1、 Hefei University本科毕业设计(论文)BACHELOR DISSERTATION论文题目:压形、弯爪复合工艺与模具设计学科专业: 材料成型及控制工程 作者姓名: 导师姓名: 完成时间: 2012.5.25 压形、弯爪复合工艺与模具设计摘 要冲压模具在实际工业生产中应用广泛。冲模是完成冲压成形工作不可缺少的工艺装备。本次模具设计主要是弯曲模具工艺设计,弯曲是将金属坯料沿弯曲线弯成具有一定角度和形状的成形工艺方法。在这次设计中,我设计的是压形、弯爪复合模具,主要进行了弯曲件的工艺分析,并绘制UG三维工件图;弯曲件坯料展开尺寸的计算,弯曲力的计算与压力机的选用;弯曲模工作部分尺寸的计
2、算,其中包括:凸凹模的外形尺寸确定,凸凹模的结构和固定形式;还对弯曲件的回弹以及回弹因素进行了分析,减小回弹的一些措施的应用;最后查阅相关资料,对模具的定位零件,卸料零件,固定和紧固零件,导向零件的设计;一些材料的热处理,一些的零件的材料选择;本次设计在指导老师的帮助下,顺利完成了,从设定零件的工艺方案,比较工艺方案并确定工艺方案。计算毛坯的尺寸,计算各个工序的工作压力,设计并绘出模具简图,选取各个合适的零件。在模具简图的基础上进行模具结构工艺性分析,进行模具结构设计并选择冲压设备。我们都做出了努力,这也是我们准备工作前的一次重要经验。关键词:模具设计;工艺方案;结构设计;弯曲工艺Pressu
3、re form, bending claw the compound technology and die designABSTRACTPunching die has been widely used in industrial. more Self-acting feed technology of punching die is also used in production, punching die could increase the efficience of production and could alleviate the work burden,so it has sig
4、nificant meaning in technologic progress and economic value. In this design, first we use the 3D sculpt function of UG to create 3D model of the part. During the procedure, the workpieces craftwork character is analyzed ,the workpieces 2-D drawing and 3-D mold are made, so that the workpiece can be
5、better comprehended. Learn the structural craftwork character of the workpiece, so does the drawing and forming craftwork character. Make sure the workpieces craft project, compare them and make the final disicion. Calculate the size of the roughcast and select its shape. Calculate the times of the
6、drawings , make sure the size of the semi-manufactured workpiece of every steps, and draw the working procedures sketch. Calculate the every working pressure, design and draw dies sketch, select every appropriate parts. Comprehend every needed dies character and the issues that is needed to be payed
