机壳多工位级进模设计

摘要：针对机壳工艺结构特点，巧妙地安排排样载体，设计切断与弯曲工序，实现了连续冲压的可行方案，设计了合理的排样与模具结构。解决了四面弯曲盒形制件的连续冲压瓶颈问题，提高了生产效率，降低了成品不良率。

典型的四面弯曲的盒形机壳零件，如图1所示，材料为SECC，料厚0.6mm，为满足制件的装配要求，未注公差的尺寸均执行GB 1394-2002：冲裁特征按ST6级、成形特征按FT7级。为满足大批量的需求，工程研讨决定采用连续冲压的成型工艺方案，但是密集的散热孔和四面弯曲特征是模具设计的技术瓶颈，对此设计了切断与弯曲工序复合结构应用于级进模中，满足了成本、质量、批量等多方面的要求，经验证该工艺方案与模具设计是可行、可靠的。

图1 零件示意图

1 工艺分析

1.1 材料性能分析

SECC是日本JIS牌号，也就是电镀锌钢板，近年取代了传统的SPCC钢板作为电器、通讯等产品的壳体零件的主要材料，它保持了SPCC(冷轧板)的强度、塑性和韧性好等优良性能，其镀层具有较好的耐指纹和耐腐蚀性能，且不含任何对粘结剂结合力或涂漆性能有害的微量元素，利于环保。所以，SECC冲压性能非常好，并被广泛应用。

1.2 结构工艺性分析

由图2毛坯展开图可知，该制件各特征都没有超出冲压工艺极限，但是分为126个 的孔属于密集孔。冲孔凸模的安装空间受限，需要分步冲裁，并采用台阶式圆形凸模(GB2863.1)密集型的群装方案;其外形落料曲线非常复杂，在冲裁工序安排时必须从零件加工的可行性和寿命角度考虑，必须分段进行简化，逐步冲裁。前后两次的“接刀”设计时需要特别注意;标识为O、P、Q、R的4道弯曲为主要弯曲，其角度为90°，直边高度比较大，卸载后的回弹较大，所以需要采用斜楔弯曲成形减少回弹;其余的14道弯曲(图中标识的A-R共18道弯曲)，其方向不一致，需要根据4道主要弯曲决定向上或向下折弯。

图2 展开图

2 排样设计

因为制件的主要结构特点是四面弯曲，采用双载体或中间载体都可能导致无法顺利成形，并且料厚为0.6mm，材料刚性较差，所以决定双侧载体排样方式。这样既能满足成形要求，又能提高材料利用率，精定位的导正孔安排在载体上。从图3可以看出，搭边废料较小、轮廓曲线复杂，采用当料销粗定位不切实际，故采用侧刃定位。

排样图的工序安排，如图3所示：(1)刻印(打标记);(2)冲孔、冲裁外形;(3)冲孔、翻孔;(4)冲裁外形;(5)冲孔，冲裁外形，弯曲标识A处、B处和C处;(6)弯曲标识G处、H处、I处和J处;(7)弯曲标识K处和L处;(8)弯曲标识M处、N处、D处、E处和F处;(9)弯曲标识O处和P处;(10)弯曲标识L处和R处，分离。

图3 排样图

3 模具结构设计

制件结构尺寸较大，排样工位较多，导致模具规模较大，合理设计模具结构是产品质量的重要保证，模具总装图，如图4所示。设计重点如下。

1底板 2模脚 3下模座 4下垫板 5凹模固定板 6卸料板 7卸料背板 8凸模固定板

 9上垫板 10上模座 11垫块 12弹簧安装板 13顶板 14浮顶导料销 15外导

16卸料弹簧 17卸料螺钉 18内导 19导正销 20浮顶块导柱 21定位销 22压料销

图4 模具总装图(仅标注结构零件)

3.1模架与导向装置

该模具模架为自制四滚轴导柱式钢质模架，模具结构比较大，模板由3块板相拼而成。因新做冲裁间隙为0.03mm，仅仅依靠6个外导柱无法消除模内不定因素引起的导向误差，所以在模板内装有12套自润滑小导柱，大大提高了模具精度与安全保障。

3.2定位装置

级进模的定位包括导料和定距。模外采用导料板导料，模内用浮顶两用导料销(件14)。由图3的排样可知，外形落料完成后，无法设置导料零件。所以，前端的条料的导料精度要求较高。另外，制件成形特征较多，为送料顺利，除浮顶两用导料销浮料之外，还在多处利用浮料块的浮料装置进行浮料。定距是由侧刃装置粗定距、导正销精定位。

3.3卸料装置

SPCC材料刚度虽好，但料厚仅有0.6mm，必须采用弹性卸料装置，除卸料之外，还兼有压料功能，确保制件的平整度。同时，冲裁凸模与卸料板的单边间隙为0.01mm，小于冲裁间隙，对凸模就有导向作用。卸料和压料力要求较大，需要的弹簧较多，采用一般的弹簧安装方法无法满足空间要求，这里设计为弹簧安装于安装板内。

4 结束语

本文详细介绍了巧妙设计排样载体和工作零件，实现了连续冲压盒形弯曲制件的可能，虽然模具结构复杂，但是生产效率大大提高，制件精度得到了保障。通过近两年的生产实践，该模具运行稳定，满足了大批量的要求。

参考文献：

[1] 王孝培.冲压设计资料[M].北京：机械工业出版社.1988.

[2] 王俊彪.多工位级进模设计[M].西安：西北工业大学出版社.1999.

[3] 田嘉生.冲模设计基础[M].北京：航空工业出版社.1994.