手机喇叭外壳冲压模具设计毕业设计论文 精品.docx

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手机喇叭外壳冲压模具设计毕业设计论文精品

机械工程系

毕业设计报告

手机喇叭外壳冲压模具设计

学生姓名

所在系部

机械工程系

年级

专业

模具设计与制造

指导教师

成绩

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要··················································7

引言··················································8

第一章手机零件成形工艺分析·····························9

1分析制件的冲压工艺性····································9

1.1工件图···········································9

1.2材料············································10

1.3结构分析·········································10

1.4尺寸精度与表面粗糙度·······························10

1.5确定冲压工艺方案···································10

1.6毛坯计算···········································11

第二章落料拉深部分设计·········································12

1排样··············································12

2拉深次数n的计算······································12

2.1确定是否用压边圈···································12

3拉深系数·············································13

4拉深高度············································13

5冲裁力的计算··········································13

6冲孔力的计算··········································14

7压边力·············································14

8压力机总压力··········································14

第三章压力机的选择···········································15

1选择压力机···········································15

2确定冲压方向········································16

第四章模具结构及零件的选择········································17

1模具结构选择·········································17

1.1导柱导套的选择···································17

1.2主要工作零件·····································18

1.3其它零件设计····································19

1.4其它标准零件·····································22

2模具工作部分的尺寸和公差的确定··························23

2.1拉深凸模与拉深凹模圆角半径··························23

第五章模具结构设计··········································25

1模具结构设计········································25

2闭合高度H0：

·········································26

第六章模具整修··················································27

1整修工序············································27

结论··············································30

致谢··············································31

参考文献··············································32

摘要

本设计进行了落料、冲孔、拉深复合模的设计。

文中简要概述了冲压模具目前的发展状况和趋势。

对产品进行了详细工艺分析和工艺方案的确定。

按照冲压模具设计的一般步骤，计算并设计了本套模具上的主要零部件，如：

凸模、凹模、凸模固定板、垫板、凹模固定板、卸料板、导尺、挡料销、导正销等。

模架采用标准模架，选用了合适的冲压设备。

设计中对工作零件和压力机规格均进行了必要的校核计算。

此外，本模具采用始用挡料销和钩形挡料销挡料。

模具的冲孔和落料凸模分别用不同的固定板固定，便于调整间隙；冲孔凹模和落料凹模则采用整体固定板固定。

落料凸模内装有导正销，保证了工件上孔和外形的相对位置准确，提高了加工精度。

