弯曲模设计实例

完成图示弯曲件的模具设计完成图示弯曲件的模具设计材料：材料：45钢，料厚：钢，料厚：3mm 内容：完成上述内容：完成上述U形弯曲件展开坯料的工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，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并绘制制坯模简图。并强化冲裁模设计步骤和主要内容。和主要内容。1.设计任务工艺性分析：设计任务工艺性分析： 材料：材料：45钢，料厚：钢，料厚：3mm （1）材料分析）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。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）结构分析v零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。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查得此材料所允许的最小弯曲半径1.5mm，而零，而零件弯曲半径为件弯曲半径为2mm，故不会弯裂。，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。不会变形，可以先冲孔后弯曲。v计算零件相对弯曲半径计算零件相对弯曲半径 ，卸载后弯曲，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。发生的变化，可以采用校正弯曲来控制。567. 0/tr（3）精度分析）精度分析 零件上只有零件上只有1个尺寸有公差要求，由公差表查得个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按，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选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。度要求。 结论：结论：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲可以冲裁和弯曲。 2. 工艺方案的制定工艺方案的制定 零件为零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔形弯曲件，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：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。采用三套单工方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工 序模生产。序模生产。v方案二：落料方案二：落料冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合 模和单工序弯曲模生产。模和单工序弯曲模生产。v方案三：冲孔方案三：冲孔落料连续冲压，再弯曲。采用连续落料连续冲压，再弯曲。采用连续 模和单工序弯曲模生产。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。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于该零件的孔边距为4.75mm，小于凸凹模允许的，小于凸凹模允许的最小壁厚最小壁厚6.7mm，故不能采用复合冲压工序。，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、安装较复合具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。模略复杂。 结论：结论：采用方案三为佳。采用方案三为佳。 3. 坯料展开尺寸计算坯料展开尺寸计算 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，所以坯料展开长度为 由于零件宽度尺寸由于零件宽度尺寸为为18mm，故毛坯尺寸，故毛坯尺寸应为应为64mm18mm。64mm63.9)328. 02(180902)1025(2)5916(ZL 3. 弯曲力计算弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。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曲时的弯曲力为kN541201825 ApF校生产中为安全，取生产中为安全，取 ，根，根据压弯力大小，初选设备为据压弯力大小，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工作零件设计与计算 （1）凸模圆角半径）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角半径 较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，较小时，凸模圆角半径取等于零件的弯曲半径，即即 。 （2）凹模圆角半径）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。根据材料厚度取偏移。根据材料厚度取 。 /r tmm2p rrmm8mm35 . 2)32(dtr （3）凹模深度）凹模深度 由于该零件为弯边高度不大由于该零件为弯边高度不大且两边要求平直的且两边要求平直的U形弯曲件，形弯曲件，所以凹模深度应大于零件的高度，所以凹模深度应大于零件的高度，且高出值且高出值 。 （4）凸、凹模间隙）凸、凹模间隙 根据根据U形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得形件弯曲模凸、凹模单边间隙的计算公式得 mm50hmm3 . 3mm) 304. 018. 03(maxCttCttZ （5）U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差形件弯曲凸、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尺寸分别为T000Tmin0.0330.033(0.75 )(18.50.75 0.5)mm18.875mmLLA0.0520.052AT000(2 )(18.87523.3)mm25.475mmLLZ弯曲模零部件设计弯曲模零部件设计 （1）模座的设计）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 其底板厚度为其底板厚度为45mm。底板上部铸有一体的左右挡块，以平衡。底板上部铸有一体的左右挡块，以平衡弯曲时的侧向力。两挡块的厚度为弯曲时的侧向力。两挡块的厚度为45mm，高度与弯曲凹模高，高度与弯曲凹模高度相等等于度相等等于58mm。 （2）模柄）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选用的设备为JH2325，所以选用规格为，所以选用规格为5030的槽型模的槽型模柄。柄。 （3）弹顶装置中弹性元件的计算）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）确定橡胶垫的自由高度 工）（HH45 . 30mm38mm)2558(0AhhrH工所以取所以取 mm1400H 2）确定橡胶垫的横截面积）确定橡胶垫的横截面积A 查得圆筒形橡胶垫在预压量为查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%15%时的单位压力为时的单位压力为0.5MPa，所以，所以 2D100005 . 0/5000/mmpFA 3）确定橡胶垫的平面尺寸）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尺寸为17mm，则其直径，则其直径D为为221741743(100003)117mm44DA2D0.7(0.3 0.8)(0.3 0.8)5000NbKBtFFrt自约 4）校核橡胶垫的自由高度）校核橡胶垫的自由高度01401.2117HD橡胶的高径比橡胶的高径比 橡胶垫的高径比在橡胶垫的高径比在0.51.5之间，所以选用的橡胶垫之间，所以选用的橡胶垫规格合理。