扬声器内磁盖模具设计论文大学论文.docx
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扬声器内磁盖模具设计论文大学论文
常州工学院
毕业设计说明书
题目:
扬声器内磁盖模具设计
课题:
冲压工艺及模具设计
院(部):
延陵学院
专业:
班级:
学生姓名:
学号:
指导教师:
完成日期:
2008年6月10日
目录
绪论···································································3
2.1零件的工艺性分析·····················································3
2.2确定工艺方案的确定····················································3
3.1冲裁的间隙··················································4
3.2凸模凹模刃口尺寸的确定··········································5
3.3冲裁排样设计······················································8
3.4冲裁力11
4.1模具类型的选择···················································12
4.2定位方式的选择·····················································12
4.3卸料,出件方式的选择12
4.4主要零部件的设计··················································12
4.5模具模具总装图···············································13
4.6冲压设备的选定15
4.7冲压设备的校核·······················································15
5.1有凸缘圆筒型件的拉深················································16
5.2形成次数的确定······················································17
5.3工作部分尺寸的计算···················································18
5.4拉深模具的总体设计··················································18
5.5主要零件的设计·······················································19
5.6冲压设备的选定···················································19
5.7冲压设备的校核···················································19
5.8模具的装配···················································19
6参考资料·····························································20
扬声器内磁盖模具设计
第一章绪论
随着我国汽车、摩托车、家电等工业的迅速发展,工业产品的外形在满足性能要求的同时,变得越来越复杂,而这些产品的制造离不开模具,这就要求模具制造行业以最快的速度、最低的成本、最高的质量生产出模具。
为了达到上述要求,模具企业只有运用先进的管理手段和CAD/CAM集成制造技术,才能在激烈的市场竞争中立于不败之地。
模具可以分为多种,如注塑模、冲压模等,随着制造工艺和塑料性价比的提高,冷冲模具在模具行业中占的比重越来越大,,本研究讨论的是一个喇叭磁盖模具设计的冷冲模具设计,在这过程中充分展示了计算机辅助建模和制造为模具的集成制造提供了优良的平台。
第二章冲压工艺分析与确定
2.1冲压件工艺性分析
此工件有落料、冲孔、拉深三个工序,材料为Q235-A钢,具有良好的冲压性能,适合冲裁、拉深,工件结构简单,有6个φ4mm的孔,孔与孔、孔与边缘之间的距离也满足要求;该工件属于较典型圆筒形件拉深,形状简单对称,所有尺寸均为自由公差,对工件厚度变化也没有作要求。
2.2冲压工艺方案的确定
该工件包括落料、冲孔、拉深三个工序,可有以下三种工艺方案:
方案一:
先落料,后冲孔,最后拉深。
采用单工序模生产。
方案二:
先落料-冲孔复合冲压,后拉深。
采用复合模和单工序模生产。
方案三:
落料-冲孔-拉深级进冲压。
采用级进模生产。
方案一模具结构简单,但需三道工序三副模具,成本高而生产效率低,以满足中批量生产要求,零件的尺寸和形状不精确,且存在工序分散,劳动量大,占用设备多。
方案二需两道模具,工件的精度及生产效率都较高,满足要求。
方案三只需一副模具,生产效率高,操作方便,工件精度也能满足要求。
但模具结构复杂,安装、调试、维修比较困难,制造周期长。
通过上述三种方案的分析比较,该件若能一次拉深,则其冲压生产采用方案二为佳
