箱體散熱片沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)

1、箱體散熱片的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)摘要 本文利用沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)的理論知識(shí)，同時(shí)以金屬學(xué)與熱處理、塑性力學(xué)等許多工程技術(shù)基礎(chǔ)學(xué)科為基礎(chǔ)，并聯(lián)系沖壓設(shè)備、模具制造工藝學(xué)等相關(guān)學(xué)科進(jìn)行箱體散熱片的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。在對(duì)箱體散熱片進(jìn)行零件工藝性分析以及確定沖壓加工工藝方案的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)沖裁模和彎曲模兩副模具，并對(duì)所設(shè)計(jì)的兩副模具按相關(guān)要求檢查其加工工藝性以及生產(chǎn)的可行性。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)用Pro/Engineer軟件繪制沖裁模和彎曲模的三維實(shí)體造型，同時(shí)采用CAD繪制兩副模具的裝配圖和部分主要零件的零件圖。設(shè)計(jì)結(jié)果表明，利用所設(shè)計(jì)的模具進(jìn)行箱體散熱片的生產(chǎn)，可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率，達(dá)到高質(zhì)量、低

2、成本的預(yù)期目的。關(guān)鍵詞 箱體散熱片；沖壓工藝；模具設(shè)計(jì)；沖裁模；彎曲模The Stamping Process and Die Design for The Box Heat SinkAbstract：In this paper, the stamping process and die design for the box heat sink is done by using the theoretical knowledge of stamping process and die design. At the same time, the paper is done on the basi

3、s of many knowledge, such as metal heat treatment, the mechanics of plastic, stamping equipment, the manufacturing technology of dies, and so on. The blanking dies and bending dies are designed on the basis of the work of technology analysis and process scheme determined. In the design process, usin

4、g Pro/Engineer software design entities, and using Auto-CAD software making project plans together. The result of design shows that the quality and production efficiency for the box heat sink will improve by use the dies which are designed in this paper.Keywords：Box heat sink；Stamping process；Die de

5、sign； Blanking die；Bending die目錄引言11 零件的分析31.1 零件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析31.2 零件的工藝性分析42 沖壓工藝方案的分析與確定53 編寫沖壓工藝過(guò)程卡64 沖裁模的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)84.1 零件展開(kāi)尺寸的計(jì)算84.2 展開(kāi)件的工藝性分析84.3 分析比較和確定沖裁工藝方案94.4 排樣設(shè)計(jì)及計(jì)算94.5 確定模具總體方案結(jié)構(gòu)104.6 工藝計(jì)算144.7 工作零件設(shè)計(jì)184.8 模具其他零部件設(shè)計(jì)214.9 繪制模具裝配圖225 彎曲模的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)255.1 彎曲件的工藝性分析255.2 分析比較和確定彎曲工藝方案255.3 確定模具總體

6、方案結(jié)構(gòu)265.4 工藝計(jì)算275.5 工作零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及尺寸計(jì)算285.6 模具其他零部件設(shè)計(jì)305.7 繪制模具裝配圖326結(jié)論34致謝語(yǔ)35參考文獻(xiàn)36引言模具是現(xiàn)代工業(yè)，特別是汽車、拖拉機(jī)、航空、無(wú)線電、電機(jī)、電器、儀器、儀表、兵器、日用品等工業(yè)必不可少的工藝裝備。鍛件、沖壓件、壓鑄件、粉末冶金零件以及非金屬零件，如塑料、陶瓷、橡膠玻璃等制品都是用模具成型的。模具技術(shù)直接影響制造業(yè)的發(fā)展、產(chǎn)品更新?lián)Q代能力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力1。模具工業(yè)潛力很大，前景廣闊。近十多年來(lái)，美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的模具總產(chǎn)值已超過(guò)機(jī)床總產(chǎn)值。模具技術(shù)進(jìn)步極大地促進(jìn)了工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)展，因而深受贊譽(yù)。美國(guó)工業(yè)界認(rèn)為

7、“模具工業(yè)是美國(guó)工業(yè)的基石”；在日本，模具被譽(yù)為“進(jìn)入富裕社會(huì)的原動(dòng)力”；在聯(lián)邦德國(guó)，模具被冠之以“金屬加工業(yè)中的帝王”支稱；在羅馬尼亞，有“模具就是黃金”之說(shuō)2?？梢?jiàn)模具工業(yè)在世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有極其重要的地位。模具技術(shù)已成為衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。模具工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)工業(yè)，是高技術(shù)行業(yè)。模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平的高低，是衡量一個(gè)國(guó)家產(chǎn)品制造水平高低的重要標(biāo)志之一。模具設(shè)計(jì)與制造專業(yè)人才是制造業(yè)緊缺人才3。模具的類型較多，按照成形件材料的不同可分為沖壓模具、塑料模具、鍛造模具、壓鑄模具、橡膠模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，

