计算机主板支架的冲压工艺及模具设计.doc

前言
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。
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。

工艺方案制定
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。
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：

（2.1）

式中;
;
;
;
;
—弯曲件上第处弯曲处的弯曲半径，此处=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

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