第三章落料—冲孔模具设计
3.1冲裁模的间隙
3.1.1间隙的重要性
间隙对冲裁件质量、冲裁力和模具寿命均有很大影响,是冲裁工艺与冲裁模具设计中的一个非常重要的工艺参数。
1.间隙对冲裁件质量的影响
间隙是影响冲裁件质量的主要因素之一。
2.间隙对冲裁力的影响
实验证明,随间隙的增大冲裁力有一定程度的降低,但当单面间隙介于材料厚度的5%~20%范围内时冲裁力的降低不超过5%~10%。
因此,在正常情况下,间隙对冲裁力的影响不大。
3.间隙对模具寿命的影响
较大的间隙值减少凸凹模的磨损,延长模具使用寿命。
3.1.2冲裁间隙值的确定
对于尺寸精度和断面质量要求不高的冲裁件,在满足冲裁件要求的前提下,应以降低冲裁力、提高模具寿命为主,选用较大的双面间隙值。
见表2.3.3
表1.1.1冲裁模初始双面间隙值Zmm
材料厚度t
08、10、35、Q295、Q235A
Q345
40、50
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
Zmin
Zmax
0.7
0.8
0.9
1.0
1.2
0.064
0.072
0.090
0.100
0.126
0.092
0.104
0.126
0.140
0.180
0.064
0.072
0.090
0.100
0.132
0.092
0.104
0.126
0.140
0.180
0.064
0.072
0.090
0.100
0.132
0.092
0.104
0.126
0.140
0.180
已知材料厚度t为1.2mm,材料为Q235A,
因此Zmin=0.126mm
Zmax=0.180mm
3.2凸模与凹模刃口尺寸的确定
3.2.1凸模与凹模刃口尺寸的计算原则
由于凸模与凹模之间存在间隙,所以冲裁件断面都带有锥度,而在冲裁件尺寸的测量和使用中,都是以光亮带的尺寸为基准。
落料件的光亮带处于大端尺寸,冲孔件的光亮带处于小端尺寸。
落料件的光亮带是因凹模尺寸刃口挤切材料产生的,而冲孔件的光亮带是凸模刃口挤切材料产生的。
且落料件的大端尺寸等于凹模尺寸,冲孔件的小端尺寸等于凸模尺寸。
冲裁过程中,凸、凹模要与冲裁零件或废料发生磨檫,凸模轮廓越磨越小,凹模轮廓越磨越大,结果使间隙越用越大。
因此,确定凸、凹模刃口尺寸应区分落料和冲孔,并遵循如下原则:
(1)设计落料模先确定凹模刃口尺寸。
以凹模为基准,间隙取在凸模上,即冲裁间隙通过减少凸模刃口尺寸来取得。
设计冲孔模先确定凸模刃口尺寸。
以凸模为基准间隙取在凹模上,即冲裁间隙通过减少凹模刃口尺寸来取得。
(2)根据冲模在使用过程中的磨损规律,设计落料模时,凹模基本尺寸应取接近或等于工件的最小极限尺寸;设计冲孔模时,凸模基本尺寸则取接近或等于工件孔的最大极限尺寸。
这样凸、凹模在磨损到一定程度时,仍能冲出合格的零件。
模具磨损预留量与工件制造精度有关。
用x△表示,其中△为工件的公差值,x为磨损系数,其值在0.5~1之间,根据工件制造精度选取:
工件精度IT10以上x=1
工件精度IT11~IT13x=0.75
工件精度IT14x=0.5
(3)不管落料还是冲孔,冲裁间隙一般选用最小合理间隙值.
(4)选择模具刃口制造公差时,要考虑工件精度与模具精度的关系,既要保证工件
的精度要求,又要保证有合理的间隙值。
一般冲模精度较工件精度高2~4级。
3.2.2凸模与凹模刃口尺寸的计算方法
由于冲模加工方法不同,刃口尺寸的计算方法也不同,基本上可以分为两类。
1.按凸模与凹模图样分别加工法
这种方法主要适用于圆形或简单规则形状的工件,因冲裁此类工件的凸、凹模制造相对简单,精度容易保证,所以采用分别加工。
设计时,需在图纸上分别标注凸模和凹模刃口尺寸及制造公差。
冲模刃口与工件尺寸及公差计算公式如下:
(1)落料
设工件的尺寸为D0-△,根据计算原则,落料时以凹模为设计基准。
首先确定凹模尺寸,使凹模的基本尺寸接近或等于工件轮廓的最小极限尺寸;将凹模尺寸减去最小合理间隙值即得到凸模尺寸。
DA=(Dmax-x*△)
DT=(DA-Zmin)0-δT=(Dmax-x*△-Zmin)
已知Dmax=44,由公差表查得:
φ44
mm为IT14级,取X=0.5
设凸、凹模分别按IT6级和IT7级加工制造,则
DA=(44-0.5*0.62)
mm=43.69
mm
DT=(43.69-0.12)
mm=43.57
mm
(2)冲孔
设冲孔尺寸为d
,根据计算原则,冲孔时以凸模为设计基准。
首先确定凸模尺寸,使凸模的基本尺寸接近或等于工件孔的最小极限尺寸;将凸模尺寸加上最小合理间隙值即得到凹模尺寸。
dT=(dmin+X*△)
dA=(dT+Zmin)
已知dmin=4由公差表查得:
φ4
mm为IT12级,取X=0.75
设凸、凹模分别按IT6级和IT7级加工制造,则
dT=(4+0.75*0.12)
mm=4.09
mm
dA=(4.09+0.12)
mm=4.21
mm
上述式中:
DA 、DT —落料凹、凸模尺寸;
dT、dA—冲孔凸、凹模尺寸;
Dmax—落料件的最大极限尺寸;
dmin—冲孔件孔的最小极限尺寸;
△—工件制造公差;
Zmin—最小合理间隙;
X—磨损系数;
δA、δT—凸、凹模的制造公差,可按IT6~IT7级来选取,也可查表2.4.1选取或取δT<=0.4(Zmax-Zmin),δA<=0.6(Zmax-Zmin).