8、塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。沖模、塑料注射模和壓鑄模是其中應(yīng)用最為廣泛的三類模具4。其中，沖壓模具的種類繁多，結(jié)構(gòu)各異。按其用途可將沖壓模具分為沖裁模、彎曲模、拉深模、冷擠模等。沖壓加工是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)中先進(jìn)、高效的加工方法之一，它是利用各種壓力機(jī)和安裝在壓力機(jī)上的模具，使材料在常溫下或高溫狀態(tài)下進(jìn)行分離或塑性變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的一種方法。隨著近代工業(yè)的發(fā)展，沖壓技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的切削加工相比，我們可以發(fā)現(xiàn)沖壓加工具有以下優(yōu)點(diǎn)5。（1）通常有些零件用其它方法難以加工甚至無(wú)法加工，從而借助壓力機(jī)的壓力，利用模具能獲得壁薄、質(zhì)量輕、剛性好

9、、形狀復(fù)雜的零件。（2）沖壓加工的零件精度高，尺寸穩(wěn)定，具有良好的互換性。（3）沖壓沖壓加工是少無(wú)切削加工的一種，部分零件沖壓直接成型，無(wú)需任何再加工，材料利用率高。（4）生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)過(guò)程易于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。（5）操作簡(jiǎn)單，便于組織生產(chǎn)。但由于沖模制造一般是單件小批量生產(chǎn)，精度高，技術(shù)要求高，是技術(shù)密集型產(chǎn)品，制造成本高。因而，沖壓生產(chǎn)只有在生產(chǎn)批量大的情況下才能獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益5。本文所研究的是箱體散熱片的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)。箱體散熱片是一種鈑金件，其特點(diǎn)在于材料薄，重量輕，廣泛應(yīng)用于日常生活中，產(chǎn)品需求量大，用傳統(tǒng)加工方法難以加工，且無(wú)法達(dá)到精度要求。而根據(jù)上述的沖壓加工特點(diǎn)，我

10、們可以發(fā)現(xiàn)，采用沖壓加工可以解決以上困難，而且采用沖壓加工可以提高產(chǎn)品的生產(chǎn)率，操作起來(lái)也簡(jiǎn)單，便于組織生產(chǎn)，最終達(dá)到降低成本的目的。綜上所述，沖壓與其它加工方法相比，具有獨(dú)到的特點(diǎn)，所以在工業(yè)生產(chǎn)中，尤其在大批量生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。相當(dāng)多的工業(yè)部分都越來(lái)越多地采用沖壓加工產(chǎn)品零部件，如機(jī)械制造、車輛生產(chǎn)、航空航天、電子、電器、輕工、儀表及日用品等行業(yè)。在這些工業(yè)部分中，沖壓件所占的比重都相當(dāng)大，不少過(guò)去用鑄造、鍛造、切削加工方法制造的零件，現(xiàn)在已被質(zhì)量輕、剛度好的沖壓件所代替。通過(guò)沖壓加工，大大提高了生產(chǎn)率，降低了成本?？梢哉f(shuō)，如果在生產(chǎn)中不廣泛采用沖壓工藝，許多任務(wù)業(yè)部門的產(chǎn)品要提高生產(chǎn)率

11、、提高質(zhì)量、降低成本，進(jìn)行產(chǎn)品的更新?lián)Q代是難以實(shí)現(xiàn)的6。1 零件的分析箱體散熱片零件如圖1-1所示，材料為L(zhǎng)2，料厚t=2mm，大批量生產(chǎn)，要求表面無(wú)嚴(yán)重劃痕和毛刺。圖1-1 箱體散熱片零件圖1.1 零件的功用與經(jīng)濟(jì)性分析該零件是廣泛應(yīng)用于散熱裝置中的一種散熱零部件，產(chǎn)品需求量大，屬于大批量生產(chǎn)。零件工作時(shí)受力不大，對(duì)其強(qiáng)度和剛度要求不是很高。如果用傳統(tǒng)的加工方法進(jìn)行加工，難度大，產(chǎn)品的生產(chǎn)率低，成本也較高，而采用用沖壓加工可以解決以上難題，而且操作簡(jiǎn)單，便于組織生產(chǎn)。1.2 零件的工藝性分析1.2.1 結(jié)構(gòu)與尺寸該零件的結(jié)構(gòu)為Z形彎曲件，形狀較復(fù)雜，尺寸較多，采用沖壓加工比較容易生產(chǎn)。1.2

