笔记本电脑壳上壳冲压模设计【通过答辩毕业论文+CAD图纸】
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40 (2003) 616621in a H. 05a of in is to a in to of is to a On of is to as as to a or a to in to of 2003 of a of of of a to of of of on of of by at at of be by of as or to be an to it +82+H. to a by 1 in of of of 2 in of of of 3 in of is to of 4 as a in 6 in by a is in to of of to is to in to of on is as a On of to to 2003 09243)H. 40 (2003) 616621 617at of It is is in of of to is in to to to of on On of to a is to a of is is of of a be et 7 045o 8 052.5as of is by q. (1). A as q. (1) is (i)q. (3) 9 is +234)| =(i)2(2)i=3)of of be of an is q. (4) it is be 4)of 1. of a of by of in to of of to of of is up of in is up to a is to a by is of by to is q. (5) as in in 0:S(u,v) =Ni,p(u)Nj,q(v)wi,Ni,p(u)Nj,q(v)wi,j(5)i,as wi,u,p(u), Nj,q(u) q. (6):=u ,0 i,p(u) =upp(u)+ui+p+1p+1,p1(u)(6)In to a of on of H. 40 (2003) 6166212. of by a is of a on of to be to a is a to is by 2. is by is of a on q. (7) 3. is in = r, r )of a by is of is a is q. (8) 3. by N=)of a of of a of is LD be to of in D = AB (9)|i|4,B= 0)k=()(11)LD ; D = 1, is an of a D = 0, a of an is B is of is by to D to . of :4, be by = = 0.6 of is D D to on of is of or of is is to As 4, a is a of in an on of of of in to as q. (12):Vc=Vj/1/2)H. 40 (2003) 616621 6194. of on of an a in is a as 5 be to of In is to of of 7 of 7(a) at 5. 60% 0%00% 6. to 7. of (a) (b)(c) of of by It of to be . to of a to as 7(b). as 7(c)to of in D is D as 8. It is be as 9. In of is 2% of in be of a is In to of be in 20 H. 40 (2003) 61662120 40 60 80 100 120 140 160 0 60 80 100 120 140 160 a) (b) 8. D: (a) (b) to be in is to a is to be is an to a a of 10 is in to a as 11is in is a as 13of 0%of in of be to of 9. of to 10. of a 11. of a 12. of H. 40 (2003) 616621 62113. of is in of of in so or be of be or in It is is of as as N. A of 41(1983) 2945.2 of 55 (1986) 181197.3 P. A. A to 176(1999) 215229.4 A 3, 1982, 2934.5 of an J. 29 (1990) 15511567.6 on 31 (1989) 421426.7 E. J. A of 32 (1991) 849866.8 On of 11 (1992)307336.9 A. A 75 (2000) 507513.10 L. W. 2nd 997. 提高板材成形效率的坐标网分析法 H. 机械工程学院，韩国高级科学协会和技术科学镇 05韩 摘要 本篇文章是采用一种新推出的方法来对提高板材的成形效率进行分析 ,这种方法就是坐标网分析法。这种方法就是研究扭曲单体，即通过适当的研究规范，建立补片，包括修正后的单体。每一片都被扩展到一个三维的表面从而获得一个连续坐标的信息。在构造表面时，应包括每一个片， 均匀有理 B 样条 )表面被用来描述一个三维自由表面。以被构造表面为基础，每一个节点一般 被安排成一个非常接近正方形的单体元素。计算状态函数是从它原始的网格系统映射到新的网格之内，从而对成形进行下一阶段的分析或更进一步的分析。