表2.4.1规则形状(圆形方形)冲裁时凸模、凹模的制造偏差mm
基本尺寸
凸模偏差
凹模偏差
<=18
0.020
0.020
>18~30
0.020
0.025
>30~80
0.020
0.030
>80~120
0.025
0,035
>120~180
0.030
0.040
为了保证初始间隙不超过Zmax即δA+δT+Zmin<=Zmax选取必须满足以下条件:
δA+δT<=Zmax-Zmin
由上可见,凸、凹模分别加工法的优点,凸、凹模具有互换性,制造周期短,便于成批制造.其缺点是,为了保证初始间隙在合理范围内,需要采用较小的凸、凹模具制造公差才能满足δA+δT<=Zmax-Zmin的要求,所以模具制造成本相对较高.
3.2.3凸、凹模尺寸校核
冲孔凸、凹模尺寸校核δA+δT<=Zmax-Zmin
0.008mm+0.012mm〈=0.180mm-0.126mm
0.02mm〈=0.054mm(满足间隙公差条件)
落料凸、凹模尺寸校核δA+δT<=Zmax-Zmin
0.016mm+0.025mm=0.04mm>0.02mm(不能满足间隙公差条件)
因此,只有缩小δA、δT,提高制造精度,才能保证间隙在合理范围内,由此可取:
δT<=0.4(Zmax-Zmin)=0.4*0.054mm=0.021mm
δA<=0.6(Zmax-Zmin)=0.6*0.054mm=0.032mm
DA=43.69
mm
DT=43.57
mm
3.2.4凸模与凹模配作法
采用凸、凹模分开加工法时,为了保证凸、凹模间一定的间隙值,必须严格限制冲模制造公差,因此,造成冲模制造困难。
对于冲制薄材料(因Zmax与Zmin的差值很小)的冲模,或冲制复杂形状工件的冲模,或单件生产的冲模,常常采用凸模与凹模配作的加工方法。
配作法就是先按设计尺寸制出一个基准件(凸模或凹模),然后根据基准件的实际尺寸再按最小合理间隙配制另一件。
这种加工方法的特点是模具的间隙由配制保证,工艺比较简单,不必校核δA+δT<=Zmax-Zmin的条件,并且还可放大基准件的制造公差,使制造容易。
设计时,基准件的刃口尺寸及制造公差应详细标注,而配作件上只标注公称尺寸,不注公差,但在图纸上标明:
凸(凹)模刃口按凹(凸)模实际刃口尺寸配制。
保证最小双面间隙值Zmin。
3.3冲裁排样设计
3.3.1材料的合理利用
1.材料利用率
冲裁件的实际面积与所用板料面积的百分比叫材料利用率,它是衡量合理利用材料的经济性指标。
一个步距内的材料利用率η可用下式表示;
=
*100%
式中:
A——一个步距内冲裁件的实际面积;
B——条料宽度;
S——步距
3.3.2排样方法
根据材料的合理利用情况,条料排样方法可分为三种
1.有废料排样
沿冲件全部外形冲裁,冲件与冲件之间、冲件与条料之间都存在搭边废料。
冲件尺寸完全由冲模来保证,因此精度高,模具寿命也高,但材料利用率低。
2.少废料排样
沿冲件部分外形切断或冲裁,只在冲件与冲件之间或冲件与条料侧边之间留有搭边。
因受剪裁条料质量和定位误差的影响,其冲件质量稍差,同时边缘毛刺被凸模带入间隙也影响模具寿命,但材料利用率稍高,冲模结构简单。
3.无废料排样
冲件与冲件之间或鲜红件与条料侧边之间均无搭边,沿直线或曲线切断条料而获得冲件。
冲件的质量和模具寿命更差一些,但材料利用率最高。
另外,当送进步距为两倍零件宽度时,一次切断便能获得两个冲件,有利于提高劳动生产率。
采用少、无废料的排样可以简化冲模结构,减小冲裁力,提高材料利用率。
但是,因条料本身的公差以及条料导向与定位是所产生的误差影响,冲裁件公差等级低。
同时,由于模具单边受力(单边切断时),不但会加剧模具损失,降低模具寿命,而且也直接影响冲裁件的断面质量。
为此,排样时必须统筹兼顾,全面考虑问题。
