笔记本电脑外壳冲压模具设计【12张CAD图纸+毕业论文+任务书+开题报告】

笔记本电脑外壳冲压模具设计【12张CAD图纸+毕业论文+任务书+开题报告】,12张CAD图纸+毕业论文+任务书+开题报告,笔记本电脑,外壳,冲压,模具设计,12,CAD,图纸,毕业论文,任务书,开题,报告 目录 目录 - 1 - 摘 要 - 1 - Abstract - 2 - 1 引言 - 3 - 1.1 目的 - 3 - 1.2 意义 - 3 - 1.3我国模具的发展现状 - 3 - 1.4 设计方法及步骤 - 5 - 2 零件冲压生产经济性分析和冲压工艺规程的编制 - 5 - 2.1 冲压生产经济性分析 - 5 - 2.2 冲压件的工艺分析 - 6 - 2.2.1 材料 - 7 - 2.2.2 结构工艺性分析 - 8 - 2.3 毛坯形状、尺寸的确定 - 9 - 2.3.1 盒形件的修边余量 - 9 - 2.3.2 盒形件毛坯尺寸计算 - 10 - 2.4 排样设计及材料利用率计算 - 12 - 2.4.1 排样方式： - 12 - 2.4.2 材料利用率： - 12 - 2.5工艺方案的确定 - 12 - 2.5.1基本工序： - 12 - 2.5.2不同工艺方案的比较 - 12 - 2.6 工艺计算 - 13 - 2.6.1 落料工序 - 13 - 2.6.2 拉深工序 - 15 - 2.6.3 冲孔工序 - 16 - 2.6.4 修边工序 - 16 - 2.7冲压工艺过程卡片 - 17 - 3 拉深模设计 - 21 - 3.1 模具的结构形式 - 21 - 3.2 模具刃口尺寸计算 - 22 - 3.2.1 上下模刃口尺寸计算 - 22 - 3.2.2 压力中心计算 - 23 - 3.3 零件设计及标准件选择 - 23 - 3.3.1 凸模的设计 - 23 - 3.3.2 凹模的设计 - 24 - 3.3.3 定位板的设计 - 25 - 3.3.4 弹性压边圈的设计 - 25 - 3.3.5 拉深筋的设计 - 25 - 3.3.6 上下模座、导柱导套的设计 - 26 - 3.3.7 出件装置的设计 - 26 - 3.4模具闭合高度的计算 - 26 - 3.5 压力机校核 - 27 - 4 修边模设计 - 28 - 4.1 模具的结构形式 - 28 - 4.2 压力中心计算 - 29 - 4.3 零件设计及标准件选择 - 29 - 4.3.1 斜楔和滑块的设计 - 29 - 4.3.2 滑块返回行程的复位机构 - 31 - 4.3.3 出件装置的设计 - 31 - 4.3.4 上模座的设计 - 32 - 4.3.5 下模座的设计 - 32 - 4.3.6 压料板的设计 - 32 - 4.3.7 防磨板的设计 - 33 - 4.3.8 导板的设计 - 33 - 4.4 模具闭合高度的计算 - 33 - 4.5 压力机校核 - 34 - 设计总结 - 35 - 参考文献 - 36 - 摘 要 对笔记本电脑外壳的冲压进行了分析，设计了一个结构简单的成形模。本次作品介绍了各种冲压工序的模具结构以及工作过程，从结构和功能出发，提出了一些应该注意的事项。这次作品是从两个方向进行切边，经过工艺分析，因为设计两个方向同时进行切边的复合模，是很难保证零件切边部分的精度要求，所以单独进行水平切边和垂直切边的工序，这样可以满足产品的技术要求。 关键词：笔记本电脑外壳，冲压工艺，拉伸模，修边模 Abstract We analyzed the stamping of the laptop shell and designed a simple structure of the forming die. This work introduced the various pressing process of the mould structure and working process.And some matters should be noticed were put forward which are based on the structure and function.This work was trimming from two directions and through analyzing process.Because the design of two directions simultaneously trimming compound die, which is difficult to ensure the accuracy of parts edge trimming parts requirements. So separate levels of vertical trimming and trimming process, which can satisfy the requirements of the product. Key words: the outer shell of the notebook PC, stamping process, drawing die, trimming die 1 引言 1.1 目的 本次毕业设计是一个重要的教学环节。