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170
封闭板成形模及冲压工艺设计
封闭
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170 封闭板成形模及冲压工艺设计,170,封闭板成形模及冲压工艺设计,封闭,成形,冲压,工艺,设计
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封闭板成形模及冲压工艺数据库设计 2.3 双向弯曲（翻边）成形模设计 2.3 双向弯曲（翻边）成形模设计2.3.1 成形模结构设计2.3.1.1 总体结构1、4.销钉 2、26螺钉 3.模柄 5、20.卸料螺钉 6、21.弹簧 7.上模座 8.垫板 9.导柱 10.导套 11.凸模固定板 12.支承圈 13.限位圈 14.翻边凸模 15.弯曲凸模16.凹模 17.顶料板 18.底座 19.下模座 22、23.定位板 24.螺钉 25.销钉 27、28.支承板图2.3-1 封闭板双向弯曲成形模封闭板双向弯曲（翻边）成形模的结构见图2.3-1，该模具分上下两部分，上部为常规的冲模结构形式，下部通过支承板将下模固定在底座上。这种结构形式的优点为：上部设计可不考虑压力机的闭合高度，使模具结构紧凑、灵活；适当设计支承板的高度和底座的固定槽，控制模具的闭合高度在压力机的闭合高度范围内，使得模具安装时不用垫铁和压板等，可直接用螺钉固定，模具安装快捷、安全、方便。2.3.1.2 工作原理冲件在模具上采用外形定位，一次冲压动作能完成双向弯曲（翻边）成形，且同时完成左、右封闭板的成形。在导柱上设置了限位圈13，能快速调整模具的闭合高度。另外顶料板17兼有部分凹模的作用，翻边凸模14兼起压料板的作用。由于零件的特殊性，其成形过程存在着双向弯曲（翻边），为保证成形的可靠，要求成形动作按设计意图顺序动作，其下部弹簧21的弹力要大于上部弹簧弹力与中间15mm边长弯曲成形力之和。模具的 工作过程为：上模随压力机滑块向下运动，首先翻边凸模14压住坯料，此时，顶料板17与凹模上平面平齐。上模继续下行，压缩弹簧6，在弯曲凸模15与顶料板上弯曲凹模槽作用下完成边长15mm的向下弯曲。当翻边凸模上平面碰到凸模固定板11后，再开始压缩弹簧21，在翻边凸模14与凹模16的作用下完成向上的弯曲（翻边）成形。冲压成形后，上模回程，在顶料板17的作用下，将冲件顶出凹模，完成一个冲压过程。为使零件弯曲圆角成形清晰，上模需下行至顶料板的下平面碰到下模板，起到校正弯曲的作用。2.3.2 成型模工艺计算2.3.2.1 弯曲力的计算（1）边长15mm的弯曲力的计算F1=0.6KBt2b/(R+t)(2.17)式中 F1自由弯曲力（冲压行程结束，尚未进行校正弯曲时的压力）（N）； B弯曲件宽度（mm），取57.5-2-2=53.5mm；t弯曲件材料厚度（mm），取1mm；R弯曲内半径（mm），取1.5mm；b材料抗拉强度（Mpa），取390Mpa；K安全因数，一般取K=1.3。将以上数据代入（2.17）式,得：F1=0.6KBt2b/(R+t)=0.61.353.512390/（1.5+1）=6509.88N同时弯曲左、右两对称件的弯曲合力F=2F1cos37=26509.88cos37=10398N,见图（2.3-2）。F2=qA(2.18)图2.3-2 弯曲合力式中 F2校正力（N）；q单位校正力，查表3-33，取 q=15MPa；A工件被校正部分的投影面积（mm2）， A=53.515Sin16221.19mm。将以上数据代入（2.18）式，得F2=qA=15221.19=3317.85N。F3=(0.30.8)F(2.19) 式中 F3压料力（N）；F自由弯曲力（N），取10398N。将以上数据代入（2.19）式，得：F3=(0.30.8)F =(0.30.8)10398=3119.48318.4，取8318.4N。（2） 10mm的直角弯曲力的计算高10mm的弯曲（翻边）成形力按弯曲L形件的弯曲力公式计算，如下：FL=（0.650.8）Bt2b /(R+t) （2.20）式中 B弯曲线长度，由AutoCAD的“工具”“查询”，得B=184.12mm； t板料厚度，取1mm。 b材料抗拉强度，取390MPa；R弯曲内半径（mm），取1.5mm；将以上数据代入（2.20）式，得：FL=（0.650.8）Bt2b /(R+t) =（0.650.8）（184.1212390）/（1.5+1） =18669.822978.2，取22978.2N。F总=F+F2+F3+FL=10398+3317.85+8318.4+22978.2=45012.45N。 根据总冲压力初步选择J23-6.3压力机（查附录B33）。2.3.2.2 回弹量的确定由于R=1.5mm，t=1mm,R(58)t,所以工件的弯曲半径变化不大，只需考虑角度回弹，又由于采用施加校正力的方法消除回弹，所以回弹量很小，能满足工件要求，不需作回弹计算。2.3.2.3 计算压力中心由于零件左、右对称，其压力中心一定在对称轴Y上，故Xc=0,采用基于图2.3-3 压力中心AutoCAD2000的冲模压力中心确定方法，（具体作法见冲裁模压力中心的计算），得Yc=-30.5mm。见图2.3-3。2.3.2.4 工作部分尺寸计算（1） 凸、凹模的圆角半径弯曲件的相对弯曲半径r/t=1.5/1=1.5较小，故弯曲（翻边）凸模圆角半径rp取弯曲件的内弯曲半径1.5mm。