在冲压生产实践中,由于零件的形状,尺寸,精度要求,批量大小和原材料供应等方面的不同,不可能提供一种固定不变的合理排样方案。
但是在决定排样方案时应遵守的原则是:
保证在最低的材料消耗和最高的劳动生产率的条件下得到符合技术条件要求的零件,同时要考虑方便生产操作,冲模结构简单,寿命长以及车间生产条件和原材料供应情况等,总之要从各个方面权衡利弊,以及选择较为合理的排样方案。
根据上述所示,排样采用有废料排样。
3.3.3搭边
排样时冲裁件之间以及冲裁件与条料侧边之间留下的工艺废料叫搭边。
搭边的作用一是补偿定位误差和剪板误差,确保冲出合格零件;二是增加条料刚度,方便条料送进,提高劳动生产率;同时,搭边还可以避免冲裁时条料边缘的毛刺被拉入模具间隙,从而提高模具寿命。
搭边值对冲裁过程及冲裁质量有很大的影响,因此一定要合理确定搭边数值。
搭边过大,材料利用率太低;搭边过小时,搭边的强度和刚度不够,冲裁时容易翘曲或被拉断,不仅会增大冲件件的毛刺,有时甚至单边拉入模具间隙,造成冲裁力不均匀,损坏模具刃口。
根据生产的统计,正常搭边比无搭边冲裁时的模具寿命高50%以上。
1.影响搭边值的因素
(1)材料的力学性能硬材料的搭边值可小一些;软材料,脆材料的搭边值要大一些。
(2)材料的厚度越厚,搭边值也越大。
(3)冲裁件的形状与尺寸零件外形越复杂,圆角半径就越小,搭边值取大一些。
(4)送料及挡料方式用手工送料,有侧压装置的搭边值可以小一些;用侧刃定距比用挡料销定距的搭边小一些。
(5)卸料方式弹性卸料比刚性卸料的搭边小一些。
2.搭边值的确定
搭边值由经验确定的,下表为最小搭边值的经验数,
表3.3.3最小搭边值mm
材料厚度t
圆形或圆角r>2t的工件
矩形件边长L<50mm
矩形件边长L>=50mm或圆角r<=2t
工件间a1
侧面a
工件间a1
侧面a
工件间a1
侧面a
0.25以下
1.8
2.0
2.2
2.5
2.8
3.0
0.25-0.5
1.2
1.5
1.8
2.0
2.2
2.5
0.5-0.8
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
0.8-1.2
0.8
1.0
1.2
1.5
1.5
1.8
1.2-1.6
1.0
1.2
1.5
1.8
1.8
2.0
根据材料厚度t为1.2mm,则工件间a1=0.8mm,侧面a=1.0mm。
3.3.4条料宽度与导料板之间的距离的计算
1.有侧压装置时条料的宽度与导料板间距离
有侧压装置的模具,能使条料始终沿着导料板送进,故按下式计算:
条料宽度
导料板间距离A=B+C=Dmax+2a+C
2.无侧压装置时条料的宽度与导料板间距离
无侧压装置的模具,应考虑在送料过程中因条料的摆动而使侧面搭边减少。
为了补偿侧面搭边的减少,条料的宽度应增加一个条料可能的摆动量,故按下式计算:
条料宽度
导料板间距离A=B+C=Dmax+2a+2C
式中的Dmax-------------------条料宽度方向冲裁件的最大尺寸;
a--------------------------侧搭边值,可参考上表
Δ----------------------条料宽度的单向(负向)偏差,见下表
C-------------------------导料板与最宽条料之间的间隙,见下表
查表得最小搭边值a=1mm,a1=0.8mm;,条料与导料板间间隙Cmin.=1mm
又已知Dmax=44mm;采用无侧压装置,则
条料宽度
=47
mm
导料板间距离A=B+C=Dmax+2a+2C=48mm
表3.3.4条料宽度偏差Δmm
条料的宽度B
材料厚度t
~0.5
>0.5~1
>1~2
~20
0.05
0.08
0.10
>20~30
0.08
0.10
0.15
>30~50
0.10
0.15.