按网格方法的分析结果与没有坐标网方法直接成行的分析结果相比较来确定哪一种方法是更有效的。 2003 版权所有 . 关键词：坐标网；变形单体； 限元分析 1. 概述 随着计算机技术和数字技术的结合和快速发展，用数字模拟进行板材成形加工达到空前的繁荣。数字分析对复杂几何图形的板材成形和多级成形都可以做到。对于一个复杂的几何模型来说 ，尽管局部严重变形将会导致计算时间的增加和数据分析的减少。从而使分析结果更加不准确。几何网格的扭曲和严重变形对板材成形的质量有很大影响 ,特别是对于多级成形。当上一级成形的分析结果用于下一级成形分析时，几何网格的扭曲和变形对分析结果影响更大。这种被扭曲网格的错误表象可以通过整体的或自适应重啮合技术的网格系统的重建来避免。在模拟期间，减少单体扭曲，自适应重啮合技术被认为是一种有效的方法。但是，它仍然需要大量的计算，并且在单体的细分中也受到限制。 要构造一个网格系统的有效方法已经被许多研究人员提上日程。典型的方法可能是下面几种： 点被完全重排； 献 4和 献 5构造了一个晶格分析范围，它像一个连续的环，而且是从主要环中分离出的子环元素。献 6在整个晶格范围内构造了一个三角形元，并且通过合并邻近的三角形元而构造矩形元素。 本篇文章中的坐标 网方法是一种新推出的方法 ,它旨在用有限元分析提高板材成形效率。坐标网法根据一些规范可以自动地找出变形单体，并对这些片进行修正。然后，每一片都被扩展到一个三维表面用来获得在三维表面的连续坐标系的信息。这个包含了每一片的表面用来作为使用了 被构造表面为基础，每一个节点都被彻底改变，用来组成一个正方形的规则单体。状态函数的计算是从它原始几何网格映射到新的网格之内，从而进行下一阶段的成形分析。从得到的数据结果中证实使用坐标网方法的效率和结果的准确性。这也证实了此种方法在板材构件碰撞分 析的成形模拟中的有效性。 2. 体的规则化 之所以要介绍对变形体的修正使之成为一个规则化过程，是为了提高变形体在下一个有限元计算中的分析效率。在规则化过程中，变形体根据适当的搜索规范有选择的分配到各片。这些片通过分析 形后的每个节点为了得到一个新坐标将被调整为一个近似正方形的规则单体。 格变形标准 变形有两种几何标准可供选择：一是内角；另一个是单体纵横比。 角 从有限元计算中得到矩形元素的内角应是接近直角的。 et 文献 7给了这种元素一个合理的定义，就是当四个内角都是在 90 45 的范围内时。同时 献 8也提出了相同情况下的内角，角度在 90 围内。内角的网孔变形是由式（ 1）的构成所决定的。当式 (1)3 或 ( i)3) 9中大于 /6 网孔被认为是变形的。这个标准之所以相当严格是为了避免万一在限制区域应用规则化方法受到几何图形的限制： 体纵横比 四条边具有相同长度的理想单体的纵横比应该是一致的。纵横比被定 义如式（ 4），并且当变形小于 5即比严格标准少很多时，它也被定义： 此处 的设计 通过网格变形标准所选择的变形单体，根据它们在几何成形时外形的复杂程度被分不到各个不同的区域。这些单体被分配到各片，并用来构造算法效率。这些片的形状被拼凑成矩形，包括所有变形体，目的是扩大规则化和 个过程如图 1所示，当孔和边缘被设置在变形体中时，这些区域被填满，从而得到矩形片。 然后，这些片利用 个过程对于在三维表面上获得连续坐标的全部信息是非常重要的。 5)来表述，像 10: 此处 Pi, 向。 Wi,是基础函数通过式 (6)来表达： 为了把这些点映射到构造的表面上，一系列 连续的点在 一个用规则化方法移动过的节点都被定位，以至于在 些移动过的连续节点的信息都被存储，用来构造一个新的网格系统。 则化过程 规则化方法与形成矩形片单体一起完成的。规则化的有限元通过图 2所示次序被依次选择。每一个被选择的单体都被分成两个三角形元，并且这些三角形元通过圆心的重定位都由直角三角形元组成，圆的直径如式 (7)和图 3所示，从 这个过程结束的时候，相同的过程在另一方向被重复： 通过规则化方法对节点的重 定位，其最终位置被在 规则化过程完成后，为产生粗糙的区域，一个简单的缓和的过程通过式（ 8）被执行： 此处 近区域的元素的坐标， 近元素的质心。 形程度 作为一个变形因子，变形程度 (最新提出的 ， 此处 和 1之间浮动；当 时，单体是一个方形的理想单体，当 时，四边形元变成了三角形元。 时单体的四个内角，因此 的变化不那么敏感， 如，当单体侧面合理的长宽比是 1： 4时， 来调整，使函数 =果，当 的长宽比小于 大于 种方法可以调节内角和长宽比使它们在 态函数的映射 当坐标网系统用于下一步的成形分析或结构分析的计算时，状态函数的映射就 是非常必要的，通过映射，可以在考虑上一步成型过程的前提下得到更准确的分析。映射过程就是通过状态函数的计算把原来的网格系统映射到新的坐标网系统。如图 4所示，一个球面在一个新节点周围建立，将导致球面上节点的状态函数影响新节点的状态函数。新节点的状态函数是由球面上原来节点的状态函数所决定的，如 式 (12)所示，加权因子在两节点的距离上成反比。 此处 盘的成形分析 油盘在冲压车间一般要经过两个工序制作，而根据现在这 种方法，单工序冲压就可以完成。如图 5所示的凸模和模架。 不论什么时候有限元系统需要提高计算效率，规则化方法都可应用于其中。在这个范例中，这种方法应用于油盘成形分析中的两次成形间隙，如图 6所示。 图 7说明了规则化方法的过程。图 7（ a）所示为成形时凸模行程为 60%时的变形，有 3个地方发生了网格变形，也就是片的数量是 3。