弯曲板件的冲压成形工艺及模具设计【带孔斜口U形件弯曲模含13张CAD图】
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弯曲
曲折
冲压
成形
工艺
模具设计
带孔斜口
13
cad
- 资源描述：
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弯曲板件的冲压成形工艺及模具设计【带孔斜口U形件弯曲模含13张CAD图】
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- 内容简介：
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01绪论目前，我国冲压技术与工业发达国家相比还相当的落后，主要原因是我国在冲压基础理论及成形工艺、模具标准化、模具设计、模具制造工艺及设备等方面与工业发达的国家尚有相当大的差距，导致我国模具在寿命、效率、加工精度、生产周期等方面与工业发达国家的模具相比距离相当大。11国内模具的现状和发展趋势111国内模具的现状我国模具近年来发展很快，据不完全统计，2003年我国模具生产厂家约有2万多家，从业人员约50多万人，2004年模具行业的发展保持良好势头，模具企业总体上订单充足，任务饱满，2004年模具产值530亿元。进口模具1813亿美元，出口模具491亿美元，分别比2003年增长18、324和459。进出口之比2004年为3691，进出口相抵后的进净口达132亿美元，为净进口量较大的国家。在2万多家生产厂点中，有一半以上是自产自用的。在模具企业中，产值过亿元的模具企业只有20多家，中型企业几十家，其余都是小型企业。近年来，模具行业结构调整和体制改革步伐加快，主要表现为大型、精密、复杂、长寿命中高档模具及模具标准件发展速度快于一般模具产品；专业模具厂数量增加，能力提高较快；“三资“及私营企业发展迅速；国企股份制改造步伐加快等。虽然说我国模具业发展迅速，但远远不能适应国民经济发展的需要。我国尚存在以下几方面的不足第一，体制不顺，基础薄弱。“三资”企业虽然已经对中国模具工业的发展起了积极的推动作用，私营企业近年来发展较快，国企改革也在进行之中，但总体来看，体制和机制尚不适应市场经济，再加上国内模具工业基础薄弱，因此，行业发展还不尽如人意，特别是总体水平和高新技术方面。第二，开发能力较差，经济效益欠佳我国模具企业技术人员比例低，水平较低，且不重视产品开发，在市场中经常处于被动地位。我国每个模具职工平均年创造产值1约合1万美元，国外模具工业发达国家大多是1520万美元，有的高达2530万美元，与之相对的是我国相当一部分模具企业还沿用过去作坊式管理，真正实现现代化企业管理的企业较少。第三，工艺装备水平低，且配套性不好，利用率低虽然国内许多企业采用了先进的加工设备，但总的来看装备水平仍比国外企业落后许多，特别是设备数控化率和CAD/CAM应用覆盖率要比国外企业低得多。由于体制和资金等原因，引进设备不配套，设备与附配件不配套现象十分普遍，设备利用率低的问题长期得不到较好解决。装备水平低，带来中国模具企业钳工比例过高等问题。第四，专业化、标准化、商品化的程度低、协作差由于长期以来受“大而全”“小而全”影响，许多模具企业观念落后，模具企业专业化生产水平低，专业化分工不细，商品化程度也低。目前国内每年生产的模具，商品模具只占45左右，其馀为自产自用。模具企业之间协作不好，难以完成较大规模的模具成套任务，与国际水平相比要落后许多。模具标准化水平低，标准件使用覆盖率低也对模具质量、成本有较大影响，对模具制造周期影响尤甚。第五，模具材料及模具相关技术落后模具材料性能、质量和品种往往会影响模具质量、寿命及成本，国产模具钢与国外进口钢相比，无论是质量还是品种规格，都有较大差距。塑料、板材、设备等性能差，也直接影响模具水平的提高。112国内模具的发展趋势巨大的市场需求将推动中国模具的工业调整发展。虽然我国的模具工业和技术在过去的十多年得到了快速发展，但与国外工业发达国家相比仍存在较大差距，尚不能完全满足国民经济高速发展的需求。