7、 more attention. On the base of the dies sketch ,the diesstructure is analyzed, and then go on designing their structures and selecting punch equipments. Keywords: Craft project ;manufacture ;structure design;bending process目 录第一章 引言- 1 -1.1冲压技术的发展及应用- 1 -1.2本课题的目的及意义- 2 -1.3本课题的主要内容和要求- 2 -第二章 工艺分析
8、及模具设计- 5 -2.1弯曲件的工艺分析- 5 -2.2工艺方案的分析和确定- 7 -2.2.1工艺方案分析- 7 -2.2.2.冲压工艺方案的确定- 8 -2.3弯曲件坯料展开尺寸的计算- 8 -2.4弯曲力的计算与压力机的选用- 9 -2.5弯曲模工作部分尺寸设计- 12 -第三章 弯曲工艺的相关简介- 16 -3.1弯曲工艺的概念- 16 -3.2弯曲的基本原理- 16 -3.3弯曲件的质量分析- 16 -第四章 模具结构及设计- 21 -4.1模具类型的选择- 22 -4.2模具工作零件的设计- 23 -4.3模具定位零件的选择- 27 -4.4模具卸料零件的选择- 28 -4.5模
9、具固定与紧固零件的选择- 28 -4.6模具导向零件的选择- 29 -4.7模具材料的选择- 31 -第五章 冲压设备的选择- 32 -5.1冲压设备类型的选择 - 32 -5.1.1冲压设备规格的选择- 32 -5.1.2公称压力- 32 -5.1.3滑块行程和行程次数- 33 -5.1.4装模高度- 33 -5.2模具冲压设备的选择及参数- 33 -5.3压力机校核:- 34 -第六章 冲压工艺卡片编制- 35 -6.1 成形凹模的制造工艺过程- 35 -6.2 制造工艺过程卡片- 36 -第七章 模具整体结构- 37 -第八章 模具的工作原理及生产注意事项- 39 -结 论- 42 -参
10、 考 文 献- 43 -谢 辞- 44 -第一章 引言1.1冲压技术的发展及应用冲压工艺在机电产品制造业中应用十分广泛,而冲模是实现冲压工艺的主要工艺装备,在制造业中占有重要的地位。特别是在汽车,拖拉机,航空航天,仪器仪表,机械制造,家用电器,石油化工,轻工日用品等工业部门得到及其广泛的应用。据统计,利用模具制造的零件,在飞机,汽车,拖拉机,电机电器等机电产品中占6070,在电视机,计算机等电子产品中占80以上,在自行车、手表、洗衣机、电冰箱等轻工产品中占85。随着社会经济的发展,人们对工业产品的品种、数量、质量及款式都有越来越高的要求。为了满足人类的需要,世界上各个工业发达国家都十分重视模具
11、技术的开发,大力发展模具工业,积极采用先进技术和设备,提高模具制造水平,并取得了显着的经济效益。现在大家都认识到,研究和发展模具技术,对于促进国民经济的发展具有特特别重要的意义。模具技术已成为衡量一个国家产品制造水平的重要标志之一。 目前,我国经济仍处于高速发展阶段,国际上经济全球化发展趋势日趋明显,这为我国模具工业高速发展提供了良好的条件和机遇。一方面,国内模具市场将继续高速发展,另一方面,模具制造也逐渐向我国转移以及跨国集团到我国进行模具采购趋向也十分明显。因此,放眼未来,国际、国内的模具市场总体发展趋势前景看好,预计中国模具将在良好的市场环境下得到高速发展,我国不但会成为模具大国,而且一
12、定逐步向模具制造强国的行列迈进。“十一五”期间,中国模具工业水平不仅在量和质的方面有很大提高,而且行业结构、产品水平、开发创新能力、企业的体制与机制以及技术进步的方面也会取得较大发展。模具技术集合了机械、电子、化学、光学、材料、计算机、精密监测和信息网络等诸多学科,是一个综合性多学科的系统工程。模具技术的发展趋势主要是模具产品向着更大型、更精密、更复杂及更经济的方向发展,模具产品的技术含量不断提高,模具制造周期不断缩短,模具生产朝着信息化、无图化、精细化、自动化的方向发展,模具企业向着技术集成化、设备精良化、产批品牌化、管理信息化、经营国际化的方向发展。我国模具行业今后仍需提高的共性技术有:(
13、1)建立在CAD/CAE平台上的先进模具设计技术,提高模具设计的现代化、信息化、智能化、标准化水平。(2)建立在CAM/CAPP基础上的先进模具加工技术与先进制造技术相结合,提高模具加工的自动化水平与生产效率。(3)模具生产企业的信息化管理技术。例如PDM(产品数据管理)、ERP(企业资源管理)、MIS(模具制造管理信息系统)及INTERMET平台等信息网络技术的应用、推广及发展。(4)高速、高精、复合模具加工技术的研究与应用。例如超精冲压模具制造技术、精密塑料和压铸模具制造技术等。(5)提高模具生产效率、降低成本和缩短模具生产周期的各种快速经济模具制造技术。(6)先进制造技术的应用。例如热流
