扬声器薄膜落料模设计

技术学院2016届毕业设计班 级： 机制13301 姓 名： 张 冰 指导教师： 刘 中 华 2016年 5月 18 日毕 业 设 计项目说明书设计题目： 扬声器薄膜落料模设计 专 业： 机械设计与制造 班 级： 机械设计与制造13301 学 号： 201302040027 设 计 者： 指导教师： 刘中华 完成时间： 2016年5月15日 技术学院前 言 改革开放以来，随着国民经济的高速发展，市场对模具的需求量不断增长。近年来，模具工业一直以15%左右的增长速度快速发展，模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力.虽然中国模具工业在过去十多年中取得了令人瞩目的发展，但许多方面与工业发达国家相比仍有较大的差距。例如，精密加工设备在模具加工设备中的比重比较低；CAD/CAE/CAM技术的普及率不高；许多先进的模具技术应用不够广泛等等，致使相当一部分大型、精密、复杂和长寿命模具依赖进口。 落料模具可以制成圆形、长方形、多边形、和其他不规则形状的薄型零件，如果和其他冲压成形工艺配合，还可以制造形状极为复杂的零件。用落料方法来制造薄型件，生产效率高，节省材料，零件的强度和刚度好，精度较高，其应用范围非常广泛。 本设计中圆形落料件的加工简单，技术要求较低，批量较大，从而降低了生产成本，能够在实际应用中有很高的经济效益。因此也成为落料件中应用最广泛的零件之一。目录前言1、零件工艺性分析21.1、零件图的分析22、零件工艺方案的确定32.1、排样方案的比较3 2.2、排样图的设计及材料利用率的计算33、模具设计43.1、模具类型及结构形式的确定43.2、模具工作部分刃口尺寸及公差43.2.1凹模直径及公差53.3.2 卸料零件73.3.3 模架及零件83.3.4 其他支撑零件93.4、模具的零件详细清单93.5、模具的装配方法103.6、模具冲裁力和压力中心的计算113.6.1 冲裁力的计算 113.6.2 卸料力、推件力的计算113.6.3 压力机公称压力的确定123.6.4 冲模压力中心的确定124、压力机的选用125、结语13参考文献14致谢151、零件工艺性分析1.1、零件图的分析落料零件的结构图见图1-1：图1-1：落料件结构简图该零件为标准圆形落料件，其结构简单，冲裁时冲裁变形区形成较正常的纺锤形，因此适合冲裁加工。零件的圆外形直径d=42.45mm，厚度t=0.07mm，其厚度较小，可以考虑采取一次拉深成形的工艺进行加工。拉深件圆角半径为R=2mm，相对于厚度t=0.5mm而言，圆角半径较大，有利于零件的成形，并且免去了整形工序。冲裁件的内外形尺寸的经济公差精度一般在IT11级以下，落料件公差等级最好低于IT10级，当冲裁厚度小于2mm的金属板料，其断面粗糙度Ra一般可达12.5到3.2u2、零件工艺方案的确定2.1、排样方案的比较 基于工件的基本功能和结构特征可知加工工序为落料。其加工为冲裁加工。 由于此圆形片为批量生产，应选择效率较高的级进模，但考虑到级进模复合模制造成本高且复杂，而圆形片所需加工不是特别复杂，又是一个简单的落料模具，我认为采取单工序模也是可行的。根据以上基本工序的性质与数量，进行工序组合与排列，可以确定采用简单的单工序落料模。在冲压生产中，节约金属和减少废料具有非常重要的意义，较好的确定工件形状尺寸和合理排样是降低成本的有效措施之一。此圆形片只一个简单落料工序，材料为Q235，初步拟定如下的排样方法； 图2-2这种方案为有废料的直排，此方案对模具要求比较低，一般精度的模具即可满足要求，适合本例。故本例采用此方案。2.2、排样图的设计及材料利用率的计算由2.1排样方案的比较得：选用有废料的直排的排样方法。如图2-2所示的排样方法。此圆形片只有落料工序，材料为Q235钢，确定为直排有废料排样。查表2-18冷冲压模具设计指导可确定搭边a=1.2和a1=1.5，再根据所加工零件外形尺寸可确定钢带的宽度应为46.5mm。