揚聲器薄膜圓形墊片落料模具設計

前 言改革開放以來，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。近年許多模具企業(yè)加大了用于技術(shù)進步的投資力度，將技術(shù)進步視為企業(yè)發(fā)展的重要動力.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(shù)的普及率不高；許多先進的模具技術(shù)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。落料模具可以制成圓形、長方形、多邊形、和其他不規(guī)則形狀的薄型零件，如果和其他沖壓成形工藝配合，還可以制造形狀極為復雜的零件。用落料方法來制造薄型件，生產(chǎn)效率高，節(jié)省材料，零件的強度和剛度好，精度較高，其應用范圍非常廣泛。本設計中圓形落料件的加工簡單，技術(shù)要求較低，批量較大，從而降低了生產(chǎn)成本，能夠在實際應用中有很高的經(jīng)濟效益。因此也成為落料件中應用最廣泛的零件之一。第 0 頁 共 16 頁目錄前言1、零件工藝性分析 .21.1、零件圖的分析 .22、零件工藝方案的確定 .32.1、排樣方案的比較 .32.2、排樣圖的設計及材料利用率的計算 .33、模具設計 .43.1、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定 .43.2、模具工作部分刃口尺寸及公差 .43.2.1 凹模直徑及公差 .53.3.2 卸料零件 .73.3.3 模架及零件 .83.3.4 其他支撐零件 .93.4、模具的零件詳細清單 .93.5、模具的裝配方法 .103.6、模具沖裁力和壓力中心的計算 .113.6.1 沖裁力的計算 .113.6.2 卸料力、推件力的計算 .113.6.3 壓力機公稱壓力的確定 .123.6.4 沖模壓力中心的確定 .124、壓力機的選用 .125、結(jié)語 .13參考文獻 .14致謝 .15第 1 頁 共 16 頁1、零件工藝性分析1.1、零件圖的分析落料零件的結(jié)構(gòu)圖見圖 1-1：圖 1-1：落料件結(jié)構(gòu)簡圖該零件為標準圓形落料件，其結(jié)構(gòu)簡單，沖裁時沖裁變形區(qū)形成較正常的紡錘形，因此適合沖裁加工。零件的圓外形直徑 d=42.45mm，厚度 t=0.07mm，其厚度較小，可以考慮采取一次拉深成形的工藝進行加工。拉深件圓角半徑為 R=2mm，相對于厚度 t=0.5mm 而言，圓角半徑較大，有利于零件的成形，并且免去了整形工序。沖裁件的內(nèi)外形尺寸的經(jīng)濟公差精度一般在 IT11 級以下，落料件公差等級最好低于 IT10 級，當沖裁厚度小于 2mm 的金屬板料，其斷面粗糙度 Ra 一般可達 12.5 到 3.2u第 2 頁 共 16 頁2、零件工藝方案的確定2.1、排樣方案的比較基于工件的基本功能和結(jié)構(gòu)特征可知加工工序為落料。其加工為沖裁加工。由于此圓形片為批量生產(chǎn)，應選擇效率較高的級進模，但考慮到級進模復合模制造成本高且復雜，而圓形片所需加工不是特別復雜，又是一個簡單的落料模具，我認為采取單工序模也是可行的。根據(jù)以上基本工序的性質(zhì)與數(shù)量，進行工序組合與排列，可以確定采用簡單的單工序落料模。在沖壓生產(chǎn)中，節(jié)約金屬和減少廢料具有非常重要的意義，較好的確定工件形狀尺寸和合理排樣是降低成本的有效措施之一。此圓形片只一個簡單落料工序，材料為 Q235，初步擬定如下的排樣方法；圖 2-2這種方案為有廢料的直排，此方案對模具要求比較低，一般精度的模具即可滿足要求，適合本例。故本例采用此方案。2.2、排樣圖的設計及材料利用率的計算由 2.1 排樣方案的比較得：選用有廢料的直排的排樣方法。如圖 2-2 所示的排樣方法。此圓形片只有落料工序，材料為 Q235 鋼，確定為直排有廢料排樣。查表 2-18冷沖壓模具設計指導可確定搭邊 a=1.2 和 a1=1.5，再根據(jù)所加工零件外形尺寸可確定鋼帶的寬度應為 46.5mm。（取值：47mm）計算材料的利用率查1（3-16 P50）第 3 頁 共 16 頁衡量材料的經(jīng)濟利用的指標是材料的利用率。=1，L×B=100×34=3400 ,則 = 0.635×100%=63.5%。