如此设计出的结构可确保模具工作运行可靠和冲压产品大批量生产的要求。

关键词：

复合膜；校核；冲压；模具；工艺；设计。

引言

随着国民经济的发展，冲压模具在兵器工业、机械工业、电子工业及日用品的生产中的应用越来越广泛。

冲压生产和模具工业得到了迅速的发展。

冲压是一种先进的金属加工方法。

它是建立在金属塑性变形的基础上，利用模具和冲压设备对板料产生塑性变形或分离，从而获得一定形状、尺寸和性能的零件。

冲压生产具有生产效率高、操作简单、便于实现机械化和自动化等特点。

采用精密复杂的模具，能加工出形状复杂的零件，且尺寸精度准确，材料利用率高，零件重量轻。

在大批量生产中，是一种先进的优质、高产、低消耗和低成本的加工方法。

伴随计算机技术的发展，面向产品设计的三维设计软件系统日臻完善。

UG就是被公认为世界一流的企业级CAD/CAM/CAE一体化软件之一。

它被广泛应用于航空航天、汽车、电子、玩具等各行各业当中。

本论文是关于手机零部件冲压模具设计。

其中涉及到零件的冲压工艺设计、落料拉深复合模设计、胀形冲孔复合模设计和压力机选择等。

论文中若有错误和不足之处，望各位老师能批评指正。

第一章手机零件成形工艺分析

1.分析制件的冲压工艺性

1.1工件图

1.2材料

10钢材料厚度t=1mm

由《冲压模具设计与制造》P27，表1.3.6：

抗拉бb335—470（N/㎜²）

抗剪τ260—360（N/mm²）

弹性模数E190000（N/mm²）

屈服点бs200（N/mm²）

δ（%）32%

1.3结构分析

该零件是手机喇叭零件，形状特征包括冲孔，拉深面，冲孔，是对称结构，较为简单。

产品零件需要经过多道工序才能完成，基本工序应包括落料，拉深、冲孔等。

拉深底部冲出一大孔，尺寸精度相对比较高。

制件应注意尺寸之间的影响，以及工序之间相互的影响。

1.4尺寸精度与表面粗糙度

尺寸精度按IT11级精度；

表面粗糙度Rn=12.5

1．5确定冲压工艺方案

根据零件的结构形状可知，零件所需的冲压基本工序为落料、冲孔、拉伸。

根据零件的特点和工艺要求，可能有以下加工原则。

方案一：

落料——拉深——拉深——冲孔；

方案二：

落料——冲孔——拉深；

方案三：

落料——冲孔——拉深——拉深；

方案四：

落料——拉深——冲孔。

对比以上方案，择优选择哪种方案

方案一，如果选择先落料，然后拉深两次，在进行冲孔，可能会影响工件质量，因为，中间两步可以一步完成，可以减少工序，保证工件质量。

方案二，先进行落料，冲孔，拉深，也不可行。

因为工件先进行冲孔，工件在加工过程，会造成变形，凸起等，造成工件损伤，所以，方案二部可行。

方案三，落料—冲孔—拉深—拉深，显然，造成了方案一和方案二两种错误，

所以，方案三不可行。

方案四，落料——拉深——冲孔，对比以上三种方案，方案四更加符合要求。

确定方案：

落料——拉深——冲孔复合模

1．6.毛坯计算

毛坯直径D的计算

因为拉深相对高度h/d=16/99=0.162，因为是无凸缘零件，h<20,查课本表得，

取修边余量δ=1mm

毛坯直径D按下式计算:

D=[d12+4d2（h+δ）+6.28rd1+8r2]1/2

=[942+4*99（16+1）+6.28*2.5*94+8*2.52]1/2

=130.74mm

第二章落料拉深部分设计

1..排样

由《中国模具设计大典》P50

选用轧制薄钢板1㎜×500㎜×1500㎜

单行直排

a=1.2㎜a1=1.5㎜

轮廓尺寸：

Amax×Bmax=404㎜×209.95㎜

条料宽：

B=Amax+2a+毛坯修边量

=473.28㎜

进距：

L0=Bmax+2a1=2111.15㎜

条数：

n1=500/473.28=1（余26.72㎜）

每条个数：

n2=1500/211.15=7（余21.95㎜）

总个数：

N=n1×n2=7

利用率：

η=（7×62117）/（500×1500）

=57.80%

2.拉深次数n的计算

2.1确定是否用压边圈

毛坯相对厚度t/d=1/200×100=0.5

h/d=0.14

所以应采用压边圈

3.拉深系数

t/D×100=1/200×100=0.5

d凸/d=156/150=1.04

查[2]P208表4-20

h1/d1=0.50——0.62

而：

h/d=23.4/150=0.156

显然h/d

只需一次拉深，且拉深系数[2]P208m1=0.55

可拉深直径d=D·m1=216×0.55=119<148mm成立

4.拉深高度

由

成立

∴那么只需一次拉深即可

5.冲裁力的计算

落料力的计算

查手册，10号钢，抗拉强度440MPa

F落=πdtτ=3.14*130.74*1*440=180.630KN

卸料力的计算

查手册K1=0.04~~0.05，取K1=0.045。

F卸=K1F冲=0.045*180.63=8.128KN

拉深力的计算

查手册10钢σb=440MPa,K1=0.50

零件外部拉深时F拉=πd1tσbk1

=3.14*130.74*1*440*0.50

=90315.2N=90.3152K

零件内部小尺寸拉深时F'拉=67.698KN

6.冲孔力的计算

F冲=135.397KN

7.压边力

压边圈的压力必须适当，如果过大，就要增大拉深力，因而会使工件拉裂，而压边圈的压力过低就会使工件的边壁或凸缘起皱。

Z—各工序拉深系数的倒数

бb—材料的拉深强度（MPa）

t—料厚（mm）

D—毛坯直径（mm）

经验公式

即得。

压边装置采用橡皮垫弹性压边装置，压边形式为平面压边圈。

8.压力机总压力

F总=F落+F卸+F拉+F'拉+F冲

=180.63+8.128+90.315+67.698+135.397

=482.168（KN）

 