12、.2 精度零件的尺寸公差除自由尺寸無(wú)精度要求之外，其余尺寸均為IT12級(jí)或比TI12級(jí)低，并無(wú)其它特殊要求，因此，利用普通沖壓的方式就可以滿足零件的圖樣要求。 1.2.3 材料該零件的材料為L(zhǎng)2，抗剪強(qiáng)度，該材料具有較高的彈性和良好的塑性，沖壓結(jié)構(gòu)性較好。綜上所述，該零件的工藝性較好，可以采用沖壓加工。2 沖壓工藝方案的分析與確定生產(chǎn)該零件所需的基本工序?yàn)闆_孔、落料、彎曲。一般可以采用以下三種沖壓工藝方案：方案一：先沖孔，再落料，再?gòu)澢?。方案二：沖孔、落料、彎曲級(jí)進(jìn)沖壓。方案三：先沖孔和落料，再?gòu)澢?。方案一，采用三副模具進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)率低，零件尺寸的累積誤差大，但模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。方案二，采用一副

13、級(jí)進(jìn)模進(jìn)行生產(chǎn)，生產(chǎn)率可大大提高，但模具制造困難。方案三，采用一副沖裁模和一副彎曲模進(jìn)行生產(chǎn)，可保證零件的尺寸精度要求，也可提高生產(chǎn)率。綜上所述，采用方案三的沖壓工藝進(jìn)行生產(chǎn)。3 編寫沖壓工藝過(guò)程卡箱體散熱片的沖壓工藝過(guò)程見(jiàn)表3-1。表3-1 箱體散熱片沖壓工藝過(guò)程卡集美大學(xué)冷沖壓工藝卡片產(chǎn)品型號(hào)零（部）件名稱共2頁(yè)產(chǎn)品名稱箱體散熱片零（部）件型號(hào)第1頁(yè)材料牌號(hào)及規(guī)格材料技術(shù)要求毛坯尺寸每毛坯可制件數(shù)毛坯重量輔助材料L6 2mm175mm54mm條料2mm180mm1400mm25件工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容加工簡(jiǎn)圖設(shè)備工藝裝備工時(shí)0下料剪床上裁板180mm1400mm剪床1沖孔落料沖孔與落料復(fù)合

14、J23-25沖孔落料復(fù)合模2彎曲Z形彎曲J23-25彎曲模續(xù)表3-1工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容加工簡(jiǎn)圖設(shè)備工藝裝備工時(shí)3檢驗(yàn)按產(chǎn)品零件圖檢驗(yàn)編制（日期）審核（日期）會(huì)簽（日期）標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期標(biāo)記處數(shù)更改文件號(hào)簽字日期4 沖裁模的沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)4.1 零件展開(kāi)尺寸的計(jì)算由于r/t=1/2=0.5，零件彎曲變形區(qū)材料變薄不嚴(yán)重，斷面畸變較小，按應(yīng)變中性層長(zhǎng)度等于毛坯長(zhǎng)度的原則來(lái)計(jì)算。由式（4-36）得應(yīng)變中性層曲率半徑的就是公式為5 ： =r+Kt (4-1)式中 K：應(yīng)變中性層位移系數(shù) r：彎曲內(nèi)層半徑 t：材料厚度由表4-3查得5 K=0.5，已知r=1mm、t=2mm 故 =1.5mm。由式（4-37）得彎一個(gè)直角彎曲件，其毛坯長(zhǎng)度計(jì)算公式為5： L=L1+L2+ ( r+Kt) (4-2)式中 L：毛坯展開(kāi)長(zhǎng)度(mm)；L1、L2：工件直角邊長(zhǎng)度(mm)；工件有兩個(gè)彎角，展開(kāi)長(zhǎng)度為L(zhǎng)=47+96+27+21.5=174.7mm4.2 展開(kāi)件的工藝性分析該零件的展開(kāi)件結(jié)構(gòu)尺寸較多。其中，凹模的最小寬度（t為材料厚度）。沖孔時(shí)有尺寸為，而沖孔時(shí)因受凸模強(qiáng)度的限制，孔的尺寸不能太小，沖孔的最小尺寸取決于材料