未来的十年，中国模具工业和技术的主要发展方向包括以下几方面1模具日趋大型化；2在模具设计制造中广泛应用CAD/CAE/CAM技术；3模具扫描及数字化系统；4提高模具标准化水平和模具标准件的使用率；5发展优质模具材料和先进的表面处理技术；6模具的精度将越来越高；7模具研磨抛光将自动化、智能化；8研究和应用模具的高速测量技术与逆向工程；29开发新的成形工艺和模具。12国外模具的现状和发展趋势模具是工业生产关键的工艺装备，在电子、建材、汽车、电机、电器、仪器仪表、家电和通讯器材等产品中，6080的零部件都要依靠模具成型。用模具生产制作表现出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清洁环保的特性，是其他加工制造方法所无法替代的。模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。近几年，全球模具市场呈现供不应求的局面，世界模具市场年交易总额为600650亿美元左右。美国、日本、法国、瑞士等国家年出口模具量约占本国模具年总产值的三分之一。国外模具总量中,大型、精密、复杂、长寿命模具的比例占到50以上；国外模具企业的组织形式是“大而专“、“大而精“。2004年中国模协在德国访问时，从德国工、模具行业组织德国机械制造商联合会（VDMA）工模具协会了解到，德国有模具企业约5000家。2003年德国模具产值达48亿欧元。其中（VDMA）会员模具企业有90家，这90家骨干模具企业的产值就占德国模具产值的90，可见其规模效益。随着时代的进步和技术的发展，国外的一些掌握和能运用新技术的人才如模具结构设计、模具工艺设计、高级钳工及企业管理人才，他们的技术水平比较高故人均产值也较高我国每个职工平均每年创造模具产值约合1万美元左右，而国外模具工业发达国家大多1520万美元，有的达到2530万美元。国外先进国家模具标准件使用覆盖率达70以上，而我国才达到4513弯曲板件模具设计与制造方面131弯曲板件模具设计的设计思路冲裁和弯曲是冲压基本工序，它是利用冲裁模在压力机作用下，将平板坯料先冲裁落料然后弯曲形成制件的加工方法。，加工出来的制件的精度都很底。一般情况下，弯曲的尺寸精度应在IT13级以下，不宜高于IT11级。只有加强冲裁和弯曲变形基础理论的研究，才能提供更加准确、实用、方便的计算方法，才能正确地确定冲裁与弯曲工艺参数和模具工作部分的几何形状与尺寸，解3决冲裁和弯曲中出现的各种实际问题，从而，进一步提高制件质量。弯曲板的下料需要冲裁，即条料的冲裁后切断才进行下一步弯曲。弯曲板是较典型的弯曲件，其工作过程很简单就一个弯曲，根据经验和数据确定它一次弯曲成功132弯曲板模具设计的进度1了解目前国内外冲压模具的发展现状，所用时间20天；2确定加工方案，所用时间5天；3模具的设计，所用时间30天；4模具的调试所用时间5天42弯曲板弯曲工艺的分析此工件由两道工序完成，先由冲孔落料复合模对板料进行初步加工得到尺寸为2095且中间有6孔的中心对称小条料，然后由弯曲符合模弯曲加工得到如图21M所示的工件。冲孔落料加工是前面为后续弯曲加工做准备的前端加工阶段，接下来主要分析弯曲阶段的加工工艺以及相关模具的设计。21弯曲件工艺分析原始资料如图所示材料H62厚度4M生产批量大批量此工件为典型弯曲件。材料为H62，具有良好的弯曲性能适合弯曲成型加工。工件结构简单，由工件图可知公差等级没有严格的尺寸要求均可按为自由公差处理，工件整体上看，尺寸精度较低，普通弯曲成形完全能满足要求。22工艺方案确定该工件弯曲成型，可以一次弯曲成型，也可以二次弯曲成型如今有以下三种方案供选择方案一采用一次弯曲成型，单工序生产。方案二采用两次弯曲成型，先弯U型再弯成型件，采用两套单工序模生产。方案三采用在一套模具上成型，复合模生产。方案一模具结构简单，生产制造成本低，但工件尺寸精度低，尤其是四个直角的精度难以得到保证。