笔记本电脑壳上壳的冲压模具设计
【】本文是以笔记本电脑外壳的上壳为载体，主要从其材料的选择、产品的工程性能、以及应用的场合的特性等角度出发，对该零件进行模具设计。本文对该零件所涉及的一些冲压工艺参数相关计算都做了详细的解释和说明，列举了该零件所需要的主要零件清单和最终的模具装配图，同时对镁合金的应用和冲压成型的流程做了详细的分析，展示了同类零件的生产和模具设计制造的优化与改善，可以有效的提升了生产企业的经营效益，对此类产品具有一定的参考价值。
目录
引言 4
一、分析零件的工艺性 5
（一）冲压件的工艺分析 6
（二）毛坯料的确认 6
（三）排样设计及材料利用率的计算 7
（四）工艺方案的确认 8
二、拉深模设计 8
（一）模具的结构 9
（二）上下刃口尺寸计算 12
（三）压力中心计算 13
（四）模具闭合高度的计算 13
（五）装配图及零件图的绘制 13
（六）压力机校核 13
三、修边模设计 4
（一）修边模的装配图 14
（二）压力中心计算 14
（三）模具闭合高度的计算 15
（四）压力机校核 16
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
近年来，镁合金的使用越来越普遍，关于其的开发和应用也受到了世界诸多发达国家的开发和研究。尽管如此，还是有许多的方向的研究和发展还不是很充分，很多的领域还在摸索阶段。我国关于其的研究与开发还处于发展阶段，高性能的镁合金材料仍需依赖进口，民用产品领域十分的空缺，因此关于其的研究和开发显得尤为的迫切。镁合金因其较清的结构材料，较高的比强度，较容易的机械加工方面等优势，镁合金的研究和开发迎来了黄金时代，本文通过结合模具的设计与制造，以笔记本电脑壳的成型工艺为载体，进行镁合金的材料成型分析设计，同时也对其结构作出了简单的介绍。
一、分析零件的工艺性
（一）冲压件的工艺分析
（1）冲压件的零件图如图11所示 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
图11 产品尺寸图
图12 产品3D效果图
（2）制件材料
选取AZ31,镁合金为工件的原材，料厚为1mm，其物理特性及相应化学成分见下表11所示。
表11 镁合金AZ31化学成分
合金
Mg
Al
Mn
Zn
Zr Min
Si
AZ31B
剩余
2.53.5
0.201.0
0.61.4
0.10
合金
Cu
Ni
Fe
Ca
其他杂质
AZ31B
0.05
0.005
0.005
0.04
0.30
对于镁合金而言，由于其具有优良的切削加工性能以及良好的导热性等诸多特点，从而使其被广泛使用于航空航天、汽车制造以及生活中常见的家用电器之中。
（3）结构工艺性分析
此零件在设计的前期环节中，由于液压机没有固定的行程，不会因薄板的厚度变化而负载，尤其是在被冲压的零件需要大行程加工时，具有明显的优势，然而对于此零件来讲，它的成型是需要进行拉伸工艺的，因此采用液压机对其加工是比较合适的。此零件在结构上工艺性分析见下表12所示。
表12 工艺性分析
分析项目
冲压件的形状尺寸
工艺性允许值
分析结论
拉伸工艺性
形状圆角半径拉伸压边
盒形,形状规则无尖角R3t/D×100=0.38
>1.5t=1.5<<3
形状相对简单。工艺结构大于允许最小值.拉伸容易起皱,需要压边。
（二） 毛坯料的确认
此零件属于非回转体盒形拉深件，如图13所示。它的侧边是由两对直边和四个R角所组成，由于其非回转性的几何特性，拉伸时变形延侧壁是不规则的，直边的变形量较小，R角区域的变形量较大，相对较为复杂。R角区域可以视为圆筒件的拉深，直边区域可以等同为折弯变形。这是由于在对R角部分的材料进行拉伸以及折弯时，往往会朝着直边流动，从而导致直边部门发生横向压缩，其纵向伸长的变形，然而，对于R角部分而言，因为在直边上有些金属的流动，从而使得在其圆角部门上不会产生较大幅度的变形量。
图13 盒形件形状
（1）修边余量的确认
通常情况下，在盒形零件的生产加工中，大部分零件在拉深过后都需要对其进行相应的修边，在确保毛坯的尺寸以及相应计算的情况下，也要把修边余量考虑在内。如下图14所示。
图14 盒形修边余量
取
则
（三） 排样设计及材料利用率的计算
（1）排样方式
主要采用大小的镁板作为其料片，并且每块产生6片相应的工件。
（2） 计算材料的利用率
（四） 工艺方案的确认
（1）成形工序的确认
落料 拉伸 冲孔 修边
（2） 工艺方案的选定
方案一：落料—拉伸—冲孔—修边
方案二：落料拉伸复合模—冲孔—修边
方案三：落料、拉伸、冲孔级进模—修边
方案四：落料(切口部分材料落料先切去)—拉伸冲孔复合模
对上述所提出的四种方案进行对比发现，在方案四中由于在落料时缺少切口这道工序，从而导致了工艺设计的结果在精度上不能满足要求，同时对其进行拉深时需要采取加热状态，并且其拉深速度使相对缓慢的，因此该方案不适用于复合膜的设计，故而被舍弃。
对于方案三来讲，由于可以减少设计级进模这道工序，从而促进其生产效率的提升，然而它拥有着跟方案四一致的问题，即在对其进行拉深时需要采取加热状态，并且其拉深速度相对缓慢，导致在对所有零件进行加热时而产生的浪费，从而带来较高的成本，因此也被舍弃。