14、道技术、气辅技术、虚拟技术、纳米技术、高速扫描技术、逆向工程、并行工程等技术在模具研究、开发、加工过程中的应用。(7) 先进的模具加工和专有设备的研究与开发。(8)模具及模具标准件、重要辅件的标准化技术。模具行业在“十一五”期间需要解决的重点关键技术应是模具信息化、数字化技术和精密、超精、高速、高效制造技术方面的突破。随着国民经济总量和工业产品技术的不断发展,各行各业对模具的需求量越来越大,技术要求也越来越高。模具标准件的种类、数量、水平、生产集中度等对整个模具行业的发展有重大影响。因此,一些重要的模具标准件也必须重点发展,而且其发展速度应快于模具的发展速度,这样才能不断提高我国模具标准化水平
15、,从而提高模具质量,缩短模具生产周期,降低成本。(摘自第1、2页)本课题的目的意义(设计性课题应阐明国内外研究概况)。1.2本课题的目的及意义本课题来源于生产实际,零件结构典型,使用量大,难度适中。学生经过本模具的设计后,能较好的掌握冲压模具的设计流程和方法,使其具备一定的冲压模具实际设计能力,为以后走入工厂实际打下良好的基础。1.3本课题的主要内容和要求根据零件图的设计要求,进行冲压工艺分析,制定工艺方案,编制零件的加工工艺过程卡。设计内容还包括:排样图设计,总的冲压力计算机压力中心计算,刃口尺寸计算,弹簧、橡胶件的计算和选用,凸、凹模或凸、凹模结构设计以及其他冲模零件的设计,绘制模具装配图
16、和工作零件图等。编写毕业设计说明书。1) 根据产品特征,选择正确成型方法。2) 合理排样,同时考虑材料经济利用。3) 确定工序种类和前后次序。在满足零件要求的情况下,选择少的工序。4) 考虑模具结构,画出模具图,包括总装图和完整零件图。5) 书写设计说明书。6) 设计压形、弯爪复合冲压机构。7) 工件图如下图所示。图1.1 工件图图1.2 三维工件图本次弯曲模具设计的重难点是如何在同一位置合理的安放好几对凸凹模,并实现正确的推荐卸料。第二章 工艺分析及模具设计2.1弯曲件的工艺分析由零件图,对冲压件的形状、尺寸、精度要求、材料性能进行分析。工艺分析就是对产品的的冲压工艺方案进行技术和经济上的可
17、行性论证,确定冲压工艺性的好坏。凡冲压工艺性不好的,可会产品设计人员,在保证产品使用要求的前提下,对冲压件的形状、尺寸、精度要求及原材料做必要的修改。本零件采用厚度0.6mm的08钢板冲压而成,可保证足够的刚度和强度。工件结构简单对称,弯曲半径合适(08钢最小弯曲半径0.5mm),图2.1 工件图1、最小弯曲半径:在保证外层纤维不发生破坏的条件下,所能弯曲零件内表面的最小圆角半径,称作弯曲件的最小弯曲半径表示弯曲时的成形极限。 ; ;而弯曲件的相对弯曲半径为:,所以在弯曲工艺时不必采取特殊工艺措施。最小弯曲半径的影响因素:材料的力学性能;弯曲线的方向:由于板料的扎制造成板料性能和各项异性,扎制
18、方向塑性较好,使弯曲的切向变形方向与扎制方向一致;板料宽度:宽度加大,最小弯曲半径增大;板料的表面质量;弯曲角;板料的厚度。对于一定厚度的材料,弯曲半径越小,外层材料的伸长率越大,当外缘材料的伸长率达到并超过材料的伸长率后,就会导致弯裂。在保证坯料最外层纤维不发生破裂的前提下,所能获得的弯曲零件内表面最小圆角半径与弯曲材料厚度的比值rmin/t称为最小相对弯曲半径。图2.2弯曲件直边高度弯曲件弯曲半径不宜小于最小弯曲半径,否则,坯料外表面变形可能会超过材料变形极限而破裂;也不宜过大,因为过大时,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、弯曲件直边高度当弯曲件为90弯曲时,应使其直
19、边高度h2t,否则没有足够长的弯曲力臂。当hR+2t,如弯曲边高度太小,则难以形成足够的弯矩。表2-1板料最小弯曲半径材料退火或正火冷作硬化弯曲线位置垂直于纤维平行于纤维垂直于纤维平行于纤维08、1015、2025、3035、4045、5055、6065Mn、T71Cr18Ni9Ti软杜拉铝硬杜拉铝磷 铜半硬黄铜软 黄 铜紫 铜铝0.1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1 1 1 2 -0.1 0.1 0.1 0.1 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 2 2 1.5 3 -0.35 0.35 0.35 0.35 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 2 3 1.
