形彎曲件模具設(shè)計(jì)

1、U形彎曲件模具設(shè)計(jì)1零件工藝性分析工件圖為圖15所示活接叉彎曲件，材料45鋼，料厚3mm。其工藝性分析素結(jié)構(gòu)鋼，具有良內(nèi)容如下:1.1材料分析45鋼為優(yōu)質(zhì)碳 好的彎曲成形性能。1.2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?？刹榈么瞬牧纤试S的最小彎曲半徑rmin =0.5t = 1.5mm，而零件彎曲半徑r = 2mm 1.5mm，故不會 彎裂。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。計(jì)算零件相對彎曲半徑r/t二0.67 ： 5，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。1.3.精度分析零件

2、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2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：落料一沖孔復(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：沖孔一落料連續(xù)沖壓，再彎曲。采用連續(xù)模和單工序彎曲模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需三道工序三副模具，生產(chǎn)效率較低。方案二需兩副模具，且用復(fù)合模生產(chǎn)的沖壓件形位精度和

3、尺寸精度易保證， 生產(chǎn)效率較高。但由于該零件的孔邊距為 4.75m m,小于凸凹模允許的最小壁厚 6.7mm，故不宜采用復(fù)合沖壓工序。方案三也需兩副模具，生產(chǎn)效率也很高，但零件的沖壓精度稍差。欲保證 沖壓件的形位精度，需在模具上設(shè)置導(dǎo)正銷導(dǎo)正，故其模具制造、安裝較復(fù)合 模略復(fù)雜。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。3零件工藝計(jì)算3.1.彎曲工藝計(jì)算毛坯尺寸計(jì)算對于r0.5t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,滬-46J圖16坯料展開圖=63.9 64mm18m m，故毛坯尺64mr 18mm。彎16，兩孔中心距為坯料總長度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓

4、弧部分長度之和，可查得中性層位移系 數(shù)x=0.28，所以坯料展開長度為由于零5(2寬度尺寸為寸應(yīng)為曲件平面展開圖見圖46mm。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)的彎曲力和頂件力為Fd =(0.30.8)F 自2F 校二 Ap=25 18 120 = 54kN =0.3 07皺口 r +t2 3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 2 x 550 =0.35kN生產(chǎn)中為安全，取 F壓力機(jī) 1.8卩校=1.8x54 = 97.2kN，根據(jù)壓彎力大小，初選設(shè)備為JH2325。32沖孔落料連續(xù)模工藝計(jì)算刃口尺寸計(jì)算由圖3-2可知，

5、該零件屬于一般沖孔、落料件。根據(jù)零件形狀特點(diǎn)，沖裁 模的凸、凹模采用分開加工方法制造。尺寸18mm、R9mm由落料獲得，2X 8.5mm和46土 0.31mm由沖孔同時(shí)獲得。查得凸、凹模最小間隙Zmin = 0.48mm，最大間隙 Zmax = 0.66mm，所以Z max - Z min = 0.66 - 0.48 = 0.18mm。按照模具制造精度高于沖裁件精度 34級的原則，設(shè)凸、凹模按IT8制造,落料尺寸18.43mm，凸、凹模制造公差6t = 6a = 0.027mm，磨損系數(shù)取0.75。沖孔尺寸85；36mm，凸、凹模制造公差 廿a = 0.022mm，磨損系數(shù)取0.5。根據(jù)沖裁凸

6、、凹模刃口尺寸計(jì)算公式進(jìn)行如下計(jì)算：落料尺寸18卩工.43 mm，校核不等式w Zmax - Zmin，代入數(shù)據(jù)得 0.027 0.027 二 0.054： 0.18。說明所取的與合適，考慮零件要求和模具制造情況，可適當(dāng)放大制造公差為：、t = 0.4 0.18mm = 0.072mm，、a = 0.6 0.18mm = 0.108mm。將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得La =(Lmax -X. Jo： =(18-0.75 0.43) 0.027mm =17.678T27mm0 00_Lt = (La - Z min )_t 二0.027 mm = 17.198_0.027 mm故落料凸模和凹模最

