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计算机主板支架的冲压工艺及模具设计.doc
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济南大学毕业设计
- 1 -
1 前言
1.1 冲压模具的工业背景
冲压成形是一种先进的金属加工方法,也是一种十分重要的加工方法,模具是冲
压成形中重要的装备。将冲压成形与切削加工比较,发现其生产效率高,材料利用率
高等优点,并且这种加工方法十分适合于大批量生产
[1]
。近年来,冲压模具行业在工
业领域有较大的发展,它无论在数量上还是在质量上都有了较大的突破。在我国冲压
模具行业的发展也越来越受到重视,国家给予了大量的资金用于研究冲压模具,现在
我国的模具行业也有了很大的进步,并且得到了广泛的应用,例如在汽车、航空、家
用电器、仪器仪表等领域。
许多工业较发达国家不仅对模具的制造技术很重视,而且对模具的 CAE 技术也非
常重视,这些发达国家在早期就对该技术进行了大量的研究,同时也取得了较大的进
展。国内在冲压成形模拟分析方面起步比较晚,所做的研究也远远不够。随着经济的
发展,技术的提高,以及 CAM 技术的广泛应用,国内模具行业对模具 CAE 的需求也越
来越迫切
[1]
。也正是因为它有很大的开发前景,所以这几年该行业吸引了国内众多学
者来研究。我国冲压技术与先进工业发达国家相比还相当落后,主要原因是我国在冲
压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺以及设备等方面都有
一定差距
[2]
。另外,国内的冲压模具在工艺分析计算方面也与国外有一定的差距。国
外有相当一部分模具企业对零件进行计算机模拟试验,他们采用的方法正是有限变形
的弹塑性有限元法,通过分析零件的应力应变关系,从而预测某一工艺方案的可行性
和可能会产生的问题,分析出的结果会显示在图形终端上,这样有助于设计人员进行
选择和修改。这种方法如果被广泛应用,不仅可以节省昂贵的模具试制费用,缩短产
品试制周期,而且可以建立符合生产实际的先进设计方法。
1.2 研究冲压模具的意义
近年来,模具行业的发展越来越受到人们的重视,因为人们认识到模具产业有很
强的带动作用。随着国门的敞开,与国际接轨的脚步不断加快,巨大的市场需求推动
模具工业的更快的发展,冲压生产以其生产率高,材料利用率高,生产的制件精度高,
复杂程度高,一致性高等一系列优点,在批量生产中得到了广泛的应用。模具的带动
作用很大,它可以称的上是效益的放大器,因为模具是提供制品产业的,所以可以使
相关工业得到较大的效益
[2]
。模具的发展不仅是自己行业的发展,而且还支持了全国
相关行业的发展。本次设计是有关钣金件的冲压,通过查阅资料以及分析研究,对冲
压成形有了更深的认识,更认识到研究冲压工艺及模具设计是很有意义的。
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- 2 -
2 工艺方案制定
2.1 零件工艺性分析
已知计算机主板支架的零件图如图 2.1 所示,此工件的生产采用大批量,其材料
为 08F,板厚为 1mm.
