【正文】 周期，提高產(chǎn)品設(shè)計的準確性，降低產(chǎn)品開發(fā)和模具成本。 國內(nèi)外模具技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 國內(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、機械、信息、航空航天、國防工業(yè)和日常生活用品的生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。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。我國塑料模的發(fā)展極其迅速,30 年已走過國外 90 年的歷程, 現(xiàn)已具相當規(guī)模. 塑料模的設(shè)計技術(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】 。1988 年至 1992 年, 國家委托中國模協(xié)和機械院在全國范圍內(nèi)組織了上百個模具企業(yè)和有關(guān)科研單位、大專院校, 共同對模具關(guān)鍵技術(shù)進行攻關(guān), 取得了豐碩成果。由于 CAD/ CAE/ CAM 的應(yīng)用, 特別是 20 世紀 80 年代開始中國許多模具制造廠從國外引進了許多軟件, 包括壓制模、級進模、塑料模、壓鑄模、橡膠模、玻璃模、擠壓模等相應(yīng)軟件, 使中國模具設(shè)計制造水平有很大提高, 也產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟技術(shù)和社會效益。由于國民經(jīng)濟的發(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。美、日、法、瑞等國每年出口模具約占其本國模具總產(chǎn)值的 1/ 3, 我國模具的出口量還不到總產(chǎn)值的 5%, 我國模具出口可以發(fā)展的空煎非常廣闊 【3】 。這主要表現(xiàn)在下列方面。國內(nèi)模具生產(chǎn)廠家，工藝條件參差不齊，差距很大。模具的質(zhì)量、性能依賴試模結(jié)果檢驗。由于中國模具標準化工作起步較晚，模具標準件生產(chǎn)、銷售、推廣和應(yīng)用工作也比較落后，因此，模具標準件品種規(guī)格少、供應(yīng)不及時、配套性差等問題長期存在，從而使模具標準件使用覆蓋率一直較低。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。在沖模設(shè)計中應(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)測破裂、起皺和回彈等缺陷，我國只有少部分企業(yè)開始 CAE 技術(shù)的應(yīng)用。我國傳統(tǒng)教育方式對模具人才的培養(yǎng)存在不足。而社會上各種各樣的模具培訓(xùn)班，由于缺乏規(guī)范的職業(yè)標準，因此學(xué)員質(zhì)量良莠不齊。, 科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)方面投入太少。、標準化、商品化的程度低, 模具企業(yè)之間協(xié)作差。 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。從技術(shù)上來說，為了滿足用戶對模具制造的“交貨期短 ”、 “精度高”、 “質(zhì)量好” 、 “價格低”的要求，以下的發(fā)展趨勢也較為明顯。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，實現(xiàn)模具國產(chǎn)化；2..加速模具標準化、專業(yè)化、商品化生產(chǎn)； CAD／CAM／CAE、RPM 等先進模具設(shè)計和制造技術(shù)；，使他們盡快掌握模具設(shè)計和制造中的先進技術(shù)。本課題對半金屬剎車片模壓模具進行設(shè)計，并根據(jù)圖紙和模壓工藝制造模具。其工藝的主要優(yōu)點與制件的主要要求有如下幾點：（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。（三） 模具結(jié)構(gòu)簡單與注塑成型等相比，使用的設(shè)備和模具比較簡單。特別適用于生產(chǎn)數(shù)量少的制件，可以降低成本。 剎車片的分類有著汽車保護神之稱的剎車片，不僅是剎車系統(tǒng)中重要零部件之一，更是汽車易損件中的一種。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。 其缺點是：。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”，如果剎車片達到一定熱度，將導(dǎo)致制動失靈。 半金屬片的主要優(yōu)點是：主要優(yōu)點在于它的溫控能力及較高的制動溫度，同石棉型的傳熱性能差與制動盤、制動鼓的冷卻能力差相比它們在剎車時幫助制動盤和制動鼓將熱量從其表面上散發(fā)出去，熱量被傳遞到制動鉗及其組件上。會加快制動鉗、活塞密封圈和回位彈簧老化。（三）無石棉有機物 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。代表目前摩擦材料的發(fā)展方向。能在任何溫度下制動自如。并最大限度上延長剎車盤壽命。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負荷，吸收更多的制動能量，經(jīng)受更高的制動溫度，且要有良好的制動性能，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，剎車片對對偶件的損傷及制動噪音要小等。 本課題的主要任務(wù)與要求（一）本設(shè)計中要注意的問題：制件的精度要求與配合。 