20、5 3 1 0.5 0.35 1 0.5 0.8 1 1.2 1.5 1.7 2 3 4 2.5 4 3 1.2 0.8 2 1 2.2工艺方案的分析和确定2.2.1工艺方案分析此设计要求使用如图2.3的毛坯,设计一副压形、弯爪复合冲压机构,这是一套成形、压弯、弯头复合模具,大批量生产采用复合模具可有效的利用材料并提高效率。弯曲前的毛坯形状和尺寸如图所示:图2.3 毛坯对于形状复杂的多工序的冲压件,还要根据生产批量、尺寸大小、模具制造水平等多种因素,将已经初步依序而排的单工序予以必要而可能的组合。组合时,可能对原顺序做个别调整。一般而言,厚料、低精度、小批量、大尺寸的产品一个工序生产,用简单模
21、;薄料、小尺寸、大批量的产品宜用级进模进行连续生产;形位精度高的产品,可用复合模加工相关尺寸。2.2.2.冲压工艺方案的确定本次设计的工件形状复杂,精度要求高;工件厚度为0.6mm,08钢属于优质碳素结构钢,具有良好的冲压性能,所以本次我将设计成形、弯曲、弯头复合模。2.3弯曲件坯料展开尺寸的计算1、中性层的确定由于中性层的长度在弯曲变形前后不变,其长度就是弯曲件坯料展开尺寸的长度。而欲求中性层长度就必须找到其位置,用曲率半径表示。中性层位置与板料厚度t、弯曲半径r、变薄系数等因素有关,在实际生产中为了使用方便,通常采用下面的经验公式来确定中性层的位置: 式中:中性层半径;r弯曲件内弯半径;x
22、为中性层位移系数,其值件下表:表2-2中性层唯位移系数r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.5345678x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.5从弯曲件图可以看到:圆角半径都为r=1mm,板料厚度t=0.6,查表-2得x=0.32,则中性层半径为:2、毛坯展开尺寸的计算由于圆角半径r0.5t,所以毛坯展开长度等于弯曲件直线部分长度与弯曲部分中性层展开长度的总和,即。弯曲件有2段直线部分和1段弯曲部分,因此2.4弯曲力的计算与压力
23、机的选用1、弯曲力的计算弯曲力是指弯曲件在完成预定弯曲时所需要的压力机施加的压力,是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。弯曲力的大小与毛坯尺寸、零件形状、材料的机械性能、弯曲方法和模具结构等多种因素有关,理论分析方法很难精确计算,在实际生产中常按经验公式进行计算。1)自由弯曲时的弯曲力公式V形弯曲件: ; U形弯曲件:;式中:、自由弯曲力;B弯曲件的宽度;t弯曲件厚度;r内圆弯曲半径;弯曲材料的抗拉强度;K安全系数,一般取1.3。2)、校正弯曲力公式式中:校正力;单位面积上的校正力,Mpa,见表-3;A弯曲件被校正部分的投影面积,mm2。表2-3 单位校正弯曲力 单位(MPa)3)计算本
24、弯曲件弯曲部分,其中6处U形弯曲。08号钢取的V形弯曲力:,此次没有v形弯曲,所以无V形弯曲力。1)压弯的U形弯曲力:式中 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力(N);弯曲件的宽度(mm);弯曲材料的厚度(mm);弯曲件的内弯曲半径(mm);材料的强度极限(MPa);安全系数,一般取1.3。弯头U形弯曲力:式中 自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力(N);弯曲件的宽度(mm);弯曲材料的厚度(mm);弯曲件的内弯曲半径(mm);材料的强度极限(MPa);安全系数,一般取1.3。冲凹弯曲力:弯曲圆弧半径3.5使用U形弯曲力:总弯曲力:校正弯曲力:;弯曲件被校正部分的投影面积自由弯曲力与校正弯曲力之和:4
25、)顶件力或压料力若弯曲模设有顶件装置或压料装置,其顶件力(或压料力FD)可近似取自由弯曲力的3080。即: 取fd=0.5156=78KN 。2压力机的选用压力机的选取总原则:压力机的公称压力必须大于弯曲时的所有工艺力之和。由于本模具采用自由弯曲和校正弯曲,所以压力机的公称压力必须大于弯曲力与顶件卸料力之和,即。压力机选用还决定于压力机的调整与板料厚度误差的大小。由上述可知,该弯曲件弯曲所需的压力是162420N,查取模具设计手册表13.10,可选取具有以下规格的曲柄开式压力机,具体如下:表2-4 J23-25压力机参数型号公称压力滑块行程行程次数最大闭合高度闭合高度调节量工作台尺寸垫板尺寸模
