揚聲器薄膜的脹形模設(shè)計

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揚聲器薄膜的脹形模設(shè)計摘要：通過對成品零件揚聲器薄膜進行了沖壓工藝分析，確定了最佳的沖壓工藝方案，最終決定采用一套脹形模具完成該零件的加工。根據(jù)沖壓模具設(shè)計的一般步驟，文中分別對脹形模各部件進行了設(shè)計，確定了其工作零件、定位零件、卸料零件、導(dǎo)向零件等主要零部件的形式與尺寸。此外，利用 Pro/E 繪制出了產(chǎn)品的三維造型圖，并使用 AutoCAD 軟件繪制了模具的二維模具裝配圖及主要成型零件的零件圖。關(guān)鍵詞：揚聲器薄膜 、 脹形模具 、Pro/E、 AutoCAD 前 言模具作為“工業(yè)之母” ，目前，電子、汽車、電機、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60％－80％的零部件，都要依靠模具成型。用模具成型的制件所表現(xiàn)出來的高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，是其他加工制造方法所無法比擬。我國模具行業(yè)將向大型、精密、復(fù)雜、高效、長壽命和多功能方向發(fā)展。模具在很大程度上決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和開發(fā)能力。采用模具生產(chǎn)制件具有生產(chǎn)效率高，質(zhì)量好，切削少，節(jié)約能源和原材料，成本底等一系列優(yōu)點，模具成型已經(jīng)成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的重要手段，成為多種成型工藝中最具潛力的發(fā)展方向。模具是機械.電子等行業(yè)的基礎(chǔ)工業(yè)，它對國民經(jīng)濟和社會的發(fā)展起著越來越大的作用。對沖壓模具的全面要求是：能高效的生產(chǎn)出外觀和性能均符合使用要求的制品。模具使用是要求高效率.自動化.操作簡便，因而當(dāng)沖壓件大批量生產(chǎn)時，應(yīng)盡量采用復(fù)合模合模，這樣可以提高模具生產(chǎn)的效率。改革開放以來，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，市場對模具的需求量不斷增長。近年來，模具工業(yè)一直以 15%左右的增長速度快速發(fā)展，模具工業(yè)企業(yè)的所有制成分也發(fā)生了巨大變化，除了國有專業(yè)模具廠外，集體、合資、獨資和私營也得到了快速發(fā)展。浙江寧波和黃巖地區(qū)的“模具之鄉(xiāng)” ；廣東一些大集團公司和迅速崛起的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)，科龍、美的、康佳等集團紛紛建立了自己的模具制造中心；中外合資和外商獨資的模具企業(yè)現(xiàn)已有幾千家。目前中國模具的總產(chǎn)值已躍居世界第三，僅次于日本和美國。由于近年市場需求的強大拉動，中國模具工業(yè)高速發(fā)展，沖壓模具設(shè)計市場廣闊。隨著沖壓工藝的廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟中，再加上隨著數(shù)控技術(shù)和機械 CAD/CAM 的發(fā)展，冷沖模的發(fā)展和迅速。它以生產(chǎn)率高、成本相對低廉被廣泛應(yīng)用。目 錄1. 揚聲器薄膜 ....................................................61.1 揚聲器薄膜簡介 ..............................................61.2 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容 ..........................................81.3 畢業(yè)設(shè)計的意義 ..............................................82 沖壓工藝分析 ..................................................92.1 零件分析 ....................................................92.2 