有150个零件需用模具生产，共需具约140套，价值达700万元。其中所需模具大部分为冷冲压模具。冲压是在室温下。利用安装在压力机上的模具对材料施加压力，使其产生分离或塑性变形，从而获得所需零件的一种压力加工方法。也叫冷冲压.

在冲压过程中，将材料加工成零件的一种特殊工艺装配，称为冲压模具。冲模是在实现冲压加工中必不可少的工艺装配，与冲压件是“一模一样”的关系，若没有符合要求的冲模，就不能生产出合格的冲压件：没有先进的模具，先进的冲压成型工艺就无法实现。在冲压零件的生产中，合理的成形工艺、先进的模具、高效的冲压设备是比不可少的三要素。

与切削加工相比，冷冲压靠模具和设备完成加工过程，所以具有生产效率高、加工成本低、材料利用率高、产品一致性好、操作简单、便于实现机械化与自动化等一系列优点。一台普通冲压设备每分钟可生产零件好几十件，而高速冲床的生产率可大每分钟数百件甚至上千件。因此，大批量生产的机械、电子、轻工等产品，都大量使用冷冲压零件。在国防方面，飞机、导弹、各种枪支与炮弹等产品中，冷冲压加工的零件比例也是相当大的。随着汽车和家用电器等行业的飞速发展，在工业发达的国家，对发展冷冲压生产给予了高度重视。据近年来的统计，美、日等发达国家的模具工业年产值已经超过机床工业产值的6%~12%。

由于冷冲压不需要加热，也不想切削加工那样，将大量的金属切成碎屑而消耗大量能量，所以它是一种节能的加工方法；冲压制品所用的原材料是冶金厂大量生产的廉价的钢板和钢带，在冲压加工中材料表面质量不受破坏，故冲压件的表面质量好，着是任何其他加工方法所不能竞争的。

冲压模具作为制造产品（或半产品）的一种工具，其作用是完成某种工艺。模具设计必须满足工艺要求，最终满足产品的形状、尺寸和精度的要求。因此冲压设计师必须掌握冲压工艺，包括冲压工艺的分类、各种工艺计算、工艺制订等基础知识，而后才可以选择模具的类型，进行模具设计，使模具的类型、结构及尺寸等满足工艺及产品的要求。

冷冲压工艺大致分两类：分离工序和成型工序。分离工序的目的是在冲压过程中将冲压件与板料按一定的轮廓线进行分离：分离工序又可分为落料、冲孔和剪切等。成型工序的目的是使冲压毛胚在不破坏其完整性的条件下产生塑性变形，并转化成产品所需要的形状：成形工序又分为弯曲、拉深、翻边、翻孔、胀形、扩孔、缩孔和旋压等。

冷冲压模具是冲压生产的主要工艺设备。冲压件的表面质量、尺寸精度、生产率以及经济效益等，与模具结构及设计是否合理关系极大。

未来冲压模具制造技术发展趋势：模具技术的发展应该为适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求服务。达到这一要求急需发展如下几项：

(1) 全面推广CAD/CAM/CAE技术

模具CAD/CAM/CAE技术是模具设计制造的发展方向。随着微机软件的发展和进步，普及CAD/CAM/CAE技术的条件已基本成熟，各企业将加大CAD/CAM 技术培训和技术服务的力度；进一步扩大CAE技术的应用范围。计算机和网络的发展正使CAD/CAM/CAE技术跨地区、跨企业、跨院所地在整个行业中推广成为可能，实现技术资源的重新整合，使虚拟制造成为可能。

(2) 高速铣削加工

国外近年来发展的高速铣削加工，大幅度提高了加工效率，并可获得极高的表面光洁度。另外，还可加工高硬度模块，还具有温升低、热变形小等优点。高速铣削加工技术的发展，对汽车、家电行业中大型型腔模具制造注入了新的活力。目前它已向更高的敏捷化、智能化、集成化方向发展。

(3) 模具扫描及数字化系统

高速扫描机和模具扫描系统提供了从模型或实物扫描到加工出期望的模型所需的诸多功能，大大缩短了模具的在研制制造周期。有些快速扫描系统，可快速安装在已有的数控铣床及加工中心上，实现快速数据采集、自动生成各种不同数控系统的加工程序、不同格式的CAD数据，用于模具制造业的“逆向工程”。模具扫描系统已在汽车、摩托车、

