【正文】 ???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????32第 1 章 概論 課題來源、目的和意義本課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，主要是對半金屬剎車片的模壓模具設(shè)計(jì)，并且得到了材料力學(xué)、塑料模具設(shè)計(jì)及機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)的綜合訓(xùn)練。以汽車半金屬剎車片為例，通過計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)及模擬模壓過程并對其中的工藝和模具進(jìn)行優(yōu)化，可以大大縮短模具設(shè)計(jì)周期，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，降低產(chǎn)品開發(fā)和模具成本。用模具生產(chǎn)零件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)效率和低消耗，是其他加工制造方法所不能比擬的。1988 年至 1992 年, 國家委托中國模協(xié)和機(jī)械院在全國范圍內(nèi)組織了上百個(gè)模具企業(yè)和有關(guān)科研單位、大專院校, 共同對模具關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān), 取得了豐碩成果。由于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對模具提出了越來越高的要求, 使國有模具企業(yè)有了很大發(fā)展,世界模具市場仍然是供不應(yīng)求。這主要表現(xiàn)在下列方面。模具的質(zhì)量、性能依賴試模結(jié)果檢驗(yàn)。在歐美 CAD/CAE/CAM 已成為模具企業(yè)普遍采用的技術(shù)而我國只是剛剛起步。我國傳統(tǒng)教育方式對模具人才的培養(yǎng)存在不足。, 科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。 國內(nèi)外模具的發(fā)展趨勢由于模具工業(yè)快速發(fā)展及上述各方面差距的存在，因此我國今后模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。要提高我國的模具技術(shù)水平，必須在以下方面加大努力：、大型、復(fù)雜、長壽命的模具，實(shí)現(xiàn)模具國產(chǎn)化；2..加速模具標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化、商品化生產(chǎn)； CAD／CAM／CAE、RPM 等先進(jìn)模具設(shè)計(jì)和制造技術(shù)；，使他們盡快掌握模具設(shè)計(jì)和制造中的先進(jìn)技術(shù)。其工藝的主要優(yōu)點(diǎn)與制件的主要要求有如下幾點(diǎn)：（一） 制件質(zhì)量高與熱固性塑料注射或壓注成型相比，制件的收縮率較小、變形小、各項(xiàng)性能比較均勻，塑料流動距離較短，收填料的定向影響少，制件案的尺寸變動和變形小，故力學(xué)性能穩(wěn)定。特別適用于生產(chǎn)數(shù)量少的制件，可以降低成本。目前，市場上的剎車片按成分技術(shù)來分主要分為以下三種：（一）石棉型剎車片：其成分 40%60%是石棉。通常反復(fù)制動會使熱量在剎車片中堆積起，剎車片變熱后，它的制動性能就會發(fā)生改變，要產(chǎn)生同樣的摩擦和制動力需要更多的踩剎車次數(shù)，這種現(xiàn)象被稱為“制動萎縮”，如果剎車片達(dá)到一定熱度，將導(dǎo)致制動失靈。會加快制動鉗、活塞密封圈和回位彈簧老化。代表目前摩擦材料的發(fā)展方向。并最大限度上延長剎車盤壽命。 本課題的主要任務(wù)與要求（一）本設(shè)計(jì)中要注意的問題：制件的精度要求與配合。半金屬混合物襯片的表面精度為 8 級，模具的精度應(yīng)高于制件的精度等級 23 級，因此模具的精度等級取 6 級，部分零件（比如：凸模與凹模）之間的配合公差等級可以取 5 級。姑且認(rèn)為成型壓力、壓縮率和比體積較大，為了實(shí)現(xiàn)制件的生產(chǎn)，宜采用預(yù)壓模將混合物先壓制成錠塊，以達(dá)到減小壓制模的成型壓力。 工藝設(shè)計(jì)方案該制件形面較為簡單，不需要多個(gè)工序方能做出復(fù)合要求的制件。綜合該產(chǎn)品的形狀及工藝分析可以初步的定義幾種設(shè)計(jì)工藝方案，如圖 2223：圖 22 方案一預(yù)壓模示意圖方案一：帶有加料板的半開式預(yù)壓模——半開式壓制模上模座板 凸模固定板 上凸模 導(dǎo)板凹模固定板 下模座板 凹模 加料板上模座板 凸模固定板 凸模 加料板 導(dǎo)板圖 23 方案二預(yù)壓模示意圖方案二：帶加料板的預(yù)壓模的半開式預(yù)壓?！