在2025年，筆記本電腦行業(yè)持續(xù)保持著高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，技術(shù)創(chuàng)新不斷涌現(xiàn)。從外觀設(shè)計(jì)到內(nèi)部性能，各個(gè)方面都在進(jìn)行著革新與突破。其中，筆記本電腦外殼的制造技術(shù)作為影響產(chǎn)品質(zhì)量與用戶體驗(yàn)的重要環(huán)節(jié)，也備受關(guān)注。如何設(shè)計(jì)出既滿足功能需求，又具備良好工藝性的外殼拉伸模，成為了行業(yè)內(nèi)研究的重點(diǎn)。

  一、筆記本電腦外殼沖壓工藝的詳細(xì)剖析

  筆記本電腦外殼作為電腦的重要組成部分，不僅承擔(dān)著保護(hù)內(nèi)部組件的作用，還對(duì)產(chǎn)品的外觀和質(zhì)感有著重要影響?！?a href="http://www.74cssc.cn/report/16628914.html" target="_blank">2025-2030年全球及中國(guó)筆記本電腦行業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報(bào)告》通過對(duì)其形狀的分析可知，加工基本工序包含落料、拉伸、沖孔、切邊。該外殼設(shè)有定位孔，若在落料時(shí)直接沖出，后續(xù)拉伸工序中的加熱處理會(huì)致使孔的形狀變形、尺寸失真，因此沖孔工序需安排在拉伸之后。同樣，零件的側(cè)切邊有著嚴(yán)格的外形尺寸及定位尺寸要求，若在落料時(shí)預(yù)留切邊缺口，后續(xù)拉伸工序會(huì)使側(cè)邊變形，導(dǎo)致尺寸與外形失真，所以切邊工序也需單獨(dú)設(shè)計(jì)。最終確定采用 4 副單工序模具進(jìn)行加工，其中拉伸模的設(shè)計(jì)是整個(gè)項(xiàng)目的關(guān)鍵與難點(diǎn)。

  二、筆記本電腦外殼拉伸模的關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素

  (一)模具圓角半徑的精準(zhǔn)確定

  筆記本電腦外殼為盒形件，在拉伸過程中，圓角半徑的確定至關(guān)重要。通過使用 AutoForm 進(jìn)行模擬，得到了拉伸件變形有限元分析模型。在沖壓過程中，采用單動(dòng)拉伸，設(shè)定摩擦系數(shù)為 0.15，壓邊力為 50kN，壓邊圈行程為 50mm，成形力為 200kN。以主應(yīng)變最小為目標(biāo)函數(shù)，通過設(shè)置壓邊力和拉延筋系數(shù)來優(yōu)化相關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)變量的初始值及取值范圍如表 1 所示。經(jīng) Sigma 優(yōu)化，122 次迭代后收斂誤差小于 0.01mm，優(yōu)化可行。理論上，拉伸件最小圓角半徑為 R2mm，根據(jù)凸模與拉伸件貼合關(guān)系，凸模的圓角半徑與直邊夾角圓角半徑均為 R2mm。對(duì)于凹模圓角半徑，依據(jù)計(jì)算公式 \(r_{A}=(6 \sim 10) t\) ，考慮到該拉伸件深度較小，為一次拉伸成形，過大的凹模圓角半徑會(huì)減少壓邊面積，導(dǎo)致毛坯邊緣在拉伸后期起皺，故選定 \(r_{A}=6 ~mm\) ，直邊夾角圓角半徑與拉伸件外部圓角半徑相同為 3mm。

  (二)壓邊方式的合理選擇與壓邊力計(jì)算

  壓邊力的計(jì)算依據(jù)公式 \(F_{p}=A_{p}\) ，其中 \(F_{p}\) 為壓力，A 為壓邊圈下被壓部分面積，P 為單位壓邊力。對(duì)于鎂合金板，單位壓邊力為 0.7 - 1.7MPa。經(jīng)計(jì)算，壓邊面積為 \(19529.68 ~mm^{2}\) ，代入數(shù)據(jù)可得該外殼在拉伸過程中的壓邊力為 \(13670.776 \sim 33200.456 N\) ，約為 \(13 \sim 33 kN\) 。