26、柄孔尺寸J23-25250KN80mm80次/min250mm70mm前后360mm,左右560mm厚度40mm,孔径210mm直径50mm,深度70mm2.5弯曲模工作部分尺寸设计1、凸模圆角半径当工件的相对弯曲半径/较小时,凸模圆角半径等于工件的弯曲半径,但不应小于表2-4所列的最小弯曲半径值rmin。若r/t小于最小相对弯曲半径,则可以先弯成较大的圆角半径,然后再采用整形工序进行整形。当弯曲件的相对弯曲半径r/t较大时(/10),则凸模圆角半径应根据回弹加以修正。表2-5 板料最小弯曲半径材料退火或正火冷作硬化弯曲线位置垂直于纤维平行于纤维垂直于纤维平行于纤维08、1015、2025、3
27、035、4045、5055、6065Mn、T71Cr18Ni9Ti软杜拉铝硬杜拉铝磷 铜半硬黄铜软 黄 铜紫 铜铝0.1 0.1 0.2 0.3 0.5 0.7 1 1 1 2 -0.1 0.1 0.1 0.1 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 2 2 1.5 3 -0.35 0.35 0.35 0.35 0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.3 2 3 1.5 3 1 0.5 0.35 1 0.5 0.8 1 1.2 1.5 1.7 2 3 4 2.5 4 3 1.2 0.8 2 1 2、凹模圆角半径及凹模深度凹模圆角半径的大小对弯曲力以及弯曲件的质量均有影响,过小的凹模
28、圆角半径会使弯矩的弯曲力臂减小,坯料沿凹模圆角滑入时的阻力增大,弯曲力增加,并易使工件表面擦伤甚至出现压痕。而且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。在生产中,通常根据材料的厚度选取凹模圆角半径:t2mm时 24时 4时 V形弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径: (2-45)弯曲凹模深度要适当。若过小则弯曲件两端自由部分太长,工件回弹大,不平直;若深度过大则凹模增高,多耗模具材料并需要较大的压力机工作行程。弯曲V形件时,凹模深度及底部最小厚度如图2-4a所示,可查表2-5。 (a) (b) (c) 图2-4 弯曲模的结构尺寸 弯曲U形件时,若弯边高度不大,或要求两边平直,则凹
29、模深度应大于零件高度,如图2-4b所示,图中m值见表2-6。而对平直度要求不高时,可采用图2-4c所示凹模形式。凹模深度L0值见表2-7。表2-6 弯曲U形件凹模的m值 mm材料厚度t/mm112233445566778810m3456810152025 表2-7 弯曲U形件的凹模深度L0 mm弯曲件边长L/mm材料厚度 t/mm112244661050507575100100150150200152025304020253035452530354055303540456535404550653、凸、凹模间隙V形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压机的闭合高度来控制的,设计时可以不考虑。对于U形件的
30、弯曲,则必须选择适当的间隙,间隙的大小对零件的质量和弯曲力都有很大的影响。间隙越小,则弯曲力越大;间隙过小,会使零件边部壁厚减薄,降低模具寿命。间隙过大,则回弹大,降低工件的精度。U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按下式计算: (2-46)式中 Z/2弯曲模凸、凹模单边间隙;t工件材料厚度;材料厚度正偏差;C间隙系数,可查表2-8。当工件精度要求较高时,其间隙值应适当缩小,取Z/2=t。表2-8 U形件弯曲模凸、凹模的间隙系数C值弯曲件高度H/mm弯曲件宽度b2H弯曲件宽度b2H材料厚度t/mm0.50.622.144.150.50.622.144.17.57.612102035507010