沖壓工藝分析 ...............................................102.3 沖壓工藝方案的確定 .........................................102.4 零毛坯尺寸的計算以及工藝計算 ...............................103 模具設(shè)計 .....................................................113.1 模具的結(jié)構(gòu)類型 .............................................113.2 操作與定位方式 .............................................113.3 卸料及出件方式 .............................................113.4 沖壓設(shè)備的初步選取 .........................................113.4 .1 脹形工藝計算 .............................................113.4 .2 壓力機的選擇 .............................................113.5 壓力中心的計算 .............................................123.6 工作零件的設(shè)計 .............................................123.6.1 脹形凸模 .................................................123.7 定位零件的設(shè)計 .............................................134 模座的選取 ....................................................145 模具閉合高度校核 .............................................156 模柄 .........................................................157 導(dǎo)向零件的選擇 ...............................................15總結(jié)致謝參考文獻第 0 頁 共 16 頁1 揚聲器薄膜1.1 揚聲器薄膜簡介膜廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品，特別是手機數(shù)碼產(chǎn)品，生活接觸頻繁 。但知識資料缺乏，認識不足。現(xiàn)按薄膜的材料對薄膜的發(fā)展做如下闡述：1.1.1 紙盆振膜 這應(yīng)該算是最古老的材質(zhì)了。簡單的說，把紙漿懸浮液流入事先設(shè)計好的盆型網(wǎng)狀模子上，紙漿便沉積其上，將沉積至適當(dāng)厚度的紙漿抄出，再行干燥等后續(xù)加工處理，便成了一個紙盆振膜。而其中紙漿的成份，如纖維的種類、長短，及填料成份，和抄紙的制程及后段處理方式（如風(fēng)干或熱壓等） ，都會影響最后成品的特性，也直接影響了發(fā)聲特性，這些當(dāng)然就是各家不外傳的商業(yè)機密了。 一般來說，紙盆的聲音特性為平順自然，明快清晰而不神經(jīng)質(zhì)。因為內(nèi)含無數(shù)的纖維相互交織，因此在其中傳遞的能量可以很快被吸收掉，形成很好的阻尼，因此在發(fā)聲頻域的高端造成的盆分裂共振不明顯，滾降的截止帶也就很平順。這可說是一種很好的特性，因為這樣就可以用很簡單的分音器，不需額外的剪裁，系統(tǒng)的整合也就很健康。 另外，紙盆的剛性頗佳，對于瞬時反應(yīng)和聽感的細節(jié)表現(xiàn)有很好的成績。別看手邊常見的紙張都是軟軟的，在適當(dāng)?shù)男螤詈秃穸认?，紙的剛性是能夠做得很不錯。再者，若設(shè)計和制作得當(dāng)，紙盆可以做得很輕，比最輕的塑料振膜還輕15％以上。雖比起最新的高科技合成纖維材料，紙質(zhì)還是稍重了點，但其實相差不大，因此發(fā)聲效率高。audax的6.5吋紙盆中音pr170系列，效率便高達100db/w。 紙盆可能的弱點是其特性會隨環(huán)境濕度而變化。