通过这次设计冲压工件的冲压工艺与模具设计,提高了我综合运用所学知识,同时也积累了解决工程实际问题的经验,为以后从事工程技术工作奠定基础，可以更快的融入社会。也是对学生事实求是、创新的科学态度和养成严肃、认真、细致的从事技术工作的优良作风的培养。 1.2 意义 本次毕业设计的题目是笔记本电脑外壳冲压模具设计,课题的主要内容是设计一套用于液压机上的结构简单的本电脑外壳的成形模,提出各种可能的冲压工艺方案,经过分析与讨论确定适合于大批生产和中批生产的工艺方案。进行了详细的工艺计算,选择冲压设备,编制工艺文件。然后设计电脑外壳的成形模 1.3我国模具的发展现状 冲压技术广泛用于航空、汽车、电机、家电和通信等行业零部件的成形。近几年来，我国具工业从起步到飞跃发展，历经了半个多世纪，近几年来，我国模具技术有了很大发展，模具设计与制造水平有了较大提高，大型、精密、复杂、高效和长寿命模具的需求量大幅度增加，模具质量、模具寿命明显提高，模具交货期较前缩短，模具CAD/CAM技术也得到了相当广泛的应用。 模具工业企业的所有制成分也发生了巨大变化，除了国有专业模具厂外，集体、合资、独资和私营也得到了快速发展浙江宁波和黄岩地区的“模具之乡”；广东一些大集团公司和迅速崛起的乡镇企业，科龙、美的、康佳等集团纷纷建立了自己的模具制造中心；中外合资和外商独资的模具企业现已有几千家。 (1) 以汽车覆盖件模具为代表的大型冲压模具的制造技术已取得很大进步，东风汽车公司模具厂、一汽模具中心等模具厂家已能生产部分轿车覆盖件模具。 (2) 体现高水平制造技术的多工位级进模、覆盖面大增，已从电机、电铁芯片模具，扩大到接插件、电子零件、汽车零件、空调器散热片等家电零件模具上。模具质量、模具寿命明显提高，模具交货期较前缩短。 (3) 模具CAD/CAM/CAE技术相当广泛地得到应用，并开发出了自主版权的模具CAD/CAE软件。近年许多模具企业加大了用于技术进步的投资力度，将技术进步视为企业发展的重要动力。许多研究机构和大专院校开展模具技术的研究和开发。经过多年的努力，在模具CAD/CAE/CAM技术方面取得了显著进步；在提高模具质量和缩短模具设计制造周期等方面做出了贡献。一些国内模具企业已普及了二维 CAD ，并陆续开始使用 UG、 Pro/Engineer 、I-DEAS 、Euclid-IS 等国际通用软件，个别厂家还引进了 Moldflow 、C-Flow 、DYNAFORM 、Optris 和 MAGMASOFT 等 CAE 软件，并成功应用于冲压模的设计中。 (4)电加工、数控加工在模具制造技术发展上发挥了重要作用。模具加工机床品种增多，水平明显提高。 (5) 快速经济制模技术得到了进一步发展，尤其这一领域的高新技术快速原型制造技术(RPM)进展很快，国内有多家已自行开发出达到国际水平的相关设备。 (6) 模具标准件应用更加广泛，品种有所扩展。模具材料方面，由于对模具寿命的重视，优质模具钢的应用有较大进展。 目前,我国模具总量虽然已达到相当大的规模,模具水平也已有了很大提高,但设计制造水平在总体上要工业发达国家落后许多。随着与国际接轨的脚步不断加快，市场竞争的日益加剧，人们已经越来越认识到产品质量、成本和新产品的开发能力的重要性。而模具制造是整个链条中最基础的要素之一我国目前的模具开发制造水平比国际先进水平至少相差10年，特别是大型、精密、复杂、长寿命模具的产需矛盾更加突出，已成为严重制约我国制造业发展的瓶颈。 ２.未来冲压模具技术的发展趋势。 模具技术的发展应该要适应模具产品“交货期短”、“精度高”、“质量好”、“价格低”的要求。达到要求发展有以下几项： （1）模具产品发展将大型化、精密化。 （2）多功能复合模具将进一步发展。新型多功能复合具是在多工位级进模基础上开发出来的。一套多功能模具除了冲压成形零件外，还可担负转位、叠压、攻丝、铆接、锁紧等组装任务。通过这种多功能模具生产出来的不再是单个零件，而是成批的组件。 （3）热流道模具在塑料模具中的比重将逐步提高。 （4）快速经济模具的前景十分广阔。适应多品种、少批量生产方式。一方面是制品使用周期短，品种更新快，另一方面制品的花样变化频繁，均要求模具的生产周期越快越好。因此，开发快速经济具越来越引起人们的重视。例如，中、低 熔点合金模具、喷涂成型模具、陶瓷型精铸模、叠层模及快速 原型制造模具等快速经济模具将进一步发展。快换模架、快换冲头等也将日益发展。另外，采用计算机控制和机械手操作的快速换模装置、快速试模技术也会得到发展和提高。 （5）模具标准件的应用将日渐广泛。 使用模具标准件不但能缩短模具制造周期，而且能提高模具质量和降低模具制造成本。 （6）模具使用优质材料及应用先进的表面处理技术。 （7）在模具设计制造中将全面推广CAD/CAM/CAE技术。 （8）高速铣削加工将得到更广泛的应用。 （9）模具研磨抛光将向自动化、智能化方向发展。 （10）模具自动加工系统的研制和发展。 