变形网格是根据 2个网格变形的几何规范来选取的。如图 7所示的包括所有变形体的矩形片的形成。最终补片中的单体被规则化，如图 7（ c）所示。 为了评价应用规则化系统后的单体质量的改进程度，应用规则化网格系统的果如图 8所示应用了规则化系统的 应用了一般网格系统的 就意味着在相同的变形程度下，应用规则化网格系统其质量提高了。结果如图 9 所示，应用了规则化网格系统的有限元计算明显领先于直接分析的。在油盘成形分析中，应用规则化网格系统可使计算时间减少了大约 12%甚至减少了 2倍，计算时间的减少量可能会随着更频繁的规则化调整而增加。 件主视图的断裂分析 碰撞分析通常是在不考虑成形结果的情况下采用网格系统完成的成形分析。如果考虑成形结果，即考虑分析结果的准确性和可靠性，那么用于成形分析的网格系统可能会直接应用于碰撞分析来分析其效率。成形分析后，在没有重组合的情况下直接进行碰撞分析从而导致网格系统有很多网格发生了严重的扭曲和变形。一种补救的方法就是创建一个新的网格系统，另一种方法就 是成形分析之后修正网格系统。如果重组合过程能够成功应用，应用后一种方法将非常有效。作为一种有效的重组合过程，规则化方法可以把变形网格转换成一个新的正方形中去。本例中，构件主板部分被命名为强化板，如图 10所示，它被选择来进行碰撞分析。在成形分析后的构件的局部变形区域，不规则的有限元通过如图 11所示的规则化方法修正成规则的单体，这个坐标网系统就用在碰撞分析中，如图 12所示。 使用坐标网系统的碰撞分析可以在不影响分析结果准确性的前提下通 过选择更大的时间间隔完成，如图 13所示。和原来的网格系统的计算时间比较，碰撞分析的时间减少了 40%， 分析结果在所用时间和计算结果的准确性方面都是较 好的，并且还证明了坐标网系统可以有效的提高数字分析效率。 4 结论 坐标网方法是一种新推出的用来提高有限元分析板材成形性能的方法。在板材成形分析中的网格变形如此严重，导致后来的分析困难或得到的结果不准确，但是现行的这种坐标网分析法对于重组合又最小作用，还可以避免上述情况。在逐渐增加的分析中或多级成形的下一级分析中，坐标 网格可以完成。从板材成形模拟中可以获得成形构件的断裂分析，当坐标网可以完成这些时，它也证明了使用坐标网分析性能得到很大提高。数字结果既证实了用坐标网分析法的有效性和效率性又证明了结果的准确性。 参考文献： 1 N. A of 41 (1983) 2945. 2 of 55 (1986) 181197. 3 P. A. A to 176 (1999) 215229. 4 A 3, 1982, 2934. 5 of an J. 29 (1990) 15511567. 6 on 31 (1989) 421426. 7 E. J. A to of J. 32 (1991) 849866. 8 On of in 11 (1992) 307336. 9 A. A 75 (2000) 507513. 10 L. W. 2nd 1997. 开 题 报 告 姓名： 学号 ： 班级 ： 一 、 论文题目 二、 文 献 综 述 金属镁及其合金是迄今在工程中应用的最轻的结构材料，其具有在体积相同时比铝合金轻 36%，比锌合金轻 73%，比钢轻 77%的优点，在应用中减重效果较显著，像手机外壳、笔记本电脑外壳这些零件都需要这种材料，并且其加工能量仅为铝的 70%。被誉为 21 世纪重要的商用轻质结构材料。 镁合金研究开发的第一次热潮始于第一次世界大战前， 直到 20 世纪 60 年代中期，驱动力主要是镁合金在军工和航空工业中的应用。当时的研究方向主要是加 溶强化以提高强度，加 得到高韧性合金，主要针对砂型和金属型铸件，压铸镁合金主要是美国的 德国的 20 世纪 60 年代后期到 80 年代后期是镁合金开发的第二阶段，由于汽车和飞机制造业的需要，提高镁合金的高温强度是这一时期的重点。20 世纪 80 年代以来镁合金的研究得到飞速发展，随着镁合金应用面的不断扩大，镁合金的研究和开发也进入了新时代。 三、选 题 背 景 及 其 意 义 四、 设 计 任 务 目 的 与 要 求 设计模具装配图 1 张，要求 图。 绘制全部零件图，并注明各个零件的材料、尺寸、公差 、表面粗糙度和热处理等技术要求。 编写设计说明书一份（约 字），打印成册。设计说明书按 给定形式编写和装订，字号统一为小 4，字体为宋体。 设计图纸可以单独装订。全部毕业论文件汇总袋装。 五、设 计 内 容 由于镁为密排六方结构，在室温下滑移系较少，塑性变形能力差，故在塑性加工时应采用热加工方式。镁合金 冲压也不能在常温下进行，试验室已成功的拉深镁合金 易拉罐，壁厚为 加热 190 度时，拉深 70热到 250 度时，拉深 75这是镁合金 用于冲压的一个成功的试验，通过这个试验可以反求得到一组有关镁合金 压性能的数据。 笔记本电脑外壳属于盒形件，本次设计主要是设计拉深过程，笔记本电脑外壳应属于低盒形件拉深。对于低盒形件，圆角部分的影响相对较小，圆角处的变形最大，所以防止起皱和拉裂是关键。 通过分析笔记本电脑外壳的特征和对镁合金 能的了解，经过讨论，初步确定工艺方案为： 落料 拉深 冲孔 切口 整形 修边 由于笔记本电脑外壳深度较浅，面积较大，所以估计可以一次拉深成型。 六、 工 作 特 色 及 其 难 点 , 采 取 的 解 决 措 施 在拉深过程中，四个圆角处容易起皱，应加拉深筋。 镁合金在低温下的塑性变形能力差，要加热才能进行拉深。 拉深时要使用压边圈，压边力要适中，注意防止拉裂。 镁的拉深极限和拉深过程中的回弹问题也是要考虑的。 