夹型滚动轴弯曲模具设计

摘要本论文中设计的模具是单工序弯曲模。属于冲压工艺的一种，但比起冲压模，本套模具突出了弯曲模的特点，而且包括冲压模，文中考虑到工件批量大的特点，选用了经过改进的一种高效率模具，它是能一次成形的回转式压弯模。是组合式的活动凹模，用于弯曲夹角小于90°的U形件，可以一次弯曲成形。此模具具有一对有缺口的转轴凹模，其缺口与工件外形相适应。凹模是转轴式的，左右两件对称。这种形状的凹模制成组合式的，且镶在凹模镶块中，便于机械加工。另外镶块部分容易磨损，这样利于更换又节省材料。再根据所选材料和厚度及性质经过计算分析完成该模具的毛坯、弯曲力、回弹值、凸、凹模间隙等的设计计算；选出适合该模具的定位方式、卸料出件方式；设计模具的工作部分即凸、凹模的设计，选择模具的材料并确定每个零部件的加工方案；再根据模具的装配原则，完成模具的装配。装配调整好的模具，需要安装到机器上进行试模。如发现不符合要求的需加以修正，并进行再次试模，直到能正常运行并加工出合格的制品。关键词：弯曲工艺，弯曲成形，回转凹模AbstractThedesignofthemoldinthispaperisthebendingmodulusofasingleprocess.Belongtoastampingprocess,butcomparedtothestampingdiesetsofmoldshighlightsthecharacteristicsofthebendingdieandstampingmold,inthispaper,weconsidertheworkpiecevolume,thechoiceofahigh-efficiencyimprovedmold,itiscanformingarotarybendingmode.ThecombinedactivitiesofthediefortheU-shapedbendanglelessthan90°,timebendingandforming.Thismoldhasapairofshaftthediegaptoadaptitsgapwiththeworkpieceshape.Thedieistheshaft,abouttwosymmetric.Theshapeoftheconcavemoldmademodular,andinsertinthedieinsert,easeofmachining.Inaddition,theinsertpartiseasytowear,soconducivetochangeandsavematerial．Thedeclineofthepunchwiththepresstheslider,thefirstblankwithinthediebentintoaU-shapedpieceof90°,pressuretoturnthediewhenthepunchcontinuedtodecline,thebottomoftheblank,rotatingthedieforcerotationtheblanksandfurtherbendingandforming.Driverotatingthediewhenthereboundofthepunchwiththepresstheslider,thereverserotationlimitnailandtheaxisofthespringsothattherotationofthediereset.Bendingthedieduetothisstructurecanbecompletedinthepressatourofseveralpairsofsimplemoldtocompletethebendingprocess,themoldstructureisnotcomplicated,somoreinproduction.Thencalculatedaccordingtotheselectedmaterialandthethicknessandnatureoftheanalysisoftherough,bendingforce,springbackvalue,convex,concavemoldgapofthemold;electedforthepositioningofthemold,andunloadingthepiecesoftheway;molddesignpartoftheconvexdesignofthedie,thechoiceofmoldmaterialandtodeterminetheprocessingofeachcomponentprogram;completethemoldassemblyaccordingtothemoldassemblyprinciples.Assemblyadjustedthemoldtryoutneedstobeinstalledonthemachine.Foundtonotmeettherequirementsneedtobeamendedandre-testmode,untilthenormaloperationandprocessingofqualifiedproducts.Keywords:Bending,bending,rotatingthedie1弯曲工艺性分析1.1分析零件的冲压工艺性并确定工艺方案名称:夹形零件回转轴弯曲模材料:T10A厚度:零件简图:如图1.1所示图1.1夹形零件1.2弯曲件的工艺性弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、精度、材料及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。具有良好工艺性的弯曲件，不仅能减少废品率，而且能简化弯曲的工艺过程和模具结构，提高工件的质量。1.2.1弯曲件的精度弯曲件的精度受坯料定位、偏移、翘曲和回弹等因素的影响，弯曲的工序数目越多，精度也越低。一般弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15′。1.2.2弯曲件的材料如果弯曲件的材料具有足够的塑性，屈强比小，屈服点与弹性模量的比值小，则有利于弯曲成形和工件质量的提高。如软刚、黄铜和铝等材料的弯曲成形性能好。而脆性较大的材料，如磷青铜、铍青铜、弹簧等，则最小相对弯曲半径大，回弹大，不利于成形。1.2.3弯曲件的圆角半径材料只有产生塑性变形才能形成所需的形状。为了实现弯曲件的形状，弯曲圆角半径最大值没有限制。