1.4 设计方法及步骤 1、了解选题背景后，查阅一些有关模具材料、模具设计理论、模具设计实例、模架结构等方面的文献，全面复习相关专业课程。 2、初步计算，根据所给零件图样，并且通过对工件的必要的工艺分析与工艺计算，还需考虑经济性和可行性的前提下，才能确定工艺方案。 3、通过查阅相关资料，了解了各种冲压模具的结构、模具的制造及设计和装配流程。 4、模具设计，首先确定模架的结构形式，然后进行拉深模设计和修边模设计。 2 零件冲压生产经济性分析和冲压工艺规程的编制 2.1 冲压生产经济性分析 产品零件的生产批量对冲压工艺加工的经济性起着决定性的作用。冲压产品的成本构成：C=C材+C1+C模。C材 –材料费，C1 –加工费，C模模具费。提高冲压生产经济效益的有效途径有： 1.提高材料利用率一般材料费要占冲压件成本的60%，生产中通过合理设计零件或改进毛坯形状，合理排样、搭边或实行套裁或利用好废料等； 2.减少工序数 世界不少国家大力推行减少每个零件的工序数目。日本是瞄准3-4道工序，目前其某些厂家已达到2-3道工序。因此日本冲压件成本一般比我们低25%。其他国家也在大力推行。由于工序数减少，导致模具数量及模具出问题的机会减少，开动率提高，经济效益大幅度提高； 3.推行“按件定隙” 经验证明，当相当间隙Z双收15%-20%时，模具使用寿命可提高3-5倍。因各种冲压见的使用要求不同，质量要求各异，故其冲裁间隙也应不同，“按件定隙”会取得最佳效益； 4.推行“按件选模” 因对冲压件质量与批量要求差别较大，要根据具体要求及批量大小选择各种不同模具结构、模具材料及制模方法等。在大批量生产时要采用高效的多工位级进模、复合模、高寿命的硬质合金模等。而在小批量时，可采用一些造价低廉、制模周期短、模具材料可回收利用的各种简易模具、组合模具或低熔点合金模等。 提高生产率目前世界一些国家，都在向生产效率要效益。有代表倾向的是(a) 建立冲压自动线；(b)冲压设备向多工位压力机转移；(c)以拉伸垫或数控拉伸垫代替双动拉伸压力机。由于生产效率高了，分摊到单件的费用减少，即降低产品成本增加收入。 2.2 冲压件的工艺分析 冲压件的零件图如图2.1所示 图2.1 零件图 图2.2 立体图 2.2.1 材料 设计作品材料为镁合金AZ31,用料厚度为1mm,它的化学成分和拉伸力学性能如下表1.1所示: 表1.1 镁合金AZ31化学成分 合 金 Mg Al Mn Zn Zr Min Si AZ31B 剩余 2.5-3.5 0.20-1.0 0.6-1.4 - 0.10 合 金 Cu Ni Fe Ca 其 他 杂 质 AZ31B 0.05 0.005 0.005 0.04 0.30 铝镁合金一般主要元素是铝，再掺入少量的镁或是其它的金属材料来加强其硬度。因本身就是金属，其导热性能和强度尤为突出。铝镁合金质坚量轻、密度低、散热性较好、抗压性较强，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求。其硬度是传统塑料机壳的数倍，但重量仅为后者的三分之一，通常被用于中高档超薄型或尺寸较小的笔记本的外壳。而且银白色的镁铝合金外壳可使产品更豪华、美观，可以通过表面处理工艺变成个性化的粉蓝色和粉红色，为笔记本电脑增色不少，这是工程塑料以及碳纤维所无法比拟的。因而铝镁合金成了便携型笔记本电脑的首选外壳材料，目前大部分厂商的笔记本电脑产品均采用了铝镁合金外壳技术。 又因为镁合金管材、棒材、型材、线材拉伸力学性能可达到下表1.2所列最低。 表1.2 镁合金的拉伸力学性能要求 合 金 状 态 产 品 标定厚度或直径/mm 管材标定横截面积/ mm²或直径/mm 抗拉强度min/MPa 0.2%屈服强度min/mm 伸长率(50mm或4D) min/ %D、E AZ31 F 棒、型 £6.30 所有 240 145 7 线 材 >6.30-40.00 所有 240 150 7 >40.00-60.00 所有 235 150 7 >60.00-130.00 所有 220 140 7 空心型 材 所 有 所有 220 110 8 管 材 0.70-6.30 £150 220 140 8 本次所做的笔记本电脑外壳冲压模设计所用材料应为镁合金AZ31型材，它为中强合金，可焊，良好的成型性。 2.2.2 结构工艺性分析 零件的结构工艺性分析如表1.3所示 表1.3 工艺性分析表 分析项目 冲压件的形状尺寸 工艺性允许值 分析结论 拉深工艺性 形状 盒形,形状规则无尖角 形状相对简单。 圆角半径 R3 >1.5t=1.5 工艺结构大于允许最小值。 拉深压边 t/D×100=0.38 <<3 拉深容易起皱,需要压边。 这零件在设计过程中，需要拉深这一个工艺过程，因为液压机没有固定的行程，不会因薄板厚度的变化而随之超载，尤其是对于一些需要很大施力行程的加工时，是具有明显优势的，而且液压机下面可以是原有的液压机顶缸，用其来顶出零件，经上述分析最终选用液压机。 2.3 毛坯形状、尺寸的确定 笔记本电脑外壳的拉深是属于盒形件的拉深，盒形件是一种非回转体零件，它的侧壁是由两对长度分别为A-2r和B-2r的直边及四个半径为r的倒角所构成。