  (三)拉伸力的精確計(jì)算

  拉伸力按照計(jì)算低的矩形盒(一次工序拉伸)的公式 \(F_{L}=\left(2 b_{1}+2 b-1.72 r\right) t \sigma_ k_{4}\) 進(jìn)行計(jì)算。由于鎂合金 AZ31 在常溫下抗拉強(qiáng)度為 290MPa，不適合拉伸成形，需進(jìn)行加熱處理。加熱后，鎂合金的抗剪強(qiáng)度 \(\tau=\) 35 - 50MPa，抗拉強(qiáng)度 \(\sigma_=30 ~ 50 MPa\) ，拉伸系數(shù) \(k_{4}=0.7\) ，板料厚度 \(t=1 ~mm\) ，盒型件的角部圓角半徑 \(r=3 ~mm\) ，代入數(shù)據(jù)計(jì)算得出拉伸力 \(F_{L}=39369.4 N\approx 40 kN\) 。結(jié)合壓邊力 \(F_{??? }=13 ~ 33 kN\) ，總壓力 \(F_{??? }=F_{L}+F_{??? }=73 kN\) ，Y32 - 100A 型液壓機(jī)能夠滿足沖壓要求。

  (四)模具的總體設(shè)計(jì)方案

  本次拉伸模采用 Y32 - 100A 型四柱液壓機(jī)，根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，采用倒裝拉伸模。拉伸凹模安裝在上模座，利用剛性卸料板和彈簧配合實(shí)現(xiàn)卸料與壓料，通過 4 個(gè)定位銷釘對(duì)上工序沖裁出的坯料進(jìn)行定位。模具上下模座選用沖壓模具標(biāo)準(zhǔn)件，采用滑動(dòng)導(dǎo)向鑄鐵模座，四導(dǎo)柱模座，上模座型號(hào)為 GB/T2855.13 - 199，尺寸為 630×400×55mm;下模座型號(hào)為 GB/T2855.14 - 199，尺寸為 630×400×65mm。緊固件均采用內(nèi)六角圓柱頭螺釘，型號(hào)為 JB/ZQ4352 - 2006，凸模與凹模使用螺釘固定在上下模座上，壓料板依靠導(dǎo)柱導(dǎo)套運(yùn)動(dòng)，提高了模具精度。模具總裝圖如圖 5 所示。

  (五)拉伸件的后處理工序

  拉伸工序完成后得到的拉伸件，為滿足后續(xù)加工要求，需進(jìn)行后處理。首先是切除壓邊，可使用剪板機(jī)或者線切割去除多余殘料。其次是側(cè)切邊，由于產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，側(cè)邊有兩處尺寸較小的弧形孔，為便于后續(xù)加工，采用側(cè)切邊模具進(jìn)行切邊。

  三、筆記本電腦外殼沖壓生產(chǎn)模式的優(yōu)勢(shì)總結(jié)

  通過對(duì)筆記本電腦外殼沖壓工藝和拉伸模的設(shè)計(jì)研究可知，采用分散生產(chǎn)方式進(jìn)行筆記本電腦外殼沖壓具有顯著優(yōu)勢(shì)。這種生產(chǎn)方式操作簡(jiǎn)單，能夠降低生產(chǎn)過程中的技術(shù)難度和人力成本;成本低廉，減少了不必要的設(shè)備和工序投入;同時(shí)合格品率高，能夠保證產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，是適合大批量生產(chǎn)筆記本電腦外殼的較佳模式。在 2025 年筆記本電腦行業(yè)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，這種對(duì)外殼制造工藝的深入研究與創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將為筆記本電腦產(chǎn)品的質(zhì)量提升和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)提供有力支持。

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