迷你電腦外殼沖壓模具的設(shè)計(jì)

于懿（廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510450）

?

迷你電腦外殼沖壓模具的設(shè)計(jì)

于懿
（廣東省機(jī)械高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510450）

摘要：迷你電腦在日常生活中使用的日益普遍，該外殼的生產(chǎn)也有越來(lái)越大的市場(chǎng)。鑒于此本次研究分析了迷你電腦外殼的沖壓工藝，確定了模具結(jié)構(gòu)，說(shuō)明了模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，工作原理及動(dòng)作過(guò)程，力求使模具設(shè)計(jì)周期更短，生產(chǎn)出來(lái)的制件精度更高。

關(guān)鍵詞：盒形件；工藝分析；排樣；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

隨著科技的發(fā)展，市場(chǎng)中各家品牌的“迷你電腦”逐漸多了起來(lái)。通常作為家庭第二部，甚至是第三部電腦主機(jī)，迷你電腦更多承載著家庭互聯(lián)網(wǎng)娛樂(lè)終端的重任。相對(duì)于傳統(tǒng)臺(tái)式主機(jī)，迷你電腦可視作此前HTPC概念的進(jìn)化版，其不僅整合度更高，運(yùn)算性能更強(qiáng)，同時(shí)還擁有更為袖珍的外形尺寸。

本次通過(guò)某型號(hào)迷你電腦外殼盒型件的沖壓生產(chǎn)過(guò)程，進(jìn)一步探討五金模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1　工件與模具結(jié)構(gòu)分析

由零件圖1可知，該外殼為盒形件，料厚=2 mm，對(duì)于厚度的變化不做要求；零件的形狀簡(jiǎn)單、對(duì)稱，底部圓角半徑=8 mm，滿足拉深工藝對(duì)形狀和圓角半徑的要求；所有尺寸均為自由尺寸，滿足拉深工藝對(duì)精度等級(jí)的要求；零件采用LF21成形，拉深性能較好，易于拉深成形。

圖1　沖壓件零件圖

圖2　縱向擺放時(shí)的排樣圖

結(jié)合所給沖壓件零件圖和材質(zhì)分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）材料：該零件的材質(zhì)為L(zhǎng)F21，具有良好的可沖壓性；

（2）零件結(jié)構(gòu)：該零件為無(wú)凸緣盒形件，適合落料、拉深、脹形（壓形）成形；

（3）尺寸精度：該零件壁厚為2 mm，所有尺寸未注公差，按照IT14級(jí)確定沖壓件尺寸的公差。

該零件的成形工藝包括落料、脹形（壓形）、拉深三個(gè)基本工序。

采用落料拉深壓形復(fù)合模成形。其特點(diǎn)是產(chǎn)品精度容易得到保證，適合大批量生產(chǎn)，且只需要一副模具即可成形，成本較低。

2　零件的工藝計(jì)算

2.1排樣的設(shè)計(jì)與計(jì)算

本零件對(duì)外形尺寸雖無(wú)嚴(yán)格的尺寸精度要求，但形狀較為復(fù)雜，且為大批量生產(chǎn)，對(duì)模具壽命的要求較高，因此排樣方法采用有廢料排樣。

沖壓件在條料上的排列方式，又可以分為直排、斜排、直對(duì)排、斜對(duì)排、混合排、多行排及沖裁搭邊等多種方式。綜合考慮，初步選擇直排這種排樣方式。

因此，在該盒形件沖壓生產(chǎn)中，選擇有廢料直排排樣。

由于毛坯尺寸較大，形狀近視矩形，因此可采用縱向擺放或橫向擺放。

該矩形盒形件的壁厚為2 mm，查詢表得，搭邊值=2.0 mm。

由于該矩形件材質(zhì)為L(zhǎng) F 2 1，應(yīng)該再乘以系數(shù)1.3～1.4。因此搭邊值=2.0×1.35=2.7 mm，=2.2×1.35=2.97 mm。

縱向擺放即零件的最大尺寸方向與送料方向垂直。

垂直于送料方向的工件尺寸：206.8 mm；

側(cè)搭邊：2.97 mm；

條料的公稱寬度：206.8+2×2.97=212.74 mm；

條料寬度的公差：查詢表得，0.8；

條料與導(dǎo)料板之間的間隙：0.3 mm。

進(jìn)距：169.5 mm，因此得到如圖2所示的排樣圖。

3　模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1模具結(jié)構(gòu)形式的確定

落料拉深壓形復(fù)合模中，落料-拉深部分采用正裝復(fù)合模形式，即落料拉深凸凹模在上，落料凹模在下的結(jié)構(gòu)形式；拉深-壓形部分采用倒裝復(fù)合模形式，即拉深壓形復(fù)合模在下，壓形凸模在上的結(jié)構(gòu)形式。廢料去除方式采用固定卸料板進(jìn)行卸料，卸料板固定在落料凹模上。制件在由彈性元件的作用下頂出，為防止制件卡在落料拉深凸凹模中，在模具中采用打料桿推出。為使毛坯能在模具上精確定位，采用固定擋料銷進(jìn)行定位。為防止拉深時(shí)起皺，采用壓邊裝置。

