【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 29 結(jié)束語 30 致 謝 31 參考文獻(xiàn) 32 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） １ 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(duì) 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。同時(shí)， 掌握 汽車 半金屬剎車片 的工藝優(yōu)化及模具設(shè)計(jì)的流程、工藝重要參數(shù)選擇及優(yōu)化，并加深對(duì)計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件的了解以及加強(qiáng)查閱運(yùn)用資料、手冊(cè)的等主要方面能力的訓(xùn)練。在這個(gè)過程中也可以加強(qiáng)自身對(duì)所學(xué)知識(shí)的運(yùn)用以及分析問題和解決實(shí)際問題的能力、探求真理的創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力并受到工程設(shè)計(jì)與科學(xué)理論結(jié)合的初步訓(xùn)練等方面的能力。 模具設(shè)計(jì)和制造是我國(guó)經(jīng)濟(jì) 建設(shè)中的一項(xiàng)重要產(chǎn)業(yè)，起著振興和發(fā)展我國(guó)模具工業(yè)的重要作用，正日益受到人們的重視和關(guān)注。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(duì)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。尤其是在 模具 技術(shù)相對(duì)落后的中國(guó)，制造出優(yōu)質(zhì)的模具以及生產(chǎn)出高質(zhì)量的 模壓 產(chǎn)品勢(shì)在必行。 國(guó)內(nèi)外模具技術(shù)發(fā)展 現(xiàn)狀 與趨勢(shì) 國(guó)內(nèi)外模具的 發(fā)展 現(xiàn)狀 模具作為工業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)工藝裝備 , 在汽車、能源、機(jī)械、信息、航空航天、國(guó)防工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中 被廣泛應(yīng)用。 70%的 零件都要依靠模具成形，并且隨著近年來這些行業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)模具的要求越來越迫切，精度要求越來越高，結(jié)構(gòu)要求也越來越復(fù)雜。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。 模具生產(chǎn)的工藝水平及科技含量的高低 ,成為衡量一個(gè)國(guó)家科技與產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志 ,在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益、新產(chǎn)品的開發(fā)能力 , 決定著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力 【 1】 。 我國(guó)塑料模的發(fā)展極其迅速 ,30 年已走過國(guó)外 90 年的歷程 , 現(xiàn)已具相當(dāng)規(guī)模 . 塑料模的設(shè) 計(jì)技術(shù)、制造技術(shù) CAD 技術(shù)、 CAPP(Copmuter Aided Programed Proeedure / Proeess Planning)技術(shù)已有相應(yīng)的涉獵和開發(fā)應(yīng) 【 2】 。 中國(guó)雖然在很早以前就制造模具和使用模具 ,但一直未形成產(chǎn)業(yè)。 1988 年至 1992 年 , 國(guó)家委托中國(guó)模協(xié)和機(jī)械院在全國(guó)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(duì)模具關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān) , 取得了豐碩成果。 20 世紀(jì) 90 年代以來 , 中國(guó)在汽車行業(yè)的模具設(shè)計(jì)制造中開始采用 CAD/ CAM 技術(shù)。由于 CAD/ CAE/ CAM 的應(yīng)用 , 特別是 20 世紀(jì) 80 年代開始中國(guó)許多模具制造廠從國(guó)外引進(jìn)了許多軟件 , 包括 壓制 模、級(jí)進(jìn)模、塑料模、壓鑄模、橡膠模、玻璃模、擠壓模等相應(yīng)軟件 , 使中國(guó)模具設(shè)計(jì)制造湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ２ 水平有很大提高 , 也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟(jì)技術(shù)和社會(huì)效益。 20 世紀(jì) 80 年代后期開始 , 中國(guó)模具工業(yè)發(fā)展十分迅速。