電腦機箱支撐架級進模的設計研究

陳軍

【摘 要】介紹了電腦機箱支撐架級進模的工藝分析以及模具總體結構的設計方法。該零件的結構包含向下、向上折彎，設計時對工序的布置要仔細考慮，以保證精度達到要求。實踐證明，該模具設計合理可靠，對同一類型的級進模設計有一定參考作用。

【關鍵詞】級進模；排樣設計；工藝力

中圖分類號： G642；TG385.2-4 文獻標識碼： A 文章編號： 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

電腦機箱支架由材料為SECC-N、厚度t=1.2mm的鋼板沖壓而成，工件精度IT10級。圖1為支架零件圖，該零件的基本工序由外形沖包、沖孔、沖切、翻邊、多次彎曲成形等組成。為保證穩定、批量的生產效率和一致的零件質量，采用多工位級進模是最佳的生產方式。

1 排樣方案

電腦機箱支架面積大，對尺寸和形位公差的精度要求較高，因此排樣方案采用以沖壓設備附設的送料器為粗定位、模具內設置的導正釘為精定位[2]。經計算確定步距160mm，采用料寬330mm條料加工，導正釘孔為φ3mm。綜合以上因素，制定圖2所示排樣方式，共12個工位。

第1工位是在料帶載體上對稱沖出引導正孔進行定距切沖出凸包；第2工位沖切兩側廢料和小孔；第3工位沖切分離中間大彎曲外形和小孔；第4工位為空工位；第5工位沖切兩側廢料及中間小彎曲的外形和小孔；第6工位翻邊；第7工位為空工位；第8工位向下彎曲成形；第9工位中間和兩側向上彎曲成形；第10工位為空工位；第11工位沖加強筋；第12工位切斷。

2 工藝力和壓力中心的計算

2.1 沖裁工藝力的計算

沖裁力是沖裁過程中沖頭對金屬板施加的壓力。 它隨凸模進入材料的深度而變化。 一般來說，沖裁力是指沖裁力的最大值，是選擇沖壓和設計模具的重要依據之一。當用普通口模具沖裁時，其沖裁力F按下式計算。

F=∑Ltσb=1470KN（1）

式中：F-沖裁力，N；

L-沖裁周邊長度，mm；

t-材料厚度，mm；

σb-抗拉強度，MPa；

2.2 彎曲工藝力的計算

彎曲力是工藝計算、壓力機選型及模具設計的重要依據。然而，由于材料性能、工件形狀尺寸、板厚、模具結構、模具間隙、模具工作表面質量的影響，理論分析方法難以準確計算。在生產實踐中，通常根據板材的力學性能、厚度和寬度等經驗公式進行計算。所計算的彎曲是彎曲過程中可能發生的彎曲力的最大值。

F彎曲=∑0.6KBt2σb/（R+t）=131.67KN（2）

式中：K-安全系數，一般取K=1.3；B-彎曲件的寬度；t-彎曲件材料厚度；R-彎曲半徑 ；σb-材料抗拉強度

2.3 翻邊工藝力的計算

翻邊力一般不大，用普通圓柱形凸模翻邊時所需壓力，可按下面近似公式計算。

P=1.1π（D-d）tσs=1.5KN（3）

式中：D-翻邊后直徑，mm；d-翻邊預沖孔直徑，mm；t-板料厚度，mm；σs-板料屈服極限，MPa。

2.4 卸料力、推件力以及頂件力的計算

在沖裁結束時，從凸模上卸下箍著的料所需的力稱為卸載力。卸載力、推動力和頂件力由壓力機和模具卸載裝置或頂件裝置傳遞。影響這些力的因素很多，包括材料的力學性能、材料的厚度、模具的間隙、模具腔的結構、邊緣的大小、潤滑、零件的形狀和大小。生產中常用下列經驗公式計算[3]：

卸料力

FX=KXF=29.4KN（4）

推件力

FT=nKTF=202.1KN（5）

頂件力

FD=KDF=88.2KN（6）

式中：F-沖裁力，N；KX、KT、KD-卸料力、推件力、頂件力系數；n-同時卡在凹模內的沖裁件（或廢料）數。n=h/τ；h-凹模洞口的直刃壁高度，mm；t-板料厚度，mm。