七、论 文 的 工 作 量 及 进 度 安 排 搜集资料和确定工艺方案 性 能方面 的资料和有关冲压工艺方面的资料，主要有 机械工程材料、特种铸造及有色金属、冲压工艺学、冲模技术等。 对零件的毛坯尺寸， 冲裁力计算，压力机选择及画模具装配图和各零件图。 1 写设计说明书 检查修改说明书，准备答辩。 I 镁合金笔记本电脑外壳冲压模具设计 摘 要 分析了笔记本电脑外壳的冲压工艺，设计了一套用于液压机上的结构简单的成形模。本文从产品的结构和功能出发，介绍了各冲压工序的模具结构及工作过程。提出了模具设计及制造时应注意的事项。分析镁合金 性能，存在常温下不可拉深的问题，通过对零件进行详尽的分析和查阅相关技术资料，设计了在拉深过程中对模具和零件进行加热的拉深模，这样就很容易的解决了上述问题。该产品要在两个方向进行切边，通过对产品进行工艺分析，如果设计成两个方向同时进行切边的复合模，则很难保证零件切边部 分的精度，所以分水平切边和垂直切边为两个单独的工序进行，从而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 of ie of C he of C is a of on of on of in of of is in it t in is by to be in of we If at it is to On if we at it is to of of C, 录 1 绪论 . . 1 题背景及目的 . 1 内外研究状况 . .题研究方法 . .文构成 . . . 冲压工艺规程的编制 . .压件的工艺分析 3 料 结构工艺性分析 5 坯形状、尺寸的确定 6 形件的修边余量 . 6 形件毛坯尺寸计算 样设计及材料利用率计算 . . . 排 样方式 . . . 材料利用率计算 . .定工艺方案 基本工序的确定 . 9 同工艺方案的比较 艺计算 10 料工序 . 拉深工序 . 冲孔工序 12 边工序 13 压工艺过程卡片 . 拉深模设计 . .具的结构形式 . 具刃口尺寸计算 . 18 下模刃口尺寸计算 . 压力中心计算 .件设计及标准件选择 . 凸模的设计 . 19 模的设计 . . 定位板的计 . . 弹性压圈的设计 . 21 深筋的设计 上下模座、导柱导套的设计 . 出件装置的设计 .具闭合高度的计算 .制装配图及零件图 . .力机校核 . . 修边模设计 . .具的结构形式 . 24 力中心计算 . 件设计及标准件选择 . 25 楔和滑块的设计 . 滑块返回行程的复位机构 . 出件装置的设计 . . 上模座的设计 . 下模座的设计 28 料板的设计 28 磨板的设计 . . 导板的设计 . 29 具闭合高度的计算 . 29 配图及零件图的绘制 . V 力机校核 .计总结 31 致谢 32 参考文献 33 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 1 页 镁合金笔记本电脑外壳冲压模具设计 摘 要 分析了笔记本电脑外壳的冲压工艺，设计了一套用于液压机上的结构简单的成形模。本文从产品的结构和功能出发，介绍了各冲压工序的模具结构及工作过程。提出了模具设计及制造时应注意的事项。分析镁合金 性能，存在常温下不可拉深的问题，通过对零件进行详尽的分析和查阅相关技术资料，设计了在拉深过程中对模具和零件进行加热的拉深模，这样就很容易的解决了上述问题。该产品要在两个方向进行切边，通过对产品进行工艺分析，如果设计成两个方向同时进行切边的复合模，则很难保证零件切边部 分的精度，所以分水平切边和垂直切边为两个单独的工序进行，从而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 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 2 页 of ie of C he of C is a of on of on of in of of is in it t in is by to be in of we If at it is to On if we at it is to of of C, 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 3 页 目 录 1 绪论 . . 1 题背景及目的 . 1 内外研究状况 . .题研究方法 . .文构成 . . . 冲压工艺规程的编制 . .压件的工艺分析 3 料 结构工艺性分析 5 坯形状、尺寸的确定 6 形件的修边余量 . 6 形件毛坯尺寸计算 样设计及材料利用率计算 . . . 排 样方式 . . . 材料利用率计算 . .定工艺方案 基本工序的确定 . 9 同工艺方案的比较 艺计算 10 料工序 . 拉深工序 . 冲孔工序 12 边工序 13 压工艺过程卡片 . 拉深模设计 . .具的结构形式 . 买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 4 页 具刃口尺寸计算 . 18 下模刃口尺寸计算 . 压力中心计算 .件设计及标准件选择 . 凸模的设计 . 19 模的设计 . . 定位板的计 . . 弹性压圈的设计 . 21 深筋的设计 上下模座、导柱导套的设计 . 出件装置的设计 .具闭合高度的计算 .制装配图及零件图 . .力机校核 . . 修边模设计 . .具的结构形式 . 24 力中心计算 . 件设计及标准件选择 . 25 楔和滑块的设计 . 滑块返回行程的复位机构 . 出件装置的设计 . . 