凹模圆角半径不能太小，以免增加弯曲力，擦伤工作表面，按材料厚度来选取：当t2mm时，rd=(36)t（2.21）式中 t材料厚度，取1mm； rd凹模圆角半径（mm）。将数据代入（2.21）式，取 rd=31=3mm。（2） 凹模深度凹模的工作深度决定板料的进模深度。凹模深度过大，不仅增加模具钢的消耗，而且将增大压力机的工作行程，使最大弯曲力提前出现，对压力机很不利。凹模深度过小，可能造成弯曲件直边不平直，降低其尺寸精度。因此，凹模深度要适当。查表3172，得凹模深度增加值L=3mm。（3） 凸、凹模之间的间隙Z=t+ct（2.22）式中 Z凸、凹模之间的间隙（mm）； t板料厚度，取1mm； c间隙系数，查表3182，得c=0.1。将以上数据代入（2.22）式，得Z=t+ct=1+0.11=1.1mm。弯曲凸模与顶料板之间的间隙可适当取大一些（1.1mm），以防止顶料板的弯曲变形或断裂，故取1.15mm。翻边凸模与凹模之间的间隙则应取小些，取1.1mm,以提高冲件弯曲（翻边）的成形质量。2.3.3 关键零件的设计2.3.3.1 凹模设计图2.3-4 凹模凹模采用整体结构，这样可极大地提高凹模的刚性，防止冲压时的变形，提高冲件的质量。同时，整体结构便于制造和装配，能简化模具结构，提高加工精度。凹模的中间型孔尺寸是这样得来的：将工件尺寸向外偏移一个凸、凹模间隙1.1mm，（即将间隙取在凹模上），然后左、右件对称布置，横向距离取31mm，查表3172得凹模壁厚为40mm，则经圆整得凹模的外形尺寸260mm 138mm，凹模的结构见图2.3-4。凹模材料选T10A，热处理HRC5660。中间型孔由线切割加工，使左、右件对称性好，冲件质量高。2.3.3.2 翻边凸模设计由于零件单独成形时存在着横向不平衡力，为使左、右件的横向不平衡力相互抵消，将翻边凸模设计成整体结构，但中间要通过弯曲凸模，并通过弯曲凸模导向。图（2.3-5）图2.3-5 翻边凸模所示为翻边凸模的结构简图，在设计和制造时均要保证外部翻边凸模轮廓与中间矩形孔之间的位置精度和尺寸精度，其中外部翻边凸模按凹模配作，保证单面间隙1.1mm，内孔按弯曲凸模配作，保证单面间隙0.25mm。为了节约模具材料和安装方便、安全，将翻边凸模的非工作部分作成矩形，尺寸为180.5mm97.5mm。2.3.3.3 弹簧的设计为了保证按设计意图顺序动作，上模弹簧的总弹力必须小于下模弹簧的总弹力与弯曲（翻边）成形力之和，且下部弹簧的总弹力要大于上部弹簧弹力与中间15mm边长弯曲成形力之和。根据以上两原则，上模选择9号弹簧，下模选择80号弹簧。2.3.4 设计其它零部件并校和核压力机2.3.4.1 模座的选用本模具选用中间导柱标准钢板模架，这种模架的导柱分布在矩形凹模对称中心线上，冲压时可防止由于偏心力矩而引起的模具歪斜。根据凹模的外形尺寸260mm 138mm，选取如下： 上模座L/mmB/mmH/mm=25020040下模座L/mmB/mmH/mm=25020050 导柱d/mmL/mm=30150（左）、32150（右）导柱d/mmL/mmD/mm=3010038（左）、3210038（右）两导柱的直径不同，可避免上模与下模装错而发生啃模事故。为了保证使用中的安全性与可靠性，应注意：当模具处于闭合位置时，导柱上端面与上模座的上平面留1015mm的距离，导柱下端面与下模座下平面留25mm的距离。导套与上模座上平面留不小于3mm的距离，同时，上模座开横槽，以便排气。2.3.4.2 定位装置的设计由于上道工序的落料件上无可以利用的定位孔，且冲件轮廓形状复杂，因此利用零件的外形轮廓，用定位板对其进行约束，使其定位准确、可靠。2.3.4.3 顶料板的设计图2.3-6 顶料板顶料板兼起弯曲凹模的作用，为了保证边长15mm的弯曲质量，适当增加工作部分长度，取17mm。为了防止顶料板从中间断裂，适当加大中部的厚度，取10mm。顶料板的整体厚度为10+17cos16=26.34mm，圆整后取27mm。其外型尺寸按凹模配作，保证间隙为1.1mm。选择45号钢，热处理4852。2.3.4.4 弯曲凸模的设计为了保证边长15mm弯曲边的质量，适当增加弯曲凸模工作部分的长度，取16mm。其总长度为32+35+16.5cos16=82.86mm，圆整后取83mm。2.3.4.5 计算闭合高度并校核压力机垫板厚度取8mm；凸模固定板厚度取32mm；凹模厚度取（27+10+3+3）mm=43mm，其中卸料板厚度为27mm，翻边高度为10mm，凹模深度增加值L=3mm，凹模圆角为3mm。定位板厚度取4mm；翻边凸模厚度取35，其中工作部分厚度取（10+3+3+4+3）=23mm,其中翻边高度为10mm，凹模深度增加值L=3mm，凹模圆角为3mm，定位板厚度取4mm，再留3mm的余量。支承板厚度取40mm；底座厚度取60mm。闭合高度H=（50+8+32+35+1+27+40+40+60）mm=293mm，底座的外形尺寸为550300。由附录B33可知J23-6.3压力机的工作台尺寸为200mm310mm,故23-63压力机不能适用，改选用J23-63压力机，该压力机的最大闭合高度为360，最小闭合高度为280mm,有： H最大-5H模H最小+10代入数据；360-5293280+10 工作台尺寸（370mm
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