另外，在弯曲过程中，由于凸模肩部妨碍了坯料的转动，加大了5坯料通过凹模圆角的摩擦力，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄，成型后弯曲件两肩部与底面不平行。方案二模具结构相对简单，生产成本较高，由于采用两副模具进行弯曲成形，从而可以避免了方案一中的缺陷，提高了弯曲件的质量，但由于采用两副模具进行生产，生产效率较低，另外，凹模的强度不易保证。方案三模具结构复杂，生产制造成本与方案二差不多，但是工件尺寸精度，位置精度容易保证，生产效率也高。综上所述，经过对三种方案的比较分析且该工件为大批量生产，因此该工件的弯曲成型生产采用方案三比较合理。63主要设计计算31计算毛坯尺寸LL直弯式中L弯曲件毛坯长度（）；M弯曲件各直线段长度之和（）；直弯曲件各部分（圆弧部分）应变中性层展开长度之和（）；弯M32弯曲应力的计算该模具工件属于自由弯曲成型，所以U形件弯曲力自FTRKBB270式中自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力N；自B弯曲件的宽度,B20；MT弯曲材料的厚度；R弯曲件的内弯曲半径；材料的抗拉强度MPA；BK安全系数,一般取K13；7F2071349142688N33压力机公称压力的确定对于有弹性顶件装置的自由弯曲按下式计算12DFF自压机其中（0308）D自考虑到弯曲工件板料较厚,而且板宽也较大,压力机公称压力应取值偏大为宜。因此可取08DF自08142688N114304N则12（142688114304）NF压机1849421N根据计算结果,查模具实用技术手册表23初选压力机为J2363。34弯曲模工作部分尺寸的设计由方案三可知,所设计的复合模整个工作原理可分为两部分U型弯曲和在U型弯曲基础上的成型弯曲。归根到底,其设计为U型弯曲种类,所以其设计可按U形件设计方法设计。341凸模圆角半径的设计TR因为05,值较小,所以取RTT2TRM8342凹模圆角半径AR凹模圆角半径不能过小，以免擦伤工件表面，影响模具寿命。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。值通常根据材料厚度确定AR24TM23AT从保证制件精度要求考虑,特别是所设计的弯曲复合模值不宜取大值。在此取AR2ART248343凹模深度0LL0图31凹模深度过小,则坯料两端受压部分太多,工件回弹大,而且不平直,影响工件质0L量。如果过大,则浪费模具钢材,且需冲床有较大的工作行程。由前面计算可知弯曲件边长LL直弯710917M据边长L19查中国模具设计大典3表19318得250L344凸、凹模间隙计算查冲压模具设计与制造的U型件弯曲的凸凹模单边间隙可按下式计算MAX2ZTCTT式中弯曲凹、凸模单边间隙；工件材料厚度基本尺寸；T工件材料厚度的正偏差；间隙系数,查中国模具设计大典3表19319得004；CC所以401400442Z430M345U形弯曲凸、凹模横向尺寸的设计LAZ/2LT图32由工件图上可知工件是外形标注的弯曲件,设计时应该以凸模为基准先确定凹模尺寸。再利用凸凹间隙求出凹模的尺寸。10根据冲压模具设计与制造教材公式392与393得凹模尺寸为MAX075AAL式中凹模横向尺寸；弯曲件横向的最大极限尺寸；AX凹模的制造公差,取IT8级得；A弯曲横向尺寸公差，对称偏差时2；6007500255998ALA0A0凸模尺寸为0TTZ式中凸模横向尺寸；T凸模的制造公差,采用IT7级；T所以5998430TL0T55680T查标准公差数值表（GB/T180031998）IT7级得MMTL03568查标准公差数值表（GB/T180031998）IT8级得MMA046935弯曲回弹影响弯曲回弹的因素比较多，包括材料的力学性能、相对弯曲半径、弯曲中心角的大小、弯曲方式及弯曲模、工件的形状等等。本制件的形状对于弯曲回弹的影响很不容易分析，在弯曲的方式上我采用了正压方式，且该材料的回弹率较小，故对回弹值可以忽略不计。对制件的尺寸的影响不会太大，所以对于制件成型后的回弹对制件精度的影响在设计的过程中先不于考虑，对其合理性可以在试模时候加以修整，根据试模的结果进行进一步的调整。