2.5 壓力中心的計算

為了保證壓力機和模具的正常運行，模具的壓力中心應與壓滑塊的中心線一致。否則，在沖壓過程中，滑塊會受到偏心載荷，導致滑塊導向部和模具導向部的異常磨損，并且不能保證合理的間隙，從而影響工件的質量，降低模具的壽命，甚至損壞模具。在實際生產中，可能出現沖壓件形狀特殊或布局特殊的情況。從模具結構的設計和制造來看，使壓力中心與模具桿的中心線重合是不合適的。此時，應注意壓力中心的偏差。超出所選壓力機允許的范圍。

計算如下：

（1）任意選取坐標軸X、Y；

（2）計算名圖形輪廓周長L1，L2，L3，…以及各圖形重心到坐標軸的距離X1、X2、X3、…和Y1、Y2、Y3、…；

（3）根據合力對某軸之力矩等于各分力對同軸力矩之和的力學原理， 得沖模壓力中心到X 和Y 軸距離的公式：

X0=（L1X1+L2X2…LnXn）/（L1+L2…Ln）=1501mm

Y0=（L1Y1+L2Y2…LnYn）/（L1+L2…Ln）=-1.1mm

3 模具零部件設計

3.1 模結構設計

向上彎曲成形凸模用螺釘固定，其形狀由孔H7/k7制成，固定在卸料板上，高度尺寸應與卸料板的厚度尺寸完全相同。向上彎曲的凹模以階梯的形式固定在凹模中，并且頂塊設置在兩個凹模之間（鑲塊結構）。頂塊的高度尺寸應與凹模的厚度尺寸完全相同。頂塊的工作高度應略低于條料的浮動高度，以確保條料的平穩進給。同樣根據先壓緊后成形的原則，彈頂桿設置在向上彎曲凸模中。考慮到彎曲成形后需要卸料力并防止沖件可能發生變形，在彈頂桿的后部設置了強力壓簧。條料被送進到位并導正后模具下壓，上彎凸模中的彈頂桿和凹模內的頂塊先壓緊條料，模具繼續壓下來，彈頂桿退回到凸模中，頂塊退回到凹模中。同時，設置在模具部件上的上彎曲凹模進入卸料板，使得沖件的局部形狀向上彎曲直到模具到達下止點，從而完成向上彎曲的工作過程。

3.2 帶料的導正定位

多工位級進模大多為立體沖壓的工序組合，條料在送進過程中必須浮離凹模平面一定的高度，故選用帶槽浮頂導料柱與局部條料浮頂器的配合使用。為防止最后沖件與載體分離后粘附在凹模平面上，在最后工位的凹模部分都應設置彈頂裝置。

3.3 彈性頂出裝置

本模具在凹模板上設計了個定位托料銷，定位托料銷底面設置彈簧，并設有平端緊定螺釘調整彈簧力的大小，以使定位托料銷能正常工作。

3.4 卸料裝置

在多工位級進模中，大多數卸料板采用彈壓卸載板結構的形式。為了保證彈性卸料板對凸模的引導和保護作用，在彈壓卸料板上安裝了5個輔助導柱，輔助導柱還可以抵消彎曲成形期間產生的側向力。卸料板采用卸料螺釘吊裝在上模，對稱分布，工作長度應嚴格一致，由套管、螺栓和墊圈組合而成。

3.5 限位裝置

限位裝置由限位柱與限位墊塊，限位套組成。當模具的精度要求較高，且模具有較多的小凸模時，可在彈壓卸料板和凸模固定板之間設計一限位墊板，能起到較準確控制凸模行程的限位作用。

4 結束語

級進模結構復雜、不同零件之間相互影響，在設計過程中難度要求較高，需要綜合全面的考慮可能出現的問題。本文介紹了零件的工步方案、模具的總體結構、主要零部件的設計。該零件的結構包含向下、向上折彎，設計時對工序的布置要仔細考慮，以保證精度達到要求。

【參考文獻】

[1]沈言錦.電腦機箱接線座多工位級進模設計[J].電加工與模具，2008.

[2]模具制造手冊編寫組.模具制造手冊（精）[M].北京：機械工業出版社，2005.