弯曲模设计实例

完成图示弯曲件的模具设计材料：45钢，料厚：3mm 内容：完成上述U形弯曲件展开坯料的工艺性分析、工艺方案制定以及相关工艺计算，并绘制制坯模简图。并强化冲裁模设计步骤和主要内容。 1.设计任务工艺性分析： 材料：45钢，料厚：3mm （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v零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。v查得此材料所允许的最小弯曲半径1.5mm，而零件弯曲半径为2mm，故不会弯裂。v零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。v计算零件相对弯曲半径 ，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生的变化，可以采用校正弯曲来控制。567.0/ tr （3）精度分析 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。 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。 2. 工艺方案的制定 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：v方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工 序模生产。v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。v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。 v方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。v方案二需两副模具，精度高、生产效率较高。但由于该零件的孔边距为4.75mm，小于凸凹模允许的最小壁厚6.7mm，故不能采用复合冲压工序。v方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。 结论：采用方案三为佳。 3. 坯料展开尺寸计算 该例属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x=0.28，所以坯料展开长度为 由于零件宽度尺寸为18mm，故毛坯尺寸应为64mm18mm。64mm63.9 )328.02(180902)1025(2)5916(Z L 3. 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，故顶件力可以忽略，其校正弯曲时的弯曲力为kN541201825 ApF校生产中为安全，取 ，根据压弯力大小，初选设备为JH2325。kN2.97548.18.1 校F压力机F 4. 工作零件设计与计算 （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 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 。 /r tmm2p rr mm8mm35.2)32( d tr （3）凹模深度 由于该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形弯曲件，所以凹模深度应大于零件的高度，且高出值 。 （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 mm50 h mm3.3mm)304.018.03( max CttCttZ （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、凹模的横向尺寸分别为 T0 0 0T min 0.033 0.033( 0.75 ) (18.5 0.75 0.5) mm 18.875 mmL L A 0.052 0.052A T 0 0 0( 2 ) (18.875 2 3.3) mm 25.475 mmL L Z 弯曲模零部件设计 （1）模座的设计 模具采用无导向模架，且为非标准件，只有下模座。初定 其底板厚度为45mm。底板上部铸有一体的左右挡块，以平衡弯曲时的侧向力。两挡块的厚度为45mm，高度与弯曲凹模高度相等等于58mm。 （2）模柄 模具采用槽型模柄与弯曲凸模之间相连组成上模，因模具选用的设备为JH2325，所以选用规格为5030的槽型模柄。 （3）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 工）（HH 45.30 mm38mm)2558( 0A hhrH工所以取 mm1400 H 2）确定橡胶垫的横截面积A 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 2D 100005.0/5000/ mmpFA 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17mm，则其直径D为 2 217 4 17 43 (10000 3 ) 117mm4 4D A 2D 0.7(0.3 0.8) (0.3 0.8) 5000NbKBtF F r t 自约 4）校核橡胶垫的自由高度0 140 1.2117HD 橡胶的高径比 橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为0.85140=120mm。 