扬声器内磁盖模具设计论文.doc

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1、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32.1 零件的工艺性分析32.2 确定工艺方案的确定3 3.1 冲裁的间隙 43.2凸模凹模刃口尺寸的确定53.3冲裁排样设计 83.4冲裁力 114.1 模具类型的选择124.2 定位方式的选择124.3卸料，出件方式的选择 124.4 主要零部件的设计124.5 模具模具总装图134.6冲压设备的选定 15 4.7冲压设备的校核155.1 有凸缘圆筒型件的拉深165.2

2、形成次数的确定175.3工作部分尺寸的计算185.4 拉深模具的总体设计185.5主要零件的设计195.6 冲压设备的选定195.7 冲压设备的校核195.8模具的装配196 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

3、，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21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4mm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。22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

4、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31 冲裁模的间隙 311 间隙的重要性 间隙对冲裁件质量、冲裁力和

5、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。 312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Z

6、 mm材料厚度t08 、10 、35、 Q295、 Q235AQ34540、 50ZminZmaxZminZmaxZminZmax0708091012006400720090010001260092010401260140018000640072009001000132009201040126014001800064007200900100013200920104012601400180已知材料厚度t为12 mm，材料为Q235A，因此Zmin = 0.126 mm Zmax =0.180 mm 32凸模与凹模刃口尺寸的确定 321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

7、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

8、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0.51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 IT11IT13 x=0.75 工件精度 IT14 x=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

9、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24级。322 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

10、理间隙值即得到凸模尺寸。 DA=（Dmax-x*） DT= （ DA-Z min） 0-T=（Dmax-x*- Zmin ） 已知Dmax=44, 由公差表查得:44 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。 d T = (dmin+ X*) dA =( d T + Zmi

11、n ) 已知dmin=4 由公差表查得:4 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d T = (4+0.75*0.12) mm=4.09 mmdA =(4.09+0.12) mm=4.21 mm 上述式中： DA、 DT落料凹、凸模尺寸； d T 、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； A、T 凸、凹模的制造公差，可按IT6IT7级来选取，也可查表2.4.1选取或取 T =0.4(Zmax - Z min) , A =0.6(Zmax -

12、 Z min) . 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18300.0200.02530800.0200.030801200.0250,0351201800.0300.040为了保证初始间隙不超过 Zmax 即 A +T + Z min = Zmax 选取必须满足以下条件：A +T = Zmax - Z min 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A +T = Zmax - Z min 的要求,所以模具制造成本相

13、对较高. 323 凸、凹模尺寸校核 冲孔凸、凹模尺寸校核A +T = Zmax - Z min 0.008 mm +0.012 mm=0.180 mm -0.126 mm 0.02 mm =0.054 mm(满足间隙公差条件) 落料凸、凹模尺寸校核A +T 0.02 mm(不能满足间隙公差条件) 因此,只有缩小A 、T,提高制造精度,才能保证间隙在合理范围内,由此可取: T =0.4(Zmax - Z min)=0.4*0.054 mm =0.021 mmA =0.6(Zmax - Z min )=0.6*0.054 mm =0.032 mmDA=43.69 mm DT=43.57 mm324

14、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Z min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A +T 2t的工件矩形件边长L=50mm或圆角r0.51 12 20 0.05 0.08 0.10 2030 0.08 0.10 0.15 3050 0.10 0.15

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B100以下100200200300100以下100以上0.50.50.51580.510.50.5158120.51158 335 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34 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

16、压力冲裁力FF=KLtb=1.3*138.16*1.2*30043105.12NL=138.16mmb=300MPa卸料力F XF X =KX F=0.04*43105.121724NKX=0.04推件力F TF T =nKTF=10*0.055*43105.1223707.8Nn=h/t=12/1.2=10冲压工艺总力FZFZ=F+FX+FT=43105.12+1724+23707.868536.92N弹性卸料,下出件第四章 模具总体设计 41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

17、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 42 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。 43 卸料、出件方式的选择 因为工件料厚为1.2 mm，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

18、模生产，所以采用下出件比较方便操作与提高生产效率。 44主要零部件设计 441 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4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

19、= 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*142mm442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4045HRC，用螺钉和销钉固定在凹模上。导料板的进端安装有承料板。 表3.4.2导料板厚度H mm 材料厚度t挡料销高度h导料板厚度H固定导料销自动导料销0.3236-84-82-348-106-8由上述可得，导料板厚度H为6 m。， 443卸料板的设计卸料板的周界尺寸与凸模的周界尺寸相同，厚度为10mm。

20、卸料板的采用45钢制造，淬火硬度为40-50HRC444卸料螺钉的选用卸料板上设置4个卸料螺钉，公称直径为12mm 螺纹部分为M10*10mm.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1 mm,有误差时通过在螺钉与卸料板之间安装垫片来调整。 45 模具总装图 通过以上设计，可得到下图所示的模具总装图。模具上模部分主要由上模板、上垫板、上凸模固定板、凸模、卸料板等组成。卸料方式采用弹性卸料，以橡胶为弹性元件。下模部分由下模座、凹模板、导料板、凹模固定板、下垫板等组成。条料送进时采用固定挡料销作为粗定距。操作时完成第一步冲压后，把条料抬起向前移动，用落料孔套在固定挡料