上模座的设计 . 下模座的设计 28 料板的设计 28 磨板的设计 . . 导板的设计 . 29 具闭合高度的计算 . 29 配图及零件图的绘制 . 买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 5 页 力机校核 .计总结 31 致谢 32 参考文献 33 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 6 页 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 7 页 1 绪论 题背景及目的 金属镁及其合金是迄今在工程应用的最轻的结构材料，常规镁合金比铝合金轻30%50%，比 钢铁轻 70%以上，应用在工程中可大大减轻结构件质量。同时镁合金具有高的比强度和比刚度，尺寸稳定性高，阻尼减震性好，机械加工方便，尤其易于回收利用，具有环保特性。 20 世纪 80 年代以来镁合金的研究得到飞速发展，随着镁合金应用面的不断扩大镁合金的研究和开发也进入了新时代。然而镁合金的研究和发展还很不充分，很多工作还处于摸索阶段，很多有关镁合金性能的研究还没有得到完全发展。对镁合金的成型技术的研究目前主要在金属型铸造，砂型铸造，低压铸造，差压铸造，熔模铸造，压力铸造和技压铸造等方面，对镁合金的冲压工艺研究较少。但是 ，镁合金冲压方面的应用前景较好，除了可以减轻质量，外观漂亮外，特别是 电磁屏蔽能 力好。 本文结合省自然科学基金项目 镁合金深加工研究，主要进行变形镁合金的板材成型性分析设计。 内外研究状况 近年来，镁合金的开发和应用已经受到世界各国的重视，尤其西方发达国家十分重视变形镁合金的研究与开发，变形镁合金材料已开始向系列化发展，产品应用领域不断扩展。其中美国的变形镁合金材料体系较为完备，合金系列有 ，可以加工成板、棒、型材和锻件，并且开发出了快速凝固 高性能变形镁合金非晶态镁合金及镁基复合材料等。美国与世界上最大的镁生产企业 挪威司签订了长期的合作关系。日本也开始着重研究镁的新合金、新工艺、开发超强高变形镁合金材料和可冷压加工的镁合金板材。英国开发出了 压镁合金用于 反应堆燃料罐。以色列最近研制出了用在航天飞行器上、兼具优良力学性能和耐蚀性能的变形镁合金 1。 我国变形镁合金材料的研制与开发仍处于起步阶段，缺少高性能镁合金板、棒和型材，国防军工、航天航空用高性能镁合金材料仍依靠进口，民用产品尚未进行大 力开发，因此，研究和开发性能优良、规格多样的变形镁合金材料显得十分重要。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 8 页 题研究方法 镁合金在常温下的塑性很低，因此不适于常温下冲压成形。镁合金在热态下具有较好的塑性，甚至在一些不利于其他材料成形的应力 变形速度不宜太大。镁合金板材在 250左右拉深时其拉深比超过铝合金和低碳钢板的常温拉深成形极限。在 175镁合金板形件拉深的拉深比可达 225可达 本次设计主要是根据镁合金 材加热时的拉深性能来进行模具设计，镁合金材拉深成形时主要工艺参数有 拉深力、成形速度、坯料温度、模具预热温度、润滑方式、模具圆角、模具间隙、压边力等，这些因素对坯料的拉深成形结果均有不同程度的影响 2。 文构成 (1)选题背景和研究方法和。 (2)冲压工艺规程 通过对工件的工艺分析和工艺计算，考虑经济性和可行性的前提下，确定工艺方案。 (3)进行模具设计 拉深模设计和修边模设计。 (4)设计总结 总结本次设计之后所得到的收获和改进意见。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 9 页 2 冲压工艺规程的编制 压件的工艺分析 冲压件的零件图如图 示 图 零件图 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 10 页 图 立体图 料 制件材料为镁合金 厚为 1化学成分及拉伸力学性能如表 示 : 表 镁合金 学成分 合 金 剩余 - 合 金 其 他 杂 质 镁 合金具有比重轻，比强度高，阻尼性及切削加工性能好， 导热性好、电磁屏蔽能力强等优点，广泛应用于汽车工业、电子、通讯、家用电器、航空航天、计算机、纺织设备、印刷设备、包装设备、军工等行业。 镁合金管材、棒材、型材、线材拉伸力学性能应达到表 列最低。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 11 页 表 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 /材标定横截面积/ 直径 /拉强度服强度长率(504D) %D、 E 棒、型 有 240 145 7 线 材 有 240 150 7 有 235 150 7 有 220 140 7 空心型 材 所 有 所有 220 110 8 管 材 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 材， 它为中强合金，可焊，良好的成型性 构工艺性分析 零件的结构工艺性分析如表 示 表 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 圆角半径 拉深压边 盒形 ,形状规则无尖角 R3 t/D 100=.5 所以可以一次拉成 样设计及材料利用率计算 样方式 ： 为使模具设计简单以及送料方便， 故选用尺寸为 1000 750 镁板，每块生产 6 件 。 