7、終刃口尺寸為：La =17.678：108mm ,Lt -17.1980q .072 mm。落料R9mm,屬于半邊磨損尺寸。由于是圓弧曲線，應(yīng)該與落料尺寸 18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取為1 0.108/20.054Ra17.6780mm = 8.839 0 mm1Rt17.198% .072/2 mm =8.599-8.036 mm2沖孔：8.500.36mm校核 、：A 乞 Zmax - Zmin，代入數(shù)據(jù)得：0.022 0.022 二 0.044 ： 0.18。說明所取的與合適，考慮零件要求和模具制造情況，可適當(dāng)放大制造公差為：、t =0.4 0.18mm = 0.072mm，、

8、a = 0.6 0.18mm = 0.108mm。將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得dT =(dmi)_ =(8.0. 0.36) j?.022 m =8.68_00022 mm-|q 022-|0 022dA =(dT Zmin)aA = (8.68 0.48) 0 mm = 9.16 0 mm故沖孔凸模和凹模最終刃口尺寸為：00.108dT = 8.68-0.072 mm， dA = 9.16 mm。孑L心距 46 0.31mm因?yàn)閮蓚€(gè)孔同時(shí)沖出，所以凹模型孔中心距為La = L - .: /8 = 46 - 0.62/8 = 46 - 0.078mm排樣計(jì)算分析零件形狀應(yīng)采用單直排的排樣方式，

9、零件可能的排樣方式有如圖17所示兩種。比較方案a和方案b,方案a是少廢料排樣，顯然材料利用率高，但因條料本身的剪板公差以及條料的定位誤差影響，工件精度不易保證，且模具壽命低，操作不便，排樣不適合連續(xù)模，所以選擇方案 b。同時(shí)，考慮凹模刃口強(qiáng) 度，其中間還需留一空工位?，F(xiàn)選用規(guī)格為 3mm x 1000mmx 1500mm的鋼板, 則需計(jì)算采用不同的裁剪方式時(shí)，每張板料能出的零件總個(gè)數(shù)。經(jīng)查得零件之間的搭邊值ai = 3.2mm，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值a = 3.5mm，條料與導(dǎo)料板之間的間隙值0.5mm，則條料寬度為圖17可能的排樣方式B 2 max + 2a +C)_k = (64 +

10、2 x 3.5 + 0.5)j8 mm = 71.50 mm步距 S = D a1 =18 3.2 = 21.2mm由于彎曲件裁板時(shí)應(yīng)考慮纖維方向，所以只能采用橫裁。即裁成寬71.5mm、長1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個(gè)數(shù)為-20 47 =940個(gè)=15001000-3.2515- 21.2計(jì)算每個(gè)零件的面積S =1846 18-2 二 8.5 = 968.9mm ,貝U材料4401.施1會 i丿11LIP.3 23moo利用率為100% = 940 968.9 100% =60.7%。排樣圖如圖18所示Lb Bb1500 100033沖裁力計(jì)算此例中零件的落料周長為148.52

11、mm,沖孔周長為26.69mm,材料厚度 3mm, 45鋼的抗剪強(qiáng)度取500MPa，沖裁力基本計(jì)算公式F = KLt 。則沖裁該 零件所需落料力圖18零件的排樣圖F1 =1.3 148.52 3 500 = 289614N 289.6kN沖孔力F2 =2 1.3 26.69 3 500 = 104091N 104.1kN模具結(jié)構(gòu)采用剛性卸料和下出件方式，所以所需推件力為Ft =NKt(F1 F2)=9 0.045 (289.6 104.1)kN 53kN3計(jì)算零件所需總沖壓力 F工二F1 F2 Ft = (289.6 104.1 53)kN二446.7kN初選設(shè)備為JC2363。3.4.壓力中

12、心計(jì)算零件為一對稱件，所以壓力中心就是沖裁輪圖19壓力中心的計(jì)算廓圖形的幾何中心，但由于采用級進(jìn)模設(shè)計(jì)，因此需計(jì)算模具的壓力中心。排 樣時(shí)零件前后對稱，所以只需計(jì)算壓力中心橫坐標(biāo)，如圖19所示建立坐標(biāo)系。設(shè)模具壓力中心橫坐標(biāo)為(計(jì)算時(shí)取代數(shù)值)，則有Fi(42.4 -Xo) = F2 xo即 289.6 (42.4-xo) =104.1 X。，解得xo = 31.2mm所以模具壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)為(-31.2,0)。4沖壓設(shè)備的選用4.1.沖孔落料連續(xù)模設(shè)備的選用根據(jù)沖壓力的大小，選取開式雙柱可傾臺壓力機(jī) JC23- 63,其主要技術(shù)參 數(shù)如下：公稱壓力：630kN滑塊行程：120mm最大閉合高度