(4) 电火花铣削加工

电火花铣削加工技术也称为电火花创成加工技术，这是一种替代传统的用成型电极加工型腔的新技术，它是有高速旋转的简单的管状电极作三维或二维轮廓

加工(像数控铣一样)，因此不再需要制造复杂的成型电极，这显然是电火花成形加工领域的重大发展。国外已有使用这种技术的机床在模具加工中应用。预计这一技术将得到发展。

(5) 提高模具标准化程度

我国模具标准化程度正在不断提高，估计目前我国模具标准件使用覆盖率已达到30%左右。国外发达国家一般为80%左右。

(6) 优质材料及先进表面处理技术

选用优质钢材和应用相应的表面处理技术来提高模具的寿命就显得十分必要。模具热处理和表面处理是否能充分发挥模具钢材料性能的关键环节。模具热处理的发展方向是采用真空热处理。模具表面处理除完善应发展工艺先进的气相沉积(TiN、TiC等)、等离子喷涂等技术。

(7) 模具研磨抛光将自动化、智能化

模具表面的质量对模具使用寿命、制件外观质量等方面均有较大的影响，研究自动化、智能化的研磨与抛光方法替代现有手工操作，以提高模具表面质量是重要的发展趋势。

(8) 模具自动加工系统的发展

这是我国长远发展的目标。模具自动加工系统应有多台机床合理组合；配有随行定位夹具或定位盘；有完整的机具、刀具数控库；有完整的数控柔性同步系统；有质量监测控制系统。

作为一名未来的模具设计工程师，这次冲压模具的设计，就是我工作前进行模具设计的一次练习，是我对自己三年所学知识的一次综合性运用；使我将所学的知识系统的连贯起来。在老师的指导下，进一步认识到自己的不足，进而加以提高。这次设计使我对冲压模具的设计规程有了更加深入的了解，认识到了冲压模具在社会生产领域中的重要性，这让我对自己所从事的工作充满了自豪感，对自己的以后的工作充满了希望和信心。我以后一定会尽自己最大的努力，在模具制造和设计的这一行业中做出最大的贡献，为我国的模具事业发展奉献自己微薄的力量。

由于资料收集不足，文字水平有限，在设计中难免有许多不尽人意之处，还恳请老师给予引导指正。

一设计内容及要求

1.1 制件图、材料及要求

零件名称：笔记本电脑电池锁扣

材料：SCS

厚度：0.5mm

生产批量：大批量

设计方案：笔记本电脑电池锁扣模冲压完成

图纸要求：

1、一张装配图（计算机绘图）

2、零件图

3、说明书不少于10000字

二冲裁件的工艺分析

分析该零件的尺寸精度，其料党的尺寸及公差26.9±0.02mm,按[1]表2.7.5查得，用一般精度的模具可达到的料带公差为±0.15mm，即可满足零件的精度要求，从零件的形状.尺寸标注及生产批量等情况看，也均符合冲裁的工艺要求，并且只需一次落料即可，工件其它尺寸的公差未标注，全部视为自由公差，为IT12的尺寸精度一般的普通冲裁能够满足工件的要求。

冲压工艺方案的确定:

该工件包括落料，切边两个基本工序，可有以下三种工艺方案：

方案一：落料。采用单工序模生产。

方案二：落料-冲孔复合冲压。采用复合模生产。

方案三：冲孔-落料级进冲压。采用级进模生产。

方案一：模具结构简单，只需一副模具，生产效率高，操作方便，工件精度也能满足要求；方案二：模具制造的精度高，成本高，难以满足大批量生产要求。。方案三也只需要一副模具，但对于同时冲两个工件，还是这个好，此模具制造的精度高，模具制造的成本高。通过对以上三种方案的分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。

