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U形弯曲件模具设1.
U形弯曲件模具设计
(一)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:
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
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。
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。
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。
(二)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。
(三)零件工艺计算
1.弯曲工艺计算
(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
由于零件宽度尺寸为18mm,故毛坯尺寸应为64mm×18mm。弯曲件平面展开图见图16,两孔中心距为46mm。
(2)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,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JH23—25。
2.冲孔落料连续模工艺计算
(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,2×φ8.5mm和46±0.31mm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3~4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46±0.31mm
因为两个孔同时冲出,所以凹模型孔中心距为
(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。
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3mm×1000mm×1500mm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71.5mm、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。
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
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