13、：360 mm閉合高度調(diào)節(jié)量：80 mm滑塊中心線到床身距離：260mm工作臺尺寸：480 mm X 710 mm工作臺孔尺寸： 250mm模柄孔尺寸： 50 mmX 80 mm墊板厚度：90 mm4.2彎曲模設(shè)備的選用根據(jù)彎曲力的大小，選取開式雙柱可傾臺壓力機(jī) JH23 25,其主要技術(shù)參 數(shù)如下：公稱壓力：250kN滑塊行程：75mm最大閉合高度：260 mm閉合高度調(diào)節(jié)量：55mm滑塊中心線到床身距離：200mm工作臺尺寸：370 mm x 560mm工作臺孔尺寸： 260mm模柄孔尺寸： 40 mm x 60mm 墊板厚度：50 mm5模具零部件結(jié)構(gòu)的確定5.1沖孔落料連續(xù)模零部件設(shè)計(jì)

14、標(biāo)準(zhǔn)模架的選用標(biāo)準(zhǔn)模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計(jì)算凹模周界的大小。 根據(jù)凹模高度和壁厚的計(jì)算公式得凹模高度H = Kb =0.35 64mm ： 25mm凹模壁厚C = (1.52)H =1.8 25mm 46mm所以，凹模的總長L=562 46 = 148mm，為了保證凹模結(jié)構(gòu)對稱并有足 夠的強(qiáng)度，將其長度增大到163mm。凹模的寬度 64 2 46 = 156mm。模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座200mmx 200mmx 45mm，下模座 200mmx 200mmx 50mm，導(dǎo)柱32mmx 160mm，導(dǎo)套 32mmx 105mmx43mm。

15、其它零部件結(jié)構(gòu)凸模固定板與凸模米用過渡配合關(guān)系，厚度取凹模厚度的0.8倍，即20mm，平面尺寸與凹模外形尺寸相同。卸料板的厚度與卸料力大小、模具結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)， 取其值為14mm。導(dǎo)料板高度查表取12mm，擋料銷高度取4mm。 模具是否需要采用墊板，以承壓面較小的凸模進(jìn)行計(jì) 算，沖孔凸模承壓面的尺寸如圖20所示。則其承受的壓應(yīng) 力為圖20凸模結(jié)構(gòu)圖(52 7)kN心2 215 mm4二 334MPa查得鑄鐵模板的；p為90140MPa,故匚。因此需采用墊板，墊板厚度取8mm。模具采用壓入式模柄，根據(jù)設(shè)備的模柄孔尺寸，應(yīng)選用規(guī)格為A50X 105的模柄。52彎曲模主要零部件設(shè)計(jì)根據(jù)工件的材料、形

16、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 X 110mm。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r/t較小時(shí)，凸模圓角半徑取等于零件的彎曲半徑，即t = r = 2mm。2）凹模圓角半徑凹模圓角半徑不應(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rA = (2 3)t = 2.5 3mm 8mm。3）凹模深度圖21凹模結(jié)構(gòu)圖凹模深度過小，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

17、。 該零件為彎邊高度不大且兩邊要求平直的 U形彎 曲件，則凹模深度應(yīng)大于零件的高度，且高出值 h0 = 5mm，如圖21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 =tmax Ct = t 亠 亠 Ct =(3 0.18 0.04 3)mm = 3.3mm5）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Lt =(Lmin +0.75厶)$ _0.033 mm = 18.875_0.033 mmLa = (Lt 2Z

18、) 0a =(18.875 2 3.3) 0.0520.052mm = 25.475 0mm522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H 0 ( 3.5 4) H 工認(rèn)為自由狀態(tài)時(shí)，頂件板與凹模平齊，所以H 工=rA h0 h = (8 5 25)mm = 38mm由上兩個(gè)公式取 h = 140mm。2) 確定橡膠墊的橫截面積A = Fd / p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An5000 Roooomm20.53) 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 17mm,則其直徑D為4) 校核橡膠墊的自由高度D 113橡膠墊的高徑比在之間，所以選用的橡膠墊規(guī)格合理。橡膠的裝模 高度約為 0.85X 140=120mm。