31、01502000.050.050.070.100.10-0.050.050.050.070.070.070.100.100.040.040.040.050.050.050.070.07-0.030.030.040.050.050.050.070.100.100.150.200.20-0.100.100.100.150.150.150.200.200.080.080.080.100.100.100.150.15-0.060.060.060.100.100.100.15-0.060.060.060.080.080.100.10第三章 弯曲工艺的相关简介3.1弯曲工艺的概念弯曲是将金属板料毛坯、型材
32、、棒材或管材等按照设计要求的曲率或角度成形为所需形状零件的冲压工序。弯曲工序在生产中应用相当普遍。零件的种类很多,如汽车上很多履盖件,小汽车的柜架构件,摩托车上把柄,脚支架,单车上的支架构件,把柄,门扣,铁夹等。3.2弯曲的基本原理以V形板料弯曲件的弯曲变形为例进行说明。其过程为:1、凸模运动接触板料(毛坯)由于凸,凹模不同的接触点力作用而产生弯短矩,在弯矩作用下发生弹性变形,产生弯曲。2、随着凸模继续下行,毛坯与凹模表面逐渐靠近接触,使弯曲半径及弯曲力臂均随之减少,毛坯与凹模接触点由凹模两肩移到凹模两斜面上。(塑变开始阶段)。 3、随着凸模的继续下行,毛坯两端接触凸模斜面开始弯曲。(回弯曲阶
33、段)。4、压平阶段,随着凸凹模间的间隙不断变小,板料在凸凹模间被压平。5、校正阶段,当行程终了,对板料进行校正,使其圆角直边与凸模全部贴合而成所需形状。3.3弯曲件的质量分析在实际生产中,弯曲件的质量主要受回弹、滑移、弯裂等因素的影响,重点介绍回弹因素,具体如下。1、弯曲件的回弹回弹常温下的塑性弯曲和其它塑性变形一样,在外力作用下产生的总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当弯曲结束,外力去除后,塑性变形留存下来,而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短,内侧因弹性恢复而伸长,产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳(简称回弹)。弯曲
34、件的回弹现象通常表现为两种形式:一是弯曲半径的改变,由回弹前弯曲半径r0变为回弹后的 r1。二是弯曲中心角变变,由回弹前弯曲中心角度0(凸模的中心角度)变为回弹后的工件实际中心角度1。2、影响回弹的主要因素1)材料的力学性能金属材料的变形特点与材料的屈服强度成正比,与弹性模数E成反比,即材料的屈服强度s越高,弹性模量E越小,弯曲弹性回跳越大。2)相对弯曲半径rt相对弯曲半径rt越大,板料的弯曲变形程度越小,在板料中性层两侧的纯弹性变形区增加越多,塑性变形区中的弹性变形所占的比例同时也增大。故相对弯曲半径rt越小,则回弹也越小。3)弯曲中心角4)弯曲方式及弯曲模板料弯曲方式有自由弯曲和校正弯曲。
35、在无底的凹模中自由弯曲时,回弹大;在有底的凹模内作校正弯曲时,回弹值小。原因是:校正弯曲力较大,可改变弯曲件变形区的应力状态,增加圆角处的塑性变形程度。5)弯曲件形状工件的形状越复杂,一次弯曲所成形的角度数量越多,各部分的回弹值相互牵制以及弯曲件表面与模具表面之间的摩擦影响,改变了弯曲件各部分的应力状态(一般可以增大弯曲变形区的拉应力),使回弹困难,因而回弹角减小。 如形件的回弹值比U形件小,U形件又比V形件小。6)模具间隙在压弯U形件时,间隙大,材料处于松动状态,回弹就大;间隙小,材料被挤压,回弹就小。3、减少回弹的措施1)选用合适的弯曲材料在满足弯曲件使用要求的条件下,尽可能选用弹性模量E
36、大、屈服极限s小、加工硬化指数n小、机械性能较稳定的材料,以减少回弹。2)改进弯曲工艺(1)采用热处理工艺 对一些硬材料和已经冷作硬化的材料,弯曲前先进行退火处理,降低其硬度以减少弯曲时的回弹,待弯曲后再淬硬 。在条件允许的情况下,甚至可使用加热弯曲。 (2)增加校正工序运用校正弯曲工序,对弯曲件施加较大的校正压力,可以改变其变形区的应力应变状态,以减少回弹量。通常,当弯曲变形区材料的校正压缩量为板厚的2%5% 时,就可以得到较好的效果。(3)采用拉弯工艺3)改进零件的结构设计在变形区压加强肋或压成形边翼,增加弯曲件的刚性,使弯曲件回弹困难。4)改进模具结构(1)补偿法利用弯曲件不同部位回弹方