1.1.2 塑料振膜 因石化工業(yè)的發(fā)達，在我們?nèi)粘Ｉ瞽h(huán)境中便隨處可見塑料制品，低廉的原料和加工程序簡便自然就獲得了各種產(chǎn)業(yè)的青睞，其中當(dāng)然也包括音響工業(yè)。這里說的塑料振膜，是指用塑料射出成型或其它方式做出的一體成型錐盆，最常用的材質(zhì)應(yīng)屬聚丙烯（polypropylene，簡稱pp） 。這種pp材質(zhì)，我們最常第 1 頁 共 16 頁接觸到的應(yīng)該就是微波爐用容器和保鮮盒一類制品，都是屬于射出成型的。另外，常用于各類紙箱外加強用，黃色或灰色的打包帶也是由聚丙烯纖維制成。 然而，相較于其它振膜材質(zhì)，pp的剛性不甚佳，質(zhì)量也較重。雖然用保鮮盒往腦門上打下去是很痛，但并不表示它在微觀的高速小范圍運動下就有很好的剛性，而這樣的工作條件才是我們在單元振膜選用上所在意的。 pp材質(zhì)較弱的剛性造成了高速微動作時（高頻段工作時） ，音圈發(fā)出的動能無法完全且一致的傳達到整個振膜，也就是發(fā)生了“盆分裂現(xiàn)象” 。雖然有良好的阻尼止住了盆分裂共振，但畢竟已無法作完美的活塞運動，失真率相對提高，聽感上便是柔順有余，解析力及動態(tài)卻不足，有些以8吋pp振膜中低音單元為基礎(chǔ)的二音路喇叭。 雖不像紙盆那樣有吸水氣的問題，但pp振膜會有隨溫度改變特性的傾向。幸好這點應(yīng)該不至于困擾我們，因為就像紙盆和濕度的問題一樣，這樣的變化應(yīng)屬緩慢而漸進，就不需要擔(dān)心 。1.1.3 金屬振膜 既然剛性較弱會導(dǎo)致動態(tài)和解析力的缺失，那么利用高剛性的金屬材質(zhì)來制作振膜，應(yīng)該會得到很好的效果才對。若不談號角喇叭用的壓縮驅(qū)動器，一般能看到用于直接放射的中音或低音單元所用的金屬材質(zhì)，應(yīng)屬鋁金屬或其合金產(chǎn)物為最多，最大的優(yōu)勢便是剛性很強，在一定范圍的工作條件下不會變形，其結(jié)果便是很低的失真和很好的細節(jié)解析力。但是剛性強的另一面便是內(nèi)損低，就像我上次提過的“一指蔣”高音一樣，能量不會被振膜材質(zhì)本身吸收，所以發(fā)生盆分裂時會有很明顯的共振峰出現(xiàn)在頻率響應(yīng)的高端，若不妥善處理，就很容易出現(xiàn)“金屬聲” 。 1.1.4 合成纖維材質(zhì)合成纖維材質(zhì)是航空級的材料，當(dāng)然就兼具了質(zhì)輕和高強度的雙重優(yōu)點，可以做到比紙還輕，剛性比金屬還強，而且強度不只超過鋁很多，甚至還高過鋼鐵，用來制作喇叭單元的振膜應(yīng)該是再理想不過了，所以各家制造kevlar或碳纖維單元的廠家，無不用力的標(biāo)榜其高剛性、低質(zhì)量、還有高阻尼的特性。前二項優(yōu)點是成立的，但自體阻尼這一項則要視條件而定，并不一定就比較好。第 2 頁 共 16 頁這是指其它的成形方式所能得到的最佳成果，并不是指薄薄的單元振膜可以，比你家的菜刀還硬，至少目前還做不到。若沒有妥善處理，這類高剛性的人造纖維會和金屬盆面臨類似的問題，也就是高頻盆分裂共振。雖不至于像金屬振膜那么嚴(yán)重，但這個盆分裂共振的確存在，也輕易地達到擾人的程度。在沒有妥善處理之下，聽感上容易造成硬質(zhì)的中頻上段和高頻下段，更厲害些便開始刺耳了。這種凝膠與纖維的混合制程非常特殊，從制程的初期到完成，凝膠的體積會縮小至原來的十分之一。更妙的是，在此過程中聚合鍵結(jié)的長煉狀分子會順著事先加入的纖維而成長，所以其分子排列方向是可控制的，極佳的剛性和自體阻尼便由此而來。 1.1.5其它材料其實，除了上述的四大類材質(zhì)外，其它還有很多質(zhì)輕強度佳的材質(zhì)皆可制成喇叭振膜，如玻璃纖維、賽璐絡(luò)纖維、石墨纖維、電木、絲質(zhì)纖維、發(fā)泡聚苯乙烯、各種發(fā)泡塑料，以及真空燒結(jié)精密陶瓷等，其中許多材料都大有可為，有些適于做高音，有些適于做中音，有些適于做低音，有些高中低音皆宜，各擅勝場。 1.2 畢業(yè)設(shè)計的主要內(nèi)容此次畢業(yè)設(shè)計主要是設(shè)計成型揚聲器薄膜的脹形模具。首先要了解本課題的目的與意義之后，然后上網(wǎng)瀏覽一些相關(guān)網(wǎng)頁及查閱相關(guān)文獻資料，來了解一下我國模具行業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀以及我國模具行業(yè)發(fā)展的前景以及我國模具行業(yè)今后的發(fā)展趨勢，從而對模具行業(yè)有進一步的更深入的了解。