图 2.1 计算机主板支架零件图
上图为计算机主板支架零件图,其主要作用是起支撑的作用。从图中可知零件底
面有圆孔和腰圆孔,周边分别向内外侧折弯 90°角,没有尖角、凹陷或其他形状突变,
该零件属于典型的板料冲压件。零件外形尺寸无公差要求,壁部圆角半径 r=1mm,相
对圆角半径 r/t 为 1,大于其最小弯曲半径值 0.8mm,因此该零件可以弯曲成形。底
面上的孔有孔距要求,但孔径无公差配合要求。
通过前面的工艺分析,该零件的尺寸精度要求不高,制造该零件的主要问题是轮
廓成形,又因为它的加工属于大批量生产,所以采用冲压加工方法生产。我们还可以
看出该零件的冲压工艺应该包含落料、冲孔和弯曲工序。
2.2 毛坯尺寸的计算
通过以上分析可知,该零件的毛坯是按弯曲计算,查资料可知弯曲角为 90°的
毛坯展开长度可按下式计算:
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88003241/bg3.jpg)
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- 3 -
i
i i
L= L + r +xt)
180
a
p
å å
o
(
(2.1)
式中
[ ]
L L mm— — 弯曲件的展开长度, 为
;
L
i
— — 弯曲件上第i 段直线长度
;
=1mm
i i
r r— — 弯曲件各弯曲处的弯曲半径,
;
[ ]
t mmt— — 弯曲件原始厚度, 为
;
x— — 中性层内移系数
;
i
a
—弯曲件上第
i
处弯曲处的弯曲半径,此处
i
a
=90°。
根据图 2.1 所示,,得到弯曲的半径为 1mm,以及查实用冲压模具设计手册表
[5]
得,
中性层位移系数 x=0.32。
所以弯曲件的展开尺寸为
长:L=7+11+104+11+7+π/2(1+0.32)×4=148.2896(mm)
宽:L=13+28+13+π×1.32=58.1448(mm)
考虑弯曲时板料纤维的伸长,取长 L=148mm,宽 L=58mm。以及根据计算机辅助
绘图工具中的钣金命令展开得到的数值与其相近,所以得到毛坯尺寸如图 2.2 所示。
图 2.2 弯曲毛坯展开图
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88003241/bg4.jpg)
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- 4 -
2.3 制定工艺方案
经过上面的工艺分析及其零件毛坯展开尺寸的计算得到如图 2.2 所示的尺寸关
系。进一步分析得到冲压该零件,需要的基本工序有:
(a)落料;
(b)冲底部 Ф7 孔两个;
(c)冲底部一个腰圆孔;
(d)首次弯曲;
(e)二次弯曲;
根据以上这些工序,可以作出以下几种组合方案。
方案一:(a)落料。
(b)首次弯曲成形。
(c)二次弯曲成形。
(d)冲底部两个 Ф7 孔和一个腰圆孔。
方案二:(a)落料。
(b)冲底部两个 Ф7 孔和一个腰圆孔。
(c)首次弯曲成形
(d)二次弯曲成形
方案三:(a)落料和冲零件上两个圆孔和一个腰圆孔。
(b)首次弯曲成形。
(c)二次弯曲成形。
方案四:(a)落料和冲零件上两个圆孔和一个腰圆孔。
(b)弯曲成形。
对以上三种方案进行比较,可以看出:
方案一,全部冲孔工序放在弯曲成形后进行,可以保证零件的各孔距尺寸,还能
提高精度。但是成形后冲孔,模具结构比较复杂,刃磨和修理也比较困难,送料和取
料操作也不方便。
方案二,从生产效率方面考虑,将落料和冲孔工序在两套模具上冲压,生产率降
低。从模具结构和寿命方面考虑,有利于降低冲裁力和提高模具寿命,同时模具结构
采用的是单工序模,所以比较简单,操作也比较方便。但是生产效率低,难以满足该
制件的批量生产要求。
方案三,落料和冲孔采用复合模组合冲压,这样能节省制造成本,且生产效率高。
与方案二的单工序模比较,尽管模具结构复杂,但由于制件的几何形状对称,模具制
造并不困难。且能满足该制件的批量生产要求。
方案四,采用两套复合模完成该零件的制造,可以提高生产率,但是模具结构复
杂,并且当制件高度大于材料厚度的 8~10 倍时,不宜采用一次弯曲成形。
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通过上面的方案分析,可以看出,在一定的生产批量条件下,选用方案三是比较
合理的。且该方案的工序图如下:
(1) 第一步工序,落料冲孔,工件如图 2.3
图 2.3 落料冲孔工件图
(2) 第二步工序,一次弯曲,工件如图 2.3-2
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