电脑机箱支撑架级进模的设计研究

陈军

【摘 要】介绍了电脑机箱支撑架级进模的工艺分析以及模具总体结构的设计方法。该零件的结构包含向下、向上折弯，设计时对工序的布置要仔细考虑，以保证精度达到要求。实践证明，该模具设计合理可靠，对同一类型的级进模设计有一定参考作用。

【关键词】级进模；排样设计；工艺力

中图分类号： G642；TG385.2-4 文献标识码： A 文章编号： 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

电脑机箱支架由材料为SECC-N、厚度t=1.2mm的钢板冲压而成，工件精度IT10级。图1为支架零件图，该零件的基本工序由外形冲包、冲孔、冲切、翻边、多次弯曲成形等组成。为保证稳定、批量的生产效率和一致的零件质量，采用多工位级进模是最佳的生产方式。

1 排样方案

电脑机箱支架面积大，对尺寸和形位公差的精度要求较高，因此排样方案采用以冲压设备附设的送料器为粗定位、模具内设置的导正钉为精定位[2]。经计算确定步距160mm，采用料宽330mm条料加工，导正钉孔为φ3mm。综合以上因素，制定图2所示排样方式，共12个工位。

第1工位是在料带载体上对称冲出引导正孔进行定距切冲出凸包；第2工位冲切两侧废料和小孔；第3工位冲切分离中间大弯曲外形和小孔；第4工位为空工位；第5工位冲切两侧废料及中间小弯曲的外形和小孔；第6工位翻边；第7工位为空工位；第8工位向下弯曲成形；第9工位中间和两侧向上弯曲成形；第10工位为空工位；第11工位冲加强筋；第12工位切断。

2 工艺力和压力中心的计算

2.1 冲裁工艺力的计算

冲裁力是冲裁过程中冲头对金属板施加的压力。 它随凸模进入材料的深度而变化。 一般来说，冲裁力是指冲裁力的最大值，是选择冲压和设计模具的重要依据之一。当用普通口模具冲裁时，其冲裁力F按下式计算。

F=∑Ltσb=1470KN（1）

式中：F-冲裁力，N；

L-冲裁周边长度，mm；

t-材料厚度，mm；

σb-抗拉强度，MPa；

2.2 弯曲工艺力的计算

弯曲力是工艺计算、压力机选型及模具设计的重要依据。然而，由于材料性能、工件形状尺寸、板厚、模具结构、模具间隙、模具工作表面质量的影响，理论分析方法难以准确计算。在生产实践中，通常根据板材的力学性能、厚度和宽度等经验公式进行计算。所计算的弯曲是弯曲过程中可能发生的弯曲力的最大值。

F弯曲=∑0.6KBt2σb/（R+t）=131.67KN（2）

式中：K-安全系数，一般取K=1.3；B-弯曲件的宽度；t-弯曲件材料厚度；R-弯曲半径 ；σb-材料抗拉强度

2.3 翻边工艺力的计算

翻边力一般不大，用普通圆柱形凸模翻边时所需压力，可按下面近似公式计算。

P=1.1π（D-d）tσs=1.5KN（3）

式中：D-翻边后直径，mm；d-翻边预冲孔直径，mm；t-板料厚度，mm；σs-板料屈服极限，MPa。

2.4 卸料力、推件力以及顶件力的计算

在冲裁结束时，从凸模上卸下箍着的料所需的力稱为卸载力。卸载力、推动力和顶件力由压力机和模具卸载装置或顶件装置传递。影响这些力的因素很多，包括材料的力学性能、材料的厚度、模具的间隙、模具腔的结构、边缘的大小、润滑、零件的形状和大小。生产中常用下列经验公式计算[3]：

卸料力

FX=KXF=29.4KN（4）

推件力

FT=nKTF=202.1KN（5）

顶件力

FD=KDF=88.2KN（6）

式中：F-冲裁力，N；KX、KT、KD-卸料力、推件力、顶件力系数；n-同时卡在凹模内的冲裁件（或废料）数。n=h/τ；h-凹模洞口的直刃壁高度，mm；t-板料厚度，mm。