（取值：47mm）计算材料的利用率查1（3-16 P50）衡量材料的经济利用的指标是材料的利用率。 =1，LB=10034=3400 ,则= 0.635100%=63.5%。3、模具设计3.1、模具类型及结构形式的确定图3-1：落料模结构图本设计采用了可替换的圆形凹模，此凹模不仅结构简单，强度可靠而且可拿出来，进行磨刃，或着替换新的凹模，这样一来可以，节约制造新模具的时间，又可保证模具的长时间利用。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。它们的结构和尺寸设计，对落料件的尺寸精度和粗糙度都有很大的影响。3.2.1凹模直径及公差查1(3-2 P43) 落料件尺寸标注在外形，根据公式3-2计算凹模直径： 3-2 式中： 凹模的基本尺寸；拉深件外径最大极限尺寸；落料件的公差； 凹模的制造公差。根据相关资料和已知条件可知，落料件的直径尺寸精度可取IT13级，由已知=42.5mm，=0.1mm，=+0.025，故= mm3.2.2 凸模直径及公差查1(3-3 P43) 根据公式（3-1）计算结果，按照下式计算凸模直径及公差： 3-3 其中，为凸模制造公差，根据相关资料，选取=0.02，则 = mm因此，凸模直径为mm，凹模直径为mm。3.3、模具主要零件的设计与选用3.3.1工作零件的选择凸模 查1（3-32 a P71) 凸模选用标准圆凸模，结构形式如图3-4所示，其固定端按m6级制造 图3-4 凸模设计简图凸模的直径设计为42.45mm，长度设计为L=60mm，与凸模固定板配合高度为3mm。凸模材料选用Cr12，由于凸模截面尺寸足够大，落料件的厚度较小，因此能够保证足够的强度和刚度。 凹模 查1(3-46 P76) 凹模选择标准圆形凹模，凹模的厚度H按照以下经验公式来确定： H=ks（不小于8） （3-5）式中： s凹模刃壁间最大的距离（mm）； k系数，考虑板料厚度的影响。 但是本设计不经过这个计算，而是采用行业通用的“冲模设计手册软件版vr1.0”里面的标准圆凹模进行设计：凹模厚度L（20到40mm)本次选用20mm厚度。 其结构简图如图3-5所示： 图3-5 凹模设计简图3.3.2 卸料零件卸料装置根据：h=0.81乘以凹模厚度，即：200.8=16mm则|：此卸料板厚度为16 mm3.3.3 模架及零件模架本设计中落料模采用后侧导柱模架，导柱分布在模座的后侧。其优点是导向精度较高，前后左右都可以进料，取放工件方便。由凹模周界100mm100mm、估计闭合高度来确定模架。其具体设计简图见图3-9：图3-9 导柱模架导向装置 模架采用导柱导套式导向装置，如图3-9所示，导柱导套以F7/h6间隙配合，导柱导套与模具为R7/h6和H7/r6过盈配合。为了保证使用中的安全性与可靠性，当模具处于闭合位置时，设计中选用以下设计基准：导柱上端面与上模座的上平面留10-15mm的距离；导柱下端面与下模座留2-5mm的距离；导套与上模座上平面留不小于3mm的距离，同时上模座开横槽，以便排气和出油。上、下模座上、下模座直接或间接地安装模具的所有零件，分别与压力机滑块和工作台连接并传递压力，因此，其材料选择采用HT210以保证足够的强度和刚度。本设计中采用了标准模架，上模座为20512025，下模座为20512030（单位mm）。3.3.4 其他支撑零件模柄 查1（97） 选择压入式模柄，通过模柄将拉深模的上模固定在压力机滑块上。固定端与上模座孔采用H7/m6的过渡配合，并加上防转销616防止转动。2、垫板垫板的平面形状尺寸与固定板相同，厚度选择5mm，材料选择T8A。垫板可以通过淬硬，从而避免硬度较低的模座因局部受凸模较大的冲击力而出现凹陷，致使凸模松动的现象。3.4、模具的零件详细清单 以下是一些主要零件的详细参数:落料模具零件明细表序号零件名称数量材料备注1下模座1HT200205120302卸料板2GCR15A20h6100 GB/T3弹簧1 51CrV410010044导套1Q235A20H76523 GB/T5上模座2HT200100100306凸模固定板1HT200205120257 模柄145钢4020JB/T 7644.18垫板145钢GB/T 6169落料凹模445钢M85010挡料销2Gr12A22H7652311导料销4Gr1210010053.5、模具的装配方法 首先先装下模部分，拿出下模座。