壓制成型工藝過程圖 11 壓制成型工藝流程圖第 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)量分數(shù)）如表 所示表 半金屬摩擦片的原料成份序號 原料名稱 質(zhì)量百分比/%1 鋼棉 202 酚醛樹脂 103 人造石墨 104 超細硫酸鋇 205 黃銅纖維 26 煅燒氧化鋁粉 27 煅燒石油焦 58 超細氧化鐵粉 59 軟性泡沫鐵粉 510 硫化銻 311 棕剛玉 412 粘膠纖維 313 黃銅粉 514 硫化鋅 515 芳綸纖維 1圖 21 剎車片產(chǎn)品圖本制件的形狀結(jié)構(gòu)比較簡單，制件材料為半金屬混合物與鋼背板之間的粘合，料厚為 17mm。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。該制件的形狀相對來說較為簡單，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、強度要求較高，該工件壓縮工藝性比較好。姑且認為成型壓力、壓縮率和比體積較大，為了實現(xiàn)制件的生產(chǎn)，宜采用預(yù)壓模將混合物先壓制成錠塊，以達到減小壓制模的成型壓力。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。 工藝設(shè)計方案該制件形面較為簡單，不需要多個工序方能做出復(fù)合要求的制件。本設(shè)計為小批量生產(chǎn)的剎車片壓制工藝方案。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，剎車片取件，加工工藝性等因素，進行如下的分析：方案一：本方案的特點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。加料板是一個浮動板，適用于高壓縮的塑料，且制件密實性好。方案二：與方案一相比，方案二中的凹模進行了改進， ，凹模完全是由線切割制成，更加容易實現(xiàn)模具的機械加工，加工工藝更加簡單，同時，模具下壓的時候，預(yù)壓塑料因為密實性降低，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，實現(xiàn)取件難得問題。方案三：，方案三相比于方案一和方案二而言，有如下幾個優(yōu)點：模具結(jié)構(gòu)簡單，模具制造費用低，制造周期短，維修方便。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。由于無加料板，安裝嵌件比較方便。本次畢業(yè)設(shè)計主要是利用 UG 三維設(shè)計技術(shù)對方案三中的壓制模模具進行三維設(shè)計。具體分析圖如下所示：圖 31 實物的面積分析圖圖 32 實物的體積分析圖圖 33 實物的分型面周長分析圖實物分型面面：mm2實物分型面體積：mm3 實物分型面周長： 壓制成型壓力的計算壓制成型壓力是指壓制時，壓力機通過凸模對塑料熔體充滿型腔和固化是在單位投影面積上施加的壓力，簡稱成型壓力。又因為本次設(shè)計分為預(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)壓模階段的壓制力為 F m 預(yù) =nAP=115 Mpa=（N）=（KN）壓制模階段的壓制力為 F m 壓 =nAP=112 Mpa=（N）=（KN） 開模力的計算查相關(guān)資料可知，開模力可按下式計算 【7】 ：FK≤KF m （32）式中：F K——開模力；K——系數(shù)，當塑件形狀簡單，凸、凹模配合環(huán)不高時?。慌浜檄h(huán)高時取 ；塑件形狀復(fù)雜，配合環(huán)又高時取 。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） 脫模力的計算 壓機的頂出力是保證壓縮模推出機構(gòu)推出塑件的動力，壓縮機所需要脫模力可按下式計算 【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取 MPa ，以玻璃纖維增強時取 。根據(jù) UG 的分析可知，塑件的側(cè)面積不能直接得出，可以用周長與高的乘積來估算側(cè)面積的大小。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） 壓力機的選擇壓力機型號的確定主要取決于壓制工藝的要求及塑件結(jié)構(gòu)。取K=取預(yù)壓模和壓制模較大值計算，可得 Fp≥F m/K==（KN）(2)壓力機的裝模高度必須符合模具閉合高度的要求，即：hmin≤h≤h max （35）h=h1+h2 （36）hmin為壓機上、下模板之間最小距離；hmax為壓機上、下模板之間最大距離；h1 為模具閉合總高度；h2 為凹模高度；h2 為凸模臺肩高度。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。其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱壓力：450kN回程壓力：70KN柱塞最大行程： 250mm壓板最大距離：330mm壓板最小距離：80mm壓板尺寸（左右前后）：360mm400mm最大推出壓力：150 kN 壓力機的校核公稱壓力 450kN 大于壓制計算總壓力 ，符合要求；模具閉合狀態(tài)時的高度為 155mm，滿足壓力機裝模高度 3305≥155≥80+10 的要求；滑塊行程 250mm，遠遠大于壓縮深度 70mm，符合要求；模具底面尺寸 260mm130mm，符合要求。為了保證壓力機和模具正常平衡的工作，模具的壓力中心必須在壓力機滑塊的中心線相重合，F(xiàn)p≥壓力機：Y（X）D45模具底面尺寸260mm130mm否則會偏心沖擊，形成偏心荷，從而加速壓力機和模具導(dǎo)向部分以及凸凹模的磨損。復(fù)雜形狀工件獲多凸模沖模的壓力中心可以用