料利用率计算： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 15 页 艺方案的确定 本工序的确定： 该零件加工的基本工序确定为落料、拉深、冲孔、修边 。 对于本产品，如果省去切口工序，即在落料时把切口部分的材料去掉，毛坯外形为， 显 然，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，切口工序必须有，且应该放在后面的工序中。 显然不能先冲孔在拉深，否则孔很容易变形。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，但由于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 。 同工艺方案的比较 方案一：落料 冲孔 方案二：落料拉深复合模 方案三：落料、拉深、冲孔级 进模 方案四：落料（切口部分材料落料先切去） 比较以上四种方案，显然，方案四中落料时省去切口工序，将导致精度不能达到要求，而且在拉深过程中需要加热，并且拉深速度比较慢，所以不宜设计复合模，所以方案四不宜选用。 方案三 设计级进模可以省去工序，使生产效率提高，但是它存在和方案四相同的问题，那就是拉深时需要加热，且拉深速度较慢，这样加热时所有的零件一起加热浪费购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 16 页 资源，而且，成本过高，所以也不宜选用。 方案二 也是由于拉深时需要加热，不宜选用复合模。 方案一 设计单工序模，虽然这样效率虽然不 是最高，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。 工艺计算 料工序 落料工序采用平刃口 落料力 F 落 = (339+297) 1 140=252616N=中 t 材料厚度 ，单位为 材料抗剪强度， 单位为 L 冲裁周长 ，单位为 卸料力 F 卸 = 落 查文献 3表 2 卸 =以 F 总 = F 落 + F 卸 =以选择 液压机 落料时凸、凹模工作部分的尺寸与公差 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。 对于简单形状的冲裁模具一般采用凸凹模分开加工 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 17 页 落料件尺寸 )0d (- 0中 分别为落料件凹模和凸模尺寸 工件公差 p、 d 分别为凹模、凸模制造公差 x 磨损系数 工件精度为 x=直边部分 查文献 3表 2 得 p=d=文献 8附表 1 得 1=1.3 2=1.4 1 + 角部分 4 22 查文献 3 得 p=d=文献 8附表 1 1= 2= 1 .1 +(买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 18 页 深工序 拉深时需要加热到 300 ，用来提高镁合金的拉深性能，常温下，镁合金不能拉深。 查文献 9附表 300 时其抗剪强度 =3550拉强度 b=3050 文献 8表 1 形件一次拉深时的拉深力 F 拉 F 拉 =(2A+中 A、 B 盒形件的长与宽 r 盒形件圆角半径 t 材料厚度 b 抗拉强度 单位 (系数 H/B=60=r/B=3/260=t/00=1/297 100=文献 80表 1得 以 F 拉 =（ 2 260+2 ） 1 50 39369N 40文献 8表 1 压边力 F 压 = 压边圈下的坯料面积 P 单位压边力 由文献 8表 1 P=3 F 压 =（ 293 34005） 3=60960 N 61 压力 F 总 = F 拉 + F 压 =40 61 101以选择 液压机 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 19 页 孔工序 冲孔力 F 冲 =81 4+4(15+13)/2 1 140=99008N 99料力 F 推 =n K 推 F 冲 =5 9=料力 F 卸 =K 卸 F 冲 =9=N n=5 是同时留在凹模刃口内废料的片数 查文献 3表 2 K 推 = K 卸 = 总 =F 冲 +F 推 +F 卸 =99+30 以选择 压力机 边工序 对于笔记本电脑外壳两端的缺口，可以通过切口 工序完成，切口又分两个方向进行，水平方向和垂直方向，并且切口 1、 2 之间的距离只有 5口 3 的长度较大，所以不能一次切成，要先在切口 1、 3 的水平方向切一次，然后再切 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 ： 图 修边顺序 (1)第一次切边 F 切 = 式中： F 切 切边力（ N） L工件轮廓周长（ 则 F 切 =780 140 141960N=142（ (2)第二次切边 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 20 页 F 切 =则 F 切 =724 140 131768N=132（ (3)第三次切边 F 切 = F 切 1+F 切 2= 80 2+18 2） 1 140+ 80 2+4 2） 1 140 =64792N =65择 闭式单点压力机 压工艺过程卡片 表 冲压工艺过程卡片 湖南大学 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 共 