装入标准圆形凹模，使有挡料销孔的一端朝前，用锤子把凹模锤进去。然后装入挡料销、然后装入左、右2个导柱。接着从底部装入4颗螺钉导料板的孔从螺钉穿进去。接着合上卸料板，螺钉各个慢慢锁紧。接下来就是上模部分的安装。 第一步，拿出上模座，再拿出模柄，用锤子敲入上模座。 第二步，拿出凸模固定板，再拿出凸模，用锤子把凸模敲入凸模固定板。然后把上模座、凸模固定板、垫板用螺钉锁紧。把左、右导套分别装入上模座接下来就是总装配：把装好的上模部分、下模部分通过导柱和导套装配起来。 3.6、模具冲裁力和压力中心的计算3.6.1 冲裁力的计算 查1(3-25 P56) 平刃口冲裁模的冲裁力F一般按下式计算： F=Lt F冲裁力（N） L冲裁周边长度（mm） t材料厚度 材料抗拉强度（MPa）根据材料为Q235,未退火，抗拉强度为380到470兆帕 查2（1-4 P9) F=Lt=PI*(30.2810-3)(0.510-3)400106=19016N3.6.2 卸料力、推件力的计算 一般用下列经验公式计算： 查2（3-27 3-28 P56) 卸料力 FX=KXF 推件力 FT=nKTF F冲裁力 n同时梗塞在凹模内的工件数 n=h/t h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 压力机公称压力的确定 查1(3-31 P57) FZ=F+FT=19016+12610=31626N3.6.4 冲模压力中心的确定冲压力合力的作用点称为模具的压力中心。模具的压力中心应该通过压力机滑块的中心线，否则冲压时滑块就会承受偏心载荷，导致滑块导轨和模具导向部分不正常的磨损，还会使合理间隙得不到保证，从而影响制件质量和降低模具寿命甚至损坏模具。 而本落料模很特殊，本制件是最规则的圆形。压力中心就在圆心，无需计算。4、压力机的选用根据第三章已知条件，模具闭合高度近似为H=120mm，压力机滑块行程L=30mm。压力机的行程要保证配料能够放入，冲模的封闭高度应该在压力机的最大装模高度和最小装模高度之间；工作台台面尺寸应能满足模具的正确安装。按照上述要求，结合工厂实际生产条件，可选用开式压力机。所选开式压力机参数2：查 5（P101）选用开式双柱可倾压力机，J21-4 公称压力：40KN 滑块行程：30mm 闭合高度调节量：40mm 工作台尺寸（前后左右）：150250 垫板尺寸（厚度）：10 模柄尺寸（直径深度）：2540 最大倾斜角度： 5、结语圆形落料件是所有落料件中最简单、实用的零件，由于其本身的完全规则结构易于加工制造，因此在生产过程中对专业技术的要求不会太高，有利于降低生产成本，创造更多的经济价值。单从技术方面来看，圆形落料件在冲裁过程中，圆形落料件的外形受到均匀的切向力，因此能够保证较好的零件尺寸精度和表面质量，这样大大简化了零件校形、零件加工处理的步骤；而且模具的压力中心就在圆心，从而可以保证模具的安全性和耐用度。从经济方面来看，圆形落料件因形状简单，降低了加工成本；而其自身形状的广泛适用性也使得这样的制件能够以年产量8万件进行批量生产，从中厂家能够获得可观的利润，因此，其经济上的优势与其他形状的落料件相比尤为显著。参考文献1 翁其金，徐新成. 冲压工艺及冲模设计M. 北京：机械工业出版社，2004.7；2 林玉琼 许华昌等 冷冲压模具设计 华南理工大学出版社 2005.7；3 邓明. 实用模具设计简明手册M. 北京： 机械工艺出版社，2006.1；4 王新华. 冲压设计与制造实用计算手册M. 北京：机械工业出版社，2003.3；5 简明冷冲压工手册编写组. 简明冷冲压工手册M. 北京：机械工业出版社，2003.3；6 李绍林，马长福. 实用模具技术手册M.