其次要對零件進行工藝性分析，確立成型零件的工藝方案，再利用有關(guān)模具設(shè)計的手冊確定了模具結(jié)構(gòu)以及模具上所需的主要零部件的結(jié)構(gòu)及尺寸。之后，使用 pro/E 制出產(chǎn)品的三維造型圖，使用 AutoCAD 軟件制出兩套模具的二維模具裝配圖及主要成型零件的零件圖。1.3 畢業(yè)設(shè)計的意義通過此次設(shè)計，提高了我閱讀相關(guān)文獻的能力，以及并且培養(yǎng)了我自主設(shè)第 3 頁 共 16 頁計的能力，更加了解模具行業(yè)。對 CAD 以及 Pro/E 的使用更加得心應(yīng)手了。為以后的工作打下了良好的基礎(chǔ)。2 沖壓工藝設(shè)計2.1 零件分析零件名稱：揚聲器薄膜精度等級：IT10所用材料：鋁箔 LF-M/Q/Q701-68料厚：0.07mm工件的二維圖，如圖 2-1：圖 2-1 工件的二維圖工件的實體圖，如圖 2-2第 4 頁 共 16 頁圖 2-22.2 沖壓工藝分析該零件為揚聲器薄膜，形狀簡單對稱適合做脹形模成型。此零件的精度等級為 IT10 級，料厚為 0.07mm，材料為鋁箔 LF-M/Q/Q701-68。該零件的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和材料均符合脹形的工藝性要求。2.3 沖壓工藝方案的確定通過對該零件的沖壓工藝分析得出了以下方案：由于零件形狀簡單且對稱適合做脹形模，成本相對較低，且生產(chǎn)率高，適宜大批量生產(chǎn)，精度也可達到要求。2.4 零件毛坯尺寸的計算以及工藝計算零件尺寸如圖 2-1脹形部分查《冷沖模設(shè)計》 [11]中表 7-6 得：材料的許用伸長率 δ=24% 極限脹形系數(shù) k=1.2式（2-b])4.03(1[L?????1） 則 L=3.14 [1+0.4 0.24]+12=15.4mm 式（2-rhS??球2） 則 S=3.14 21.8 0.07=4.8mm2?第 5 頁 共 16 頁則由面積公式得：D=43.6mm3 模具的設(shè)計3.1 模具的結(jié)構(gòu)類型采用正裝的脹形模的結(jié)構(gòu)。凸模安裝在上模，凹模安裝在下模。上、下模利用導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向，導(dǎo)柱布置在中間，兩導(dǎo)柱的直徑大小相同。3.2 操作與定位方式該模具采用手動放料的形式。脹形時，坯料放入模具兩定位銷間，一次沖程完成脹形。3.3 卸料及出件方式由圖 2-2 可知本工件及其薄且腔不深，所以可用風(fēng)吹完成出件的過程。錯誤！未找到引用源。3.4.1 脹形工藝計算脹形力計算由《沖壓模具實用手冊》查得：式（4-]tan21/)tan[(tH2Fb ?????????脹 形1）則 F 脹形 ==10KNF 頂 =0.8F 脹形 式（4-2）則 F 頂 =8KN3.4.2 壓力機的選擇初步選擇壓力機為開式雙柱可傾式壓力機，型號為 JD23—25，壓力機的參數(shù)如表 3-1。表 3-1 JD23-25 壓力機參數(shù)第 6 頁 共 16 頁標(biāo)稱壓力/kN滑塊行程/mm行程次數(shù)/次/min連桿調(diào)節(jié)長度/mm最大閉合高度/mm工作臺尺寸（前后×左右/mm×mm模柄孔尺寸（直徑深度）?/mm×mm電動機功率/kW250 10~100 55 60 270 370×560 ?40×70 2.23.5 壓力中心的計算由于該零件形狀簡單且對稱，所以制品中心即為壓力中心。3.6 工作零件的設(shè)計3.6.1 脹形凸模選取臺階的形式脹形凸模的尺寸如圖 6-1 所示：圖 6-1第 7 頁 共 16 頁橡膠尺寸橡膠高度：由式（3-19）得 =(1+8.5+5)/0.25=58mmH0預(yù)壓量取 17%則 H=58 0.85=49mm?由《最新沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)與應(yīng)用手冊》中的表 8-13 得：單位壓力 q=0.5MPa由式（3-20）得 D2=156mm由于 H/D 不滿足 0.5~1.5 的范圍，所以縮小直徑到 100mm則 H/D=0.5符合要求3.7 定位零件的設(shè)計3.7.1 固定擋料銷由《中國模具設(shè)計大典》 [14]表 22.5－58 選擇固定擋料銷。