迷你电脑外壳冲压模具的设计

于懿（广东省机械高级技工学校，广东 广州 510450）



迷你电脑外壳冲压模具的设计

于懿
（广东省机械高级技工学校，广东 广州 510450）

摘要：迷你电脑在日常生活中使用的日益普遍，该外壳的生产也有越来越大的市场。鉴于此本次研究分析了迷你电脑外壳的冲压工艺，确定了模具结构，说明了模具的结构特点，工作原理及动作过程，力求使模具设计周期更短，生产出来的制件精度更高。

关键词：盒形件；工艺分析；排样；结构设计

随着科技的发展，市场中各家品牌的“迷你电脑”逐渐多了起来。通常作为家庭第二部，甚至是第三部电脑主机，迷你电脑更多承载着家庭互联网娱乐终端的重任。相对于传统台式主机，迷你电脑可视作此前HTPC概念的进化版，其不仅整合度更高，运算性能更强，同时还拥有更为袖珍的外形尺寸。

本次通过某型号迷你电脑外壳盒型件的冲压生产过程，进一步探讨五金模具的设计要点。

1　工件与模具结构分析

由零件图1可知，该外壳为盒形件，料厚=2 mm，对于厚度的变化不做要求；零件的形状简单、对称，底部圆角半径=8 mm，满足拉深工艺对形状和圆角半径的要求；所有尺寸均为自由尺寸，满足拉深工艺对精度等级的要求；零件采用LF21成形，拉深性能较好，易于拉深成形。

图1　冲压件零件图

图2　纵向摆放时的排样图

结合所给冲压件零件图和材质分析，可以得出以下结论：

（1）材料：该零件的材质为LF21，具有良好的可冲压性；

（2）零件结构：该零件为无凸缘盒形件，适合落料、拉深、胀形（压形）成形；

（3）尺寸精度：该零件壁厚为2 mm，所有尺寸未注公差，按照IT14级确定冲压件尺寸的公差。

该零件的成形工艺包括落料、胀形（压形）、拉深三个基本工序。

采用落料拉深压形复合模成形。其特点是产品精度容易得到保证，适合大批量生产，且只需要一副模具即可成形，成本较低。

2　零件的工艺计算

2.1排样的设计与计算

本零件对外形尺寸虽无严格的尺寸精度要求，但形状较为复杂，且为大批量生产，对模具寿命的要求较高，因此排样方法采用有废料排样。

冲压件在条料上的排列方式，又可以分为直排、斜排、直对排、斜对排、混合排、多行排及冲裁搭边等多种方式。综合考虑，初步选择直排这种排样方式。

因此，在该盒形件冲压生产中，选择有废料直排排样。

由于毛坯尺寸较大，形状近视矩形，因此可采用纵向摆放或横向摆放。

该矩形盒形件的壁厚为2 mm，查询表得，搭边值=2.0 mm。

由于该矩形件材质为L F 2 1，应该再乘以系数1.3～1.4。因此搭边值=2.0×1.35=2.7 mm，=2.2×1.35=2.97 mm。

纵向摆放即零件的最大尺寸方向与送料方向垂直。

垂直于送料方向的工件尺寸：206.8 mm；

侧搭边：2.97 mm；

条料的公称宽度：206.8+2×2.97=212.74 mm；

条料宽度的公差：查询表得，0.8；

条料与导料板之间的间隙：0.3 mm。

进距：169.5 mm，因此得到如图2所示的排样图。

3　模具结构设计

3.1模具结构形式的确定

落料拉深压形复合模中，落料-拉深部分采用正装复合模形式，即落料拉深凸凹模在上，落料凹模在下的结构形式；拉深-压形部分采用倒装复合模形式，即拉深压形复合模在下，压形凸模在上的结构形式。废料去除方式采用固定卸料板进行卸料，卸料板固定在落料凹模上。制件在由弹性元件的作用下顶出，为防止制件卡在落料拉深凸凹模中，在模具中采用打料杆推出。为使毛坯能在模具上精确定位，采用固定挡料销进行定位。为防止拉深时起皱，采用压边装置。

模架包括上模座、下模座、导柱导套等，均为标准件，可按国家标准选取。

因该模具需大批常年生产，为减少模具制造成本，模架选用滑动导向模架，另外还可缩短模具制造周期。

在大批量生产中，为了便于装模，模具一般都采用导向装置，以保证精确导向，在本设计中，采用的是导柱导套导向。

导柱导套在模架中的常见的4种布置方式见图3。

图3　常见导柱导套的布置方式

图3（a）两导柱置于后侧，导向精度较差，但它能从三个方向进料，操作方便，对导向要求不太严格且偏移力不大的情况下，可以采用这种形式。

图3（b）两导柱在中部两侧布置， 图3（c）两导柱对角布置，这两种形式的导柱中心线都通过模具压力中心，导向精度较（a）好。由于本模具采用纵向送料，因此宜采用（b）这种形式。

图3（d）为四导柱导向，导向效果最好，但结构复杂，只有导向精度要求高、偏移力大和大型冲模时才采用。若采用这种形式的模架，会造成模具制造成本增加，因此在本设计中不采用这种形式。

综上所述，采用图3（b）这种形式的模架，即中间导柱模架。

各零件规格如下：

上模座：GB/T 2855.9—1990；

下模座：GB/T 2855.10—1990；

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

导套：45 mm×150 mm×58 mm，50 mm×150 mm×58 mm，GB/T 2861.6—1990。

根据零件草图和装配示意图，利用Pro/E三维软件绘制模具装配图，再得到二维工程图，最后将工程图导入到AutoCAD中，并对装配图进行修改。

在模具装配图中，还要简要注明对该模具的要求和注意事项及技术条件。技术条件包括力、所选设备、模具闭合高度、模具打印的印记和模具的装配要求等。在装配图中还应标注模具的闭合尺寸、外形尺寸、特征尺寸、装配尺寸和极限尺寸，并填写明细表。

该迷你电脑外壳冲压模具的工作过程是：上模下行，落料拉深凸凹模与落料凹模完成落料。上模继续下行，落料拉深凸凹模与拉深凸模完成拉深。在上模行程的终了阶段，压形凸模和拉深压形凸凹模墩压制件，进行压形。

模具利用卸料板进行卸料，卸料板还起到为条料导向的作用，采用固定挡料销进行精确定位。为防止拉深时制件起皱，模具采用压边圈，压边圈兼有顶料的作用，利用聚胺脂橡胶的弹性力作用，将制件从下模顶出。

为了方便观察，可以将装配图分解而得到模具的分解示意图，如图5所示。

4　结语

虽然此次分析的模具结构简单，但涵盖了落料、落料、压形等多方面的知识，该模具的特点是利用弹压卸料装置，很好的保证了制件在成形过程中的平整度，保证了制件的精度。设计中采用的压边装置兼有顶料的作用，是本模具的一大亮点，同时也是一个关键之处。

图5　模具分解示意图

参考文献：

[1] 牟林，胡建华.冲压工艺及模具设计[M].北京：北京大学出版社，2010.6.

[2] 姜奎华主编.冲压工艺与模具设计[M].北京：机械工业出版社，2011.2.

[3] 薛啟翔编著.冲压模具设计和加工计算速查手册[M].北京：化学工业出版社，2007.10.

(P-01)

Stamping die design for mini computer casing

中图分类号：TG386

文章编号：1009-797X(2016)12-0054-03

文献标识码：B

DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2016.12.023

作者简介：于懿(1982-)，男，大学本科，助理工程师，研究方向为五金模具设计。

收稿日期：2016-05-09