114模具总体设计41模具类型的选择由弯曲冲压工艺分析可知，采用复合弯曲，所以模具类型为复合模。42定位方式的选择因为该模具采用的是半成品条料，条料中间有加工的成孔，故采用定位板和中间定位销定位。43卸料、出件方式的选择由于工件成形以后是包在凸模上的，因此需要采用手工将工件从凸模上沿纵向取下。44导向方式该模具结构比较简单，导向精度通过压力机滑块就可以保证，所以采用无导向装置。45主要零部件设计451工作零件的结构设计（1）弯曲凸模12结合工件外形并考虑加工，将凸模设计为如图41所示结构，采用台肩固定。其总长可由公式计算L123HT（97293）M48图41弯曲凸模2活动凹模凹模由两个活动凹模块组成，如图42为其组成部分的其中一块，具体形状尺寸如图所示，其活动范围由其下方的限位销确定，由外侧的螺钉和弹簧复位。13图42活动凹模452斜楔的设计一般冲压加工为垂直方向,而当制件的加工方向必须改变时,应采用斜楔机构,斜楔机构的作用是将压力机施压部分的垂直运动转变为制件加工的所需的水平运动,以进行该方向上的工件成形,其结构形状如下图43所示图43斜楔斜楔1向下运动推动活动凹模2的水平运动,斜楔与活动凹模的配合部分仅有冲击运动段从斜面接触开始到冲程下死点止,活动凹模完成侧向行程斜楔向上提升,活动凹模在弹簧力的作用下复位145压力机的参数与较核由前面压力机公称压力计算初选的压力机型号J2363，查模具实用技术手册表23得压力机主要技术参数如下公称压力63KN；滑块行程20MM；最大闭合高度100MM；最大装模高度110MM；连杆调节长度35MM；工作台尺寸（前后X左右）200MMX310MM；垫板尺寸（厚度）30MM；模柄孔尺寸30MMX50MM；最大倾斜角度045通过校核，该压力机能满足使用要求。156模具总装图通过以上设计，可得出如图所示的模具总装图。上模部分主要由上模板、垫板、凸模、凸模固定板及斜楔等组成。下模部分由下模板、支承板、活动凹模、顶料板等组成。图61总装图161、12、19螺钉2、14圆柱销3模柄4上模板5垫板6凸模固定板7斜楔8凸模9顶料板10活动凹模11盖板13支承板15下模板16弹簧17弹簧管18顶杆20限位销21定位板该模具是一副板料弯曲模，板料受凸模8的压力，先在两个活动凹模10中弯成U形；凹模继续下降得同时，两边斜楔7接触活动凹模10，径向分力把它向中心推，它下方的45倒角与凸模8上方得相应角度完成小钩的上口内弯。弯曲坯料由前一冲裁工序准备尺寸为9942MM20MM,板料由前方送进,送料方向定位由中心孔定位,左右方向由定位板定位。板料定位后,上模下行,凸模压入凹模同时把板料拉入模腔内,进行首次U型弯曲动作；当凸模压入凹模深度一定时,首次U型弯曲完成,进入二次弯曲动作,这时,在上模部分的斜楔与活动凹模接触径向分力把它向中心推,此时板料发生二次弯曲动作,最后工件成型。工件包在凸模上由人工将其沿凸模纵向取下。177模具的安装与调试要求冲模装配原则是将模具的主要工作零件如凹模,凸模和定位板等选用装配的基准件,装配顺序如下选择装配基准件,按基准件装有关零件,控制调整冲裁间隙,然后试模。模具装配适合于采用集中装配，在装配工艺上多采用修配法和调整装配法来保证装配模具，从而实现能用精度不高的组成零件，达到较高的装配精度，降低零件的加工要求。对装配有如下要求1模架精度应符合标准JB/T80501999冲模模架技术要求，JB/T80711995冲模模架精度检查规定，模具的闭合高度应符合图纸规定要求。2装配好的冲模、上模沿导柱上、下滑动应平稳可靠。3凸凹模间的间隙应符合图纸规定的要求，分布均匀。4斜楔和滑块的相对位置应符合设计要求，超量应在许用规定范围的，工作面不允许有倾斜或单边偏摆。5紧固件装配应可靠，螺纹、螺柱旋入长度在刚件连接时应不小于15倍螺纹直径，螺纹和销钉端面应不露出上、下模座零件表面。6落料孔或出料槽应畅通无阻，保证制件或废料能自由排出。7标准件应能互换，紧固螺钉和定位销钉与其孔的配合应正常良好。8模具应在生产的条件下进行试验，冲出的制件应符合设计要求。