3页 镁合金750 1000 293 340 6 第 1页 工序号 工序名称 工序简图 设备 模具 工时 0 下料 剪板机 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 21 页 1 落料 落料模 2 拉深 拉深模 3 冲孔 冲孔模 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 22 页 4 斜楔修边 模 2500压力机 修边模 5 垂直修边 模 2500压力机 修边模 垂直斜楔修边复合模 2500压力机 水平垂直修边复合模 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 23 页 3 拉深模设计 具的结构形式 因为制件材料较薄，为保证制件平整，采用弹性压边装置。为方便操作和取件及保证压边力均匀，压力机采用液压机。在设计 时，弹性压边圈装在下模的拉深模，这种模具的特点就是可选用压力大的弹簧，橡皮或气垫，用以增大压边力，同时压边力是可调的，以满足拉深件的要求。 其结构形式为： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 24 页 01 02 03 04 05 06 07 08 0911121415161810238131719? 4 5 H 7 / r 6? 6 0 H 7 / r 6? 4 5 H 6 / h 52 5 8 H 7 / h 62 6 8 H 7 / k 7202123? 1 0 H 7 / s 622图 深模装配图 拉深过程中主要是要满足拉深时的外形尺寸，拉深过程中的问题是可能会出现起皱，并且对于这类覆盖件拉深时，毛坯各处的变形程度相差很大，需要采用拉深筋来控制毛坯各段流入凹模的阻力，亦即调整毛坯周边各边的径向拉应力。拉深筋在毛坯周边的布置，与零件的几何形状、变形特点和拉深程度有 关。在变形程度大、径向拉应力也大的圆角处，可不设或少设拉深筋。直边处则设 13 条拉深筋，以增大变形阻力，从而调整送料阻力和进料阻力。 对于加热时进行拉深，要对毛坯和模具一起进行加热，只对毛坯进行加热的而对模具不加热的冲压只可用于变形程度不大的情况。因为当只对毛坯进行加热时，毛坯有加热炉送至冷模具上开始冲压，毛坯的温度将有 70 到 150 度的降低，所以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。由于镁合金拉深性能不好，所以拉深时对毛坯和模具一起进行加热。 模具刃口尺寸计算 下模刃口尺寸计算 由于零件一次可以拉成，所以凸模的尺寸就是零件的内部尺寸。盒形件拉深时的间购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 25 页 隙直边部分和圆角部分是不相等的，直边部分一般取 z/2=(11.1)t。 直边部分 z/2= 凹模间隙 圆角部分的间隙求法如图 示 5 此零件要求外形尺寸，所以计算圆角部分的间隙要用 b)图。 中 凸模的圆角 半径； rB= 本次设计中 )/以 凸模圆角半径 取 模 凸模凹模 凹模a)工件要求内形尺寸 b)工件要求外形尺寸 图 形件圆角部分间隙 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 26 页 力中心计算 为了保证压力机和模具正常地工作，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。在拉深过程中，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，又因为此零件近似对称，所以就近似把它的几何中心定义为压力中心。 件设计及标准件选择 模的设计 (1) 凸模尺寸 凸模尺寸 260 305 852) 凸模强度校核 由于凸模属于不规则零件 ，所以要按凸模工作端面尺寸计算，分为两种情况，即凸模端面宽度 B 大于冲裁件厚度 t 如图 端面宽度 B 小于或等于冲裁件厚度 t 如图b)。冲裁件厚度只有 1以属于图 示的情况。查文献 11，则需核算刃口接触强度应力 k，因此此时接触应力 k 应大于平均应力 0。 t/2BtB1b)a)2图 计算凸模强度时所取的面积 k= 式中 L 冲件轮廓长度 (t 冲件材料厚度 ( 冲件材料抗剪强度 (N/购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 27 页 接触面积 (接触面积宽度为 t/2 k 凸模刃口接触应力 凸模材料许用应力 取 =1800N/k=(305 2+260 2) 1 50/(305 1+260 1)=100=1800 所以强度符合条件 (3) 凸模的结构形式 因为凸模与模座接触面积较大，所以直接用螺钉固定，如图所示，因为凸模所受力并不是很大，所以直接把凸模固定在下模座上，并以底面止扣定位，使整体结构趋于简单。 图 凸模 模的设计 1) 凹模的形状及尺寸 凹模形状如图所示，根据模具实际结构的需要，现设计其尺寸为 400 400 70防止压手 应 于 20上。 图 凹模 2) 凹模的刃口形式 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 28 页 采用平刃口，特点是刃磨后刃口尺寸不变。 位板的设计 定位板的作用是对于单个毛坯的外轮廓进行定位，定位板与坯料定位面的配合可采用 H9/间隙配合，查文献 8表 1 : h=t+2=1+2=3以定位板的尺寸为 400 400 3压边圈配做。 