三主要设计计算

3.1 排样方式的确定

根据零件的形状和复杂程度，我采用直排的方式排样。

3.2 毛胚的确定

此模具为无废料冲裁，没有搭边值，就同时冲下2个不同种的工件，由零件图和排样图可以计算条料的宽度B=70.0mm，一个步距的长度为s=27.0mm可得下表：

3.1 排样图

表3.1 排样计算表

3.3 冲裁力的计算

3.3.1冲裁力

该模具采用单工序落料模，拟选择弹性卸料卸下工件，冲压力的计算如下,由[1]p69可得冲裁力：F=KLtτb

式中：F——冲裁力

L——是冲裁周边的长度，这里面为总长度=222mm

t——材料的厚度为0.5mm

τb——材料的抗剪强度取500MPa

K——安全系数是考虑到实际生产中，模具间隙值的波动和不均匀、刃口的磨损、板料力学性能和厚度波动等因素的影响而给出的修正系数。一般取1.3。

根据以上数据得计算可得F=N

下面我们分别对卸料力、推件力和顶件力进行计算：

卸料力F x=K x F

推件力F t=nK t F

顶件力F d=K d F

式中：F——为冲裁力为72.02KN

k x——卸料力系数

K t——推件力系数

K d——顶件力系数

有[1]得他们分别取0.05、0.63和0.08

n——同时卡在凹模内的冲裁件或废料的个数，取h=1.2mm 则n =h/t=1.2/0.5=3

可得F x=3.6KN F t=181.49KN F d=5.76KN

因为采用的弹性卸料和上出料方式，由[1]P71(2

6.7)可知冲压的总工艺力为

F总=F x+ F d +F=81.38KN

3.3.2 压力中心的确定及相关尺寸的计算

计算压力中心，首先根据前面的设计画出凹模型口图如下图，为了尽可能保证模柄轴线、压力机滑块的中心和压力中心重合，依次防止偏载对模具和压力机带来的损害。按比例画出工件形状，将工件轮廓线分为L1，L2….L5的基本线段，并选定坐标系XOY，计算步骤如下：

a 建立坐标系XOY如图所示,因工件左右对称，其压力中心一定在对称轴Y上，即X0=0

b 确定各个凹模的压力中心在XOY坐标系中的坐标：

图3.1 压力中心计算示意图

3.4 工作零件刃口尺寸计算

在确定工作零件刃口尺寸计算方法之前，首先要考虑工作零件的加工方法及模具装配方法。结合该模具的特点，工作零件的形状相对较简单，适宜采用线切割加工凸模﹑凹模﹑凸模固定板以及卸料板，这种加工方法可以保证这些零件各个孔的同轴度，使装配工作简化。因此工作零件刃口尺寸计算就按配合加工的方法来计算，具体计算见表如下

表3.2 工作零件凹模刃口尺寸的计算

凸模的刃口尺寸按凹模的实际尺寸配制，并保证双面间隙为0.018~0.024mm。凹模具的外形尺寸：参考[2]P97（4-7）和式（4-8），取凹模的厚度H=25.00mm，凹模壁厚C=35mm.

凸模具零件简图如下：

图3.2 凸模零件简图

四模具总体设计及主要零部件设计

4.1 模具结构的选择

由零件图分析该模具采用铁芯片无废料跳步模。条料的送进，由两个导料销控制去其方向，由挡料销控制其进距。卸料采用弹性卸料装置，将废料从凹模上卸下。可调整顶件力。由于该打板在冲裁时能压住料带，并及时地将工件从凹模内落下，因此可使冲出的工件表面平整。适用于厚度较薄的中、小工件的冲裁。

4.2 卸料弹簧的设计与计算

根据模具结构初定8根弹簧，每根弹簧分担的卸料力为3601N/6=600N。

根据预紧力P pre（≥400N）和模具尺寸，由设计质料中选出序号57~61的弹簧，其最大工作负荷P max为720N，大于600N。

校验是不是满足?Hmax>Zmax.查质料中的弹簧规格及负荷曲线。并经过计算可得下列数据：由表4-6中数据可知，序号59~61的弹簧均满足?Hmax≥Ztotal,根据模具结构确定使用59号绿色弹簧。该弹簧规格为：

落料凹模的下部设置两个导料销，借助中间挡料销进行导正，导料销应在卸料板压紧板料之前完成导正，考虑料厚和装配后卸料板下平面超出凹模端面1.3mm，导料销露出凹模端面部分的长度为4mm。导料销采用H7/m6安装在落料凹模端面，导料销导正部分与导正孔采用H9/h9配合。挡料销采用H7/m6安装在落料凹模端面，与卸料板的配合为H9/h8,露出凹模端面高度为3 mm。

起定距的挡料销选用标准件，规格为8×16mm 材料 45钢（43-48）HRC。

圆柱销（GB119-76）材料35钢热处理 HRC28-38

4.7 卸料部件的设计

4.7.1 卸料板的设计

卸料板上设置4个卸料螺钉，选用标准件为M12×100mm，螺纹部分为16×12mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整卸料板的周界尺寸与凹模的周界尺寸相同，厚度为14mm。

卸料板采用45钢制造，淬火硬度为40~45HRC，尺寸如下图。

4.7.2 卸料螺钉的选用

卸料板上设置4个卸料螺钉M12×100mm，d为16mm，螺纹部分为16×12 mm。卸料钉尾部应留有足够的行程空间。卸料螺钉拧紧后，应使卸料板超出凸模端面1mm，