由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)模具提出了越來 越高的要求 , 使國(guó)有模具企業(yè)有了很大發(fā)展 ,世界模具市場(chǎng)仍然是供不應(yīng)求 。 近幾年 , 世界模具市場(chǎng)總量一直保持在 600 億 650 億美元之間。美、日、法、瑞等國(guó)每年出口模具約占其 本國(guó)模具總產(chǎn)值的 1/ 3, 我國(guó)模具的出口量還不到總產(chǎn)值的 5%, 我國(guó)模具出口可以發(fā)展的空煎非常廣闊 【 3】 。 綜上所述 , 我國(guó)塑料模具的質(zhì)量、技術(shù)和制造能力近年來確實(shí)發(fā)展很快 , 有些已達(dá)到或接近國(guó)際水平 , 由于我國(guó)模具制造基礎(chǔ)薄弱 , 各地發(fā)展極不平衡 , 因此總體來看 , 與國(guó)際先進(jìn)水平相比和與國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求相比 , 差距還很大。這主要表現(xiàn)在下列方面 。 。 國(guó)內(nèi)模具生產(chǎn)廠家，工藝條件參差不齊，差距很大。不少?gòu)S家由于設(shè)備不配套很多工作依賴手工完成，嚴(yán)重影響了精度和質(zhì)量。模具的質(zhì)量、性能依賴試模結(jié)果檢驗(yàn) 。 2. 標(biāo)準(zhǔn)化水平不高 。 由于中國(guó)模具標(biāo)準(zhǔn)化工作起步較晚，模具標(biāo)準(zhǔn)件生產(chǎn)、銷售、推廣和應(yīng)用工作也比較落后，因此，模具標(biāo)準(zhǔn)件品種規(guī)格少、供應(yīng)不及時(shí)、配套性差等問題長(zhǎng)期存在，從而使模具標(biāo)準(zhǔn)件使用覆蓋率一直較低。 3. CAD/CAE/CAM 技術(shù)剛起步 。 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(guó)只是剛剛起步。在沖模設(shè)計(jì)中應(yīng)用 CAE 軟件，模擬金屬變形過程，分析應(yīng)力應(yīng)變的分布，預(yù)測(cè)破裂、起皺和回彈等缺陷，我國(guó)只有少部分企業(yè)開始 CAE 技術(shù)的應(yīng)用。 4. 缺乏相關(guān)人才 。 我國(guó)傳統(tǒng)教育方式對(duì)模具人 才的培養(yǎng)存在不足。一些高校盡管在近幾年內(nèi)設(shè)立了模具專業(yè)，但由于受軟硬件設(shè)施限制，培養(yǎng)出的學(xué)員實(shí)際技能不夠。而社會(huì)上各種各樣的模具培訓(xùn)班，由于缺乏規(guī)范的職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因此學(xué)員質(zhì)量良莠不齊。 造成上述差距的原因很多 , 除了歷史上長(zhǎng)期以來未將模具作為產(chǎn)品得到應(yīng)有的重視以及多數(shù)國(guó)有企業(yè)機(jī)制仍不能適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)之外 , 還有下列幾個(gè)主要原因 : 1. 國(guó)家對(duì)模具工業(yè)的政策支持力度還不夠。 , 科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。 , 且配套性不好 , 利用率低。 、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化的程度低 , 模具企業(yè)之間協(xié)作差。 5. 模具材料及模具相關(guān)技術(shù)落后 【 4】 。 國(guó)內(nèi)外模具的 發(fā)展 趨勢(shì) 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(guó)今后模具的發(fā)展必將大于模具工業(yè)總體發(fā)展速度。模具生產(chǎn)企業(yè)在向著規(guī)模化和現(xiàn)代化發(fā)展的同時(shí)， “小而專 ”、“小而精 ” 仍舊是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對(duì)模具制造的 “交貨期短 ”、 “精度高 ”、 “質(zhì)量好 ”、 “價(jià)格低 ”的要求，以下的發(fā)展趨勢(shì)也較為明顯。 展望我國(guó)模具的未來，筆者以為應(yīng)從提高技術(shù)水平著手，一方面發(fā)展專業(yè)模具廠的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，使之進(jìn)一步提高對(duì) 某一類模具的設(shè)計(jì)制造水平；另一方面 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ３ 要不斷采用新技術(shù)、新工藝，提高模具產(chǎn)品的技術(shù)含量。要提高我國(guó)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(zhǎng)壽命的模具，實(shí)現(xiàn)模具國(guó)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)。 