橡胶的装模高度约为规格合理。橡胶的装模高度约为0.85140=120mm。弯曲模结构图弯曲模结构图1、2-螺钉螺钉 3-凹模凹模4-顶件板顶件板 5、8-销钉销钉 6-槽型模柄槽型模柄 7-弯曲凸模弯曲凸模 9-定位板定位板 10-下模座下模座11-螺钉螺钉 12-螺杆螺杆 13-上垫板上垫板 14-橡胶橡胶 15-下垫板下垫板 另外：冲孔落料级进模工艺计算另外：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，由以上计算可知，弯曲件的坯料形状及尺寸如下图所示，材料为材料为45钢，料厚钢，料厚3mm。零件的生产方案在工艺性分析中明。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。算、排样计算、冲压力与压力中心计算。1.刃口尺寸计算刃口尺寸计算 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。算凸、凹模的刃口尺寸。 落料尺寸：落料尺寸：18mm、R9mm；冲孔尺寸：；冲孔尺寸：28.5mm、460.31mm 。查得凸、凹模最小间隙。查得凸、凹模最小间隙 ，最大间，最大间隙隙 。取凸、凹模的制造公差为。取凸、凹模的制造公差为IT8，则，则 落料尺寸落料尺寸 ，凸、凹模制造公为，凸、凹模制造公为 ，磨损系数磨损系数X=0.75。 冲孔尺寸冲孔尺寸 ，凸、凹模制造从为，凸、凹模制造从为 ，磨损系数磨损系数X=0.5。 经校验，以上两尺寸均满足不等式经校验，以上两尺寸均满足不等式 ，且由，且由于数值相差较大，所以调整凸模的制造公差为于数值相差较大，所以调整凸模的制造公差为 ，凹模的制造公差为凹模的制造公差为 。mm48. 0minZmm66. 0maxZmm18043. 0TA0.027mmmm5 . 836. 00AT0.022mmATTA minmaxZZT0.072mmA0.108mm落料尺寸具体计算：落料尺寸具体计算：mm18043. 0d0.1080.108Amax000()(18-0.750.43)mm17.678mmLLXp000TAmin-0.0720.072()(17.678-0.48)mm17.198mmLLZ R9mm，属于半边磨损尺寸。由于是圆弧曲线，应该与，属于半边磨损尺寸。由于是圆弧曲线，应该与落料尺寸落料尺寸18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取为相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取为0.108/20.054A00117.678mm8.839mm2R00T0.072/20.036117.198mm8.599mm2R冲孔尺寸计算：冲孔尺寸计算：mm5 . 836. 00p000Tmin0.0720.072()(8.50.5 0.36)mm8.68mmddXd0.1080.108ATmin000()(8.680.48)mm9.16mmddZ孔心距孔心距460.31mm mm078. 0468/62. 0468/d LL2.排样计算排样计算可能的排样方案：可能的排样方案：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：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。命低，操作不便。方案方案b：材料利用率较：材料利用率较a）低，但生产零件精度高，便于操作。同时，）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。考虑凹模刃口强度，其中间需留一空工位。 排样尺寸确定：排样尺寸确定： 选用规格为选用规格为3mm1000mm1500mm的钢板的钢板 ，查得零，查得零件之间的搭边值件之间的搭边值 ， 零件与条料侧边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，条料与导料板之间的间隙值 ，则条料宽，则条料宽度为度为 mm2 . 31amm5 . 3amm5 . 0Cmm5 .71mm)5 . 05 . 3264()2(08 . 008 . 00maxCaDB步距为步距为mm2 .212 . 3181aDS 由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以只能采由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以只能采用横裁。即裁成宽用横裁。即裁成宽71.5mm、长、长1000mm的条料，则的条料，则排样图应为排样图应为 3.冲压力计算冲压力计算 零件的落料周长为零件的落料周长为148.52mm，冲孔周长为，冲孔周长为26.69mm，材，材料厚度料厚度3mm，45钢的抗剪强度取钢的抗剪强度取500MPa，则，则 kN6 .289N289614500352.1483 . 11F落料力落料力冲孔力冲孔力kN1 .104N104091500369.263 . 122F推件力推件力kN53kN) 1 .1046 .289(045. 039)(21TTFFNKF冲压力冲压力kN7 .446kN)531 .1046 .289(T21FFFF总初选设备初选设备JC2363。 4.压力中心计算压力中心计算 零件采用级进模生产，零件采用级进模生产，所以需计算模具的压力中心。所以需计算模具的压力中心。如图建立坐标系，则有：如图建立坐标系，则有：0201)4 .42(xFxF001 .104)4 .42(6 .289xxmm2 .310 x模具压力中心坐标点为（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：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 标准模架的选用依据为凹模的外形尺寸，所以应首先计算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周界的大小。根据凹模高度和壁厚的计算公式得凹模高度凹模高度mm25mm6435. 0 KbH凹模壁厚凹模壁厚mm46mm258 . 1)25 . 1 (HCmm14846256L凹模宽度凹模宽度，为了保证凹模结构对称并有足够的强为了保证凹模结构对称并有足够的强度，将其长度增大到度，将其长度增大到163mm。 mm15646264B凹模总长凹模总长 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：上模座格为：上模座 200mm200mm45mm； 下模座下模座 200mm200mm50mm； 导导 柱柱 32mm160mm； 导导 套套 32mm105mm43mm。 （2）其它零部件结构）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，即倍，即20mm，平面尺寸与凹模外形尺寸相同。，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，取其值为值为14mm。 导料板高度查表取导料板高度查表取12mm，挡料销高度取，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，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力为MPa334mm154kN)752(22AF 查得铸铁模板的查得铸铁模板的 为为90140MPa，故，故 。因。因此需采用垫板，垫板厚度取此需采用垫板，垫板厚度取8mm。pp 模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选模具采用压入式模柄，根据设备的模柄孔尺寸，应选用规格为用规格为A50105的模柄的模柄 。模具结构图模具结构图