0.20
表3.3.5导料板与条料之间的最小间隙Cmin.mm
条料的厚度t
无侧压装置
有侧压装置
条料宽度B
条料宽度B
100以下
100~200
200~300
100以下
100以上
~0.5
0.5
0.5
1
5
8
0.5~1
0.5
0.5
1
5
8
1~2
0.5
1
1
5
8
3.3.5排样图
已知条料宽度尺寸
,条料长度L,板料厚度t,端距l,步距S,工件间搭边a1和侧搭边a。
如下图1所示:
图1排样图
3.4冲裁力
冲裁力是冲裁过程中凸模对板料施加的压力,它是随凸模进入材料的深度而变化的,通常说的冲裁力是指冲裁力的最大值,它是选用压力机和设计模具的重要依据之一。
表3.4.1冲裁秒度力的计算
项目分类
项目
公式
结果
备注
冲压力
冲裁力F
F=KLtτb=1.3*138.16*1.2*300
43105.12N
L=138.16mm
τb=300MPa
卸料力FX
FX=KXF=0.04*43105.12
1724N
KX=0.04
推件力FT
FT=nKTF=10*0.055*43105.12
23707.8N
n=h/t=12/1.2=10
冲压工艺总力FZ
FZ=F+FX+FT=43105.12+1724+23707.8
68536.92N
弹性卸料,下出件
第四章模具总体设计
4.1模具类型的选择
由冲压工艺分析可知采用复合模,复合模有两种装配方式:
1.正装式复合模
2.倒装式复合模
从正装式和倒装式复合模结构分析中可以看出,两者各有优缺点。
正装式较用于冲制材质较软的或板料较薄的平直度要求较高的冲裁件,还可以冲制孔边距离较小的冲裁件。
而倒装式不宜冲制孔边距离较小的冲裁件,但倒装式复合模结构简单、又可以直接利用压力机的打杆装置进行推件,卸件可靠,便于操作,并为机械化出件提供了有利条件。
根据上述,复合模装配方式为正装式
4.2定位方式的选择
因为该模具采用的是条料,控制条料的送进方向采用导料板,无侧压装置。
控制条料的送进步距采用挡料销出定距,而第一件的冲压位置因为条料长度有一定余量,可以靠操作工目测来定。
4.3卸料、出件方式的选择
因为工件料厚为1.2mm,相对较薄,卸料力也比较小,古可采用弹性卸料。
又因为是正装式复合模生产,所以采用下出件比较方便操作与提高生产效率。
4.4主要零部件设计
4.4.1工作零件的结构设计
1.落料凸模
结合工件外形并考虑加工,将落料凸模设计成直通式采用先切割机床加工,4个M12螺钉固定在垫板上,与凸模固定板的配合按H6/k5。
其总长L可按以下公式计算:
L=h1+h2+t+h=(10+25+1.2+17.8)mm=54mm
2.冲孔凸模
因为所冲的孔均为圆形,而且都属于特别保护的小凸模,所以冲孔凸模采用直通式,一方面加工简单,另一方面又便于装配与更换。
其中冲6个φ4的圆形凸模都用标准形式。
3.凹模
凹模采用整体凹模,各冲裁的凹模孔均采用线切割机床加工,凹模轮廓尺寸如下:
凹模的厚度H=15mm
凹模宽度B=124mm
凹模长度L=142mm(送料方向)
凹模轮廓尺寸为15mm*124mm*142mm
4.4.2导料板的设计
导料板的内侧与条料接触,外侧与凹模齐平,导料板与条料之间的间隙取1mm,这样就可以确定导料板的宽度,导料板的宽度按下表选择。
导料板采用45钢制作,热处理40~45HRC,用螺钉和销钉固定在凹模
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