有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。

4.7.3 顶件装置

顶件装置一般是弹性的。其基本组成有顶杆，顶件块和装在下模底下的弹顶器，弹顶器可以做通用的，其弹性组件是弹簧或橡胶，如图所示。这种结构的顶件力容易调节，工作可靠，冲件平直度较高。

推件块或顶件块在冲裁过程中是在凹模中运动的零件，它有如下要求：模具处于闭合状态时，其背后有一定的空间，以备修模和调整的需要；模具处于开启状态时，必须顺利复位，工作面高出凹模平面，以便继续冲裁；它与凹模和凸模的配合应顺利滑动，不发生干涉。为此，推件块和顶件块与凹模为间隙配合，其外形尺寸一般按公差与配合国家标准H8制造，也可以根据板料厚度取适当间隙。推件块和顶件块与凸模的配合一般呈较松的间隙配合，也可以板厚取较适当间隙

4.7.4 快拆装置

A.由于连续模相对来说结构较为复杂﹐冲子入子零件较多﹐因此在冲压过程中不稳定因素也较多﹐因此经常会设计到修模﹐为了方便拆模﹐易损坏和不稳定因素较多的冲子或入子零件尽量设计为快拆结构。

B.对于较大产品而设计的连续模﹐模具本身重量很大﹐模具零件很多﹐对其进行装拆相当不便﹐为了便于修模﹐模具上的入子﹑冲子零件尽量都做成快换结构﹐以便在不对模具全部拆开的情况下进行模具维护。

C.对于模板上较易损坏或是具有不稳定因素的地方﹐我们可考虑在这个地方做入子﹐入子并做成快换模式。

强度

A.一般来说﹐用连续模生产的产品批量较大﹐为了使模具的模板类零件在生产中不致因强度问题而损坏甚至报废﹐我们在设计模板时﹐尽量避免因孔过大﹐入子孔过多而影响模板强度﹔孔较多时﹐可以将其分散到不同工位来设计﹐模板尽量依等强度原则来设计。

B.考虑到产品的设计变更﹐设计﹑加工﹑组立过程中的错误以及模板的等强原则﹐我们在设计中应适当预留空工位﹐空工位的数量可以依据产品的大小﹑产品的复杂程度而定﹔空工位的位置则可以依据产品所需的冲压加工工艺来定。4.8冲孔模各模板﹑零件的名称﹑材质﹑硬度及功能

1.名称:上模座

材质: A3

热处理硬度: NONE

功能:是上模部分及外导柱或外导套的固定板.没有上托板时,

还具有上托板的功能.

2.名称:上垫板

材质:Cr12Mo1V1

热处理硬度: HRC52

4.11 模具总装图

通过以上的设计，可得到如图所示的模具总装图：

模具上模部分主要由上模垫板、凸模、凸模固定板及卸料板等组成。卸料方式采用卸料螺钉,等高套弹性卸料。下模部分由下模板，下垫板，下模座等组成。成品件由下模自由落下。

条料送进时采用活动挡料销和落料凹模上安装的两个导料销，利其进行导正，以此作为条料送进的精确定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，把落

弹压卸料板起压料和卸料作用。装配时，应保持它与凸模之间有适当的间隙，其装配方法是，将弹压卸料板套在已装入固定板的凸模内，在固定板与卸料板之间垫上平行垫片，并用平行夹板将它们夹紧，然后，按照卸料板上的螺纹孔在固定板上投影，拆开后钻固定板上的螺钉穿过孔。

5.2 总装配

根据装配要点，先装上模，再装下模，并调整间隙、试冲、返修。

具体的装配如下：

首先，凸、凹模的预装配，这个过程就是仔细检查一下各凸模形状及尺寸以及

凹模形孔，是否符合图纸要求的尺寸精度、形状。并且将各凸模分别与相应的凹模孔相配合，检查其间隙是否加工均匀。不合适者应重新修磨或更换。这一步也是相当重要的，防止因为一些较小的错误而造成装配的不能顺利进行。

凸模的装配，为了下一步装配的方便，因为落料模的凸模的部分比较复杂，所以要先装配凸模的部分，即将各个凸模插入到的相应孔内。然后，将凸模压入固定板凸模固定板的相应孔内，还有内导套，在上垫板上用弹簧孔，放入弹簧，放入等高套，将外型凸模固定在固定板上，有上垫板压住，盖上上模座，上模座上有过孔，

