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时间:2019-01-09
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1、U形件弯曲模具设计 【摘要】弯曲模具,是用于将金属材料弯成一定形状和角度的零件的冲压模具。由于U形件的回弹大,且不易控制,成形难度大。通过对U形件的工艺分析,设计了可控制U形件回弹的弯曲模。 【关键词】U形件;模具设计;弯曲工艺;工艺分析;弯曲模 图1弯曲工件图 一、零件工艺性分析 工件图为图1所示活接叉弯曲件,材料45钢,料厚3mm。其工艺性分析内容如下: 1.材料分析 45钢为优质碳素结构钢,具有良好的弯曲成形性能。 2.结构分析 零件结构简单,左右对称,对弯曲成形较为有利。另外,零
2、件上的孔位于弯曲变形区之外,所以弯曲时孔不会变形,可以先冲孔后弯曲。卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑,而弯曲中心角发生了变化,采用校正弯曲来控制角度回弹。 3.精度分析6 零件上只有1个尺寸有公差要求,由公差表查得其公差要求属于IT14,其余未注公差尺寸也均按IT14选取,所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。 4.结论:由以上分析可知,该零件冲压工艺性良好,可以冲裁和弯曲。 二、工艺方案的确定 零件为U形弯曲件,该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序,可有以下三种工艺方案: 方案一:
3、先落料,后冲孔,再弯曲。采用三套单工序模生产。 方案二:落料―冲孔复合冲压,再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。 方案三:冲孔―落料连续冲压,再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。 通过对上述三种方案的综合分析比较,该件的冲压生产采用方案三为佳。本文重点介绍弯曲模具的设计方法 三、零件工艺计算 1.弯曲工艺计算 图2坯料展开图 (1)毛坯尺寸计算 对于有圆角半径的弯曲件,由于变薄不严重,按中性层展开的原理,坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和,可查得中性层位移系数,所以坯料展开长
4、度为 6 由于零件宽度尺寸为18mm,故毛坯尺寸应为64mm×18mm。弯曲件平面展开图见图2,两孔中心距为46mm。 (2)弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲,校正弯曲时的弯曲力=54kN和顶件力=5kN 对于校正弯曲,由于校正弯曲力比顶件力大得多,故一般可以忽略,即 生产中为安全,取≥97.2kN,根据压弯力大小,初选设备为JH23―25。 2.弯曲模主要零部件设计 根据工件的材料、形状和精度要求等,弯曲模采用非标准模架。下模座的轮廓尺寸为255mm×110
5、mm。 (1)工作部分结构尺寸设计 1)凸模圆角半径 在保证不小于最小弯曲半径值的前提下,当零件的相对圆角半径较小时,凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径,即。 2)凹模圆角半径 图3凹模结构图 凹模圆角半径不应过小,以免擦伤零件表面,影响冲模的寿命,凹模两边的圆角半径应一致,否则在弯曲时坯料会发生偏移。根据材料厚度取。 图4弯曲模装配图6 1、2-螺钉3-弯曲凹模4-顶板5-销钉6-模柄7-凸模8-销钉9-定位板 10-下模座11-顶料螺钉12-拉杆13-托板14-橡胶15-螺母 3)凹
6、模深度 凹模深度过小,则坯料两端未受压部分太多,零件回弹大且不平直,影响其质量;深度过大,则浪费模具钢材,且需压力机有较大的工作行程。该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件,凹模深度应大于零件的高度,且高出值h=5mm,如图3所示。 4)凸、凹模间隙 根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得Z=3.3mm 5)U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差 零件标注内形尺寸时,应以凸模为基准,间隙取在凹模上。而凸、凹模的横向尺寸及公差则应根据零件的尺寸、公差、回弹情况以及模具磨损规律而定。因此,凸、凹模的
7、横向尺寸分别为 (2)弹顶装置中弹性元件的计算 由于该零件在成型过程中需压料和顶件,所以模具采用弹性顶件装置,弹性元件选用橡胶,其尺寸计算如下 1)确定橡胶垫的自由高度 认为自由状态时,顶件板与凹模平齐,所以取=140mm。 2)确定橡胶垫的横截面积6 查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%~15%时的单位压力为0.5MPa,所以 3)确定橡胶垫的平面尺寸 根据零件的形状特点,橡胶垫应为圆筒形,中间开有圆孔以避让螺杆。结合零件的具体尺寸,橡胶垫中间的避让孔尺寸为φ17mm,则其直径D为113mm
8、 4)校核橡胶垫的自由高度 橡胶垫的高径比在0.5~1.5之间,所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85×140=120mm。 四、弯曲模具装配图 由上述各步计算所得的数据,对弯曲模具进行总体设计并画出装配图如图4所示。模具闭合高度H模=40+20+4+103=167mm。 五、结束语 该模具经试模一次成功,冲出的工件毛刺小,表面平整,达到了企业的
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