3、模具設計3.1、模具類型及結(jié)構(gòu)形式的確定圖 3-1：落料模結(jié)構(gòu)圖本設計采用了可替換的圓形凹模，此凹模不僅結(jié)構(gòu)簡單，強度可靠而且可拿出來，進行磨刃，或著替換新的凹模，這樣一來可以，節(jié)約制造新模具的時間，又可保證模具的長時間利用。第 4 頁 共 16 頁3.2、模具工作部分刃口尺寸及公差落料模的工作部分零件主要包括：凸模、凹模。它們的結(jié)構(gòu)和尺寸設計，對落料件的尺寸精度和粗糙度都有很大的影響。3.2.1 凹模直徑及公差查1(3-2 P43)落料件尺寸標注在外形，根據(jù)公式 3-2 計算凹模直徑：3-2 凹）（凹 0max5.D式中： 凹模的基本尺寸；凹拉深件外徑最大極限尺寸；maxD落料件的公差；凹模的制造公差。凹根據(jù)相關(guān)資料和已知條件可知，落料件的直徑尺寸精度可取 IT13 級，由已知=42.5mm， =0.1mm， =+0.025，故maxDd025.13.542）（凹= mm0.73.2.2 凸模直徑及公差查1(3-3 P43)根據(jù)公式（3-1）計算結(jié)果，按照下式計算凸模直徑 及公差：凸d3-3 0maxZinDd凸）（凸 其中， 為凸模制造公差，根據(jù)相關(guān)資料，選取 =0.02，則凸 p02.5.42d）（凸= mm02.45因此，凸模直徑為 mm，凹模直徑為 mm。025.4 0.7第 5 頁 共 16 頁3.3、模具主要零件的設計與選用3.3.1 工作零件的選擇凸模查1（3-32 a P71)凸模選用標準圓凸模，結(jié)構(gòu)形式如圖 3-4 所示，其固定端按 m6 級制造圖 3-4 凸模設計簡圖凸模的直徑設計為 42.45mm，長度設計為 L=60mm，與凸模固定板配合高度為 3mm。凸模材料選用 Cr12，由于凸模截面尺寸足夠大，落料件的厚度較小，因此能夠保證足夠的強度和剛度。凹模查1(3-46 P76)凹模選擇標準圓形凹模，凹模的厚度 H 按照以下經(jīng)驗公式來確定：H=ks（不小于 8） （3-5）式中： s凹模刃壁間最大的距離（mm）；k系數(shù)，考慮板料厚度的影響。但是本設計不經(jīng)過這個計算，而是采用行業(yè)通用的“沖模設計手冊軟件版vr1.0”里面的標準圓凹模進行設計：凹模厚度 L（20 到 40mm)本次選用 20mm 厚度。第 6 頁 共 16 頁其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 3-5 所示：圖 3-5 凹模設計簡圖3.3.2 卸料零件卸料裝置第 7 頁 共 16 頁根據(jù)：h=0.81 乘以凹模厚度，即：20 0.8=16mm則|：此卸料板厚度為 16 mm3.3.3 模架及零件模架本設計中落料模采用后側(cè)導柱模架，導柱分布在模座的后側(cè)。其優(yōu)點是導向精度較高，前后左右都可以進料，取放工件方便。由凹模周界 100mm 100mm、估計閉合高度來確定模架。其具體設計簡圖見圖 3-9：圖 3-9 導柱模架導向裝置 模架采用導柱導套式導向裝置，如圖 3-9 所示，導柱導套以 F7/h6 間隙配合，導柱導套與模具為 R7/h6 和 H7/r6 過盈配合。為了保證使用中的安全性與可靠性，當模具處于閉合位置時，設計中選用以下設計基準：第 8 頁 共 16 頁導柱上端面與上模座的上平面留 10-15mm 的距離；導柱下端面與下模座留 2-5mm的距離；導套與上模座上平面留不小于 3mm 的距離，同時上模座開橫槽，以便排氣和出油。上、下模座上、下模座直接或間接地安裝模具的所有零件，分別與壓力機滑塊和工作臺連接并傳遞壓力，因此，其材料選擇采用 HT210 以保證足夠的強度和剛度。本設計中采用了標準模架，上模座為 205 120 25，下模座為 205 120 30（單位mm）。3.3.4 其他支撐零件模柄 查1（97）選擇壓入式模柄，通過模柄將拉深模的上模固定在壓力機滑塊上。固定端與上模座孔采用 H7/m6 的過渡配合，并加上防轉(zhuǎn)銷 6 16 防止轉(zhuǎn)動。2、墊板墊板的平面形狀尺寸與固定板相同，厚度選擇 5mm，材料選擇 T8A。墊板可以通過淬硬，從而避免硬度較低的模座因局部受凸模較大的沖擊力而出現(xiàn)凹陷，致使凸模松動的現(xiàn)象。