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1、U形弯曲件模具设计1零件工艺性分析工件图为图15所示活接叉弯曲件，材料45钢，料厚3mm。其工艺性分析内容如下：图15 弯曲工件图1.1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。1.2结构分析零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径，而零件弯曲半径，故不会弯裂。另外，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。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，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。1.3.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
2、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。4.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工艺方案的确定零件为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：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。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。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。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。方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，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
3、最小壁厚6.7mm，故不宜采用复合冲压工序。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。通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。3零件工艺计算3.1.弯曲工艺计算3.1.1毛坯尺寸计算对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，所以坯料展开长度为图16 坯料展开图由于零件宽度尺寸为18mm，故毛坯尺寸应为64mm18mm。弯曲件平面展开图见图16，两孔中心距为46mm。3.1.2弯曲力计
4、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，校正弯曲时的弯曲力和顶件力为对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般可以忽略，即生产中为安全，取，根据压弯力大小，初选设备为JH2325。3.2.冲孔落料连续模工艺计算3.2.1刃口尺寸计算由图3-2可知，该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸18mm、R9mm由落料获得，28.5mm和460.31mm由冲孔同时获得。查得凸、凹模最小间隙，最大间隙，所以。按照模具制造精度高于冲裁件精度34级的原则，设凸、凹模按IT8制造，落料尺寸，凸、凹模制造公差，磨损系数取0.75。冲孔
5、尺寸，凸、凹模制造公差，磨损系数取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算： 落料尺寸，校核不等式，代入数据得。说明所取的与合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为： ， 。将已知和查表的数据代入公式得故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为：，。落料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、凹模刃口尺寸取为冲孔：校核，代入数据得：。说明所取的与合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为：， 。将已知和查表的数据代入公式得故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为：，。孔心距460.31mm因为两个孔同时冲出，所以凹模型孔中心距为3.2.
6、2排样计算分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有如图17所示两种。图17 可能的排样方式比较方案a和方案b，方案a是少废料排样，显然材料利用率高，但因条料本身的剪板公差以及条料的定位误差影响，工件精度不易保证，且模具寿命低，操作不便，排样不适合连续模，所以选择方案b。同时，考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空工位。现选用规格为3mm1000mm1500mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。经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，则条料宽度为步距 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71.5
7、mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为计算每个零件的面积，则材料利用率为。排样图如图18所示。图18 零件的排样图3.3.冲裁力计算此例中零件的落料周长为148.52mm，冲孔周长为26.69mm，材料厚度3mm，45钢的抗剪强度取500MPa，冲裁力基本计算公式。则冲裁该零件所需落料力冲孔力 模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力为计算零件所需总冲压力初选设备为JC2363。3.4.压力中心计算图19 压力中心的计算零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心，但由于采用级进模设计，因此需计算模具的压力中心。排样时零件前后对称，所以只需计算压力中心横坐标
8、，如图19所示建立坐标系。设模具压力中心横坐标为（计算时取代数值），则有即 ，解得 所以模具压力中心坐标点为（-31.2 , 0）。4冲压设备的选用4.1. 冲孔落料连续模设备的选用根据冲压力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JC2363，其主要技术参数如下：公称压力：630kN滑块行程：120mm最大闭合高度：360 mm闭合高度调节量：80 mm滑块中心线到床身距离：260mm工作台尺寸：480 mm710 mm工作台孔尺寸：250mm模柄孔尺寸：50 mm80 mm垫板厚度：90 mm4.2弯曲模设备的选用根据弯曲力的大小，选取开式双柱可倾台压力机JH2325，其主要技术参数如下：公称压力
9、：250kN滑块行程：75mm最大闭合高度：260 mm闭合高度调节量：55mm滑块中心线到床身距离：200mm工作台尺寸：370 mm560mm工作台孔尺寸：260mm模柄孔尺寸：40 mm60mm垫板厚度：50 mm5模具零部件结构的确定5.1冲孔落料连续模零部件设计5.1.1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 凹模壁厚 所以，凹模的总长，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。凹模的宽度。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
10、座200mm200mm50mm，导柱32mm160mm，导套32mm105mm43mm。5.1.2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。图20 凸模结构图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如图20所示。则其承受的压应力为查得铸铁模板的为90140MPa，故 。因此需采用垫板，垫板厚度取8mm。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。5.2.弯
11、曲模主要零部件设计根据工件的材料、形状和精度要求等，弯曲模采用非标准模架。下模座的轮廓尺寸为255mm110mm。5.2.1工作部分结构尺寸设计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。3）凹模深度图21 凹模结构图凹模深度过小，则坯料两端未受压部分太多，零件回弹大且不平直，影响其质量；深度过大，则浪费模具钢材，且需压力机有较大的工作行程。该零件为弯边高度不大且两边要求平直的U形
12、弯曲件，则凹模深度应大于零件的高度，且高出值，如图21所示。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 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5.2.2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 认为自由状态时，顶件板与凹模平齐，所以 由上两个公式取。2）确定橡胶垫的横截面积查得圆筒形橡胶垫在预压量为10%15%时的单
13、位压力为0.5MPa，所以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4）校核橡胶垫的自由高度橡胶垫的高径比在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。6冲孔落料连续模装配图有了上述各步计算所得的数据及确定的工艺方案，便可以对模具进行总体设计并画出冲裁装配图如图22所示。模具闭合高度H模=45+8+20+15+14+12+25+50=189mm。7弯曲模具装配图由上述各步计算所得的数据，对弯曲模具进行总体设计并画出装配图如图23所示。模具闭合高度H模=40+20+4+103=167 mm。图22 冲孔落料级进模1-下模座 2、4、11-螺钉 3-导柱 5-挡料销 6-导料板 7-导套 8、15、21-销钉 9-导正销 10-上模座 12-落料凸模 13-模柄 14-防转销 16-垫板 17-凸模固定板 18-冲孔凸模 19-卸料板 20-凹模