总装时，应根据上，下模零件在装配和调整中所受限制情况来决定先装上模还是下模一般是以受限制的最大的部分此模具应先把凸模固定在凸模固定板上，再固定座18块在下模板上，通过螺钉来固定起来。试模，模具装配以后，必须在生产条件下进行试模，通过试模可以发现模具设计和制造的不足并找出原因，对模具进行适当调整和修理，直到模具正常工作冲出合格的制件为止。模具以试模合格后，应在模具模板正面打刻编号，冲模图号，制品，使用压力机型号，装配钳工工号，制造日期等，并涂油防锈后经检验合格入库。表71模具的装配全过程如下表格所示序号工序工艺说明1凸凹模预配1装配前仔细检查凸模形状、尺寸以及凹模的形状与尺寸，是否符合图纸要求尺寸精度，形状精度。2将凸模与凹模相配，检查加工是否均匀。不适合者，应重新修磨或者更换。2凸模装配以凸模为基准，安装好限位钉。3装配下模1把凹模与下模座安装好。2安装凸模，由上端把已经安装好的凸模部件压入导板孔至上垫板接触，用螺钉把凸模与上垫板连接拧紧。3安装定位块，把定位块安装到下模座上。4上模安装把压杆插入凹模后与压板连接好，拧紧。5安装模具分别把上模部分，下模部分安装到压力机工作台上，并调出合理的间隙。6试冲与调整开机试冲并根据试冲的结果作出相应的调整。下表分别列出了模具在试模时常见的故障、原因和调整方法19常见故障产生原因调整方法弯曲角度不够1、凸凹模的回弹角制造过小2、凸模进入凹模的深度太浅3、凸、凹模间隙过大4、试模材料不对5、弹顶器的弹力太小1、加大回弹角2、调整冲模闭合高度3、调整间隙值4、更换试冲材料5、加大弹顶器的弹顶力弯曲位置偏移1、定位块的位置不对2、凹模两侧进口圆角大小不等，材料滑动不一致3、没有压料装置或者压料装置的压力不足和压板位置过低4、凸模没有对正凹模1、调整定位板位移2、修磨凹模圆角3、加大压料力4、调整凸凹模位置冲件的尺寸过长或者不足1、凸凹模之间的间隙过小，材料被拉长2、压料装置压力过大，将材料拉长3、设计时计算错误或不正确1、调整凸凹模间隙2、减小压料力3、改变坯料尺寸冲件外部有光亮的凹陷1、凹模的圆角半径过小，冲件表面被划痕2、凸、凹模之间的间隙不均匀3、凸、凹模表面粗糙度太大1、加大圆角半径2、调整凸、凹模间隙3、抛光凸、凹模表面由于模具比较简单，先装上模还是下模无关紧要，但要保证上下模的平行度，以及各个平面的平行度。制件弯曲过程中，由于材料回弹的影响，使弯曲制件在模具中形状与取出后的形状不一致，从而影响制件的形状和尺寸要求。又因回弹的影响因素较多，很难用设计计算的方法进行消除，所以，在模具制造时，常用是墓室的回弹值修正凸模（或凹模），为了方便修正凸模和凹模，在试模合格后，才对凸凹模进行热处理。另外，制件的毛坯尺寸也要经过试验后才能确定。所以，弯曲模试冲的目的是找出模具的缺陷加以修整和确定之间毛坯尺寸。由于以上因素，弯曲模的调整工作比一般的冲裁模复杂的多。弯曲模试冲时常出现的缺陷、产生原因及调整方法如表20弯曲模试冲时的缺陷和调整方法缺陷产生原因调整方法弯曲件地面不平1卸料杆分布不均匀2压料力不够1均匀分布卸料杆或增加卸料杆的个数弯曲件形状和尺寸不合格冲压件产生回弹造成之间不合格1修改凸模的角度和形状2增加凹模的深度3减少凸凹模之间的间隙4弯曲前坯料退火5增加校正力弯曲件产生裂纹1弯曲变形区内应力超过材料强度极限2弯曲区外侧有毛刺3弯曲变形过大4弯曲线与板料的纤维方向平行5凸模圆角小1更换苏醒好的材料或将材料退火2减少弯曲变形量后将有毛刺边放在弯曲内侧3分次弯曲，首次弯曲用较大的弯曲半径4更改落料排样，使弯曲线与板料纤维方向成一定角度5加大凸模圆角弯曲件表面擦伤或壁厚减薄1凸模圆角过大或表面粗慥2板料粘附在凹模内3间隙小，挤压变薄4压料装置亚料力过大1加大凸模圆角，降低表面粗糙度2凹模表面镀铬或化学处理3增加间隙4减小压料力弯曲件出现挠曲度或扭转中性层内外变化收缩，弯曲量不一样1对弯曲件进行再校正2材料弯曲前退火处理3改变设计，将弹性变形设计在于挠曲度方向相反的方向上21小结经过近段
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