拉深盒形件时，因为盒形件是非回转体，所以变形沿壁周向的分布是不均匀的。直边区域的变形量比较小，圆角区域的变形量比较大，变形分布很复杂。虽然圆角部分近似圆筒形件的拉深，直边部分近似板料弯曲，但是直边部分并不是单纯的弯曲变形。因为圆角部分的材料要图向直边流动，所以直边部分也产生横向压缩与纵向伸长的变形。由于直边的存在，圆角部分金属的流动，从而使圆角部分的变形程度大为减小。 2.3 盒形件形状 2.3.1 盒形件的修边余量 盒形件要想免去修边工序，其高度要小，且要对上口要求不高。一般情况下，盒形件在拉深后都是需要修边，因而在确定毛坯尺寸和进行工艺计算之前，在工件高度或凸缘宽度上需加修边余量。 H0/r=18/3=6 （2-1） H0—图纸要求的盒形件高度 △H—修边余量 H—记入修边余量的工件高度 r—盒形件侧壁间的圆角半径 查文献[5]表4-24得 △H=(0.03~0.05)H0 （2-2） 取 △H=0.05H0 =0.05ｘ18=0.9 则 H= H0+△H=18.9 2.3.2 盒形件毛坯尺寸计算 r/(B-H)=3/(260-18.9)≈0.012<0.22 （2-3） 图2.4 盒形件修边量 根据文献[5]图4-57可知这个盒形件属于Пa区，从而可知角部圆角半径较小的低盒形件。拉深特点：只有微量的材料从盒形件的圆角处转移到侧壁上去，而几乎没有增补侧壁的高度。 其毛坯尺寸计算如下： (1)壁部展开长度： L=H+0.57r底 (2-4) 由于笔记本电脑外壳两侧不是对称的，且是一段圆弧，所以，侧壁就取圆弧长度，两侧统一取H=22mm。 L1=22+0.57ｘ3=23.71mm L2=18.9+0.57ｘ3=20.61mm (2)按拉深计算角部毛坯半径R 当r=r底时 R1=(2rH1)1/2=12mm R2=(2rH2)1/2=11mm 图2.5 毛坯尺寸计算方法 统一取R=12mm (3)过ab线段的中心点向半径为R的圆弧做切线。 (4) 作直线与切线的交接处点，然后用半径为R的圆弧，光滑连接交接处点，变可得出毛坯外形。 按上述方法计算出毛坯尺寸及外形为： H/B=18.9/260≈0.073 （2-5） t/Dｘ100=1/293ｘ100≈0.34 （2-6） r/B=3/260≈0.0115 (2-7) 查文献[5]表4-26 H/B1=0.3/0.85=0.255 H/B1< H/B, 所以可以一次拉成 查文献[5]表4-26 H/B1=0.3/0.85=0.255 H/B1< H/B, 所以可以一次拉成 图2.6 毛坯尺寸、外形 对于低盒形件,因为圆角部分对直边的影响不大,所以圆角处的变形是最大的,因而变形程度可以用圆角处的假想系数来表示： m=r/ky (2-8) 式中 r —角部的圆角半径 ky—毛坯圆角部分的假想半径 本产品r=r底，而r=r底时，拉深系数可以用H/r的比值来表示， 所以 m=1/(2H/r)1/2≈0.28 查文献[5]表4-27 t/Dｘ100=1/293ｘ100≈0.34 r/B1=3/293≈0.01 m1=0.31ｘ0.85=0.26 m>m1 所以可以一次拉成 2.4 排样设计及材料利用率计算 2.4.1 排样方式： 当选用尺寸为1000ｘ750mm,厚1.0mm的镁板，每块生产6件的排样。可以使模具设计简单以及送料方便。 2.4.2 材料利用率： (2-9) 2.5工艺方案的确定 2.5.1基本工序： 对于这次的设计作品如果省去切口工序，也就是在落料时要把切口部分的材料去掉。如果这样则可以省去一道工序，但是在以后的拉深过程中，各边会发生很大变形，不能保证零件的尺寸精度要求，所以此种方法不能用，切口工序不可缺少的，而且是在后面的工序中。 如果先冲孔在拉深，则孔很容易变形。若先拉深后冲孔，则能保证成形后尺寸要求。按照常理，落料拉深完全可以做成复合模，但因为镁合金在拉深时必须加热，且在拉深过程中，需要设置拉深筋、拉深坎，所以不宜使用落料拉深复合模。该零件加工的基本工序确定为落料、拉深、冲孔、修边。 2.5.2不同工艺方案的比较 方案一：落料-拉深-冲孔-修边 方案二：落料拉深复合模-冲孔 -修边 方案三：落料、拉深、冲孔级进模 -修边 方案四：落料（切口部分材料落料先切去）-拉深冲孔复合模 分析以上四种方案，可以明显的看出，方案四中落料时省去切口工序，将会导致精度不能达到要求，而且在拉深过程中需要加热，并且拉深速度减慢，所以不宜设计复合模，所以方案四不合适。 方案三 设计级进模是可以省去一些工序，从而使生产效率提高，但是它存在和方案四相同的问题，拉深时需要加热，且拉深速度较慢，这样加热时所有的零件一起加热是对资源的浪费且成本过高，所以也不合适。 方案二 与以上有同样的问题，就是拉深时需要加热，不适合用复合模。 方案一 设计单工序模的效率不是最高的，但从节约资源的角度和从科研方面来讲都是最好的，所以选用方案一。 