第三章压力机的选择

1.选择压力机

冲压设备的选用原则:

（1）压力机的行程大小，应该能保证成行零件的取出与毛坯的放进，例如拉深所用压力机的行程，至少应大于成品零件高度的两倍以上。

（2）压力机工作台面的尺寸应大于冲模的平面尺寸，且还须留有安装固定的余地，但是过大的工作平面上安装小尺寸的冲模对工作台的受力是不利的。

压力机工作台面的尺寸大于压力机滑块底面积,压力机滑块底面积必须大于模具的尺寸,所以只须考虑压力机滑块底面积的大小.

（3）所选的压力机的封闭高度应与冲模的封闭高度相适用。

模具的闭合高度H0是指上模在最低的工作位置时，下模板的底面到上模板的顶面的距离。

压力机的闭合高度H是指滑块在下死点时，工作台面到滑块下端面的距离。

大多数压力机，其连杆长短能调节，也即压力机的闭合高度可以调整，故压力机有最大闭合高度Hmax和最小闭合高度Hmin。

设计模具时，模具闭合高度H0得数值应满足下式

Hmax-5mm≥H0≥Hmin+10mm

无特殊情况H0应取上限值，即最好取在：

H0≥Hmin+1/3L，这是为了连杆调节过长，罗纹接触面积过小而被压坏。

如果模具闭合高度实在太小，可以在压床台面上加垫板。

根据以上得下表：

压力机型号

J23—63

公称压力/KN

630

滑块行程/mm

140

发生公称压力时滑块距下死点距离/mm

10

行程次数/（次/min）

45

最大封闭高度/mm

固定台和可倾式

400

活动位置

最低

500

最高

260

封闭高度调节量/mm

100

工作台尺寸/mm

左右

900

前后

600

工作台孔尺寸/mm

左右

420

前后

250

直径

320

立柱间距离/mm

420

模柄孔尺寸/（直径mm×深度mm）

Φ60×75

工作台板厚度/mm

110

垫板厚度/mm

110

可倾角度

25°

根据以上原则：

由于制件是一件小型制件，选开式可倾压力机。

选JB23-63开式双柱可倾压力机，公称压力630KN。

2.确定冲压方向

确定冲压方向应考虑的问题

①保证凸模能够进入凹模；

②开始拉深时凸模与拉深毛坯接触面积要大；

③开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面应靠近中间；

④开始拉深时凸模与拉深毛坯的接触面要大，要分散；

⑤压料面各部分进料阻力力求均匀。

根据零件的形状特征和上述的要求，确定为反向拉深，水平放置

由于该制件的毛坯及各工序件都为圆形轴对称图形，而且只有一个工位，因此压力中心必定与制件的几何中心重合。

 

第四章模具结构及零件的选择

1模具结构的选择

1．1导柱导套的选择

导柱结构形式如下图所示：

导柱（GB/T2861.1）32mm×190㎜×35㎜。

.

导套（GB/T2861.6）34mm×115㎜×54㎜。

导套结构形式如下图所示：

1.2主要工作零件

1.冲孔凸模[1]