2.5 压力中心的计算

为了保证压力机和模具的正常运行，模具的压力中心应与压滑块的中心线一致。否则，在冲压过程中，滑块会受到偏心载荷，导致滑块导向部和模具导向部的异常磨损，并且不能保证合理的间隙，从而影响工件的质量，降低模具的寿命，甚至损坏模具。在实际生产中，可能出现冲压件形状特殊或布局特殊的情况。从模具结构的设计和制造来看，使压力中心与模具杆的中心线重合是不合适的。此时，应注意压力中心的偏差。超出所选压力机允许的范围。

计算如下：

（1）任意选取坐标轴X、Y；

（2）计算名图形轮廓周长L1，L2，L3，…以及各图形重心到坐标轴的距离X1、X2、X3、…和Y1、Y2、Y3、…；

（3）根据合力对某轴之力矩等于各分力对同轴力矩之和的力学原理， 得冲模压力中心到X 和Y 轴距离的公式：

X0=（L1X1+L2X2…LnXn）/（L1+L2…Ln）=1501mm

Y0=（L1Y1+L2Y2…LnYn）/（L1+L2…Ln）=-1.1mm

3 模具零部件设计

3.1 模结构设计

向上弯曲成形凸模用螺钉固定，其形状由孔H7/k7制成，固定在卸料板上，高度尺寸应与卸料板的厚度尺寸完全相同。向上弯曲的凹模以阶梯的形式固定在凹模中，并且顶块设置在两个凹模之间（镶块结构）。顶块的高度尺寸应与凹模的厚度尺寸完全相同。顶块的工作高度应略低于条料的浮动高度，以确保条料的平稳进给。同样根据先压紧后成形的原则，弹顶杆设置在向上弯曲凸模中。考虑到弯曲成形后需要卸料力并防止冲件可能发生变形，在弹顶杆的后部设置了强力压簧。条料被送进到位并导正后模具下压，上弯凸模中的弹顶杆和凹模内的顶块先压紧条料，模具继续压下来，弹顶杆退回到凸模中，顶块退回到凹模中。同时，设置在模具部件上的上弯曲凹模进入卸料板，使得冲件的局部形状向上弯曲直到模具到达下止点，从而完成向上弯曲的工作过程。

3.2 带料的导正定位

多工位级进模大多为立体冲压的工序组合，条料在送进过程中必须浮离凹模平面一定的高度，故选用带槽浮顶导料柱与局部条料浮顶器的配合使用。為防止最后冲件与载体分离后粘附在凹模平面上，在最后工位的凹模部分都应设置弹顶装置。

3.3 弹性顶出装置

本模具在凹模板上设计了个定位托料销，定位托料销底面设置弹簧，并设有平端紧定螺钉调整弹簧力的大小，以使定位托料销能正常工作。

3.4 卸料装置

在多工位级进模中，大多数卸料板采用弹压卸载板结构的形式。为了保证弹性卸料板对凸模的引导和保护作用，在弹压卸料板上安装了5个辅助导柱，辅助导柱还可以抵消弯曲成形期间产生的侧向力。卸料板采用卸料螺钉吊装在上模，对称分布，工作长度应严格一致，由套管、螺栓和垫圈组合而成。

3.5 限位装置

限位装置由限位柱与限位垫块，限位套组成。当模具的精度要求较高，且模具有较多的小凸模时，可在弹压卸料板和凸模固定板之间设计一限位垫板，能起到较准确控制凸模行程的限位作用。

4 结束语

级进模结构复杂、不同零件之间相互影响，在设计过程中难度要求较高，需要综合全面的考虑可能出现的问题。本文介绍了零件的工步方案、模具的总体结构、主要零部件的设计。该零件的结构包含向下、向上折弯，设计时对工序的布置要仔细考虑，以保证精度达到要求。

【参考文献】

[1]沈言锦.电脑机箱接线座多工位级进模设计[J].电加工与模具，2008.

[2]模具制造手册编写组.模具制造手册（精）[M].北京：机械工业出版社，2005.