在方案二中也跟方案三存在着相同的问题，即拉深时需要进行加热，因此也不适用于复合膜的设计。
目录
引言 4
一、分析零件的工艺性 5
（一）冲压件的工艺分析 6
（二）毛坯料的确认 6
（三）排样设计及材料利用率的计算 7
（四）工艺方案的确认 8
二、拉深模设计 8
（一）模具的结构 9
（二）上下刃口尺寸计算 12
（三）压力中心计算 13
（四）模具闭合高度的计算 13
（五）装配图及零件图的绘制 13
（六）压力机校核 13
三、修边模设计 4
（一）修边模的装配图 14
（二）压力中心计算 14
（三）模具闭合高度的计算 15
（四）压力机校核 16
总结 17
参考文献 18
谢辞 19
引言
近年来，镁合金的使用越来越普遍，关于其的开发和应用也受到了世界诸多发达国家的开发和研究。尽管如此，还是有许多的方向的研究和发展还不是很充分，很多的领域还在摸索阶段。我国关于其的研究与开发还处于发展阶段，高性能的镁合金材料仍需依赖进口，民用产品领域十分的空缺，因此关于其的研究和开发显得尤为的迫切。镁合金因其较清的结构材料，较高的比强度，较容易的机械加工方面等优势，镁合金的研究和开发迎来了黄金时代，本文通过结合模具的设计与制造，以笔记本电脑壳的成型工艺为载体，进行镁合金的材料成型分析设计，同时也对其结构作出了简单的介绍。
一、分析零件的工艺性
（一）冲压件的工艺分析
（1）冲压件的零件图如图11所示 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
图11 产品尺寸图
图12 产品3D效果图
（2）制件材料
选取AZ31,镁合金为工件的原材，料厚为1mm，其物理特性及相应化学成分见下表11所示。
表11 镁合金AZ31化学成分
合金
Mg
Al
Mn
Zn
Zr Min
Si
AZ31B
剩余
2.53.5
0.201.0
0.61.4
0.10
合金
Cu
Ni
Fe
Ca
其他杂质
AZ31B
0.05
0.005
0.005
0.04
0.30
对于镁合金而言，由于其具有优良的切削加工性能以及良好的导热性等诸多特点，从而使其被广泛使用于航空航天、汽车制造以及生活中常见的家用电器之中。
（3）结构工艺性分析
此零件在设计的前期环节中，由于液压机没有固定的行程，不会因薄板的厚度变化而负载，尤其是在被冲压的零件需要大行程加工时，具有明显的优势，然而对于此零件来讲，它的成型是需要进行拉伸工艺的，因此采用液压机对其加工是比较合适的。此零件在结构上工艺性分析见下表12所示。
表12 工艺性分析
分析项目
冲压件的形状尺寸
工艺性允许值
分析结论
拉伸工艺性
形状圆角半径拉伸压边
盒形,形状规则无尖角R3t/D×100=0.38
>1.5t=1.5<<3
形状相对简单。工艺结构大于允许最小值.拉伸容易起皱,需要压边。
（二） 毛坯料的确认
此零件属于非回转体盒形拉深件，如图13所示。它的侧边是由两对直边和四个R角所组成，由于其非回转性的几何特性，拉伸时变形延侧壁是不规则的，直边的变形量较小，R角区域的变形量较大，相对较为复杂。R角区域可以视为圆筒件的拉深，直边区域可以等同为折弯变形。这是由于在对R角部分的材料进行拉伸以及折弯时，往往会朝着直边流动，从而导致直边部门发生横向压缩，其纵向伸长的变形，然而，对于R角部分而言，因为在直边上有些金属的流动，从而使得在其圆角部门上不会产生较大幅度的变形量。
图13 盒形件形状
（1）修边余量的确认
通常情况下，在盒形零件的生产加工中，大部分零件在拉深过后都需要对其进行相应的修边，在确保毛坯的尺寸以及相应计算的情况下，也要把修边余量考虑在内。如下图14所示。
图14 盒形修边余量
取
则
（三） 排样设计及材料利用率的计算
（1）排样方式
主要采用大小的镁板作为其料片，并且每块产生6片相应的工件。
（2） 计算材料的利用率
（四） 工艺方案的确认
（1）成形工序的确认
落料 拉伸 冲孔 修边
（2） 工艺方案的选定
方案一：落料—拉伸—冲孔—修边
方案二：落料拉伸复合模—冲孔—修边
方案三：落料、拉伸、冲孔级进模—修边
方案四：落料(切口部分材料落料先切去)—拉伸冲孔复合模
对上述所提出的四种方案进行对比发现，在方案四中由于在落料时缺少切口这道工序，从而导致了工艺设计的结果在精度上不能满足要求，同时对其进行拉深时需要采取加热状态，并且其拉深速度使相对缓慢的，因此该方案不适用于复合膜的设计，故而被舍弃。
对于方案三来讲，由于可以减少设计级进模这道工序，从而促进其生产效率的提升，然而它拥有着跟方案四一致的问题，即在对其进行拉深时需要采取加热状态，并且其拉深速度相对缓慢，导致在对所有零件进行加热时而产生的浪费，从而带来较高的成本，因此也被舍弃。
在方案二中也跟方案三存在着相同的问题，即拉深时需要进行加热，因此也不适用于复合膜的设计。
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