1.3最小相对弯曲半径的确定1.3.1最小相对弯曲半径的概念1.3.2影响最小弯曲半径的因素材料的力学性能、工件的弯曲中心角、材料的表面质量和侧面质量、弯曲件的宽度、弯曲线的方向。如表1.1表1.1最小相对弯曲半径经验数值的确定（表中t为板料厚度）材料正火或退火硬化弯曲线的位置与纤维垂直与纤维平行与纤维垂直与纤维平行纯铜0.1t0.35t1.0t2.0t软黄铜0.35t0.8t半硬黄铜0.5t1.2t铝0.5t1.0t08、10、Q1950.1t0.4t0.4t0.8t15、20、Q2350.1t0.5t0.5t1.0t25、30、Q2550.2t0.6t0.6t1.2t35、400.3t0.8t0.8t1.5t2弯曲件的结构工艺性分析2.1最小弯曲半径弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则要多次弯曲，增加工序数；也不宜过大，因为受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。2.2弯曲件形状与尺寸的对称性一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动。如果弯曲件不对称，由于摩擦阻力不均匀，坯料在弯曲过程中会产生滑动，造成偏移。弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大。当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移，尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定位。图2.1弯曲件形状对弯曲过程的影响根据以上分析我们可以知道，此工艺件弯曲半径为，厚度为最小相对弯曲半径取为0.4。因对称性好，材料为A适宜弯曲加工。所以该工件的最小相对弯曲半径取0.4。3弯曲件弯曲工序的安排弯曲件的工序安排应根据工件的形状、精度等级、生产批量以及材料的力学性质等因素进行考虑。弯曲工序安排合理，则可以简化模具结构、提高工件质量和劳动生产率。3.1弯曲件的工序安排原则3.2弯曲件的工序安排形状简单的弯曲件，如V形件、U形件、Z形件等都可以一次弯曲成形。形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。弯曲工序的安排对弯曲模的结构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。这副弯曲模可使工件一次弯曲成形，毛坯用安装在凹模面上的定位板定位。当上模下行时，先将毛坯弯曲成U形，当凸模继续下行时，与转动凹模（件4）接触，使转动凹模（件4）向中间方向旋转，将工件弯曲成弯曲角小于90°的U形件。上模（件2）回升，转动凹模（件4）靠弹簧（件10）的拉力复位，工件停留在上模（件2）上，可从垂直于纸面方向（即侧面方向）取出。图3.1成对成形弯曲4改进零件的结构设计4.1采用热处理工艺4.对模具结构采取措施利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量，这是采取补偿法。校正法,可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变形区应力应变状态的改变程度迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变.纵向加压法,在弯曲过程完成后，利用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压,使弯曲变形区横断面上都受到压应力，卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，使回弹大为降低。利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。采用聚氨酯弯曲模,利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲弯曲时金属板料随着凸模逐渐进入聚氨酯凹模，激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲的效果，从而减少回弹。4.3弯曲模结构设计应注意的问题：(1)模具结构应能保证坯料在弯曲时不发生偏移。为了防止坯料偏移，应尽量利用零件上的孔，用定料销定位，定料销装在顶板上时应注意防止顶板与凹模之间产生窜动。工件无孔时可采用定位尖、顶杆、顶板等措施防止坯料偏移。(2)模具结构不应妨碍坯料在合模过程中应有的转动和移动。(3)模具结构应能保证弯曲时产生的水平方向的错移力得到平衡。图4.1用补偿法修正模具结构图4.2用校正法修正模具结构5弯曲工艺力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据。生产中常用经验公式概略计算弯曲力，作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据。5.1自由弯曲时的弯曲力的计算公式：5.2校正弯曲是在自由弯曲阶段后，进一步使对贴合凸模、凹模表面的弯曲件进行挤压，其校正力比自由压弯力大得多。由于这两个力先后作用，校正弯曲时只需计算校正弯曲力。V形弯曲件和U形弯曲件均按下式:式中：——校正弯曲时的弯曲应力(N)；——校正部分垂直投影面积()；——为单位面积上的校正力()。根据上式得：表5.1单位校正力材料料厚铝黄铜10～20钢25～35钢5.35.4压力机吨位的确定自由弯曲时压力机的吨位应为：由于校正力是发生在接近压力机下死点的位置，校正力的数值比自由弯曲力、顶件力和压料力大得多，故可忽略不计。则按校正弯曲力选择压力机的吨位，即：6毛坯尺寸及回弹量的计算6.1毛坯尺寸计算毛坯尺寸分析如图6.1所示图6.1计算毛坯尺寸分析6.2确定毛坯的尺寸6.3回弹量的计算弯曲过程并不是完全是材料的塑性变形过程，其弯曲部位还存在着弹性变形，弯曲后零件的形状因为回弹而与模具的形状不完全一致。回弹的大小通常用角度回弹量和曲率回弹量来表示。角度回弹是指模具在闭合状态时工件弯曲角与从模具中取出后工件的实际角度之差，即；曲率回弹量是指模具处于闭合状态时压在模具中工件的曲率半径与从模具中取出后工件的实际曲率半径之差，即。当要求工件的弯曲圆角半径时，可根据材料的有关参数，用下列公式计算回弹补偿时弯曲凸模的圆角半径。只有当弯曲工件的圆角半径为板料厚度的5倍以上时，计算才近似正确。板料弯曲见下式：式中：Rp——凸模工作部分的圆角半径