箱体散热片冲压工艺及模具设计

1、箱体散热片的冲压工艺及模具设计摘要 本文利用冲压工艺及模具设计的理论知识，同时以金属学与热处理、塑性力学等许多工程技术基础学科为基础，并联系冲压设备、模具制造工艺学等相关学科进行箱体散热片的冲压工艺及模具设计。在对箱体散热片进行零件工艺性分析以及确定冲压加工工艺方案的基础上设计冲裁模和弯曲模两副模具，并对所设计的两副模具按相关要求检查其加工工艺性以及生产的可行性。在设计过程中，应用Pro/Engineer软件绘制冲裁模和弯曲模的三维实体造型，同时采用CAD绘制两副模具的装配图和部分主要零件的零件图。设计结果表明，利用所设计的模具进行箱体散热片的生产，可以提高产品的质量及生产效率，达到高质量、低

2、成本的预期目的。关键词 箱体散热片；冲压工艺；模具设计；冲裁模；弯曲模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目录引言11 零件的分析31.1 零件的功用与经济性分析31.2 零件的工艺性分析42 冲压工艺方案的分析与确定53 编写冲压工艺过程卡64 冲裁模的冲压工艺及模具设计84.1 零件展开尺寸的计算84.2 展开件的工艺性分析84.3 分析比较和确定冲裁工艺方案94.4 排样设计及计算94.5 确定模具总体方案结构104.6 工艺计算144.7 工作零件设计184.8 模具其他零部件设计214.9 绘制模具装配图225 弯曲模的冲压工艺及模具设计255.1 弯曲件的工艺性分析255.2 分析比较和确定弯曲工艺方案255.3 确定模具总体

6、方案结构265.4 工艺计算275.5 工作零件结构设计及尺寸计算285.6 模具其他零部件设计305.7 绘制模具装配图326结论34致谢语35参考文献36引言模具是现代工业，特别是汽车、拖拉机、航空、无线电、电机、电器、仪器、仪表、兵器、日用品等工业必不可少的工艺装备。锻件、冲压件、压铸件、粉末冶金零件以及非金属零件，如塑料、陶瓷、橡胶玻璃等制品都是用模具成型的。模具技术直接影响制造业的发展、产品更新换代能力和产品竞争能力1。模具工业潜力很大，前景广阔。近十多年来，美国、日本、德国等发达国家的模具总产值已超过机床总产值。模具技术进步极大地促进了工业产品生产发展，因而深受赞誉。美国工业界认为

7、“模具工业是美国工业的基石”；在日本，模具被誉为“进入富裕社会的原动力”；在联邦德国，模具被冠之以“金属加工业中的帝王”支称；在罗马尼亚，有“模具就是黄金”之说2。可见模具工业在世界各国经济发展中具有极其重要的地位。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。模具工业是国民经济的基础工业，是高技术行业。模具设计与制造技术水平的高低，是衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志之一。模具设计与制造专业人才是制造业紧缺人才3。模具的类型较多，按照成形件材料的不同可分为冲压模具、塑料模具、锻造模具、压铸模具、橡胶模具、粉末冶金模具、玻璃模具和陶瓷模具。在模具工业的总产值中，冲压模具约占50%，

8、塑料模具约占33%，压铸模具约占6%，其它各类模具约占11%。冲模、塑料注射模和压铸模是其中应用最为广泛的三类模具4。其中，冲压模具的种类繁多，结构各异。按其用途可将冲压模具分为冲裁模、弯曲模、拉深模、冷挤模等。冲压加工是现代机械制造业中先进、高效的加工方法之一，它是利用各种压力机和安装在压力机上的模具，使材料在常温下或高温状态下进行分离或塑性变形，从而获得一定形状、尺寸和性能的一种方法。随着近代工业的发展，冲压技术得到了广泛应用。与传统的切削加工相比，我们可以发现冲压加工具有以下优点5。（1）通常有些零件用其它方法难以加工甚至无法加工，从而借助压力机的压力，利用模具能获得壁薄、质量轻、刚性好

9、、形状复杂的零件。（2）冲压加工的零件精度高，尺寸稳定，具有良好的互换性。（3）冲压冲压加工是少无切削加工的一种，部分零件冲压直接成型，无需任何再加工，材料利用率高。（4）生产效率高，生产过程易于实现机械化和自动化。（5）操作简单，便于组织生产。但由于冲模制造一般是单件小批量生产，精度高，技术要求高，是技术密集型产品，制造成本高。因而，冲压生产只有在生产批量大的情况下才能获得较高的经济效益5。本文所研究的是箱体散热片的冲压工艺及模具设计。箱体散热片是一种钣金件，其特点在于材料薄，重量轻，广泛应用于日常生活中，产品需求量大，用传统加工方法难以加工，且无法达到精度要求。而根据上述的冲压加工特点，我

