V形沖壓彎曲成形結構分析及模具設計

文/王高平，尤華勝·長豐集團衡陽風順車橋有限公司

V形沖壓彎曲成形結構分析及模具設計

文/王高平，尤華勝·長豐集團衡陽風順車橋有限公司

沖壓彎曲成形是金屬材料件加工的常用方法。它是靠沖壓設備和模具對金屬毛坯件進行彎曲，沖壓彎曲成形實質上也就是在不加溫的條件下，對毛坯施加外力，不改變產品的材料性能，使之發生塑性變形或者分離，從而獲得一定尺寸、形狀和性能的工件的加工方法。其中當制件的相對寬度，就是指壓彎方向的寬度與制件厚度之比大于3時，我們一般用V形沖壓彎曲，習慣稱之為側向彎曲。下面就V形沖壓彎曲成形進行結構分析及模具設計。

沖壓件彎曲成形需要滿足的工藝條件

如圖1所示，任何制件如果采用壓彎的方式成形，就必須具有良好的工藝性，主要是滿足以下幾個方面的要求。

⑴彎曲半徑：彎曲件的成形圓角半徑r的尺寸必須合適，r過大時因受回彈的影響，制件精度不能保證，過小時容易產生裂紋。

⑵彎曲件直邊高度：彎曲件的直邊高度H必須大于最小彎邊高度Hmin，即H≥Hmin=r+2t，其中t為板厚。

⑶彎曲件的孔邊距L：當彎曲有孔的毛坯料時，從孔邊到彎曲邊的距離L必須符合下式：當t＜2時，L≥r+t；當t≥2時，L≥r+2t。

⑷彎曲件形狀和尺寸的對稱性：制件形狀盡量對稱，兩邊的成形高度相差不大。

⑸彎曲件的寬度b：針對窄板（寬度b比較小時）制件容易發生錯位移動的情況，必須增加限位裝置，此類模具結構就是側向壓彎成形。

⑹彎曲件的精度：一般彎曲件的尺寸公差等級最好在IT13級以下，角度公差最好大于30′。

沖壓彎曲模具結構

圖2所示為一種典型的彎曲制件，材料為45鋼，彎曲件的相對寬度t/b＝4/20＝0.2＜3，經過對上述6個方面介紹，斷定可以采用V形沖壓彎曲成形工藝。

V形沖壓彎曲成形模具的典型結構就是比正向壓彎的模具多兩個側板。下模夾在兩個側板的中間，有螺釘將3者組裝為一體，側板與下模座也用螺釘連接。側板的作用主要是在壓彎過程中防止制件側向移動或發生扭曲，定位板必須固定在側板的一側，靠調節定位螺釘伸出定位板的長度來限位，其常見結構如圖3所示。

制造工藝分析

若采用圖3所示模具結構，由于制件的厚度是4mm，兩個側板與下模用4個螺釘組裝后，間隙僅有4mm，（下模的厚度是4mm），制件成形時上模必須插入兩個側板里面。所以從強度方面考慮，為防止干涉，上模結構必須做成梯形，則工藝性不好，制造難度比較大。

由于制件成形時上模必須插入兩個側板里面，所以上下模的相對位置必須很準確，如果稍微錯位，就有可能造成上模損壞，這就要求沖壓設備的精度和穩定性必須很高。同時，由于制件成形時上模插入兩個側板里面，工作時沖壓設備調試行程的過程中上模的位置看不見，限位不好控制，可視化不好，容易在制件表面產生壓痕。

圖1 彎曲件尺寸圖

圖2 零件示意圖

圖3 常用模具結構示意圖

圖4 改進后模具結構示意圖

模具結構設計和改進

鑒于以上的工藝分析，對模具結構進行改進，其關鍵問題是如何將上模的厚度加大，使其制造簡單，剛性好，行程方便，從理論和使用方面分析如下：

⑴針對一次成形時兩個或多個制件（將多個制件疊壓在一起），特意地將上模厚度變厚。但前提條件是毛坯的外形尺寸一致性必須很好，否則制件成形將不一致。

⑵成形時上模不插入下模里面，對側板的上部形狀改進，使其形狀與上模一致，上模與側板接觸，沖壓設備停止運動。

比較以上兩種結構改進，第2種結構成形條件好，沖壓設備工作過程中可視化比較直接，限位控制比較準確，能有效防止制件表面產生壓痕，具體結構如圖4所示。

從上圖對比可以看出，結構改進前側板只是簡單的一個方形板料，上模的厚度必須嚴格按照制件厚度來設計，上部增寬加強剛性，但整體是一個細長型零件，剛性及強度不好；結構改進后下模的側板與上模的形狀完全一致，上模的厚度理論上可以隨意加大，強度完全可以保證，超行程或欠行程時只需要調整側板或下模任何一者即可，成形高度調整比較方便。

結束語

V形沖壓彎曲成形工藝是冷沖加工中的最常用的一種彎曲方法，其應用也比較廣泛，是沖壓制件成形的一種重要方法。但對于厚度比較薄，小于3mm的制件成形時，采用V形沖壓成形工藝時容易產生扭曲，彎曲成形性不好，通常考慮采用其他沖壓方法來完成。