腴_式壓制模圖 24 方案三預(yù)壓模示意圖方案三：不帶加料板的半開式預(yù)壓?！腴_式壓制模 工藝方案的選擇從生產(chǎn)率、模具結(jié)構(gòu)和壽命方面考慮了坯料預(yù)壓成形和壓制成型的同時(shí)，剎車片取件，加工工藝性等因素，進(jìn)行如下的分析：方案一：本方案的特點(diǎn)是模具都采用一模一件，這使得模具結(jié)構(gòu)相對簡單，而且?guī)в屑恿习遄鳛榧恿鲜倚颓?，兼有敞開式和半敞開式這兩周種模具的多數(shù)優(yōu)點(diǎn)。方案二：與方案一相比，方案二中的凹模進(jìn)行了改進(jìn)， ，凹模完全是由線切割制成，更加容易實(shí)現(xiàn)模具的機(jī)械加工，加工工藝更加簡單，同時(shí)，模具下壓的時(shí)候，預(yù)壓塑料因?yàn)槊軐?shí)性降低，多余的空氣會從凹模與凹模固定板的配合的間隙之間排除，而且在開模后可以手動取件，實(shí)現(xiàn)取件難得問題。制件尺寸高，模具的加料室只有凹模與凸模兩部分，在一定的程度上減少了飛邊的形成，比較容易成型尺寸精確、表面光潔、質(zhì)量穩(wěn)定的制件。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是利用 UG 三維設(shè)計(jì)技術(shù)對方案三中的壓制模模具進(jìn)行三維設(shè)計(jì)。又因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)分為預(yù)壓模階段和壓制模階段，其中，預(yù)壓模不需要預(yù)熱，壓制階段需要預(yù)熱。所以 預(yù)壓模階段的開模力為 F K 預(yù) ≤KF m 預(yù)==（KN）壓制模階段的開模力為 F K 壓 ≤KF m 壓==（KN） 脫模力的計(jì)算 壓機(jī)的頂出力是保證壓縮模推出機(jī)構(gòu)推出塑件的動力，壓縮機(jī)所需要脫模力可按下式計(jì)算 【7】 ：Ft=AcPf (33)式中：F t————塑件從模具中所需要的脫模力（N） ；Ac————塑件側(cè)面積之和（mm 2 ） ；Pf————塑件與金屬表面的單位摩擦力，塑件以木纖維和礦物為填料時(shí)取 MPa ，以玻璃纖維增強(qiáng)時(shí)取 。所以 預(yù)壓模階段的脫模力為 Ft 預(yù) =Ac Pf=14mm=（N）壓制模階段的脫模力為 Ft 壓 =Ac Pf=11mm=（N） 壓力機(jī)的選擇壓力機(jī)型號的確定主要取決于壓制工藝的要求及塑件結(jié)構(gòu)。對于壓縮工藝，為了便于放料和取料，其行程必須大于壓縮件高度的 2— 倍；(4)為了便于安裝模具，壓力機(jī)的工作臺面尺寸應(yīng)大于模具尺寸，一般每邊至少留 15—30mm 的臺階。為了保證壓力機(jī)和模具正常平衡的工作，模具的壓力中心必須在壓力機(jī)滑塊的中心線相重合，F(xiàn)p≥壓力機(jī)：Y（X）D45模具底面尺寸260mm130mm否則會偏心沖擊，形成偏心荷，從而加速壓力機(jī)和模具導(dǎo)向部分以及凸凹模的磨損。 預(yù)壓和壓制行程計(jì)算1）預(yù)壓壓料行程經(jīng)測量得，理想狀態(tài)壓料行程為 56mm，加上 1020mm 的余量，取壓料行程為 80mm。（1） 有利于壓力傳遞。嵌件放在下模:操作方便，利用嵌件推出塑件，在塑件上不留下任何影響外觀的推出痕跡。 圖 34 實(shí)物的加壓方向 壓縮成型溫度預(yù)壓壓料行程 80mm壓制工作行程 20mm加壓方向壓縮成型溫度是指壓縮成型溫度是指壓縮成型時(shí)所需的模具溫度，是熱固性塑料流動、充模，并最后固化成型的主要工藝參數(shù)，決定了成型過程中塑料交聯(lián)反應(yīng)的速度，從而影響塑件的最終性能。壓制時(shí)間過短，塑料硬化不足，塑件的外觀性能差，力學(xué)性能下降，易變形；適當(dāng)?shù)脑黾訅褐茣r(shí)間，可以減少塑件的收縮率，提高耐熱性和其它物理、力學(xué)性能。兩大部分依靠導(dǎo)柱或?qū)О鍖?dǎo)向開合。凸模一般機(jī)械加工出來，經(jīng)過數(shù)控加工得到凸模型面。圓角半徑一般取 ，這里取 R=2mm，斜度 α取 1o，引導(dǎo)環(huán) L2 只需保證塑料粉達(dá)到熔融時(shí)，凸模已進(jìn)入配合部分即可，這里取 L2 =10mm。而配合環(huán) L1 的長度主要視凸、凹模配合間隙情況而定。因此為了確保制件的受力均勻和防止飛邊過大，這里采取對擠壓環(huán)的改進(jìn)，直接取 L3=0。剎車片是扁平狀的成型零件，因此屬于成型軸類塑件。1. 塑料體積的計(jì)算塑料體積可按下式求得：V 料 =mυ=Vρυ （43）式中 V 料——塑件所需要塑料粉的體積（cm 3） ；V——塑件體積（包括溢料） （cm 3） ；υ——塑件體積比（cm 3/g） ；ρ——塑件密度（g/ cm 3） ；m——塑件質(zhì)量（包括溢料） （g） 。加料腔的高度計(jì)算一般根據(jù)其加料腔結(jié)構(gòu)的形式不同而由不同的計(jì)算公式。