170 封閉板成形模及沖壓工藝設計

170 封閉板成形模及沖壓工藝設計,封閉,封鎖,成形,沖壓,工藝,設計 封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 202.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計2.3.1 成形模結構設計2.3.1.1 總體結構圖 2.3-1 封閉板雙向彎曲成形模1、4.銷釘 2、26 螺釘 3.模柄 5、20.卸料螺釘 6、21.彈簧 7.上模座 8.墊板 9.導柱 10.導套 11.凸模固定板 12.支承圈 13.限位圈 14.翻邊凸模 15.彎曲凸模 16.凹模 17.頂料板 18.底座 19.下模座 22、23.定位板 24.螺釘 25.銷釘 27、28.支承板封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 21封閉板雙向彎曲（翻邊）成形模的結構見圖 2.3-1，該模具分上下兩部分，上部為常規(guī)的沖模結構形式，下部通過支承板將下模固定在底座上。這種結構形式的優(yōu)點為：①上部設計可不考慮壓力機的閉合高度，使模具結構緊湊、靈活；②適當設計支承板的高度和底座的固定槽，控制模具的閉合高度在壓力機的閉合高度范圍內(nèi)，使得模具安裝時不用墊鐵和壓板等，可直接用螺釘固定，模具安裝快捷、安全、方便。2.3.1.2 工作原理沖件在模具上采用外形定位，一次沖壓動作能完成雙向彎曲（翻邊）成形，且同時完成左、右封閉板的成形。在導柱上設置了限位圈 13，能快速調(diào)整模具的閉合高度。另外頂料板 17 兼有部分凹模的作用，翻邊凸模 14兼起壓料板的作用。由于零件的特殊性，其成形過程存在著雙向彎曲（翻邊） ，為保證成形的可靠，要求成形動作按設計意圖順序動作，其下部彈簧21 的彈力要大于上部彈簧彈力與中間 15mm 邊長彎曲成形力之和。模具的 工作過程為：上模隨壓力機滑塊向下運動，首先翻邊凸模 14 壓住坯料，此時，頂料板 17 與凹模上平面平齊。上模繼續(xù)下行，壓縮彈簧 6，在彎曲凸模 15 與頂料板上彎曲凹模槽作用下完成邊長 15mm 的向下彎曲。當翻邊凸模上平面碰到凸模固定板 11 后，再開始壓縮彈簧 21，在翻邊凸模 14 與凹模 16 的作用下完成向上的彎曲（翻邊）成形。沖壓成形后，上?；爻蹋陧斄习?17 的作用下，將沖件頂出凹模，完成一個沖壓過程。為使零件彎曲圓角成形清晰，上模需下行至頂料板的下平面碰到下模板，起到校正彎曲的作用。2.3.2 成型模工藝計算2.3.2.1 彎曲力的計算（1）邊長 15mm 的彎曲力的計算F1=0.6KBt2б b/(R+t)……………………(2.17)式中 F1——自由彎曲力（沖壓行程結束，尚未進行校正彎曲時的壓力）（N） ；B——彎曲件寬度（mm） ，取 57.5-2-2=53.5mm；t——彎曲件材料厚度（mm） ，取 1mm；封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 22R——彎曲內(nèi)半徑（mm） ，取 1.5mm；б b——材料抗拉強度（Mpa） ，取 390Mpa；K——安全因數(shù)，一般取 K=1.3。將以上數(shù)據(jù)代入（2.17）式,得：F1=0.6KBt2б b/(R+t)=0.6×1.3×53.5×12×390/（1.5+1）=6509.88N同時彎曲左、右兩對稱件的彎曲合力F=2F1cos37o=2×6509.88×cos37o=10398N,見圖（2.3-2） 。F2=qA……………………(2.18)式中 F 2——校正力（N） ；q——單位校正力，查表 3-3[3]，取q=15MPa；A——工件被校正部分的投影面積（mm 2） ，A=53.5×15×Sin16o≈221.19mm。將以上數(shù)據(jù)代入（2.18）式，得 F2=qA=15×221.19=3317.85N。F3=(0.3～0.8)F……………………(2.19)式中 F 3——壓料力（N） ；F——自由彎曲力（N） ，取 10398N。將以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得：F3=(0.3～0.8)F =(0.3～0.8)×10398=3119.4～8318.4，取 8318.4N。