彎曲形壓板零件彎曲工藝設(shè)計(jì)

黎武雄

惠州經(jīng)濟(jì)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 惠州 516057

0 引言

彎曲形壓板零件為典型彎曲件，在生產(chǎn)生活中比較常見，根據(jù)產(chǎn)品零件相對(duì)彎曲半徑較小，采用楔塊式彎曲模。中間長(zhǎng)孔可用于定位定位，避免彎曲時(shí)的偏移。根據(jù)該零件形狀及尺寸特點(diǎn)，作出工藝設(shè)計(jì)分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 工藝分析

壓板零件（圖1）的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和材料均符合彎曲工藝性要求，相對(duì)彎曲半徑r/t=3.5＜5，回彈量不大，但零件形狀不對(duì)稱，彎曲時(shí)主要解決坯料的偏移問(wèn)題。零件的彎曲部位是R3.5mm的圓弧，按標(biāo)注的尺寸8±0.2mm可算出圓心角為135°～147°，所以按141°設(shè)計(jì)模具。

2 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀，可采用落料沖孔和彎曲兩道工序沖壓成形。在此只考慮彎曲工序，針對(duì)彎曲設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)方案。模具采用楔塊式彎曲模，模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。坯料以8.5×10的孔套在定位銷上定位，由于坯料受定位銷的限制和頂件塊的壓緊作用，避免了彎曲時(shí)的偏移。將凸模做成活動(dòng)式的，能實(shí)現(xiàn)同一滑塊進(jìn)行預(yù)彎和彎曲的先后動(dòng)作，并能避免凸模回程時(shí)與滑塊產(chǎn)生干涉。

圖1 壓板

圖2 模具結(jié)構(gòu)圖

3 工藝參數(shù)計(jì)算

3.1 坯料的展開長(zhǎng)度

根據(jù)零件彎曲圓弧部分r/t=3.5，查中性層位移系數(shù)表得x=0.468，圓弧中心角a=141°，直線部分長(zhǎng)度l=20-（3.5+1）=15.5mm，故坯料的展開長(zhǎng)度為L(zhǎng)z=l+πa（r+xt）/180°=15.5+3.14×141°×（3.5+0.468×1）/180°=25.3mm

3.2 彎曲力

彎曲過(guò)程有兩步，第一步是凸模向下運(yùn)動(dòng)的彎曲，其彎曲力按自由彎曲計(jì)算，取σb=400MPa，得F1=0.6KBt2σb/（r+t）=（0.6×1.3×30×12×400）/（3.5+1）=2080N

第二步是通過(guò)滑塊向左壓圓弧的彎曲，并施加校正力，其彎曲力按校正彎曲計(jì)算，取q=30MPa，得F2=Aq=30×8×30=7200N

校正力是通過(guò)斜楔傳遞給滑塊的，取斜楔的角度為45°，故總彎曲力為

3.3 回彈

回彈弧部分的相對(duì)彎曲半徑r/t=3.5＜5，故半徑的回彈量可以忽略。凸模的工作部分設(shè)計(jì)成半圓形，補(bǔ)償角度的回彈量足夠，因此不必計(jì)算。

3.4 凸模與滑塊（凹模）工作部位尺寸的確定

滑塊（凹模）在初始位置要配合凸模完成第一次彎曲，然后滑塊在斜楔的作用下向左移動(dòng)，完成圓弧部位的彎曲變形。由彎曲模凸、凹模的間隙系數(shù)表查出c=0.1，則凸模和凹模的間隙為：Z=tmax+ct=1.0+0.1×1=1.1mm

因彎曲半徑的回彈值可以忽略，故凸模圓角半徑rp=r=3.5mm。凹模的圓角rd=3t=3mm。凸模與滑塊（凹模）工作部位的尺寸關(guān)系如圖3所示。

當(dāng)滑塊的移動(dòng)行程為2.5mm時(shí)，滑塊上R4.5mm的圓心就可與凸模的圓心就可與凸模的圓心重合，因此滑塊的行程為2.5mm。

4 壓力機(jī)的選擇

壓力機(jī)公稱壓力的確定：彎曲過(guò)程中，校正彎曲力比自由彎曲力大很多，且兩者不同時(shí)存在，所以只考慮校正彎曲力，所以P=1.3F2=1.3×7200=9360N≈10kN所以選擇公稱壓力大于10kN的偏心壓力機(jī)即可。