21、销上，并向前推进。 模具总装图见下图2： 1模柄2冲孔凸模3垫板4落料凹模5凸凹模6固定板7导柱8卸料板9导套10活动导料销11推件块12连接推杆13推件14模柄15打杆16导料销17卸料螺钉18下模座19弹簧20上模座21滑块图2单工序冲裁模46冲压设备的选定选择开式双柱可倾压机J23-25能满足使用要求。其主要技术参数如下：公称压力：250KN滑块行程：65mm最大闭合高度：270mm最大装模高度：220mm连杆调节长度：55mm工作台尺寸（前后*左右）：370mm*560mm垫板尺寸（厚度*孔径）：50mm*200mm模柄孔尺寸：40mm*60mm最大倾斜度：300 47冲压设备的校核模

22、具的闭合高度： H闭=H上模+H上垫+L+H+H下模+H下垫+H下固-h2 =（45+6+54+15+50+6+15-2）=189 mm式中： L-凸模长度， H-凹模厚度 h2-凸模冲裁后进入凹模的深度2 mm 可见该模具闭合高度小于所选压力机J23-25的最大装模高度（220mm）可以使用。 第 五 章 拉深模设计 51有凸缘圆筒形件的拉深 该零件的拉深过程，其变形区的应力状态和变形特点与无凸缘圆形件是相同的。但有凸缘圆筒形件拉深时，坯料凸缘部分不是全部进入凹模口部，当拉深进行到凸缘外径等于零件凸缘直径（包括切边量）时，拉深工作就停止。因此，拉深成形过程和工艺计算与无凸缘圆筒形件的差别主要

23、在首次拉深。下图为凸缘圆筒形件及坯料图。dt/d = 1.11.4称为窄凸缘筒形件；dt/d1.4称为宽凸缘筒形件。很明显该工件dt/d1.4，为宽凸缘筒形件。图3宽凸缘件拉深过程1.有凸缘圆筒形件的拉深变形程度有凸缘圆筒形件的拉深系数为 mt = 式中：mt-有凸缘圆筒形件的拉深系数： d-零件筒形部分的直径： D坯料直径。 当零件底部圆角半径r与凸缘转角半径R相等，即r=时，坯料直径为 D = 所以 mt = = 由图上的尺寸不难求出D=44 mm52 成形次数的确定该工件按凸缘圆筒形件的拉深来计算，凸缘圆筒形件的拉深系数取决于有关尺寸的三个相对比值dt/d(凸缘的相对直径)、h/d(零件

24、的相对高度)、R/d(相对圆角半径)。其中以dt/d影响最大，h/d次之，R/d影响较小。dt/d和h/d越大，表示拉深时毛坯变形区的宽度大，拉深成形的难度也大。当dt/d和h/d超过一定值时，便不能一次拉深。毛坯相对厚度为(t/D)*100=1.8mm，工件相对高度为h/d=0.27 mm，工件总的拉深系数m=d/D=21.6/40=0.49，凸缘的相对直径dt/d=1.8mm，查下表得凸缘圆筒形件第一次拉深的极限拉深系数为0.45，不难看出，总拉深系数大于极限拉深系数，则凸缘圆筒形件不能一次拉深成形，需拉深两次或以上。凸缘圆筒形件以后各次拉深系数为：mi=di/di-1(i=2,3,n)。

25、凸缘圆筒形件以后各次拉深系数与凸缘宽度及外形尺寸无关，可以取与无凸缘圆筒形件的相应拉深系数相等或略小的数值。凸缘圆筒形件拉深工序件高度的计算与圆筒形件拉深工序件高度的计算方法一样。计算公式如下：h 1= 0.25(D2-dt2)/d1+0.43(r1+R1)+0.14(r12-R12)/d1h n= 0.25(D2-dn2)/dn+0.43(rn+Rn)+0.14(rn2-Rn2)/dn式中：h 1、h n各次拉深后工序件的高度； d1、dn各次拉深后工序件的直径； D坯料直径； r1、rn各次拉深后工序件的底部圆角半径； R1 、Rn各次拉深后工序件的凸缘处圆角半径；表5.2.1有凸缘的筒形

26、件首次拉深的极限相对高度h1/d1凸缘的相对直径dt/d坯料的相对厚度（t/D）x 1002 1.51.51.01.00.60.60.30.30.101.1以下0.900.750.820.650.700.570.620.500.520.451.30.800.650.720.560.600.500.530.450.470.401.50.700.580.630.500.530.450.480.400.420.351.80.580.480.530.420.440.370.390.340.350.292.00.510.420.460.360.380.320.340.290.300.25表5.2.2有凸

27、缘的筒形件第一次拉深的极限拉深系数凸缘的相对直径dt/d坯料的相对厚度（t/D）x 1002 1.51.51.01.00.60.60.30.30.101.1以下0.510.530.550.570.591.30.490.490.530.540.551.50.470.460.500.510.521.80.450.460.470.480.482.00.420.430.440.450.4553. 工作部分尺寸计算 零件尺寸标注在内形时，以凸模为基准，具体计算如下表5.3.1：表5.3.1工作部分尺寸计算尺寸及分类凸、凹模间双面间隙尺寸偏差与磨损系数计算公式结果备注拉深40Z=1.6mm=0.2DA = ( Dmax-)+ A39.8+0.040模具制造公差