電腦機(jī)箱支撐架級(jí)進(jìn)模的設(shè)計(jì)研究

陳軍

【摘 要】介紹了電腦機(jī)箱支撐架級(jí)進(jìn)模的工藝分析以及模具總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。該零件的結(jié)構(gòu)包含向下、向上折彎，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)工序的布置要仔細(xì)考慮，以保證精度達(dá)到要求。實(shí)踐證明，該模具設(shè)計(jì)合理可靠，對(duì)同一類型的級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)有一定參考作用。

【關(guān)鍵詞】級(jí)進(jìn)模；排樣設(shè)計(jì)；工藝力

中圖分類號(hào)： G642；TG385.2-4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）36-0012-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.36.005

Design and Research on the Progressive Die of Computer Chassis Support

CHEN Jun LI Yu-liang

（Jiangsu Yueda Special Vehicle Co.， Ltd.， Yancheng Jiangsu 224007， China）

【Abstract】The process analysis of the progressive die of the computer chassis support frame and the design method of the overall structure of the die are introduced. The structure of the part includes downward and upward bending， and the layout of the process should be carefully considered during design to ensure that the accuracy meets the requirements. Practice has proved that the mold design is reasonable and reliable， and has a certain reference for the same type of progressive die design.

【Key words】Progressive die； Layout design； Process power

電腦機(jī)箱支架由材料為SECC-N、厚度t=1.2mm的鋼板沖壓而成，工件精度IT10級(jí)。圖1為支架零件圖，該零件的基本工序由外形沖包、沖孔、沖切、翻邊、多次彎曲成形等組成。為保證穩(wěn)定、批量的生產(chǎn)效率和一致的零件質(zhì)量，采用多工位級(jí)進(jìn)模是最佳的生產(chǎn)方式。

1 排樣方案

電腦機(jī)箱支架面積大，對(duì)尺寸和形位公差的精度要求較高，因此排樣方案采用以沖壓設(shè)備附設(shè)的送料器為粗定位、模具內(nèi)設(shè)置的導(dǎo)正釘為精定位[2]。經(jīng)計(jì)算確定步距160mm，采用料寬330mm條料加工，導(dǎo)正釘孔為φ3mm。綜合以上因素，制定圖2所示排樣方式，共12個(gè)工位。

第1工位是在料帶載體上對(duì)稱沖出引導(dǎo)正孔進(jìn)行定距切沖出凸包；第2工位沖切兩側(cè)廢料和小孔；第3工位沖切分離中間大彎曲外形和小孔；第4工位為空工位；第5工位沖切兩側(cè)廢料及中間小彎曲的外形和小孔；第6工位翻邊；第7工位為空工位；第8工位向下彎曲成形；第9工位中間和兩側(cè)向上彎曲成形；第10工位為空工位；第11工位沖加強(qiáng)筋；第12工位切斷。

2 工藝力和壓力中心的計(jì)算

2.1 沖裁工藝力的計(jì)算

沖裁力是沖裁過程中沖頭對(duì)金屬板施加的壓力。 它隨凸模進(jìn)入材料的深度而變化。 一般來說，沖裁力是指沖裁力的最大值，是選擇沖壓和設(shè)計(jì)模具的重要依據(jù)之一。當(dāng)用普通口模具沖裁時(shí)，其沖裁力F按下式計(jì)算。

F=∑Ltσb=1470KN（1）

式中：F-沖裁力，N；

L-沖裁周邊長(zhǎng)度，mm；

t-材料厚度，mm；

σb-抗拉強(qiáng)度，MPa；

2.2 彎曲工藝力的計(jì)算

彎曲力是工藝計(jì)算、壓力機(jī)選型及模具設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。然而，由于材料性能、工件形狀尺寸、板厚、模具結(jié)構(gòu)、模具間隙、模具工作表面質(zhì)量的影響，理論分析方法難以準(zhǔn)確計(jì)算。在生產(chǎn)實(shí)踐中，通常根據(jù)板材的力學(xué)性能、厚度和寬度等經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。所計(jì)算的彎曲是彎曲過程中可能發(fā)生的彎曲力的最大值。

F彎曲=∑0.6KBt2σb/（R+t）=131.67KN（2）

式中：K-安全系數(shù)，一般取K=1.3；B-彎曲件的寬度；t-彎曲件材料厚度；R-彎曲半徑 ；σb-材料抗拉強(qiáng)度

2.3 翻邊工藝力的計(jì)算

翻邊力一般不大，用普通圓柱形凸模翻邊時(shí)所需壓力，可按下面近似公式計(jì)算。

P=1.1π（D-d）tσs=1.5KN（3）

式中：D-翻邊后直徑，mm；d-翻邊預(yù)沖孔直徑，mm；t-板料厚度，mm；σs-板料屈服極限，MPa。

2.4 卸料力、推件力以及頂件力的計(jì)算

在沖裁結(jié)束時(shí)，從凸模上卸下箍著的料所需的力稱為卸載力。卸載力、推動(dòng)力和頂件力由壓力機(jī)和模具卸載裝置或頂件裝置傳遞。影響這些力的因素很多，包括材料的力學(xué)性能、材料的厚度、模具的間隙、模具腔的結(jié)構(gòu)、邊緣的大小、潤(rùn)滑、零件的形狀和大小。生產(chǎn)中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算[3]：