（2） 10mm 的直角彎曲力的計算高 10mm 的彎曲（翻邊）成形力按彎曲 L 形件的彎曲力公式計算，如下：FL=（0.65～0.8）Bt 2б b /(R+t) ……………………（2.20）式中 B——彎曲線長度，由 AutoCAD 的“工具”→“查詢” ，得 B=184.12mm；t——板料厚度，取 1mm。б b——材料抗拉強度，取 390MPa；R——彎曲內(nèi)半徑（mm） ，取 1.5mm；圖 2.3-2 彎曲合力封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 23將以上數(shù)據(jù)代入（2.20）式，得：FL=（0.65～0.8）Bt 2б b /(R+t)=（0.65～0.8）×（184.12×1 2×390）/（1.5+1）=18669.8～22978.2，取 22978.2N。F 總 =F+F2+F3+FL=10398+3317.85+8318.4+22978.2=45012.45N。根據(jù)總沖壓力初步選擇 J23-6.3 壓力機（查附錄 B3[3]） 。2.3.2.2 回彈量的確定由于 R=1.5mm，t=1mm,R<(5～8)t,所以工件的彎曲半徑變化不大，只需考慮角度回彈，又由于采用施加校正力的方法消除回彈，所以回彈量很小，能滿足工件要求，不需作回彈計算。2.3.2.3 計算壓力中心由于零件左、右對稱，其壓力中心一定在對稱軸Y 上，故 Xc=0,采用基于AutoCAD2000 的沖模壓力中心確定方法， （具體作法見沖裁模壓力中心的計算） ，得 Yc=-30.5mm。見圖 2.3-3。2.3.2.4 工作部分尺寸計算（1） 凸、凹模的圓角半徑彎曲件的相對彎曲半徑 r/t=1.5/1=1.5 較小，故彎曲（翻邊）凸模圓角半徑 rp取彎曲件的內(nèi)彎曲半徑 1.5mm。凹模圓角半徑不能太小，以免增加彎曲力，擦傷工作表面，按材料厚度來選?。寒?t≤2mm 時，r d=(3～6)t……………………（2.21）式中 t——材料厚度，取 1mm；rd——凹模圓角半徑（mm） 。將數(shù)據(jù)代入（2.21）式，取 r d=3×1=3mm。（2） 凹模深度凹模的工作深度決定板料的進模深度。凹模深度過大，不僅增加模具鋼圖 2.3-3 壓力中心封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 24的消耗，而且將增大壓力機的工作行程，使最大彎曲力提前出現(xiàn)，對壓力機很不利。凹模深度過小，可能造成彎曲件直邊不平直，降低其尺寸精度。因此，凹模深度要適當。查表 3—17[2]，得凹模深度增加值△L=3mm。（3） 凸、凹模之間的間隙Z=t+ct……………………（2.22）式中 Z——凸、凹模之間的間隙（mm） ；t——板料厚度，取 1mm；c——間隙系數(shù)，查表 3—18[2]，得 c=0.1。將以上數(shù)據(jù)代入（2.22）式，得 Z=t+ct=1+0.1×1=1.1mm。彎曲凸模與頂料板之間的間隙可適當取大一些（≥1.1mm） ，以防止頂料板的彎曲變形或斷裂，故取 1.15mm。翻邊凸模與凹模之間的間隙則應取小些，取 1.1mm,以提高沖件彎曲（翻邊）的成形質量。2.3.3 關鍵零件的設計2.3.3.1 凹模設計封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 25凹模采 用整體結構，這樣可極大地提高凹模的剛性，防止沖壓時的變形，提高沖件的質量。同時，整體結構便于制造和裝配，能簡化模具結構，提高加工精度。凹模的中間型孔尺寸是這樣得來的：將工件尺寸向外偏移一個凸、凹模間隙 1.1mm， （即將間隙取在凹模上） ，然后左、右件對稱布置，橫向距離取 31mm，查表 3—17[2]得凹模壁厚為 40mm，則經(jīng)圓整得凹模的外形尺寸260mm ×138mm，凹模的結構見圖 2.3-4。凹模材料選 T10A，熱處理 HRC56～60。中間型孔由線切割加工，使左、右件對稱性好，沖件質量高。2.3.3.2 翻邊凸模設計圖 2.3-4 凹模封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 26由于零件單獨成形時存在著橫向不平衡力，為使左、右件的橫向不平衡力相互抵消，將翻邊凸模設計成整體結構，但中間要通過彎曲凸模，并通過彎曲凸模導向。