2.6 工艺计算 2.6.1 落料工序 落料工序采用平刃口 落料力 F落=1.3F0=1.3Ltτ=1.3ｘ2ｘ(339+297) ｘ1ｘ140≈252.6KN (2-10) 其中 t— 材料厚度 ，单位为[mm]； τ—材料抗剪强度， 单位为[Mpa]; L—冲裁周长 ，单位为[mm]； 卸料力 F卸=K3 F落 (2-11) 查文献[3]表2-10得 K3=0.08 F卸=0.08ｘ252.6=20.2KN 所以 F总= F落+ F卸=252.6+20.2=272.8KN (2-12) 所以选择Y32-100型液压机。 确定凸、凹模尺寸及制造的原则： (1)落料件的尺寸取决于凹模尺寸，冲孔尺寸取决于凸模尺寸。 (2)根据刃口的磨损规律，如果刃口磨损后尺寸变大，则刃口应取接近或等于工件的最小极限尺寸，如果刃口磨损后尺寸减少，则刃口应取接近或等于工件的最大极限尺寸。 (3)在选择凸凹模尺寸公差时，既要保证工件的精度要求和合理的冲裁间隙，又不能使凸凹模的尺寸精度过高。 落料时凸、凹模工作部分的尺寸与公差，对于简单形状的冲裁模具一般采用凸凹模分开加工落料件尺寸D0-△ Dd=(D-x△)0δd (2-13) Dp=(D-Zmin)0-δp= (D-x△- Zmin) 0-δp 式中 Dd、Dp—分别为落料件凹模和凸模尺寸 △—工件公差 δp、δd—分别为凹模、凸模制造公差 x—磨损系数 工件精度为IT14 取x=0.5，对直边部分 查文献[3]表2-6 得 δp=0.035mm δd=0.050mm 查文献[8]附表1 得 △1=1.3 mm △2=1.4 mm 表1-2-20 Zmin=0.01 mm Dd1=（293-0.5ｘ1.3）+0.050=292.35+0.050 Dp1=（292.35-0.1）0-0.035=292.250-0.035 Dd2=(340-0.5ｘ1.4)+0.050=339.3+0.050 Dp2=(339.3-0.1)0-0.035=339.20-0.035 圆角部分 D0=24 D0'=22 查文献[3] 得 δp=0.02 mm δd=0.025 mm 查文献[8]附表1 △1=△2=0.52 mm 表1-2-20 Zmin=0.1 mm Dd0=(24-0.5ｘ0.52) +0.0250=23.74+0.0250 Dp0=(23.74-0.1)0-0.02=22.640-0.02 Dd0'=(22-0.5ｘ0.52)+0.0250=21.74+0.0250 Dp0'=(21.74-0.1)0-0.02=21.640-0.02 2.6.2 拉深工序 由于常温下，镁合金不能拉深。所以拉深时需要加热到300℃，用来提高镁合金的拉深性能。 查文献[9]附表A2得 300℃时其抗剪强度 τ=35~50Mpa 抗拉强度 σb=30~50 Mpa 查文献[8]表1-4-29 盒形件一次拉深时的拉深力F拉 F拉=(2A+2B-1.72r)tσbK4 (2-14) 其中 A、B—盒形件的长与宽 r—盒形件圆角半径 t—材料厚度 σb—抗拉强度 单位(Mpa) K4—系数 H/B=18.9/260=0.07 r/B=3/260=0.0115 t/Dｘ100=1/297ｘ100=0.33 查文献[8]表1-4-33 得 K4=0.7 所以 F拉=（2ｘ260+2ｘ305-1.72ｘ3）ｘ1ｘ50ｘ0.7 =39369N≈40KN 查文献[8]表1-4-26 得 压边力 F压=AP A—压边圈下的坯料面积 P—单位压边力 由文献[8]表1-4-28 得 P=3 F压=（293ｘ340-260ｘ305）ｘ3=60960 N≈61 KN 总压力 F总= F拉+ F压=40 KN +61 KN =101KN (2-15) 所以选择Y32-100型液压机 2.6.3 冲孔工序 冲孔力 F冲=1.3Ltτ=1.3ｘ[81ｘ4+4π(15+13)/2]ｘ1ｘ140=99008N≈99KN (2-16) 推料力 F推=n K推F冲=5ｘ0.055ｘ99=27.23KN (2-17) 卸料力 F卸=K卸 F冲=0.04ｘ99=3.96 KN (2-18) n=5 是同时留在凹模刃口内废料的片数 查文献[3]表2-10得 K推=0.055 K卸=0.04 F总=F冲+F推+F卸=99+27.23+3.96=130 KN (2-19) 所以选择Y32-100型压力机 2.6.4 修边工序 对于笔记本电脑外壳两端的缺口，是可以用切口工序完成。切口分成两个方向进行的，分为水平方向和垂直方向。并且切口1、2之间的距离为5mm，因为切口3的长度较长，所以不能一次切成，要先在切口1、3的水平方向切一次，再切1、3的垂直方向，再在切口2上水平垂直方向一次切成。此时修边工序才算完成。 