冲孔凸模结构如图所示，材料为T10A，硬度要求58—62HRC，台阶底面应压入后磨平。

凸模刃口部分设计成为方孔形，是因为成形孔是方孔。

而把安装部分设计成圆柱形，其主要目的是避免钳工在安装凸模时划伤自己，便于安装。

两冲孔凸模都是依靠凸模固定板固定，采用过盈配合H7/m6稳固。

所以凸模固定板孔的配合尺寸是

㎜。

（1）凸模长度尺寸计算

因为是选用非标准凸模，所长度尺寸由磨具结构确定，需要考虑：

凸模固定板厚度h1，压料板厚度h2，凸模进入凹模的深度，以及由凸模修磨量和在模具闭合状态下固定板与压料板之间的安全距离等因素需要增加的高度h，即：

（2）凸模强度校核

对于此类结构的凸模，必须进行承压力和稳定能力的校核。

①承压能力校核冲裁时凸模承受的有平均压应力б和刃口的接触应力бk两种。

当此凸模断面宽度B=7mm大于材料厚度t=mm时，接触应力бk大于平均压应力б，因而强度校核的条件是接触应力бk小于或等于材料的许用压应力бp：

бk—凸模刃口接触应力（MPa）；

L—冲件轮廓长度（mm）；

A—冲件平均面积（m㎡）；

бp—凸模材料的许用压力（MPa）。

由：

即得。

②稳定能力校核按确定压杆临界力的欧拉公式计算，把凸模的一端视作为固定端，另一端根据导向形式或视为自由端，或视作为铰支端或者是固定端的压杆。

由Lmax—凸模允许的最大自由长度（mm）；

E—凸模材料弹性模量（MPa）；

τ—重建材料抗剪强度（MPa）。

公式：

即得。

1.3其它零件设计

1.定位零件

此套模具设计定位零件的作用是用来确定毛坯零件在模具中准确位置，保证冲出合格的制件。

横向的定位用两个固定的定位销定位，定位销靠过盈配合，固定在凹模上，结构如图所示。

定位块材料为45，硬度要求43—48HRC；

固定定位销材料为45，硬度要求43—48HRC。

条料或毛坯在模具中的定位：

一是送料方向上的定位，用来控制送料的进距，即通常所说的挡料；二是在与送料方向垂直方向上的定位，通常称导料。

材料的定位采用三个支撑点，两个导料销和一个挡料销，都用固定式如图所示。

零件材料为45，热处理硬度43—48HRC。

技术条件：

按JB/T7653—1994的规定。

定位销都安装在落料凹模上，按过盈配合H7/m6精度配合加工。

2.压料装置

压力机下压时，凸模将工件压入凹模内，材料会发生起皱或者胀形的效果不是很好。

因为从局部来看就是变薄拉深工序，所以需要压料装置。

当冲压过程完成后，由于钢板的回弹作用，压料板还能起到把工件从凹模中带出来，容易取件。

压料装置由压料板、弹簧和压料螺钉组成：

压料板，材料为45，硬度要求为43—48HRC；

弹簧弹簧的选择主要考虑能否将压料板弹开的高度要大于胀形部分的最大深度，压力机下压时压料板能压住周边，能很好的成形。

选用弹簧：

d=8mm，t=13.5mm，Fj=2200N，D2=45mm，h=55mm，n=3，L=707mm

材料为60Si2Mn，硬度要求43—48HRC。

压料螺钉结构如图所示：

3.固定零件

（1）模柄

同样，为了将固定上模座于压力机滑块上时，且使模具的压力中心与压力机的压力中心保证一致，加设模柄。

根据所选开式压力机的模柄孔尺寸，选择标准凸缘式模柄（GB2862.3—81），材料45，如图。

（2）凸模固定板

凸模固定板采用材料为45，硬度要求为43—48HRC，板内加工带台阶方孔，按H7/m6过盈配合加工。

（3）垫板

冲压时，由于冲压力作用在凸模和凹模上，为了避免磨伤了凸模和凹模，需要分别在上下加垫板。

材料45，硬度要求43—48HRC。

 

1.4其它标准零件

选择模架及确定其他零件

根据凹模周界尺寸D=250mm,考虑采用横向送料，故拟用后侧导柱圆形模架，查手册，可得模架规格：

250*250（GB/T2851.6-1990）

其他零件规格：

上模座：

250*50（GB/T2855.11-1990）

下模座：

250*65（GB/T2851.12-1990）

导柱：

32*190（GB/T2861.1-1990）

35*190（GB/T2861.1-1990）

导套：

32*115*48（GB/T2861.6-1990）

35*115*48（GB/T2861.6-1990）

直接购买可用的标准件如下：

序号

名称

国标号

数量

材料

硬度

1

内六角螺钉M20×80

GB/T70-85

8

45

43—48HRC

2

内六角螺钉M12×35

GB/T70-85

3

45

43—48HRC

3

圆柱销B16×85

GB/T119-86

4

45

43—48HRC

4

内六角螺钉M3×30

GB/T70-85

4

45

43—48HRC

5

压料螺钉

GB2867.5-81