U形彎曲件模具設(shè)計

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1、U形彎曲件模具設(shè)計 （一）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。其工藝性分析內(nèi)容如下： 1.材料分析 45鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，具有良好的彎曲成形性能。 圖15 彎曲工件圖 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，而零件彎曲半徑，故不會彎裂。另外，零件上的孔位于彎曲變形區(qū)之外，所以彎曲時孔不會變形，可以先沖孔后彎曲。計算零件相對彎曲半徑，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。 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

2、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。 （二）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—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—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尺寸精度易

3、保證，生產(chǎn)效率較高。但由于該零件的孔邊距為4.75mm，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。 （三）零件工藝計算 1.彎曲工藝計算 （1）毛坯尺寸計算 圖16 坯料展開圖 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(yīng)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(shù)，所以坯料展開長度為 由于零件寬度尺寸為18

4、mm，故毛坯尺寸應(yīng)為64mm18mm。彎曲件平面展開圖見圖16，兩孔中心距為46mm。 （2）彎曲力計算 彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲，校正彎曲時的彎曲力和頂件力為 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(chǎn)中為安全，取≥，根據(jù)壓彎力大小，初選設(shè)備為JH23—25。 2.沖孔落料連續(xù)模工藝計算 （1）刃口尺寸計算 由圖3-2可知，該零件屬于一般沖孔、落料件。根據(jù)零件形狀特點，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，2φ8.5mm

5、和460.31mm由沖孔同時獲得。查得凸、凹模最小間隙，最大間隙，所以。 按照模具制造精度高于沖裁件精度3～4級的原則，設(shè)凸、凹模按IT8制造，落料尺寸，凸、凹模制造公差，磨損系數(shù)取0.75。沖孔尺寸，凸、凹模制造公差，磨損系數(shù)取0.5。根據(jù)沖裁凸、凹模刃口尺寸計算公式進行如下計算： 落料尺寸， 校核不等式≤，代入數(shù)據(jù)得。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： ， 。 將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得 故落料凸模和凹模最終刃口尺寸為：，。 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

6、，所以其凸、凹模刃口尺寸取為 沖孔： 校核，代入數(shù)據(jù)得：。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：， 。 將已知和查表的數(shù)據(jù)代入公式得 故沖孔凸模和凹模最終刃口尺寸為：，。 孔心距460.31mm 因為兩個孔同時沖出，所以凹模型孔中心距為 （2）排樣計算 分析零件形狀應(yīng)采用單直排的排樣方式，零件可能的排樣方式有如圖17所示兩種。 圖17 可能的排樣方式 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

7、b。同時，考慮凹模刃口強度，其中間還需留一空工位?，F(xiàn)選用規(guī)格為3mm1000mm1500mm的鋼板，則需計算采用不同的裁剪方式時，每張板料能出的零件總個數(shù)。 經(jīng)查得零件之間的搭邊值，零件與條料側(cè)邊之間的搭邊值，條料與導(dǎo)料板之間的間隙值，則條料寬度為 步距 由于彎曲件裁板時應(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數(shù)為 計算每個零件的面積，則材料利用率為。排樣圖如圖18所示。 圖18 零件的排樣圖 3.沖裁力計算 此例中零件的落料周長為148.52mm，沖孔周長為26.69mm，材料厚度3mm，45鋼的抗剪強

8、度取500MPa，沖裁力基本計算公式。則沖裁該零件所需落料力 沖孔力 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 計算零件所需總沖壓力 初選設(shè)備為JC23—63。 4.壓力中心計算 圖19 壓力中心的計算 零件為一對稱件，所以壓力中心就是沖裁輪廓圖形的幾何中心，但由于采用級進模設(shè)計，因此需計算模具的壓力中心。排樣時零件前后對稱，所以只需計算壓力中心橫坐標，如圖19所示建立坐標系。設(shè)模具壓力中心橫坐標為（計算時取代數(shù)值），則有 即 ， 解得 所以模具壓力中心坐標點為（-31.2 , 0）。 （四）沖壓設(shè)備的選用

9、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：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 mm710 mm 工作臺孔尺寸：φ250mm 模柄孔尺寸：φ50 mm80 mm 墊板厚度：90 mm 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

10、 滑塊中心線到床身距離：200mm 工作臺尺寸：370 mm560mm 工作臺孔尺寸：φ260mm 模柄孔尺寸：φ40 mm60mm 墊板厚度：50 mm （五）模具零部件結(jié)構(gòu)的確定 1.沖孔落料連續(xù)模零部件設(shè)計 （1）標準模架的選用 標準模架的選用依據(jù)為凹模的外形尺寸，所以應(yīng)首先計算凹模周界的大小。根據(jù)凹模高度和壁厚的計算公式得 凹模高度 凹模壁厚 所以，凹模的總長，為了保證凹模結(jié)構(gòu)對稱并有足夠的強度，將其長度增大到163mm。凹模的寬度。 模具采用后側(cè)導(dǎo)柱模架，根據(jù)以上計算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座200mm

11、200mm45mm，下模座200mm200mm50mm，導(dǎo)柱32mm160mm，導(dǎo)套32mm105mm43mm。 （2）其它零部件結(jié)構(gòu) 凸模固定板與凸模采用過渡配合關(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。 圖20 凸模結(jié)構(gòu)圖 模具是否需要采用墊板，以承壓面較小的凸模進行計算，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 查得鑄鐵模板的為90～140MPa，故 。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)

12、備的模柄孔尺寸，應(yīng)選用規(guī)格為A50105的模柄。 2.彎曲模主要零部件設(shè)計 根據(jù)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255mm110mm。 （1）工作部分結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)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(dāng)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 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，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。根據(jù)材料厚度取。 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

13、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，則凹模深度應(yīng)大于零件的高度，且高出值，如圖21所示。 4）凸、凹模間隙 根據(jù)U形件彎曲模凸、凹模單邊間隙的計算公式得 5）U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差 零件標注內(nèi)形尺寸時，應(yīng)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(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 （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

14、 認為自由狀態(tài)時，頂件板與凹模平齊，所以 由上兩個公式取。 2）確定橡膠墊的橫截面積 查得圓筒形橡膠墊在預(yù)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(jù)零件的形狀特點，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φ17mm，則其直徑D為 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(guī)格合理。橡膠的裝模高度約為0.85140=120mm。 （六）沖孔落料連續(xù)模裝配圖 有了上述各步計算

15、所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案，便可以對模具進行總體設(shè)計并畫出沖裁裝配圖如圖22所示。 模具閉合高度H模=45+8+20+15+14+12+25+50=189mm。 （七）彎曲模具裝配圖 由上述各步計算所得的數(shù)據(jù)，對彎曲模具進行總體設(shè)計并畫出裝配圖如圖23所示。 模具閉合高度H模=40+20+4+103=167 mm。 圖22 沖孔落料級進模 1-下模座 2、4、11-螺釘 3-導(dǎo)柱 5-擋料銷 6-導(dǎo)料板 7-導(dǎo)套 8、15、21-銷釘 9-導(dǎo)正銷 10-上模座 12-落料凸模 13-模柄 14-防轉(zhuǎn)銷 16-墊板 17-凸模固定板 18-沖孔凸模 19-卸料板 20-凹模