U形彎曲件模具設(shè)計(jì)

U形彎曲件模具設(shè)計(jì) （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(jiǎn)單，左右對(duì)稱(chēng)，對(duì)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(huì)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(huì)變形，可以先沖孔后彎曲。計(jì)算零件相對(duì)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(lái)控制角度回彈。 3.精度分析 零件上只有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。 （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(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?gòu)澢?。采用三套單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓，再?gòu)澢?。采用?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?gòu)澢?。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(jiǎn)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(xiāo)導(dǎo)正，故其模具制造、安裝較復(fù)合模略復(fù)雜。 通過(guò)對(duì)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(jì)算 1.彎曲工藝計(jì)算 （1）毛坯尺寸計(jì)算 圖16 坯料展開(kāi)圖 對(duì)于有圓角半徑的彎曲件，由于變薄不嚴(yán)重，按中性層展開(kāi)的原理，坯料總長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和，可查得中性層位移系數(shù)，所以坯料展開(kāi)長(zhǎng)度為 由于零件寬度尺寸為18mm，故毛坯尺寸應(yīng)為64mm18mm。彎曲件平面展開(kāi)圖見(jiàn)圖16，兩孔中心距為46mm。 （2）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 對(duì)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(jì)算 （1）刃口尺寸計(jì)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(diǎn)，沖裁模的凸、凹模采用分開(kāi)加工方法制造。尺寸18mm、R9mm由落料獲得，2φ8.5mm和460.31mm由沖孔同時(shí)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(jí)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(jì)算公式進(jìn)行如下計(jì)算： 落料尺寸， 校核不等式≤，代入數(shù)據(jù)得。說(shuō)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，所以其凸、凹模刃口尺寸取為 沖孔： 校核，代入數(shù)據(jù)得：。說(shuō)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?yàn)閮蓚€(gè)孔同時(shí)沖出，所以凹模型孔中心距為 （2）排樣計(jì)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?gòu)U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。現(xiàn)選用規(guī)格為3mm1000mm1500mm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，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(shí)應(yīng)考慮纖維方向，所以只能采用橫裁。即裁成寬71.5mm、長(zhǎng)1000mm的條料，則一張板材能出的零件總個(gè)數(shù)為 計(jì)算每個(gè)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(jì)算 此例中零件的落料周長(zhǎng)為148.52mm，沖孔周長(zhǎng)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。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(jì)算零件所需總沖壓力 初選設(shè)備為JC23—63。 4.壓力中心計(jì)算 圖19 壓力中心的計(jì)算 零件為一對(duì)稱(chēng)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(jí)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(duì)稱(chēng)，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 即 ， 解得 所以模具壓力中心坐標(biāo)點(diǎn)為（-31.2 , 0）。 （四）沖壓設(shè)備的選用 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(kāi)式雙柱可傾臺(tái)壓力機(jī)JC23—63，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱(chēng)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(tái)尺寸：480 mm710 mm 工作臺(tái)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(kāi)式雙柱可傾臺(tái)壓力機(jī)JH23—25，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 公稱(chēng)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(tái)尺寸：370 mm560mm 工作臺(tái)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(jì) （1）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 凹模壁厚 所以，凹模的總長(zhǎng)，為了保證凹模結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)并有足夠的強(qiáng)度，將其長(zhǎng)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(jì)算結(jié)果，查得模架規(guī)格為：上模座200mm200mm45mm，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(guò)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(xiāo)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(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 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)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(jì) 根據(jù)工件的材料、形狀和精度要求等，彎曲模采用非標(biāo)準(zhǔn)模架。下模座的輪廓尺寸為255mm110mm。 （1）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(duì)圓角半徑較小時(shí)，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(guò)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(huì)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(guò)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(guò)大，則浪費(fèi)模具鋼材，且需壓力機(jī)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(jì)算公式得 5）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 （2）彈頂裝置中彈性元件的計(jì)算 由于該零件在成型過(guò)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 認(rèn)為自由狀態(tài)時(shí)，頂件板與凹模平齊，所以 由上兩個(gè)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(shí)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(diǎn)，橡膠墊應(yīng)為圓筒形，中間開(kāi)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(jì)算所得的數(shù)據(jù)及確定的工藝方案，便可以對(duì)模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫(huà)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(jì)算所得的數(shù)據(jù)，對(duì)彎曲模具進(jìn)行總體設(shè)計(jì)并畫(huà)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(jí)進(jìn)模 1-下模座 2、4、11-螺釘 3-導(dǎo)柱 5-擋料銷(xiāo) 6-導(dǎo)料板 7-導(dǎo)套 8、15、21-銷(xiāo)釘 9-導(dǎo)正銷(xiāo) 10-上模座 12-落料凸模 13-模柄 14-防轉(zhuǎn)銷(xiāo) 16-墊板 17-凸模固定板 18-沖孔凸模 19-卸料板 20-凹模