U形件彎曲模具設(shè)計(jì)

【摘要】彎曲模具，是用于將金屬材料彎成一定形狀和角度的零件的沖壓模具。由于U形件的回彈大，且不易控制，成形難度大。通過對U形件的工藝分析，設(shè)計(jì)了可控制U形件回彈的彎曲模。

【關(guān)鍵詞】U形件;模具設(shè)計(jì);彎曲工藝;工藝分析;彎曲模

圖1彎曲工件圖

一、零件工藝性分析

工件圖為圖1所示活接叉彎曲件，材料45鋼，料厚3mm。其工藝性分析內(nèi)容如下：

1.材料分析

45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的彎曲成形性能。

2.結(jié)構(gòu)分析

零件結(jié)構(gòu)簡單，左右對稱，對彎曲成形較為有利。另外，零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外，所以彎曲時(shí)孔不會變形，可以先沖孔后彎曲。卸載后彎曲件圓角半徑的變化可以不予考慮，而彎曲中心角發(fā)生了變化，采用校正彎曲來控制角度回彈。

3.精度分析

零件上只有1個(gè)尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求屬于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14選取，所以普通彎曲和沖裁即可滿足零件的精度要求。

4.結(jié)論：由以上分析可知，該零件沖壓工藝性良好，可以沖裁和彎曲。

二、工藝方案的確定

零件為U形彎曲件，該零件的生產(chǎn)包括落料、沖孔和彎曲三個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案：

方案一：先落料，后沖孔，再彎曲。采用三套單工序模生產(chǎn)。

方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，再彎曲。采用復(fù)合模和單工序彎曲模生產(chǎn)。

方案三：沖孔—落料連續(xù)沖壓，再彎曲。采用連續(xù)模和單工序彎曲模生產(chǎn)。

通過對上述三種方案的綜合分析比較，該件的沖壓生產(chǎn)采用方案三為佳。本文重點(diǎn)介紹彎曲模具的設(shè)計(jì)方法

三、零件工藝計(jì)算

1.彎曲工藝計(jì)算

圖2坯料展開圖

（1）毛坯尺寸計(jì)算

對于有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴(yán)重，按中性層展開的原理，坯料總長度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，可查得中性層位移系數(shù)，所以坯料展開長度為

由于零件寬度尺寸為18mm，故毛坯尺寸應(yīng)為64mm×18mm。彎曲件平面展開圖見圖2，兩孔中心距為46mm。

（2）彎曲力計(jì)算

彎曲力是設(shè)計(jì)彎曲模和選擇壓力機(jī)的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲，校正彎曲時(shí)的彎曲力=54kN和頂件力=5kN

對于校正彎曲，由于校正彎曲力比頂件力大得多，故一般可以忽略，即

生產(chǎn)中為安全，取≥97.2kN，根據(jù)壓彎力大小，初選設(shè)備為JH23—25。

2.彎曲模主要零部件設(shè)計(jì)

根據(jù)工件的材料、形狀和精度要求等，彎曲模采用非標(biāo)準(zhǔn)模架。下模座的輪廓尺寸為255mm×110mm。

（1）工作部分結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)

1）凸模圓角半徑

在保證不小于最小彎曲半徑值的前提下，當(dāng)零件的相對圓角半徑較小時(shí)，凸模圓角半徑取等于零件的彎曲半徑，即。

2）凹模圓角半徑

圖3 凹模結(jié)構(gòu)圖

凹模圓角半徑不應(yīng)過小，以免擦傷零件表面，影響沖模的壽命，凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)坯料會發(fā)生偏移。根據(jù)材料厚度取。

圖4 彎曲模裝配圖

1、2-螺釘 3-彎曲凹模 4-頂板 5-銷釘 6-模柄 7-凸模 8-銷釘 9-定位板

10-下模座 11-頂料螺釘 12-拉桿 13-托板 14-橡膠 15-螺母

3）凹模深度

凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，零件回彈大且不平直，影響其質(zhì)量;深度過大，則浪費(fèi)模具鋼材，且需壓力機(jī)有較大的工作行程。該零件為彎邊高度不大且兩邊要求平直的U形彎曲件，凹模深度應(yīng)大于零件的高度，且高出值h=5mm，如圖3所示。

4）凸、凹模間隙

根據(jù)U形件彎曲模凸、凹模單邊間隙的計(jì)算公式得 Z=3.3mm

5）U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差

零件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)，間隙取在凹模上。而凸、凹模的橫向尺寸及公差則應(yīng)根據(jù)零件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規(guī)律而定。因此，凸、凹模的橫向尺寸分別為

（2）彈頂裝置中彈性元件的計(jì)算

由于該零件在成型過程中需壓料和頂件，所以模具采用彈性頂件裝置，彈性元件選用橡膠，其尺寸計(jì)算如下

1）確定橡膠墊的自由高度

認(rèn)為自由狀態(tài)時(shí)，頂件板與凹模平齊，所以取=140mm。

2）確定橡膠墊的橫截面積

查得圓筒形橡膠墊在預(yù)壓量為10%～15%時(shí)的單位壓力為0.5MPa，所以

3）確定橡膠墊的平面尺寸

根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)，橡膠墊應(yīng)為圓筒形，中間開有圓孔以避讓螺桿。結(jié)合零件的具體尺寸，橡膠墊中間的避讓孔尺寸為φ17mm，則其直徑D為113mm

4）校核橡膠墊的自由高度

橡膠墊的高徑比在0.5～1.5之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.85×140=120mm。

四、彎曲模具裝配圖

由上述各步計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，對彎曲模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫出裝配圖如圖4所示。模具閉合高度H模=40+20+4+103=167 mm。

五、結(jié)束語

該模具經(jīng)試模一次成功，沖出的工件毛刺小，表面平整，達(dá)到了企業(yè)的技術(shù)和批量生產(chǎn)的要求。廣泛用于生產(chǎn)機(jī)械零件、小五金件，可用于機(jī)械、車輛、船舶、工業(yè)設(shè)備、儀器儀表等各個(gè)領(lǐng)域

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