10、们可以发现，采用冲压加工可以解决以上困难，而且采用冲压加工可以提高产品的生产率，操作起来也简单，便于组织生产，最终达到降低成本的目的。综上所述，冲压与其它加工方法相比，具有独到的特点，所以在工业生产中，尤其在大批量生产中应用十分广泛。相当多的工业部分都越来越多地采用冲压加工产品零部件，如机械制造、车辆生产、航空航天、电子、电器、轻工、仪表及日用品等行业。在这些工业部分中，冲压件所占的比重都相当大，不少过去用铸造、锻造、切削加工方法制造的零件，现在已被质量轻、刚度好的冲压件所代替。通过冲压加工，大大提高了生产率，降低了成本。可以说，如果在生产中不广泛采用冲压工艺，许多任务业部门的产品要提高生产率

11、、提高质量、降低成本，进行产品的更新换代是难以实现的6。1 零件的分析箱体散热片零件如图1-1所示，材料为L2，料厚t=2mm，大批量生产，要求表面无严重划痕和毛刺。图1-1 箱体散热片零件图1.1 零件的功用与经济性分析该零件是广泛应用于散热装置中的一种散热零部件，产品需求量大，属于大批量生产。零件工作时受力不大，对其强度和刚度要求不是很高。如果用传统的加工方法进行加工，难度大，产品的生产率低，成本也较高，而采用用冲压加工可以解决以上难题，而且操作简单，便于组织生产。1.2 零件的工艺性分析1.2.1 结构与尺寸该零件的结构为Z形弯曲件，形状较复杂，尺寸较多，采用冲压加工比较容易生产。1.2

12、.2 精度零件的尺寸公差除自由尺寸无精度要求之外，其余尺寸均为IT12级或比TI12级低，并无其它特殊要求，因此，利用普通冲压的方式就可以满足零件的图样要求。 1.2.3 材料该零件的材料为L2，抗剪强度，该材料具有较高的弹性和良好的塑性，冲压结构性较好。综上所述，该零件的工艺性较好，可以采用冲压加工。2 冲压工艺方案的分析与确定生产该零件所需的基本工序为冲孔、落料、弯曲。一般可以采用以下三种冲压工艺方案：方案一：先冲孔，再落料，再弯曲。方案二：冲孔、落料、弯曲级进冲压。方案三：先冲孔和落料，再弯曲。方案一，采用三副模具进行生产，生产率低，零件尺寸的累积误差大，但模具结构简单。方案二，采用一副

13、级进模进行生产，生产率可大大提高，但模具制造困难。方案三，采用一副冲裁模和一副弯曲模进行生产，可保证零件的尺寸精度要求，也可提高生产率。综上所述，采用方案三的冲压工艺进行生产。3 编写冲压工艺过程卡箱体散热片的冲压工艺过程见表3-1。表3-1 箱体散热片冲压工艺过程卡集美大学冷冲压工艺卡片产品型号零（部）件名称共2页产品名称箱体散热片零（部）件型号第1页材料牌号及规格材料技术要求毛坯尺寸每毛坯可制件数毛坯重量辅助材料L6 2mm175mm54mm条料2mm180mm1400mm25件工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时0下料剪床上裁板180mm1400mm剪床1冲孔落料冲孔与落料复合

14、J23-25冲孔落料复合模2弯曲Z形弯曲J23-25弯曲模续表3-1工序号工序名称工序内容加工简图设备工艺装备工时3检验按产品零件图检验编制（日期）审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期4 冲裁模的冲压工艺及模具设计4.1 零件展开尺寸的计算由于r/t=1/2=0.5，零件弯曲变形区材料变薄不严重，断面畸变较小，按应变中性层长度等于毛坯长度的原则来计算。由式（4-36）得应变中性层曲率半径的就是公式为5 ： =r+Kt (4-1)式中 K：应变中性层位移系数 r：弯曲内层半径 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）得弯一个直角弯曲件，其毛坯长度计算公式为5： L=L1+L2+ ( r+Kt) (4-2)式中 L：毛坯展开长度(mm)；L1、L2：工件直角边长度(mm)；工件有两个弯角，展开长度为L=47+96+27+21.5=174.7mm4.2 展开件的工艺性分析该零件的展开件结构尺寸较多。其中，凹模的最小宽度（t为材料厚度）。冲孔时有尺寸为，而冲孔时因受凸模强度的限制，孔的尺寸不能太小，冲孔的最小尺寸取决于材料