U形件彎曲模具設計

【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，設計了可控制U形件回彈的彎曲模。

【關鍵詞】U形件;模具設計;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。其工藝性分析內容如下：

1.材料分析

45鋼為優質碳素結構鋼，具有良好的彎曲成形性能。

2.結構分析

零件結構簡單，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之外，所以彎曲時孔不會變形，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，該零件的生產包括落料、沖孔和彎曲三個基本工序，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。

方案二：落料—沖孔復合沖壓，再彎曲。采用復合模和單工序彎曲模生產。

方案三：沖孔—落料連續沖壓，再彎曲。采用連續模和單工序彎曲模生產。

通過對上述三種方案的綜合分析比較，該件的沖壓生產采用方案三為佳。本文重點介紹彎曲模具的設計方法

三、零件工藝計算

1.彎曲工藝計算

圖2坯料展開圖

（1）毛坯尺寸計算

對于有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴重，按中性層展開的原理，坯料總長度應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，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）彎曲力計算

彎曲力是設計彎曲模和選擇壓力機的重要依據。該零件是校正彎曲，校正彎曲時的彎曲力=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

生產中為安全，取≥97.2kN，根據壓彎力大小，初選設備為JH23—25。

2.彎曲模主要零部件設計

根據工件的材料、形狀和精度要求等，彎曲模采用非標準模架。下模座的輪廓尺寸為255mm×110mm。

（1）工作部分結構尺寸設計

1）凸模圓角半徑

在保證不小于最小彎曲半徑值的前提下，當零件的相對圓角半徑較小時，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 凹模結構圖

凹模圓角半徑不應過小，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一致，否則在彎曲時坯料會發生偏移。根據材料厚度取。

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，影響其質量;深度過大，則浪費模具鋼材，且需壓力機有較大的工作行程。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U形件彎曲模凸、凹模單邊間隙的計算公式得 Z=3.3mm

5）U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差

零件標注內形尺寸時，應以凸模為基準，間隙取在凹模上。而凸、凹模的橫向尺寸及公差則應根據零件的尺寸、公差、回彈情況以及模具磨損規律而定。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，其尺寸計算如下

1）確定橡膠墊的自由高度

認為自由狀態時，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壓量為10%～15%時的單位壓力為0.5MPa，所以

3）確定橡膠墊的平面尺寸

根據零件的形狀特點，橡膠墊應為圓筒形，中間開有圓孔以避讓螺桿。結合零件的具體尺寸，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

由上述各步計算所得的數據，對彎曲模具進行總體設計并畫出裝配圖如圖4所示。模具閉合高度H模=40+20+4+103=167 mm。

五、結束語

該模具經試模一次成功，沖出的工件毛刺小，表面平整，達到了企業的技術和批量生產的要求。廣泛用于生產機械零件、小五金件，可用于機械、車輛、船舶、工業設備、儀器儀表等各個領域

參考文獻：

[1]王孝培，沖壓手冊機械工業出版社（2012-11）

[2]王成璞 "周少蔚" ""U形件的彎曲工藝分析及模具設計 《模具工業》1992年12期

[3]姜奎華，沖壓工藝與模具設計，機械工業出版社（2002）

[4]姜銀方、袁國定"" 沖壓模具工程師手冊"" 機械工業出版社（2011-05）