高强度板材折弯模具设计

高强度板材折弯模具设计

0高强板级耐磨钢目前，高强度板主要包括weldon高强度结构板和硬件反恐地板。宝钢集团生产的bw系列炎热耐磨钢也属于高强度板。与普通板材相比,高强度板具有强度高、硬度高、质量轻等优点,在汽车、大型船舶、压力容器、工程机械、航空航天等对材料性能要求较高的行业中得到了越来越多的应用。1高强度板折弯模具由于高强度板材具有非常高的强度、较好的应变硬化能力、较强的均匀变形能力、更高的疲劳特性而得到广泛应用。但在高强度板材应用特别是在精密制造中,由于板材强度的大幅度提高,给成形工艺和模具设计制造带来了许多新的问题。采用普通折弯模具进行折弯时,往往会首先破坏模具而无法进行折弯,高强度板折弯模具正是针对这一需求进行设计制造的。折弯方式主要分为两大类,一个是自由折弯,另一个是压底折弯。该模具采用自由折弯方式,即采用凹模的形状固定不变,板料架于凹模之上,折弯机滑块带动凸模向下折弯,将板料在凹模中折弯成一定角度。板料折弯的角度取决于凸模进入凹模的深度,因此可以利用一副模具将工件折弯成不同的角度。与普通折弯模具相比,高强度板折弯模具具有如下优点及要求:(1)上、下模组件采用低合金高强度结构钢加工组装而成,加工、安装方便。(2)高强度板折弯后回弹量较大,下模V型口角度要小。(3)上模尖R弧部分经过局部淬火处理,提高表面硬度,在折弯时不会产生压缩变形,如图1所示。(4)下模采用高硬度材料,提高下模抗磨损性能,下模模口采用防划伤设计,两侧安装两根辊子,辊子采用合金圆棒制成,不易磨损。当进行折弯作业时,两根辊子可随工件的折弯而转动,从而使工件与辊子之间没有滑动摩擦,仅有滚动摩擦,可保护工件表面不被划伤。(5)上模R弧比普通模具大,否则折弯会出现裂纹,根据板材供应商提供的参数,取R≥4s(s为折弯板材厚度)。(6)可实现300~500t/m以上的折弯能力。2下模开口折弯力比计算折弯力是折弯工艺设计和选择设备、设计模具的重要依据,折弯力大小受材料性能、零件形状、折弯方法和模具结构等多种因素的影响。在通用模具上进行自由折弯时,大都将板料折弯90°,这里仅介绍折弯90°高强度板材时所需折弯力的理论计算过程。折弯时V形槽的宽度一般以板料厚的8~10倍为最佳。如果凹模开口距离过小,由于弯曲半径减小,可能会导致折弯层断裂。开口过大,弯曲力和挤压痕会减小,但会带来回弹值的增加,所以下模开口必须考虑回弹。折弯时工件内径一般取r=(0.16~0.17)V,本文选取宽厚比V/S=9,径宽比r/V=0.16。板材在折弯过程中,变形区处于高度塑性变形状态,并围绕中心线弯转一个角度,变形区除弯曲中心层附近,其余各处的应力均接近于材料的抗拉强度,且在中心层上部受压,下部受拉。图2为折弯过程中变形区截面与应力图。变形区截面所受弯矩:折弯力在变形区产生的弯矩:折弯90°时:将K代入上式可得:式中:F———折弯力,kN;S———板材厚度,mm;l———折弯长度,m;V———下模开口宽度,mm;σb———材料抗拉强度,MPa。实际折弯力比理论计算要大些,这是因为折弯稳定性的原因,折弯压力小时,折弯机滑块容易受到负载产生抖动现象,增大折弯力之后抖动现象好转。且钢板的抗拉强度和硬度越高,所需的折弯力越大。3模具材料的选择折弯模具经过严格选材,细致加工,高标准的热处理,细致的精磨,严格的检验,从而保证了模具的质量。其主要要求是高强度、高韧性和良好的耐磨性能。折弯模具的材料通常有9CrSi、6CrW2Si、Cr12MoV等。选用冷作模具钢,Cr12MoV是很好的材料,使用性能可满足需要,工艺性能也好,但价格略高。42CrMo是强度较高的合金调质钢,强度很高,强韧性也好。表1、2分别列举了几种上、下模设计方案,分别对比了制造成本、制造难度、选材、承载、精度、强度、寿命等多个影响因素。4理论折弯力的计算本文通过对高强板折弯模具的理论设计,介绍了