性压边圈的设计 由于笔记本电脑外壳的圆角部分的半径较小，在拉深过程中可能会出现起皱的情况，为保证正常生产，需要加压边圈，压边力的大小对拉深力有很大影响，压边力太大会增加危险断面的拉应力，导致拉裂或严重变薄，太小则防皱效果不好。 压边装置有刚性和弹性两种，本次设计采用弹性压边装置，弹性压边装置的压边力系由底油缸、弹簧或橡皮产生，其中，油缸压边力不随凸模行程变化，压边效果较好，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。 弹性压边装置的尺寸根据模具的实际需要设为 400 400 8凸模间隙配合。 深筋的设计 毛坯各处的变形程度相差很大，需要采用拉深筋来调整， 拉深筋的结构和位置对覆盖件的拉深成形的质量有极其重要的影响，拉深筋的结构与产生的阻力密切相关，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 压筋瞬间状态。包筋所用材料来自外缘，就外缘变形而言，其性质纯属不带压边圈情况下的拉深，应满足不用压边圈的判据，否则会起外皱，如果在 压筋时外皱可以避免。 (2)不起内皱 图 拉深筋诱发外皱 由经验得知，筋的阻力随着位置的外移而呈上升趋势，在结构一定的情况下，阻力购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 29 页 近是位置的函数。 (3)不拉裂 阻力的增大虽然可以消除内皱，但阻力过大又会造成内部的拉裂，在筋结构已定的情况下，通过调整位置参数可以避免。 下模座、导柱导套的设计 模座选用标准模座，导柱导套也选用标准的。模座选用 度为料为 模座尺寸为 00 55，下模座尺寸为 0065。在安装模具时，模具的方向容易产生误差，防止的办法就是打上和模记号，或使导柱间距不一样。所以模座上的两个导柱的直径不一样，其中一个的导柱直径为 45套直径为 60一个导柱直径为 50套直径为 65 件装置的设计 出件装置的结构如图所示，这样的设计模柄就要选用中间有孔的，以方便打料杆从中间孔中通过，其出件过程就是打料杆 1 和卸料板 2 把工件敲出来。 图 卸料装置 具闭合高度的计算 H=2+4=55+70+85+65=275中， 上模座高， 凹模高， 凸模高， 下模座高。 配图及零件图的绘制 在 纸上按比例 1:1 绘制装配图 ,在 纸上绘制零件图 。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 30 页 力机校核 表 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 00 30 H=275 满足 105 m a x 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 具的结构形式 修边模包括单纯的修边模和修边冲孔复合模，修边模根据镶块的运动方式可以分为三种基本类型： 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 在本次设计中，如果从经济方面考虑，则应选择垂直斜楔修边模，但是由于其中一个切口尺寸过大，如果 选择垂直斜楔修边模，则工件的精度难以得到保证。所以应该先选择斜楔修边模，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，设计时，应在保证质量的前提下，再考虑经济性。 其结构形式为： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 31 页 8 H 7 / s 6? 5 H 7 / h 6? 1 0 H 7 / h 601020304050607080910111213141516171819202122232425220660图 修边模装配图 设计修边模时，应做到定位方便、可靠、安全，这样才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： 采用铸造的上模、下模、压料板 防止压料板的掉落，需设置压料板安全机构 对于承受水平推力的模具要同时使用导柱和背靠块 设 置支承器，保护弹性元件部工作时处于自由状态 设置模具的起吊装置 力中心计算 由于零件形状基本对称 ,其几何中心就是压力中心，无需计算压力中心。 件设计及标准件选择 楔和滑块的设计 (1)斜楔和滑块的行程关系 斜楔和滑块配对应用，交直运动为水平运动或倾斜运动，从而扩大冲模的行程，根据零件的需要，本次设计是把垂直运动转换为水平运动，其运动简图如图 示。斜楔 1 向下推动滑块 2 沿水平向右移。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 32 页 121 斜楔 2 滑块图 斜楔、滑块运动方式 对于水平斜楔机构的行程关系 ,如下 : 滑块的运动行程 S 就是加工时所需的水平方向的行程量，零件取出和放入的操作量的总和。 下面是水平斜楔的结构图、行程图和工作受力图，如图 结构图 图 行程图 其计算公式为 =F/购买后包含有 纸和论文 ,咨询 第 33 页 图 工作受力图 斜楔角 不但影响到滑块行程的大小，同时 对力的传递和效率也有很大的影响。作水平运动时取 =500，为了平衡水平运动的斜楔的反侧力，在斜楔背面装
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