圖（2.3-5）所示為翻邊凸模的結構簡圖，在設計和制造時均要保證外部翻邊凸模輪廓與中間矩形孔之間的位置精度和尺寸精度，其中外部翻邊凸模按凹模配作，保證單面間隙 1.1mm，內(nèi)孔按彎曲凸 模配作，保證單面間隙 0.25mm。為了節(jié)約模具材料和安裝方便、安全，將翻邊凸模的非工作部分作成矩形，尺寸為 180.5mm×97.5mm。2.3.3.3 彈簧的設計為了保證按設計意圖順序動作，上模彈簧的總彈力必須小于下模彈簧的總彈力與彎曲（翻邊）成形力之和，且下部彈簧的總彈力要大于上部彈簧彈力與中間 15mm 邊長彎曲成形力之和。根據(jù)以上兩原則，上模選擇 9 號彈簧，下模選擇 80 號彈簧。2.3.4 設計其它零部件并校和核壓力機2.3.4.1 模座的選用本模具選用中間導柱標準鋼板模架，這種模架的導柱分布在矩形凹模對稱中心線上，沖壓時可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。根據(jù)凹模的外形尺寸 260mm ×138mm，選取如下：上模座 L/mm×B/mm×H/mm=250×200×40圖 2.3-5 翻邊凸模封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 27下模座 L/mm×B/mm×H/mm=250×200×50 導柱 d/mm×L/mm=30×150（左） 、32×150（右）導柱 d/mm×L/mm×D/mm=30×100×38（左） 、32×100×38（右）兩導柱的直徑不同，可避免上模與下模裝錯而發(fā)生啃模事故。為了保證使用中的安全性與可靠性，應注意：當模具處于閉合位置時，導柱上端面與上模座的上平面留 10～15mm 的距離，導柱下端面與下模座下平面留 2～5mm 的距離。導套與上模座上平面留不小于 3mm 的距離，同時，上模座開橫槽，以便排氣。2.3.4.2 定位裝置的設計由于上道工序的落料件上無可以利用的定位孔，且沖件輪廓形狀復雜，因此利用零件的外形輪廓，用定位板對其進行約束，使其定位準確、可靠。2.3.4.3 頂料板的設計頂料板兼起彎曲凹模的作用，為了保證邊長 15mm 的彎曲質量，適當增加工作部分長度，取 17mm。為了防止頂料板從中間斷裂，適當加大中部的厚度，取 10mm。頂料板的整體厚度為10+17×cos16o=26.34mm，圓整后取 27mm。其外型尺寸按凹模配作，保證間隙為 1.1mm。選擇 45 號鋼，熱處理 48～52。2.3.4.4 彎曲凸模的設計為了保證邊長 15mm 彎曲邊的質量，適當增加彎曲凸模工作部分的長度，取 16mm。其總長度為 32+35+16.5×cos16o=82.86mm，圓整后取 83mm。2.3.4.5 計算閉合高度并校核壓力機墊板厚度取 8mm；凸模固定板厚度取 32mm；圖 2.3-6 頂料板封閉板成形模及沖壓工藝數(shù)據(jù)庫設計 2.3 雙向彎曲（翻邊）成形模設計 28凹模厚度?。?7+10+3+3）mm=43mm，其中卸料板厚度為 27mm，翻邊高度為 10mm，凹模深度增加值△L=3mm，凹模圓角為 3mm。定位板厚度取 4mm；翻邊凸模厚度取 35，其中工作部分厚度?。?0+3+3+4+3）=23mm,其中翻邊高度為 10mm，凹模深度增加值△L=3mm，凹模圓角為 3mm，定位板厚度取 4mm，再留 3mm 的余量。支承板厚度取 40mm；底座厚度取 60mm。閉合高度 H=（50+8+32+35+1+27+40+40+60）mm=293mm，底座的外形尺寸為 550×300。由附錄 B3[3]可知 J23-6.3 壓力機的工作臺尺寸為200mm×310mm,故 23-63 壓力機不能適用，改選用 J23-63 壓力機，該壓力機的最大閉合高度為 360，最小閉合高度為 280mm,有： H 最大 -5≥H 模 ≥H 最小 +10代入數(shù)據(jù)；360-5≥293≥280+10工作臺尺寸（370mm×560mm）≥底座的外形尺寸（550mm×300mm）所以，確定采用 J23—63 型壓力機作為沖壓設備。雙向彎曲成形模由于需將雙向彎曲（翻邊）成形集中于一套模具，使得沖件的質量和生產(chǎn)效率較高，滿足了生產(chǎn)需要。設計要求模具在閉合狀態(tài)下，能對零件進行彎曲校正，因此，裝模過程中要嚴格控制模具的閉合高度（靠限位圈來完成） ，要求在閉合狀態(tài)時，限位圈上平面與導套下平面有 0.5mm～1mm 的間隙（試模時可在其中放入一段鉛絲，通過測量變形后鉛絲的厚度來嚴格控制模具的閉合高度。