模架包括上模座、下模座、導(dǎo)柱導(dǎo)套等，均為標(biāo)準(zhǔn)件，可按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選取。

因該模具需大批常年生產(chǎn)，為減少模具制造成本，模架選用滑動(dòng)導(dǎo)向模架，另外還可縮短模具制造周期。

在大批量生產(chǎn)中，為了便于裝模，模具一般都采用導(dǎo)向裝置，以保證精確導(dǎo)向，在本設(shè)計(jì)中，采用的是導(dǎo)柱導(dǎo)套導(dǎo)向。

導(dǎo)柱導(dǎo)套在模架中的常見(jiàn)的4種布置方式見(jiàn)圖3。

圖3　常見(jiàn)導(dǎo)柱導(dǎo)套的布置方式

圖3（a）兩導(dǎo)柱置于后側(cè)，導(dǎo)向精度較差，但它能從三個(gè)方向進(jìn)料，操作方便，對(duì)導(dǎo)向要求不太嚴(yán)格且偏移力不大的情況下，可以采用這種形式。

圖3（b）兩導(dǎo)柱在中部?jī)蓚?cè)布置， 圖3（c）兩導(dǎo)柱對(duì)角布置，這兩種形式的導(dǎo)柱中心線都通過(guò)模具壓力中心，導(dǎo)向精度較（a）好。由于本模具采用縱向送料，因此宜采用（b）這種形式。

圖3（d）為四導(dǎo)柱導(dǎo)向，導(dǎo)向效果最好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只有導(dǎo)向精度要求高、偏移力大和大型沖模時(shí)才采用。若采用這種形式的模架，會(huì)造成模具制造成本增加，因此在本設(shè)計(jì)中不采用這種形式。

綜上所述，采用圖3（b）這種形式的模架，即中間導(dǎo)柱模架。

各零件規(guī)格如下：

上模座：GB/T 2855.9—1990；

下模座：GB/T 2855.10—1990；

導(dǎo)柱：45 mm×290 mm，50 mm×290 mm，GB/T 2861.1—1990；

導(dǎo)套：45 mm×150 mm×58 mm，50 mm×150 mm×58 mm，GB/T 2861.6—1990。

根據(jù)零件草圖和裝配示意圖，利用Pro/E三維軟件繪制模具裝配圖，再得到二維工程圖，最后將工程圖導(dǎo)入到AutoCAD中，并對(duì)裝配圖進(jìn)行修改。

在模具裝配圖中，還要簡(jiǎn)要注明對(duì)該模具的要求和注意事項(xiàng)及技術(shù)條件。技術(shù)條件包括力、所選設(shè)備、模具閉合高度、模具打印的印記和模具的裝配要求等。在裝配圖中還應(yīng)標(biāo)注模具的閉合尺寸、外形尺寸、特征尺寸、裝配尺寸和極限尺寸，并填寫明細(xì)表。

該迷你電腦外殼沖壓模具的工作過(guò)程是：上模下行，落料拉深凸凹模與落料凹模完成落料。上模繼續(xù)下行，落料拉深凸凹模與拉深凸模完成拉深。在上模行程的終了階段，壓形凸模和拉深壓形凸凹模墩壓制件，進(jìn)行壓形。

模具利用卸料板進(jìn)行卸料，卸料板還起到為條料導(dǎo)向的作用，采用固定擋料銷進(jìn)行精確定位。為防止拉深時(shí)制件起皺，模具采用壓邊圈，壓邊圈兼有頂料的作用，利用聚胺脂橡膠的彈性力作用，將制件從下模頂出。

為了方便觀察，可以將裝配圖分解而得到模具的分解示意圖，如圖5所示。

4　結(jié)語(yǔ)

雖然此次分析的模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但涵蓋了落料、落料、壓形等多方面的知識(shí)，該模具的特點(diǎn)是利用彈壓卸料裝置，很好的保證了制件在成形過(guò)程中的平整度，保證了制件的精度。設(shè)計(jì)中采用的壓邊裝置兼有頂料的作用，是本模具的一大亮點(diǎn)，同時(shí)也是一個(gè)關(guān)鍵之處。

圖5　模具分解示意圖

參考文獻(xiàn)：

[1] 牟林，胡建華.沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2010.6.

[2] 姜奎華主編.沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.2.

[3] 薛啟翔編著.沖壓模具設(shè)計(jì)和加工計(jì)算速查手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.10.

(P-01)

Stamping die design for mini computer casing

中圖分類號(hào)：TG386

文章編號(hào)：1009-797X(2016)12-0054-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.023

作者簡(jiǎn)介：于懿(1982-)，男，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向?yàn)槲褰鹉＞咴O(shè)計(jì)。

收稿日期：2016-05-09