5 選用彈簧

采用的彈簧有凸模背壓彈簧、彈頂器彈簧和滑塊復(fù)位彈簧。

1）凸模背壓彈簧：基本要求是彈簧的預(yù)壓力必須大于初始彎曲力2080N，以便實(shí)現(xiàn)由彈簧的彈力完成對(duì)坯料的預(yù)彎曲。凸模達(dá)到下止點(diǎn)時(shí)才開始與凸模固定板之間由相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這時(shí)斜楔剛推動(dòng)滑塊向左運(yùn)動(dòng)了2.5mm（由凸、凹模間隙及工作部位的尺寸關(guān)系確定），因斜楔的角度為45°，故凸模在固定板中的行程也是2.5mm，即彈簧進(jìn)一步的壓縮量為2.5mm；

2）彈頂器彈簧：彈頂器彈簧的預(yù)壓力同樣要大于2080N。同時(shí)，根據(jù)彎曲件的尺寸要求并考慮凹模的強(qiáng)度，凸模從接觸坯料到彎曲成形需下行14mm，即彈頂器的工作行程為14mm；

3）滑塊復(fù)位彈簧：滑塊復(fù)位彈簧只要求在上模回程時(shí)能使滑塊可靠復(fù)位，可采用一般圓柱螺旋彈簧。選用彈簧1.6×14×22 GB2089-1994，彈簧的極限壓縮量Fs=15.2mm極限工作壓力Fs=90.2N。

6 主要模具零件的設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工作過(guò)程

6.1 主要零件

6.1.1 凸模

凸模上部的圓柱市碟形彈簧的導(dǎo)向桿，至下至點(diǎn)時(shí)，凸模的上頂面與墊板接觸，對(duì)工件施加壓力。凸模上部圓柱的直徑稍小于彈簧內(nèi)徑（￠25.4mm），取為￠24mm。圓柱高度是彈簧壓縮變形后的高度，因每片彈簧的高度是3.4mm，工作時(shí)的總壓縮量是0.7mm，故圓柱的高度是（3.4-0.7）×8=21.6mm。凸模的中間部位是圓柱形的臺(tái)肩，直徑取￠50mm。凸模的下部為工作部位，具體尺寸如圖4所示。

圖3 工作部位關(guān)系

圖4 凸模

6.1.2 滑塊

圖5 滑塊

滑塊的斜面、底面和臺(tái)階面都是滑塊的工作面，因此表面要求光滑。滑塊的上部是坯料定位面，側(cè)面圓弧部位是彎曲凹模的工作部位，具體結(jié)構(gòu)和尺寸如圖5所示，滑塊的右側(cè)裝螺栓和彈簧，用作滑塊的復(fù)位。

6.2 模具工作過(guò)程

將坯料置于頂件塊上，在定位銷上定位，在壓力機(jī)的作用下，凸模下降，對(duì)工件施加壓力由背壓彈簧的彈力完成對(duì)坯料的預(yù)彎曲。滑塊（凹模）在初始位置配合凸模完成第一次彎曲，然后滑塊在斜楔作用下向左移動(dòng)，完成圓弧部位的彎曲變形。完成彎曲工序之后滑塊在復(fù)位彈簧作用下復(fù)位。

7 結(jié)論

綜上所述，彎曲形壓板零件為一簡(jiǎn)單彎曲零件，結(jié)構(gòu)形狀簡(jiǎn)單，但較為典型的彎曲零件。經(jīng)分析和計(jì)算，總結(jié)出以上的設(shè)計(jì)方案，采用楔塊式彎曲模，坯料受定位銷的限制和頂塊件的壓緊，避免了彎曲的偏移。凸模做成活動(dòng)式的，實(shí)現(xiàn)用同一滑塊進(jìn)行預(yù)彎和彎曲的先后動(dòng)作，避免了凸模回程時(shí)與滑塊產(chǎn)生干涉。在日新月異的社會(huì)發(fā)展中，人們對(duì)生活用品及其它消費(fèi)產(chǎn)品的要求也是精益求精，因此，產(chǎn)品及零件的質(zhì)量、精度將會(huì)大大提高，這就要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)和制造過(guò)程中考慮更多更好的方案來(lái)解決問(wèn)題，因而我們必須不斷地學(xué)習(xí)新知識(shí)和掌握先進(jìn)技術(shù)，探索模具的發(fā)展方向。

[1]薛啟翔.冷沖壓實(shí)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2]洪慎章.實(shí)用沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3]曹立文.新編實(shí)用沖壓模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].人民郵電出版社，2007.