弯曲模结构图1、2-螺钉 3-凹模4-顶件板 5、8-销钉 6-槽型模柄 7-弯曲凸模 9-定位板 10-下模座 11-螺钉 12-螺杆 13-上垫板 14-橡胶 15-下垫板 另外：冲孔落料级进模工艺计算 由以上计算可知，弯曲件的坯料形状及尺寸如下图所示，材料为45钢，料厚3mm。零件的生产方案在工艺性分析中明确为冲孔落料级进模，其工艺计算主要内容包括：刃口尺寸计算、排样计算、冲压力与压力中心计算。 1.刃口尺寸计算 根据零件形状、厚度与精度要求，决定采用分开制造法计算凸、凹模的刃口尺寸。 落料尺寸：18mm、R9mm；冲孔尺寸：28.5mm、460.31mm 。查得凸、凹模最小间隙 ，最大间隙 。取凸、凹模的制造公差为IT8，则 落料尺寸 ，凸、凹模制造公为 ，磨损系数X=0.75。 冲孔尺寸 ，凸、凹模制造从为 ，磨损系数X=0.5。 经校验，以上两尺寸均满足不等式 ，且由于数值相差较大，所以调整凸模的制造公差为 ，凹模的制造公差为 。mm48.0min Zmm66.0max Z mm18 0 43.0 T A 0.027mm mm5.8 36.00 A T 0.022mm AT T A minmax ZZ T 0.072mm A 0.108mm 落料尺寸具体计算：mm180 43.0 d 0.108 0.108A max 0 0 0( ) (18-0.75 0.43) mm 17.678 mmL L X p0 0 0T A min -0.072 0.072( ) (17.678-0.48) mm 17.198 mmL L Z R9mm，属于半边磨损尺寸。由于是圆弧曲线，应该与落料尺寸18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取为 0.108/2 0.054A 0 01 17.678 mm 8.839 mm2R 0 0T 0.072/2 0.0361 17.198 mm 8.599 mm2R 冲孔尺寸计算：mm5.8 36.00 p0 0 0T min 0.072 0.072( ) (8.5 0.5 0.36) mm 8.68 mmd d X d 0.108 0.108A T min 0 0 0( ) (8.68 0.48) mm 9.16 mmd d Z 孔心距460.31mm mm078.0468/62.0468/ d LL 2.排样计算可能的排样方案：方案a：少废料排样，材料利用率高，但工件精度不易保证，且模具寿命低，操作不便。 方案b：材料利用率较a）低，但生产零件精度高，便于操作。同时，考虑凹模刃口强度，其中间需留一空工位。 排样尺寸确定： 选用规格为3mm1000mm1500mm的钢板 ，查得零件之间的搭边值 ， 零件与条料侧边之间的搭边值 ，条料与导料板之间的间隙值 ，则条料宽度为 mm2.31 amm5.3a mm5.0C mm5.71mm)5.05.3264()2( 0 8.00 8.00max CaDB步距为mm2.212.3181 aDS 由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以只能采用横裁。即裁成宽71.5mm、长1000mm的条料，则排样图应为 3.冲压力计算 零件的落料周长为148.52mm，冲孔周长为26.69mm，材料厚度3mm，45钢的抗剪强度取500MPa，则 kN6.289N289614500352.1483.11 F落料力冲孔力kN1.104N104091500369.263.122 F推件力kN53kN)1.1046.289(045.039)( 21TT FFNKF冲压力kN7.446kN)531.1046.289(T21 FFFF总初选设备JC2363。 4.压力中心计算 零件采用级进模生产，所以需计算模具的压力中心。如图建立坐标系，则有：0201 )4.42( xFxF 00 1.104)4.42(6.289 xx mm2.310 x模具压力中心坐标点为（-31.2 , 0）。 冲孔落料级进模零部件设计： （1）标准模架的选用 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算凹模周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度mm25mm6435.0 KbH凹模壁厚mm46mm258.1)25.1( HC mm14846256 L凹模宽度，为了保证凹模结构对称并有足够的强度，将其长度增大到163mm。 mm15646264 B凹模总长 模具采用后侧导柱模架，根据以上计算结果，查得模架规格为：上模座 200mm200mm45mm； 下模座 200mm200mm50mm； 导 柱 32mm160mm； 导 套 32mm105mm43mm。 （2）其它零部件结构 凸模固定板与凸模采用过渡配合关系，厚度取凹模厚度的0.8倍，即20mm，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。 卸料板的厚度与卸料力大小、模具结构等因素有关，取其值为14mm。 导料板高度查表取12mm，挡料销高度取4mm。 模具是否需要采用垫板，以承压面较小的凸模进行计算，冲孔凸模承压面的尺寸由凸模头部尺寸确定。则其承受的压应力为MPa334mm154 kN)752( 22 AF 查得铸铁模板的 为90140MPa，故 。因此需采用垫板，垫板厚度取8mm。 p p 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为A50105的模柄 。 模具结构图