其次，装配下模，把快拆的下模入子放入下模板内。用螺死固定，下面预装下模座，划出凹模板相应螺孔、销孔位置，并钻绞螺孔、销孔。用螺钉将固定板组与下模座连接在一起，但不要拧紧，然后，复查凸﹑凹模间隙并调整合适后，紧固螺钉。切纸检查，合适后打入销钉。

再次，上模的装配，装配的过程和前面加工过程一样，总结起来就是要先把要装配的各个部分定位划线，再淬火，线切割加工。具体为，将上模部分的所用部件固定在上模座上，根据设定的零部件的相对位置定位，并根据划出压力中心线，使压力中心线与上模座中心线对正、钻、攻螺孔，将下模座、凸凹模、进行校配，校正导尺间距后，钻、铰销钉孔。

5.3 冲裁模试冲的缺陷和调整

模具装配好后，必须在生产条件下进行试冲。冲出的工件按冲压的零件产品图或试样进行检查验收。在检查验收过程中，如发现各种缺陷，则要仔细分析，找出原因，并对模具进行适当的调整和修整，然后再试冲，直到模具正常工作并得到合格的冲件为止。

最后，装机试冲并根据试冲结果作相应的调整。直到试冲合格后，将模具连同合格制件一同归库。

5.4 模具设计要点

5.4.1 送料

5.4.2 出料

5.4.3 精度

A.为了保证料带在送进时的定位精度，我们一般均设计侧刃定位外加导正销对料带进行导正，同时在料带的两侧，还有导料块或是导料销对料带导向。如果产品厚度较薄且导正精度要求较高时，在导正销所对应的下模位置要做浮升套。不论下模板是做浮升套还是直接开孔，下垫板和下模座均需开漏料孔。

B.为了防止在冲压过程中由于误送而损坏模具，在生产批较大的连续模中应考虑加误送检测装置。

C.为了保证产品在送料过程中的定位精度，在不同工位尽量使用同一组导正孔进行导正。如果有困难，所用的导正孔尽量在同一工位冲出，以保证定位基准发生变化后，不致有太大的误差。

结论

本课程设计是我们进行完了三年的模具设计与制造专业课程后进行的，它是对我们三年来所学课程的又一次深入、系统的综合性的复习，也是一次理论联系实践的训练。它在我们的学习中占有重要的地位。

通过这次毕业设计使我再复习老知识的同时学到了许多新知识，对一些原来一知半解的理论也有了进一步的的认识。特别是原来所学的一些专业基础课：如机械制图、模具材料、公差配合与技术测量、冷冲模具设计与制造等有了更深刻的理解，使我进一步的了解了怎样将这些知识运用到实际的设计中。同时还使我更清楚了模具设计过程中要考虑的问题，如怎样使制造的模具既能满足使用要求又不浪费材料，保证工件的经济性，加工工艺的合理性。

在设计的过程中通过冲压手册、模具制造简明手册、模具标准应用手册等队要设计的问题进行查询，我了解了通过更多的途径去了解我要做的设计，使设计更具合理性。也使我学会了设计过程中对资料的查询和运用。

通过对正装下顶出落料模的设计，使我对落料模有了深刻的认识，特别是这种正装下顶出落料模具的设计。落料模的主要零件的加工一般比较简单，多采用线切割进行加工，设计中很多数值不容易从纯理论的角度精确的计算出来，多需要在试模后再进行调整。在模具的设计过程中也遇到了一些难以处理的问题，虽然对它们做出了解决，但是感觉这些方案还是不能尽如人意，如压力计算时的公

式的选用、凸凹模间隙的计算、卸件机构选用，都还可以进行进一步的调整，使生产效率提高。因为工件的形状较规对压力的计算可以用公式直接计算，卸件可以采用卸料板和顶件器弹出制件，减少了设计的工作量。

由于能力有限，设计中难免有疏漏之处，恳请老师给予指正。

参考文献

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2. 吴泊杰主编冲压工艺与模具电子工业出版社.2004

3. 王孝培主编冲压手册机械工业出版社.2002

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5.许发樾主编使用模具设计与制造机械工业出版社.2002

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7.黄毅宏主编模具制造工艺机械工业出版社.1999

8王树勋主编模具实用技术设计综合手册华南理工大学出版社.1997 9.陈锡栋主编实用模具技术手册机械工业出版社.2002 10薛严成主编公差配合与技术测量机械工业出版社.2004 11.模具实用技术丛书编委会编冲模设计应用实例机械工业出版社.2000

附表

主要零件的标准号及选用材料