迷你電腦外殼沖壓模具的設計

于懿（廣東省機械高級技工學校，廣東 廣州 510450）

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迷你電腦外殼沖壓模具的設計

于懿
（廣東省機械高級技工學校，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)也有越來越大的市場。鑒于此本次研究分析了迷你電腦外殼的沖壓工藝，確定了模具結構，說明了模具的結構特點，工作原理及動作過程，力求使模具設計周期更短，生產(chǎn)出來的制件精度更高。

關鍵詞：盒形件；工藝分析；排樣；結構設計

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

本次通過某型號迷你電腦外殼盒型件的沖壓生產(chǎn)過程，進一步探討五金模具的設計要點。

1　工件與模具結構分析

由零件圖1可知，該外殼為盒形件，料厚=2 mm，對于厚度的變化不做要求；零件的形狀簡單、對稱，底部圓角半徑=8 mm，滿足拉深工藝對形狀和圓角半徑的要求；所有尺寸均為自由尺寸，滿足拉深工藝對精度等級的要求；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　縱向擺放時的排樣圖

結合所給沖壓件零件圖和材質分析，可以得出以下結論：

（1）材料：該零件的材質為LF21，具有良好的可沖壓性；

（2）零件結構：該零件為無凸緣盒形件，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）、拉深三個基本工序。

采用落料拉深壓形復合模成形。其特點是產(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　零件的工藝計算

2.1排樣的設計與計算

本零件對外形尺寸雖無嚴格的尺寸精度要求，但形狀較為復雜，且為大批量生產(chǎn)，對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、直對排、斜對排、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。

由于該矩形件材質為L F 2 1，應該再乘以系數(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；

條料與導料板之間的間隙：0.3 mm。

進距：169.5 mm，因此得到如圖2所示的排樣圖。

3　模具結構設計

3.1模具結構形式的確定

落料拉深壓形復合模中，落料-拉深部分采用正裝復合模形式，即落料拉深凸凹模在上，落料凹模在下的結構形式；拉深-壓形部分采用倒裝復合模形式，即拉深壓形復合模在下，壓形凸模在上的結構形式。廢料去除方式采用固定卸料板進行卸料，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，采用固定擋料銷進行定位。為防止拉深時起皺，采用壓邊裝置。

模架包括上模座、下模座、導柱導套等，均為標準件，可按國家標準選取。

因該模具需大批常年生產(chǎn)，為減少模具制造成本，模架選用滑動導向模架，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，模具一般都采用導向裝置，以保證精確導向，在本設計中，采用的是導柱導套導向。

導柱導套在模架中的常見的4種布置方式見圖3。

圖3　常見導柱導套的布置方式

圖3（a）兩導柱置于后側，導向精度較差，但它能從三個方向進料，操作方便，對導向要求不太嚴格且偏移力不大的情況下，可以采用這種形式。

圖3（b）兩導柱在中部兩側布置， 圖3（c）兩導柱對角布置，這兩種形式的導柱中心線都通過模具壓力中心，導向精度較（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）為四導柱導向，導向效果最好，但結構復雜，只有導向精度要求高、偏移力大和大型沖模時才采用。若采用這種形式的模架，會造成模具制造成本增加，因此在本設計中不采用這種形式。

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；

導柱：45 mm×290 mm，50 mm×290 mm，GB/T 2861.1—1990；

導套：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，最后將工程圖導入到AutoCAD中，并對裝配圖進行修改。

在模具裝配圖中，還要簡要注明對該模具的要求和注意事項及技術條件。技術條件包括力、所選設備、模具閉合高度、模具打印的印記和模具的裝配要求等。在裝配圖中還應標注模具的閉合尺寸、外形尺寸、特征尺寸、裝配尺寸和極限尺寸，并填寫明細表。

該迷你電腦外殼沖壓模具的工作過程是：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，進行壓形。

模具利用卸料板進行卸料，卸料板還起到為條料導向的作用，采用固定擋料銷進行精確定位。為防止拉深時制件起皺，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　結語

雖然此次分析的模具結構簡單，但涵蓋了落料、落料、壓形等多方面的知識，該模具的特點是利用彈壓卸料裝置，很好的保證了制件在成形過程中的平整度，保證了制件的精度。設計中采用的壓邊裝置兼有頂料的作用，是本模具的一大亮點，同時也是一個關鍵之處。

圖5　模具分解示意圖

參考文獻：

[1] 牟林，胡建華.沖壓工藝及模具設計[M].北京：北京大學出版社，2010.6.

[2] 姜奎華主編.沖壓工藝與模具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.2.

[3] 薛啟翔編著.沖壓模具設計和加工計算速查手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2007.10.

(P-01)

Stamping die design for mini computer casing

中圖分類號：TG386

文章編號：1009-797X(2016)12-0054-03

文獻標識碼：B

DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.023

作者簡介：于懿(1982-)，男，大學本科，助理工程師，研究方向為五金模具設計。

收稿日期：2016-05-09