37、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。(2)校正法当材料厚度在 0.8mm 以上,塑性比较好,而且弯曲圆角半径不大时,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 ),从而使内外侧回弹趋势相互抵消。(3)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、回弹值的确定1)小变形(r/t10)自由弯曲时的
38、凸模弯曲角 和凸模圆角半径;式中:凸模圆角半径; r弯曲件圆角半径;弯曲件弯曲角; 凸模弯曲角;材料屈服点; E材料弹性模量; t板料厚度;2)大变形(r/t5)时弯曲件圆角半径变化很小,而只修正弯曲角。表3-1 单角90校正弯曲回弹角材料r/t11223Q215、235Q11.5021.52.5纯铜、铝、黄铜01.50324对于弯曲件弯曲角不为90时回弹角:式中:弯曲角为时的回弹角;弯曲件弯曲角;弯曲角为90的回弹角;模具设计时,当弯曲件弯曲角时,取凸模角度;当时,取凸模角度,通过试模来进行修正。该弯曲件弯曲角都为90,其回弹角查表3-1得,则其他影响因素1、弯曲件的弯裂弯曲件变形区外边是拉
39、伸区,当此区的拉应力超出材料的应力极限时(强度极限)就产生裂纹。弯曲件的相对弯曲半径r/t越小,则变形越大,越易拉裂。2、弯曲件的滑移由于毛坯与模具之间磨擦的存在,当磨擦力不平衡时造成毛坯的移位,称作滑移,使弯曲件的尺寸达不到要求:1) 产生滑移的原因:由于两边磨擦力不等。工作不对称,毛坯两边与凹模接触面不相等;凹模两边的边缘圆角半径不相等,半径小,磨擦力更大;两边折弯的个数不一样;V形弯曲中凹模不是中心对称,角度小的一边正压力大,磨擦大; 凹模两边的间隙和润滑情况不一样。2) 防止滑移的措施尽可能采用对称凹模,边缘圆角相等,间隙均匀;采用弹性顶件装置的模具结构;采用定位销的模具结构。第四章
40、模具结构及设计冲压工艺是通过冲压模具来实现的,因此做好模具设计是冲压工艺中的一项关键工作。模具设计主要是确定模具的类型,结构和模零件的选用,设计与计算等。这是一套成形、压弯、弯头复合模。下模:凹模固定板45以螺钉44圆柱销2固定在下模座1上,凹模固定板内压固一压弯凹模42,压弯凹模内滑套住一成形凹模23,成形凹模内又压固一压凹的凸模43.当上模在下死点时,成形凹模下面与调节螺杆25碰撞,调节螺杆可以控制成形凹模高低,平时成形凹模在弹簧24的作用下被顶起。凹模固定板上横向揩油一槽,一堆侧压弯头凹模20在槽上能左右滑动,弯头凸模以斜面与装在上模的侧楔17连接,为了防止优势压双件使侧楔或弯头凸模损坏
41、,在弯头凸模内装有一弹性斜楔22,一弹簧紧压住,弹簧的压力应大于弯头的压力,只有当双件时弹簧才被压缩,凹模固定板的顶面由定位盖板21盖住并压紧。凹模固定板的后面做成扇形缺口以固定一旋转斜面块49。上模:上固定板33以螺钉34、柱销4紧固在上模座11上,上固定板内有三角形的凹模,窝内有一个三角形的托簧板15,四个弹簧10压在托簧板上,上固定板压固一大镶套7,凸模固定板16能在大镶套内上下滑动和转动,凸模固定板上部与托簧板相接并由拉簧9与之张紧,使凸模固定板处于扭转状态,凸模固定板内固定凸模31并以横销6固定,凸模固定板以螺钉33和圆柱销固定一个小镶套39,三个卸料螺钉37穿过小镶套与卸料板41连接,三个弹簧36作用在卸料螺钉头部,使卸料板卸料。工作时,毛坯由定位盖板21定位。上模下行,滚轮28先进入件49的斜槽内,使凸模31旋转45进入工作位置。接着凸模在弹簧10的压力下,先进行成形与压弯,直至使成形凹模23与调节螺杆25相碰为上。上模继续下行,弹簧10开始被压缩,装在上固定板的侧楔17对侧压弯头凸模20作用,使之向中心移动,从而弯件左右俩腿的头部弯成,最后由侧楔对弯头凸模刚性接触,从而对成形与压弯校正。上模上形,侧楔先使俩弯头凸模张开,弹簧10恢复原状,然后成形凹模在弹簧24作用下被顶起。因而上模上行,成形凹模,工件与凸模一起上行,当成形凹模顶至与侧压弯头凸模的顶面