U形弯曲件弯曲回弹的控制及模具设计改进.pdf

图1所示为U形弯曲件的结构简图，采用3mm厚的60Si2MnA弹簧

钢制成，由于使用功能上的需要，要求弯曲后的两臂与底平面垂直，要求

保证垂直度0.1mm，2处φ10H10孔同轴。

图1零件结构简图

工艺分析及方案确定

该零件形状并不复杂，外形呈U形结构，仅为一冲裁与弯曲的复合件，

2处φ10H10孔为十级精度，采用冲压加工能够保证；分析零件的技术要求

可知：该U形弯曲件的加工关键与难点主要在于弯曲后的直臂与底平面垂

直度0.1mm的形位公差要求，以及2处φ10H10孔的同轴要求。

考虑到采用校正、调整U形弯曲件的定位等措施可分别控制其弯曲回

弹，保证2处φ10H10孔的同轴要求，为此，决定设计专用弯曲模完成上

述加工要求。整个零件加工工艺方案为：冲切零件外形（含2-φ10H10孔）

→弯曲零件→校正各弯曲直臂，保证垂直度要求。

为完成零件加工，需设计外形冲切模及U形弯曲模两套模具，由于零

件外形冲切模结构较为普遍，此处不再详述。设计的U形弯曲模由上、下

模两部分组成，结构如图2所示。

在U形弯曲模设计中，为保证零件弯曲后的直臂与底平面垂直，凸模、

凹模工作部位间的单面间隙取2.82.9mm；为增大零件的压紧及成形力，

减小零件弯曲回弹，将模具置于300t四柱油压机上加工。工作时，压机顶

出缸通过顶杆5将顶件板4顶至与凹模2上平面平齐，此时，将冲切好的

半成品置于凹模2上平面适当位置的定位板1内，随着压机的下降，凸模3

与顶件板4、凹模2共同作用完成零件U形弯曲。

图2弯曲模结构简图

加工缺陷产生及原因分析

上述模具设计、制造后试模，弯制的零件外形普遍出现左右高度不一

致，弯曲后的U形直臂上部与底平面垂直度达3mm左右，经调整定位板1

位置及模具两侧间隙后，零件外形左右高度一致性得到一定的控制，但仍

不能满足产品要求，U形直臂与底平面垂直度仍达2mm左右，且弯曲圆角

不清晰。

针对上述缺陷，经现场观察、分析后认为：因60Si2MnA强度高，凹

模两处弯曲部位的圆角半径不完全一致以及模具间隙的不均匀、材料的各

向异性等因素，造成了零件弯曲时受力的不平衡，两侧弯曲变形的不一致，

最终导致零件的偏移与回弹。

经对模具采取进一步缩小间隙、修整弯曲部位的圆角半径等措施，由

于无法保证弯曲变形中，零件弯曲两侧的受力均衡，因此，弯后的垂直度

虽有一定程度地提高，但满足产品要求最终仍需靠校正保证，生产效率较

低。

改进措施

为彻底解决上述质量问题，决定在工艺上采用如下改进措施。

经与产品设计人员协商，适当改进零件结构，在弯曲的U形圆角半径

处设置两条0.3mm深、2mm宽的长槽，以利于减少零件的弯曲回弹，改

进后的零件结构简图如图3所示。

图3零件设计改进简图

通过适当改进弯曲模结构，并减少弯曲过程中零件可能造成的偏移，

以保证2处φ10H10孔的同轴要求。整个零件加工工艺方案改进为：冲切

零件外形（含2-φ10H10孔）→弯曲、校正零件。

模具改进

模具改进结构

根据零件改进的结构，原U形弯曲模改进为压槽—弯曲复合模，结构

如图4所示。