切边力的计算： (1)第一次切边 F切=1.3Ltτ (2-20) 式中：F切－切边力（N） L－工件轮廓周长（mm） t-材料厚度（mm） τ-材料的抗剪强度（Mpa） 则F切=1.3×780×1.0×140＝141960N=142（KN） (2)第二次切边 图2.7 修边顺序 F切=1.3Ltτ 则F切=1.3×724×1.0×140＝131768N=132（KN） (3)第三次切边 F切= F切1+F切2=1.3×（80×2+18×2）×1×140+1.3×（80×2+4×2）×1×140=64792N ≈65KN 选择J31-2500型闭式单点压力机 2.7冲压工艺过程卡片 表1.4 冲压工艺过程卡片 冲压工艺卡片 产品型号 零件图号 产品名称 笔记本电脑外壳冲压件 零件名称 材料 板料规格 毛坯尺寸 毛坯可制件数 材料技术要求 镁合金AZ31 1.0750 1000 293340 6 工序号 工序名称 工序简图 设备 模具 0 下料 剪板机 1 落料 Y32-100型液压机 落料模 2 拉深 Y32-100型液压机 拉深模 3 冲孔 Y32-100型液压机 冲孔模 4 斜楔修边模 J31— 2500压力机 修边模 5 垂直修边模 J31— 2500压力机 修边模 6 垂直斜楔修边复合模 J31— 2500压力机 水平垂直修边复合模 3 拉深模设计 3.1 模具的结构形式 由于制件的材料比较薄，为了使得到的制件是平整的，采用了弹性压边装置来实现。为操作方便、取件与有均匀的压边力，所以压力机应该采用液压机。在设计时，弹性压边圈是安装在拉深模的下模，这种模具的特点是可用压力大的弹簧，橡皮或气垫，用以增大压边力，同时压边力是可调的，来满足拉深件的要求。 其结构形式为： 图3.1 拉深模装配图 因为拉深过程中要满足拉深时的外形尺寸，所以拉深过程中出现起皱的问题是最可能发生的，而且对于这类覆盖件拉深时，在毛坯各处的变形程度都不一样且相差很大，所以我们还需要采用拉深筋来控制毛坯各段流入凹模的阻力，也就是调整毛坯周边各边的径向拉应力。零件的几何形状、变形特点和拉深程度决定了拉深筋在毛坯周边的位置分布。如果在变形程度大、径向拉应力也大的圆角处，是可以不设或少设拉深筋。直边处要设1~3条拉深筋，为了增大变形阻力，从而调整送料阻力和进料阻力。 加热拉深时，要同时对毛坯和模具一起进行加热，如果只对毛坯进行加热的话，冲压只适用于变形程度小的情况。当只对毛坯进行加热时，毛坯从加热炉送至冷模具上冲压，毛坯的温度将由70至150度的温差下降，因而要想让毛坯拉深时的温度符合要求，则毛坯就需要加热到更高的温度。有因为镁合金拉深性能不好，所以拉深时对毛坯和模具同时进行加热。 3.2 模具刃口尺寸计算 3.2.1 上下模刃口尺寸计算 因为零件一次可以拉成，所以凸模的尺寸等于零件的内部尺寸。盒形件拉深时的间隙直边部分和圆角部分是不相等的，直边部分一般取 z/2=(1~1.1)t。 直边部分 图3.2凸凹模间隙 z/2=1.1t=1.1mm （3-1） 圆角部分的间隙求法如图3.3所示此零件要求外形尺寸，所以计算圆角部的间隙要用b)图。 a)工件要求内形尺寸 b)工件要求外形尺寸 图3.3 盒形件圆角部分间隙 rp=(0.414rB+0.1t)/0.414 式中 rp—凸模的圆角半径； rB=rd-Z/2 本次设计中 rB=4-1.1=2.9mm rp=(0.414ｘ2.9+0.1ｘ1)/0.414=3.24mm 所以 凸模圆角半径 rp=3.24mm 取rp=3.5mm 3.2.2 压力中心计算 为了使压力机和模具能正常工作，必须使冲模的压力中心与压力机滑块中心线相重合。否则冲压时会使冲模与压力机滑块歪斜，引起凸凹模间隙不均和导向零件加速磨损，造成刃口和其他零件的损坏。拉深过程中，因为压力是不均匀的并且此零件的几何形状不是完全对称的，所以压力中心的计算比较麻烦，但是此零件近似对称，我们为了计算简单可以就近似把它的几何中心定义为压力中心。 3.3 零件设计及标准件选择 3.3.1 凸模的设计 (1) 凸模尺寸 凸模尺寸260ｘ305ｘ85mm (2) 凸模强度校核 由于凸模属于不规则零件，则要按照凸模工作端面的尺寸来计算，可以分为以下两种情况：一、凸模端面宽度B大于冲裁件厚度t（如图3.4a)）。二、端面宽度B小于或等于冲裁件厚度t（如图b)）。由于冲裁件厚度只有1mm，因而属于第一种情况。查文献[11]，则需核算刃口接触强度应力бk，因此此时接触应力бk应大于平均应力б0。 图3.4 计算凸模强度时所取的面积 бk=Ltτ/Fk≤[б] 式中 L—冲件轮廓长度(mm) t—冲件材料厚度(mm) τ—冲件材料抗剪强度(N/mm2) Fk—接触面积(mm2)取接触面积宽度为t/2 бk—凸模刃口接触应力 [б]—凸模材料许用应力 取[б]=1800N/mm2 бk=100<[б]=1800 所以强度符合条件 (3) 凸模的结构形式 由于凸模与模座有较大的接触面积，所以可以直接用螺钉固定，如下图所示，由于凸模所受力不是很大，因而可以直接把凸模固定在下模座上，并切要以底面止扣定位，可以让整体结构变的简单。 图3.5 凸模 3.3.2 凹模的设计 1) 凹模的形状及尺寸 凹模形状如下图所示，从模具实际结构的需要出发，应设计其尺寸为400ｘ400ｘ70mm，h1大于20mm以上是为防止压手。 图3.6 凹模 2) 凹模的刃口形式 采用平刃口，特点是刃磨后刃口尺寸不变。 3.3.3 定位板的设计 单个毛坯的外轮廓是用定位板来进行定位，定位板与坯料定位面的配合可采用H9/h9的间隙配合，查文献[8]表1-2-42得: h=t+2=1+2=3mm (3-2) 因而定位板的尺寸为400ｘ400ｘ3mm，与压边圈配合。 