3.4、模具的零件詳細清單以下是一些主要零件的詳細參數(shù):落料模具零件明細表序號零件名稱數(shù)量材料 備注1 下模座 1 HT200 205 120 30第 9 頁 共 16 頁2 卸料板 2 GCR15 A20h6 100 GB/T3 彈簧 1 51CrV4 100 100 44 導套 1 Q235 A20H7 65 23 GB/T5 上模座 2 HT200 100 100 306 凸模固定板 1 HT200 205 120 257 模柄 1 45 鋼 40 20JB/T 7644.18 墊板 1 45 鋼 GB/T 6 169 落料凹模 4 45 鋼 M8 5010 擋料銷 2 Gr12 A22H7 65 2311 導料銷 4 Gr12 100 100 53.5、模具的裝配方法首先先裝下模部分，拿出下模座。裝入標準圓形凹模，使有擋料銷孔的一端朝前，用錘子把凹模錘進去。然后裝入擋料銷、然后裝入左、右 2 個導柱。接著從底部裝入4 顆螺釘導料板的孔從螺釘穿進去。接著合上卸料板，螺釘各個慢慢鎖緊。接下來就是上模部分的安裝。第一步，拿出上模座，再拿出模柄，用錘子敲入上模座。第二步，拿出凸模固定板，再拿出凸模，用錘子把凸模敲入凸模固定板。然后把上模座、凸模固定板、墊板用螺釘鎖緊。把左、右導套分別裝入上模座接下來就是總裝配：把裝好的上模部分、下模部分通過導柱和導套裝配起來。3.6、模具沖裁力和壓力中心的計算3.6.1 沖裁力的計算 查1(3-25 P56)平刃口沖裁模的沖裁力 F 一般按下式計算：F=Lt b第 10 頁 共 16 頁F沖裁力（N）L沖裁周邊長度（mm）t材料厚度材料抗拉強度（MPa）b根據(jù)材料為 Q235,未退火， 抗拉強度為 380 到 470 兆帕 b查2（1-4 P9)F=Lt =PI*(30.28×10-3)×(0.5×10-3)×400×106=19016Nb3.6.2 卸料力、推件力的計算 一般用下列經(jīng)驗公式計算： 查2（3-27 3-28 P56)卸料力FX=KXF推件力FT=nKTFF沖裁力n同時梗塞在凹模內(nèi)的工件數(shù)n=h/th凹模洞口的直壁高度t材料厚度查1(3-11 P57)可知 KX=0.07 KT=0.055卸料力 FX=1331.1N推件力 FT=12610N3.6.3 壓力機公稱壓力的確定 查1(3-31 P57)FZ=F+FT=19016+12610=31626N3.6.4 沖模壓力中心的確定沖壓力合力的作用點稱為模具的壓力中心。模具的壓力中心應該通過壓力機滑塊第 11 頁 共 16 頁的中心線，否則沖壓時滑塊就會承受偏心載荷，導致滑塊導軌和模具導向部分不正常的磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件質(zhì)量和降低模具壽命甚至損壞模具。而本落料模很特殊，本制件是最規(guī)則的圓形。壓力中心就在圓心，無需計算。4、壓力機的選用根據(jù)第三章已知條件，模具閉合高度近似為 H=120mm，壓力機滑塊行程 L=30mm。壓力機的行程要保證配料能夠放入，沖模的封閉高度應該在壓力機的最大裝模高度和最小裝模高度之間；工作臺臺面尺寸應能滿足模具的正確安裝。按照上述要求，結(jié)合工廠實際生產(chǎn)條件，可選用開式壓力機。所選開式壓力機參數(shù)2：查 5（P101）選用開式雙柱可傾壓力機，J21-4公稱壓力：40KN滑塊行程：30mm閉合高度調(diào)節(jié)量：40mm 工作臺尺寸（前后 ×左右 ）：150 250m墊板尺寸（厚度 ）：10模柄尺寸（直徑 ×深度 ）：25 40最大傾斜角度： 305、結(jié)語圓形落料件是所有落料件中最簡單、實用的零件，由于其本身的完全規(guī)則結(jié)構(gòu)易于加工制造，因此在生產(chǎn)過程中對專業(yè)技術(shù)的要求不會太高，有利于降低生產(chǎn)成本，創(chuàng)造更多的經(jīng)濟價值。單從技術(shù)方面來看，圓形落料件在沖裁過程中，圓形落料件的外形受到均勻的切第 12 頁 共 16 頁向力，因此能夠保證較好的零件尺寸精度和表面質(zhì)量，這樣大大簡化了零件校形、零件加工處理的步驟；而且模具的壓力中心就在圓心，從而可以保證模具的安全性和耐用度。從經(jīng)濟方面來看，圓形落料件因形狀簡單，降低了加工成本；而其自身形狀的廣泛適用性也使得這樣的制件能夠以年產(chǎn)量 8 萬件進行批量生產(chǎn)，從中廠家能夠獲得可觀的利潤，因此，其經(jīng)濟上的優(yōu)勢與其他形狀的落料件相比尤為顯著。參考文獻1 翁其金，徐新成. 沖壓工藝及沖模設計M. 北京：機械工業(yè)出版社，2004.7；2 林玉瓊 許華昌等 冷沖壓模具設計 華南理工大學出版社 2005.7；3 鄧明. 實用模具設計簡明手冊M. 北京： 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