本課題的內(nèi)容和具體要求 本課題的內(nèi)容 汽車工業(yè)是一個(gè)巨大的市場(chǎng)，新型高性能無石棉摩擦材料剎車片、離合器片是汽車不可缺少的零配件（易耗體），同樣擁有巨大的需求和市場(chǎng)，且市場(chǎng)需求增長(zhǎng)與汽車工業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)（汽車產(chǎn)量和保有量決定了剎車片的產(chǎn)量，它與剎車片產(chǎn)銷量之間存在很強(qiáng)的正相關(guān)關(guān)系），中國(guó)汽車工業(yè)的快速發(fā)展將直接帶動(dòng)摩擦材料（剎車片、離合器片）生產(chǎn)企業(yè)的更高速發(fā)展。 本課題對(duì)半金屬剎車片模壓模具進(jìn)行設(shè)計(jì)，并根據(jù)圖紙和模壓工藝制造模具。 對(duì) 壓制成型工藝 的 特點(diǎn)與 要求 壓制成型又稱為壓塑、壓縮或者壓膠成型，主要用于成型熱固性塑件的制件，還可以成型熱固性塑性塑料制件。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(dòng)距離較短，收填料的定向影響少，制件案的尺寸變動(dòng)和變形小，故力學(xué)性能穩(wěn)定。 （二） 制件尺寸精度高 適用于流動(dòng)性差的塑料，從而比較容易成型大型制件，尺寸精確，表面光潔，質(zhì)量穩(wěn)定，可換性好。 （三） 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 與注塑成型等相比，使用的設(shè)備和模具比較簡(jiǎn)單。制造費(fèi)用低，制造周期短，維修方便。特別適用于生產(chǎn)數(shù)量少的制件，可以降低成本。 （四） 不受塑料種類的限制 壓制成型工藝基本上對(duì)每種塑料都能適用 【 5】 。 剎車片的分類 有著汽車保護(hù)神之稱的剎車片，不僅是剎車系統(tǒng)中重要零部件之一，更是汽車易損湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ４ 件中的一種。剎車片的好壞直接決定著汽車剎車效果，所以它的選擇也就尤為重要 。目前，市場(chǎng)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 。 石棉片的主要優(yōu)點(diǎn)是廉價(jià) 。 其缺點(diǎn)是： 。不符合現(xiàn)代環(huán)保要求。 。 通常反復(fù)制動(dòng)會(huì)使熱量在剎車片中堆積起，剎車片變熱后，它的制動(dòng)性能就會(huì)發(fā)生改變，要產(chǎn)生同樣的摩擦和制動(dòng)力需要更多的踩剎車次數(shù)，這種 現(xiàn)象被稱為 “制動(dòng)萎縮 ”，如果剎車片達(dá)到一定熱度，將導(dǎo)致制動(dòng)失靈。 （二） 半金屬混合物剎車片：主要采用粗糙鋼絲絨作為加固纖維和重要的混合物。 半金屬片的主要優(yōu)點(diǎn)是： 主要優(yōu)點(diǎn)在于它的溫控能力及較高的制動(dòng)溫度，同石棉型的傳熱性能差與制動(dòng)盤、制動(dòng)鼓的冷卻能力差相比它們?cè)趧x車時(shí)幫助制動(dòng)盤和制動(dòng)鼓將熱量從其表面上散發(fā)出去，熱量被傳遞到制動(dòng)鉗及其組件上。 其缺點(diǎn)是： 壓力來完成同樣的制動(dòng)效果， ，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生更大的噪音。 ，會(huì)加快制 動(dòng)鉗、活塞密封圈和回位彈簧老化。 ，將會(huì)導(dǎo)致制 動(dòng)萎縮和剎車液沸騰。 （三） 無石棉有機(jī) 物 NAO 型剎車片：主要使用玻璃纖維、芳香族聚酰纖維或其它纖維（碳、陶瓷等）作為加固材料。 NAO 片其主要優(yōu)點(diǎn)是：無論在低溫或高溫都保持良好的制動(dòng)效果，減少磨損，降低噪音，延長(zhǎng)剎車盤的使用 壽命。代表目前摩擦材料的發(fā)展方向。 所有世界著名品牌奔德士 /菲羅多牌剎車片使用的摩擦材料都是第三代 NAO 無石棉有機(jī)物材料。能在任何溫度下制動(dòng)自如。保護(hù)駕駛員生命安全。并最大限度上延長(zhǎng)剎車盤壽命。 目前市場(chǎng)上大 部分剎車片都是使用第二代半金屬摩擦材料或石棉制造。 由于轎車行駛速度高于一般汽車，半金屬盤式剎車片的制動(dòng)摩擦面積小，這使得盤式剎車片比一般剎車片要承受更高的制動(dòng)負(fù)荷，吸收更多的制動(dòng)能量，經(jīng)受更高的制動(dòng)溫度，且要有良好的制動(dòng)性能，較好的耐磨性和熱穩(wěn)定性，從而保證足夠的安全和壽命；另外，剎車片對(duì)對(duì)偶件的損傷及制動(dòng)噪音要小等。轎車盤式剎車片的典型結(jié)構(gòu)是由鋼背和襯片二者結(jié)合而成，鋼背在剎車片中起著支撐和增強(qiáng)作用，使剎車片能夠經(jīng)受制動(dòng)和傳動(dòng)時(shí)的沖擊力和壓力；襯片則起制動(dòng)或傳動(dòng)的功用，剎車片制動(dòng)性能的好壞主要是指襯片性 能的優(yōu)劣 【 6】 。 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。 （二）估 計(jì)預(yù)期的效果：通過本次設(shè)計(jì)，熟練掌握模具開發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí) 和工藝 ，并能熟練應(yīng)用 UG、 AutoCAD。