3.3.4 弹性压边圈的设计 因为笔记本电脑外壳的圆角部分的半径较小，所以拉深过程中有出现起皱的情况的可能性，为保证能正常生产，所以需要加压边圈。由于压边力的大小对拉深力影响大，压边力太大会增加危险断面的拉应力，以致于拉裂或严重变薄，太小则防皱效果不好。 压边装置分为刚性和弹性，本次设计应当采用弹性压边装置，弹性压边装置的压边力系由底油缸、弹簧或橡皮产生。因为油缸压边力不随凸模行程变化，压边效果较好，而弹簧和橡皮压边力都随行程增大而上升，对拉深不利。所以选用油缸压边装置。 根据模具的实际需要，弹性压边装置的尺寸设为400ｘ400ｘ8mm，与凸模间隙配合。 3.3.5 拉深筋的设计 由于毛坯各处的变形程度相差很大，所以需要用拉深筋来调整。拉深筋的结构和位置对于覆盖。的拉深成形的质量而言，是有极其重要的影响因素。因为拉深筋的结构与产生的阻力密切相关，所以不合理的结构，将使筋的作用不能正常发挥。 拉深筋合理的位置应同时满足下列条件： (1)起外皱 图3.7 拉深筋诱发外皱 图3.7是压筋瞬间状态。包筋的材料是来自外缘，外缘体性质是纯脆属于不带压边圈情况下的拉深，所以应该满足不用压边圈的依据，否则会起外皱。如果在dj之外，设置一平面压边圈单独施加平面压边力，则压筋时外皱可以避免。 (2)不起内皱 筋的阻力是随着位置的外移而呈上升趋势。如果在结构一定的情况下，则阻力近是位置的函数。 (3)不拉裂 虽然阻力的增大可以消除内皱的现象，但是阻力过大又会造成内部的拉裂的现象。如果在筋结构已定的情况下，只需要通过调整位置参数就可以避免以上情况。 3.3.6 上下模座、导柱导套的设计 模座与导柱导套都选用标准的。则模座选用GB2855.5-81,硬度为HRC28-32,材料为HT200，及上模座尺寸为A400ｘ400ｘ55，下模座尺寸为A400ｘ400ｘ65。在安装模具时，由于模具的方向容易产生误差，打上和模记号为了防止误差，或者让导柱间距不一样。因而模座上的两个导柱的直径是不一样的，导柱直径为45mm,导套直径为60mm，另一个导柱直径为50mm导套直径为65mm。 3.3.7 出件装置的设计 下图为出件装置的结构，这样的设计模柄导致要选用中间有孔的，可以方便打料杆从中间孔中通过，它的出件过程就是打料杆1和卸料板2把工件敲出来。 图3.8 卸料装置 3.4模具闭合高度的计算 H=H1+H2+H3+H4=55+70+85+65=275mm (3-3) H1是上模座高，H2是凹模高，H3是凸模高，H4是下模座高。 3.5 压力机校核 表2.1 压力机的校核 校核内容 压力机参数 模具参数 结论 动梁最大行程 600 远远小于 可以将零件放进取出 动梁至工作台面最大距离 Hmax=900 Hmin=230 H=275 满足 工作台尺寸 586×950 下模座尺寸为 560×560 满足要求 4 修边模设计 4.1 模具的结构形式 修边模是由单纯的修边模和修边冲孔复合模组成，修边模可以由镶块的运动方式不同而分为三种基本类型： 垂直修边模 修边镶块与压力机滑块的运动方向一致作垂直运动的修边模 斜楔修边模 修边镶块作水平或倾斜运动的修边模 垂直斜楔修边模 一些修边镶块作垂直方向运动，而另一些修边镶块最水平或倾斜方向运动的修边模 分析以上3种修边：一、从经济方面考虑，可以选择垂直斜楔修边模，但是由于其中一个切口尺寸过大。二、选择垂直斜楔修边模，则工件的精度难以得到保证。三、再用垂直修边模，这样虽然工序多了一个，但是工件的精度保证了。由于设计时，我们应在保证质量的前提下，才能考虑经济性。所以综上所述应该先选择斜楔修边模。 其结构形式为： 图4.1 修边模装配图 设计修边模的定位是否方便、可靠、安全，决定了是否能保证零件修边的尺寸、位置准确。 修边模设计时须注意的问题： 1采用铸造的上模、下模、压料板 2防止压料板的掉落，需设置压料板安全机构 3对于承受水平推力的模具要同时使用导柱和背靠块 4设置支承器，保护弹性元件部工作时处于自由状态 5设置模具的起吊装置 4.2 压力中心计算 因为零件形状基本对称,其几何中心可以近似看做压力中心，则无需计算压力中心。 4.3 零件设计及标准件选择 4.3.1 斜楔和滑块的设计 (1)斜楔和滑块的行程关系 斜楔和滑块是配对应用的。因为交直运动是为水平运动或倾斜运动，所以才能扩大冲模的行程。根据零件的需要，本次设计应该把垂直运动转换为水平运动，其运动简图如图4.2所示。斜楔1向下推动滑块2沿水平向右移。 图4.2 斜楔、滑块运动方式 对于水平斜楔机构的行程关系,如下: 加工时所需的水平方向的行程量就是滑块的运动行程S，也是零件取出和放入的操作量的总和。下面3张图分别是水平斜楔的结构图、行程图和工作受力图，如图4.3、4.4、4.5 图4.3 结构图 图4.4 行程图 其计算公式为 S3/S=tgβ (3-4) Q=F/cosθ1 (3-4) 图4.5 工作受力图 滑块行程的大小受到斜楔角β的影响，同时斜楔角β也对力的传递和效率也有很大的影响。当作水平运动时取β=50o，为了平衡水平运动的斜楔的反侧力，则在斜楔背面装有反侧块。 