表 3-1 固定擋料銷 A6 JB/T7649.10材 料 熱 處 理 硬 度 技 術(shù) 條 件鋼45HRC48~3 處 理按 1940.76T/JB?3.7.2 脹形凸模固定板由《中國模具設(shè)計大典》表 22.5－19 選擇方形固定板（mm） 。表 3-3 固定板 145x145x50-45 鋼 JB/T7643.5材 料 規(guī) 格 技 術(shù) 條 件鋼45145x145x50 處 理按 1940.76T/JB?具體尺寸如圖。第 8 頁 共 16 頁4 模座的選取由《中國模具大典》表 22.4-30 選取上模座。表 4-2 上模座規(guī)格 材料 標(biāo)準(zhǔn)245x145x30 Q235-AF GB/T2855.5由《中國模具大典》表 22.4-30 選取下模座。表 4-3 下模座規(guī)格 材料 標(biāo)準(zhǔn)245x145x30 Q235-AF GB/T2855.6第 9 頁 共 16 頁5 模具閉合高度校核式（5-1）下 凹 模上 凹 模墊 板下 模 座上 模 座模 具 H2H???則 H 模具 =170mm開式雙柱可傾式壓力機，型號為 JD23—25，的最大裝模高度 Hmax=180mm，最小裝模高度 Hmin=145mm。由式（3-22）得 145mm≤173mm≤180mm，所以可以滿足要求。6 模柄由《中國模具大典》表 22.5-24 壓入式模柄（mm）：模柄 A40x111 JB/T7646.1 材料：Q235A。7 導(dǎo)向零件的選擇由《中國模具大典》表 22.4-30 選擇導(dǎo)柱、導(dǎo)套的尺寸（mm） 。表 4-4 導(dǎo)套規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn) 材料 硬度22x80 40?GB/T 2861.6 20 鋼 58～62HRC表 4-5 導(dǎo)柱規(guī)格 標(biāo)準(zhǔn) 材料 硬度22x160 GB/T 2861.1 20 鋼 58～62HRC第 10 頁 共 16 頁總 結(jié)此次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容為揚聲器薄膜脹形模具設(shè)計，該零件形狀簡單且對稱。符合脹形模具的要求。在設(shè)計期間完成的任務(wù)有以下幾項：1.設(shè)計出了脹形模具的結(jié)構(gòu)以及該模具的各零部件的結(jié)構(gòu)與尺寸2.利用文檔寫出了揚聲器薄膜的畢業(yè)設(shè)計說明書3.用 Pro/E 畫出了三維圖4.最后利用 CAD 軟件畫出了模具的裝配圖以及該模具的工作零件的零件圖第 11 頁 共 16 頁致 謝我的畢業(yè)設(shè)計即將完成，這也表示我的大學(xué)生活也即將結(jié)束。我最美好的年華留在了大學(xué)，大學(xué)陪我走過三年的風(fēng)風(fēng)雨雨，在這里記錄了我的悲喜憂歡。在這里的回憶猶如還在昨天一樣。此次設(shè)計過程中，我有過一整天查閱相關(guān)資料設(shè)計模具，也有過坐在電腦跟前一整天在畫模具圖，也有過時不時想起我的模具結(jié)構(gòu)中的錯誤。首先我要先感謝一下我的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)教師。老師在以往的上課當(dāng)中就十分有條理，所講的內(nèi)容也十分細致。教學(xué)十分嚴(yán)謹、有條不紊。我非常喜歡老師的這種認真，有條理的做事方法，這在我以后的工作與生活中會有很大的影響。在設(shè)計過程中有解決不了的問題老師會耐心和我們一起討論，幫我們解決。對我們報告的修改十分嚴(yán)謹，對于標(biāo)點的錯誤都會仔細地幫我們指出。在畫圖過程中，老師一遍一遍不耐其煩的幫我們指出其中的問題，每一幅圖都十分仔細地幫我們檢查，非常負責(zé)。再次，還要感謝教授我專業(yè)知識的各位老師。此外，還要感謝同組的同學(xué)，設(shè)計過程中我們一起討論交流大家解決不了的問題，對我們的設(shè)計進程有很大的幫助。最后，還要感謝審閱該論文的各位評審老師，感謝您們對該論文提出的寶貴意見。第 12 頁 共 16 頁參 考 文 獻[1]許發(fā)樾，周永泰，李和平.論制造業(yè)與模具市場[J].模具工業(yè)，2004（9）.[2]劉勝.我國沖壓模具技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 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