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ５ 壓制成型工藝過程 圖 11 壓制成型工藝流程圖湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 2 章 制件結(jié)構(gòu)分析及工藝方案 制件結(jié)構(gòu)工藝分析 零件名稱： 剎車片 材 料： 半金屬混合物 襯片 與 鋼背 板 厚 度： 17mm 半金屬混合物 摩擦片 的 原料 成份 (%)（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） 如表 所示 表 半金屬摩擦片 的 原料 成份 序號(hào) 原料名稱 質(zhì)量百分比 /% 1 鋼棉 20 2 酚醛樹脂 10 3 人造石墨 10 4 超細(xì)硫酸鋇 20 5 黃銅纖維 2 6 煅燒氧化鋁粉 2 7 煅燒石油焦 5 8 超細(xì)氧化鐵粉 5 9 軟性泡沫鐵粉 5 10 硫化 銻 3 11 棕剛玉 4 12 粘膠纖維 3 13 黃銅粉 5 14 硫化鋅 5 15 芳綸纖維 1 圖 21 剎車片 產(chǎn)品圖 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 本制件的形狀結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，制件材料為 半金屬混合物與鋼背板之間的 粘合 ，料厚為 17mm。 其中，半金屬混合物的厚度為 11mm，鋼板的厚度為 6mm，具體形體尺寸如圖 所示。半金屬混合物襯片的表面精度為 8 級(jí)，模具的精度應(yīng)高于制件的精度等級(jí) 23級(jí)，因此模具的精度等級(jí)取 6級(jí)，部分零件（比如：凸模與凹模）之間的配合公差等級(jí)可以取 5 級(jí)。鋼背板的表面粗糙度是 ，并且此板事先要用線切割 切出來，然后在壓縮模裝配時(shí)放入凹模內(nèi)，然后再在加料腔里加入粉料進(jìn)行加熱壓縮固化成型。 該制件的形狀相對(duì)來說較為簡(jiǎn)單， 壓制 部分也比較規(guī)則 ， 從技術(shù)要求和使用條件上看，該制件精度、剛度、強(qiáng)度要求較高，該工 件壓縮工藝性比較好。但是，半金屬摩擦片的材料成分比較復(fù)雜，不宜直接計(jì)算它的密度、比體積、壓制成型壓力、壓制成型溫度以及成型收縮率等加工過工藝參數(shù)。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。同時(shí)，采用預(yù)壓模，可以降低壓制模的加料室的高度，增加制件的密度，保證制件的組織緊密均勻。 這種工藝方案既滿足使用性能和成型工藝的要求，又做到結(jié)構(gòu)合理，造型美觀，便于制造。 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 制件工藝方案的確定 主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 本課題主要是對(duì) 剎車片 進(jìn)行 工藝 分析并進(jìn)行模具三維造型及二維圖的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到提高學(xué)生的模具設(shè)計(jì)水平，提高綜合運(yùn)用大學(xué)所學(xué)的知識(shí)的能力，為將來工作奠定基礎(chǔ)，積累經(jīng)驗(yàn)。 工藝 設(shè)計(jì)方案 該制件形面較為簡(jiǎn)單，不需要多個(gè)工序方能做出復(fù)合要求的制件。 但是 ，只有對(duì)工序進(jìn)行合理的組合以及對(duì) 壓制 順序進(jìn)行合理的安排，才能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效益，滿足大批量生產(chǎn)要求。 本設(shè)計(jì)為 小 批量生產(chǎn)的 剎車片壓制 工藝方案。由于在 小 批量的生產(chǎn)時(shí) 剎車片壓制 工藝方案的關(guān)鍵在于考慮 生產(chǎn)的成本 ， 在保持優(yōu)良性能的 情況下，使用大量?jī)r(jià)格低廉的材料，使得這些材料的價(jià)格比較便宜 。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 2 2 23： 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 湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 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)壓模 —— 半開式壓制模 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)壓模 —— 半開式壓制模 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(duì)簡(jiǎn)單， 而且?guī)в屑恿习遄鳛榧恿鲜倚颓唬嬗谐ㄩ_式和半敞開式這兩周種模具的多數(shù)優(yōu)點(diǎn)。主要結(jié)構(gòu)如圖所示，主要由凹模、凸模和加料板組成，加料板與凹模合在一起構(gòu)成加料室。上模座板 凸模固定板 凸模 加料板 導(dǎo)板 凹模固定板 凹模墊板 凹模 上模座板 凸模固定板 凸模 導(dǎo)板 凹模 下模座板 湖北汽車工業(yè)學(xué)