取S=8mm,则 S3=8ｘtg50=9.53mm 取S3=10mm 得右边滑块尺寸为70ｘ222ｘ35mm，左边滑块尺寸为70ｘ132ｘ35mm。 (2) 斜楔和滑块的尺寸设计 斜楔的有效行程S应大于滑块行程S1，滑块作水平运动的斜楔角度α一般可取40º。 滑块的长度尺寸L2应当保证当斜楔开始推动滑块时，推动的合力作用线处于滑块长度之内（如图4.6所示）。 合理的滑块高度H2应小于滑块长度L2，一般可取L2：H2=(2~1)：1 为了保证滑块运动的平稳，滑块的宽度B2一般应小于或等于滑块的长度L2的2.5倍。 斜楔尺寸H1,L1基本上可按不同模具的结构要求进行设计，但必须有可靠的挡块，以保证斜楔正常工作。 图4.6 滑块尺寸关系图 对于大型模具，滑块宽度B2与斜楔宽度B1及所需的斜楔数量可通过查文献[11]表14-40获得。 4.3.2 滑块返回行程的复位机构 斜楔滑块在进行修边时，由于卸料力和滑块重力或其它因素所产生的力会把凸模卡住，工作完毕后，滑块不能自动回到初始位置，为了使滑块回到初始位置，必须设置复位机构。复位机构分为弹簧复位机构和返楔复位机构。返楔复位机构就是在压力机回程时靠返楔机构将滑块回到初始位置。本次零件复位机构的设计采用反楔复位机构，其特点就是结构紧凑，工作可靠。其结构简图如图4.7所示 1—滑块 2—调整块 3—防磨板 4—返楔块 5—返楔滑块 6—卸楔 图4.7 滑块复位机构 4.3.3 出件装置的设计 由于工件是开口端朝下放在修边模上的，工作时压料板先压着工件，然后修边，工作后，工件留在凸模上，工件与凸模之间无任何间隙，而且有时候工件还被定位件卡的很紧，所以，工件取出很困难，如果取件方法不当，会使其变形，对下道工序产生影响，所以要使工件顺利取出，必须设置取件装置，本次设计是靠气缸推动推杆把工件推出。 4.3.4 上模座的设计 其结构如图4.8所示 图4.8 上模座 其中1的作用是装置限位器的限制压料板的下降位置，防止压料板掉下来碰伤工件或操作者。 上模座的尺寸及材料为660ｘ460ｘ95mm HT250 4.3.5 下模座的设计 其结构如图4.9所示 图4.9 下模座 其中1、5是落废料的孔，即切掉的废料从1、5处落到下面的废料盒内。3是用来定出托架，即顶出工件，2、4是作导向作用的。 下模座的尺寸及材料为660ｘ460ｘ120mm HT250 4.3.6 压料板的设计 其结构如图4.10所示： 图4.10 压料板 其中，1是限制压料板的下降位置, 防止压料板掉下来碰伤工件或操作者。螺纹2的作用是当压料板装入或取出模具时的起吊装置，只要在1处装入起吊装置就可以了。 4.3.7 防磨板的设计 防磨板的作用主要是提高导向面的耐磨性，防磨板材料一般采用优质工具钢，本次设计的材料采用T8A,硬度为52-56HRC。其尺寸设计原则如下： 防磨板宽度：导向面应选在被导向滑动零件轮廓的直线或最平滑的部位，一般取4-8处，且前后左右对称分布。防磨板的总宽度应为内侧滑动零件轮廓全长的25％以上，防磨板的总宽度决定后，需按比例配置在各导向部位。 防磨板长度：防磨板的长度只能长，不能短。因为当上模下降接触毛坯之前要预先有一定的长度。 防磨板的尺寸随零件的不同而不同，序号为04，其尺寸为25ｘ100ｘ5mm，序号为08，尺寸为75ｘ222ｘ8mm，序号为23，尺寸为25ｘ50ｘ5mm，序号为35，尺寸为35ｘ100ｘ5mm。 4.3.8 导板的设计 导板的作用是用于上下模的导向，所用材料为45钢，硬度为高频淬火HRC55,导板的尺寸为32ｘ50ｘ8mm。 4.4 模具闭合高度的计算 H闭=H1+H2+H3=95+120+10= 225 mm 其中H1是上模座的高度，H2是下模座的高度，H3是斜楔行程。 4.5 压力机校核 表3.1 压力机的校核 校核内容 压力机参数 模具参数 结论 滑块行程 315 接近 可以将零件放进取出 闭合高度 Hmax=490 Hmin=490-310=180 H=225 满足 工作台尺寸 1000×950 下模座尺寸为 660×460 满足要求 设计总结 转眼间三个月就过去了，经过这一段时间的毕业设计，我对冲压模具设计又有了一个新的认识，对冲压的了解又加深了一层，同时也对自己独立完成设计增加了一些经验，对以后走向工作岗位打下了坚实的基础。 在本次设计中，通过查阅了大量的资料，我认识到自己对冲压是多么的缺乏了解。更深一步的感受到冲压过程中的工艺分析是多么重要，在前面的几周内都是在做工件的工艺分析，当自己认为分析的已经足够，考虑的也足够详细了，可以进行设计了的时候，动起笔来，却不知从何下手，拉深过程中的起皱，拉裂怎样预防，怎样取出工件，加热的炉子应该放在哪里，等等很多问题都不知怎么解决。刚刚认为拉深模的设计可以告一段落时，却发现原本想好的修边模又出了问题，原本打算设计垂直斜楔修边复合模，却发现由于一开始没有考虑到尺寸相对于零件太大，设计出的模具达不到工件的精度要求，根本不能设计成复合模，所以又赶着修改修边模，所幸最后终于按时完成了设计。 在设计过程中，拉深筋的位置和尺寸不能很精确的确定，因为它和拉深过程中的很多因素有关，并且有关拉深筋方面的文献资料相对比较少。虽然在冲压