如圖所示圖 42，可知預(yù)壓模的壓制塊的面積為 ，在 AB 線以上的加料腔橫斷面積為 mm2 。又因?yàn)榫C合考慮各方面因素，確定塑料粉末的比體積為 υ=5 cm3/g.因此塑料原料體積 VSL= V0υ= Sh =145 =???=（14 ）/+=取 H=56mm因此可以確定加料腔的高度為 56mm，又因?yàn)楸灸＞叩奶厥庠O(shè)計(jì)，h=14mm采用的是不帶加料板的壓縮模，而且由于半溢式的特殊情況，為保證剎車片的壓力能夠均勻加載，使得加料室的橫截面積與型腔尺寸幾乎相等，所以可以確定凹模的加料腔深為 70mm。模具的承壓面形式不同，對模具的使用壽命及塑件質(zhì)量有很大的影響。，因此，一般不采用帶有加油槽的潤滑形導(dǎo)柱 【10】 。 σ，必須小于凸模材料強(qiáng)度允許的壓力[σ],即：σ=F P/Amin≤[σ] （45）剎車片非圓形，因此承載能力的校核公式有Amin≥F P/[σ] （46）式中 σ——凸模最小斷面的壓應(yīng)力，MPa；FP——凸?？v向總壓力，N；Amin——凸模最小斷面面積，mm 2；[σ]——凸模材料的許用壓應(yīng)力，MPa；凸模的材料為 45 鋼，淬火處理后的硬度為 48~56HRC，查表可知 45鋼的許用壓應(yīng)力[σ]為 120MPa。 壓制模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)壓制模的模具結(jié)構(gòu)與預(yù)壓模的結(jié)構(gòu)大同小異，相對于預(yù)壓模來說，[σ]=120MPaFP=Amin≥ mm2Lmax≤m主要的區(qū)別有以下幾點(diǎn)：，而壓制模由于有壓制塊的填入，所以加料室的高度大大降低。，然后在凹模里加入壓制塊，所以在結(jié)構(gòu)和工作行程上有一定的差異。 成型零件的結(jié)構(gòu)形式壓制模的型腔結(jié)構(gòu)的主要特色在于需要在模具裝配前將剎車片的鋼背板放入凹模的型腔里，然后再將加料腔固定在凹模上。停止壓力機(jī)工作，從工作臺上取下預(yù)壓模，從下模部分松開螺釘，手動取出預(yù)壓塊，然后裝配好模具放在工作臺上，進(jìn)入下一次工作。第 6 章 總結(jié)為期一個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束了。在具體設(shè)計(jì)的過程中，我充分利用四年來所學(xué)的專業(yè)知識，特別是四年來積累的在工程領(lǐng)域分析問題、解決問題的方法。生產(chǎn)效率完全可以達(dá)到試制生產(chǎn)要求。結(jié)束語本文首先介紹了汽車剎車片壓制模具的特點(diǎn)以及現(xiàn)狀與發(fā)展，然后對剎車片的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了工藝分析與工藝方案的確定。通過這次設(shè)計(jì)，懂得了設(shè)計(jì)原則，方法等內(nèi)容，也使自己在使用 UG 軟件方面有了很大的進(jìn)步，體會到了它們在模具設(shè)計(jì)方面的方便與靈活，同時(shí)也使我深深體會到三維造型在模具設(shè)計(jì)中的優(yōu)越性。首先我要感謝我的指導(dǎo)老師——楊明老師！謝謝楊老師給我的指導(dǎo)，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中導(dǎo)師給了我許多悉心幫助，給了我許多思路與技術(shù)方面的提示，為我完成該課題提供了豐富的生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)、參考資料和面對面的指導(dǎo)，幾個(gè)月來，楊老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、和實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)以及他們給予學(xué)生的支持和鼓勵(lì)將使我終生難忘。另外，我還要再次感謝那些曾給我授過課的每一位老師，是你們教會我專業(yè)知識。作 者 簽 名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 指導(dǎo)教師簽名：　　 　 　　 日 　　期：　　 　 　　 使用授權(quán)說明本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期： 年 月 日導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日注 意 事 項(xiàng)（論文）的內(nèi)容包括：1）封面（按教務(wù)處制定的標(biāo)準(zhǔn)封面格式制作）2）原創(chuàng)性聲明3）中文摘要（300 字左右） 、關(guān)鍵詞4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入）6）論文主體部分：引言（或緒論） 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