【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:
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