卸料力

FX=KXF=29.4KN（4）

推件力

FT=nKTF=202.1KN（5）

頂件力

FD=KDF=88.2KN（6）

式中：F-沖裁力，N；KX、KT、KD-卸料力、推件力、頂件力系數(shù)；n-同時(shí)卡在凹模內(nèi)的沖裁件（或廢料）數(shù)。n=h/τ；h-凹模洞口的直刃壁高度，mm；t-板料厚度，mm。

2.5 壓力中心的計(jì)算

為了保證壓力機(jī)和模具的正常運(yùn)行，模具的壓力中心應(yīng)與壓滑塊的中心線一致。否則，在沖壓過程中，滑塊會(huì)受到偏心載荷，導(dǎo)致滑塊導(dǎo)向部和模具導(dǎo)向部的異常磨損，并且不能保證合理的間隙，從而影響工件的質(zhì)量，降低模具的壽命，甚至損壞模具。在實(shí)際生產(chǎn)中，可能出現(xiàn)沖壓件形狀特殊或布局特殊的情況。從模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制造來看，使壓力中心與模具桿的中心線重合是不合適的。此時(shí)，應(yīng)注意壓力中心的偏差。超出所選壓力機(jī)允許的范圍。

計(jì)算如下：

（1）任意選取坐標(biāo)軸X、Y；

（2）計(jì)算名圖形輪廓周長(zhǎng)L1，L2，L3，…以及各圖形重心到坐標(biāo)軸的距離X1、X2、X3、…和Y1、Y2、Y3、…；

（3）根據(jù)合力對(duì)某軸之力矩等于各分力對(duì)同軸力矩之和的力學(xué)原理， 得沖模壓力中心到X 和Y 軸距離的公式：

X0=（L1X1+L2X2…LnXn）/（L1+L2…Ln）=1501mm

Y0=（L1Y1+L2Y2…LnYn）/（L1+L2…Ln）=-1.1mm

3 模具零部件設(shè)計(jì)

3.1 模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

向上彎曲成形凸模用螺釘固定，其形狀由孔H7/k7制成，固定在卸料板上，高度尺寸應(yīng)與卸料板的厚度尺寸完全相同。向上彎曲的凹模以階梯的形式固定在凹模中，并且頂塊設(shè)置在兩個(gè)凹模之間（鑲塊結(jié)構(gòu)）。頂塊的高度尺寸應(yīng)與凹模的厚度尺寸完全相同。頂塊的工作高度應(yīng)略低于條料的浮動(dòng)高度，以確保條料的平穩(wěn)進(jìn)給。同樣根據(jù)先壓緊后成形的原則，彈頂桿設(shè)置在向上彎曲凸模中?？紤]到彎曲成形后需要卸料力并防止沖件可能發(fā)生變形，在彈頂桿的后部設(shè)置了強(qiáng)力壓簧。條料被送進(jìn)到位并導(dǎo)正后模具下壓，上彎凸模中的彈頂桿和凹模內(nèi)的頂塊先壓緊條料，模具繼續(xù)壓下來，彈頂桿退回到凸模中，頂塊退回到凹模中。同時(shí)，設(shè)置在模具部件上的上彎曲凹模進(jìn)入卸料板，使得沖件的局部形狀向上彎曲直到模具到達(dá)下止點(diǎn)，從而完成向上彎曲的工作過程。

3.2 帶料的導(dǎo)正定位

多工位級(jí)進(jìn)模大多為立體沖壓的工序組合，條料在送進(jìn)過程中必須浮離凹模平面一定的高度，故選用帶槽浮頂導(dǎo)料柱與局部條料浮頂器的配合使用。為防止最后沖件與載體分離后粘附在凹模平面上，在最后工位的凹模部分都應(yīng)設(shè)置彈頂裝置。

3.3 彈性頂出裝置

本模具在凹模板上設(shè)計(jì)了個(gè)定位托料銷，定位托料銷底面設(shè)置彈簧，并設(shè)有平端緊定螺釘調(diào)整彈簧力的大小，以使定位托料銷能正常工作。

3.4 卸料裝置

在多工位級(jí)進(jìn)模中，大多數(shù)卸料板采用彈壓卸載板結(jié)構(gòu)的形式。為了保證彈性卸料板對(duì)凸模的引導(dǎo)和保護(hù)作用，在彈壓卸料板上安裝了5個(gè)輔助導(dǎo)柱，輔助導(dǎo)柱還可以抵消彎曲成形期間產(chǎn)生的側(cè)向力。卸料板采用卸料螺釘?shù)跹b在上模，對(duì)稱分布，工作長(zhǎng)度應(yīng)嚴(yán)格一致，由套管、螺栓和墊圈組合而成。

3.5 限位裝置

限位裝置由限位柱與限位墊塊，限位套組成。當(dāng)模具的精度要求較高，且模具有較多的小凸模時(shí)，可在彈壓卸料板和凸模固定板之間設(shè)計(jì)一限位墊板，能起到較準(zhǔn)確控制凸模行程的限位作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

級(jí)進(jìn)模結(jié)構(gòu)復(fù)雜、不同零件之間相互影響，在設(shè)計(jì)過程中難度要求較高，需要綜合全面的考慮可能出現(xiàn)的問題。本文介紹了零件的工步方案、模具的總體結(jié)構(gòu)、主要零部件的設(shè)計(jì)。該零件的結(jié)構(gòu)包含向下、向上折彎，設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)工序的布置要仔細(xì)考慮，以保證精度達(dá)到要求。

【參考文獻(xiàn)】

[1]沈言錦.電腦機(jī)箱接線座多工位級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)[J].電加工與模具，2008.

[2]模具制造手冊(cè)編寫組.模具制造手冊(cè)（精）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.