基于侧弯角的微波门体零件冷冲模具设计

基于侧弯角的微波门体零件冷冲模具设计

激光零件是机械零件中的重要组成部分，在机械工程上得到了广泛应用。钣金零件是由金属板材经冲压、弯曲等工序加工而成,一般结构复杂,厚度均匀。钣金零件合理的结构设计能够提高制品的质量和缩短模具制造周期。钣金零件中侧向折弯的部分是成形和模具结构设计的难点。只有对钣金零件中侧向折弯部分的成形过程和模具结构进行研究才能顺利完成模具设计,实现钣金零件的批量生产。1压成形角的成形本文主要研究侧向折弯的冷冲模具设计,在进行模具设计之前,要对带有侧向弯曲的零件进行结构和工艺分析,如图1所示侧向折弯零件。零件两边的弯角是要研究的侧向折弯结构,经工艺分析,该零件不可能一次成形。主要加工工序有:拉伸、弯曲和落料。成形过程中难点体现在该零件侧面的压成形角。当完成侧弯角成形之后,如何卸料就也是一个必须解决的问题。同时,落料的先后决定了模具的具体结构。如先落料,下面的工序就无法用简单的方法来实现料的进给。故可以选用复合模为最终模具结构。反之,如先压侧弯角后落料,则可以选用成本较低的级进模具来实现零件的成形。基于上述分析,采用级进模来实现该零件的成形。具体成形过程:1.冲定位基准孔;2.压凸位;3.冲出压形处位置;4.压两端2个弯角;5.压成形角;6.整体落料。其中第5步工序是本文研究的重点,压成形角的斜滑块结构,如图2所示。在此工序中采用斜滑块机构来实现侧弯角的成形。该零件是依靠两边滑动凸模的上端来定位的,侧弯角的成形是由两边滑块凸模及外围成形凹模来完成的。当完成了侧弯角的成形之后,利用中间斜滑块的纵向运动就能完成卸料,图2所示。2门的转向弯曲模型2.1零件成形工艺校核。根据初微波炉门体零件所用材料为08钢板,厚度为0.6mm。门体外壳是微波炉的重要外观件,表面质量要求严格,不允许有任何损伤。成形后保证外形尺寸为373mm×267mm,高度尺寸为20.5mm。零件的成形过程为:冲孔,弯曲,侧向折弯和落料。出于对零件成形精度、结构工艺性和经济性考虑,使用复合模结构来实现零件的成形,但一次成形难度较大,故设计两套复合模来完成零件的成形。2.2ug曲线回弹模拟1)弯曲力的计算:以U形接触进行弯曲力计算,如图3所示。式中:P——弯曲时所需的压力,Nt——工件厚度,mm(U形接触弯曲,取C=1.0～1.3,文献表10-23,黑色金属机械性能,σb取400N/mm2)2)弯曲件展开尺寸计算:式中:A——圆角区的展开长度,mm式中:L2——弯曲件展开总宽,mmA1——圆角区的展开长度,mmA2——圆角区的展开长度,mma2——圆角区的展开长度,mmb1——圆角区的展开长度,mm弯曲件展开总长:式中:L2——弯曲件展开总长,mmA1——圆角区的展开长度,mma2——圆角区的展开长度,mmb2——圆角区的展开长度,mm3)弯曲回弹:卸载后弯曲角形状和尺寸发生变化的现象,称为弯曲回弹。回弹的程度通常用弯曲后工件的实际弯曲角与模具弯曲角的差值,即回弹角的大小来表示。如图4弯曲件回弹角示意图所示,凸模的圆角半径及角度可按下式计算:式中:r0——工件的圆角半径,mmrt——凸模的圆角半径,mmt——板料厚度,mm根据文献2表2-14,镦压弯曲时的回弹角度,得回弹角为1°。(3)CAE模拟回弹模拟通过软件Dynaform进行回弹模拟。首先,在UG中建立零件的片体数模;再将数模导入Dynaform进行网格划分、材料定义、加载等操作,完成前处理工作。然后利用LS-Dyna求解器完成零件的成形模拟;零件成形后的形状如图5所示。2.3回转台型向成形成形机构1)侧向折弯成形模结构如图7所示。2)成形模三维结构通过Pro/E软件进行三维建模,可以直观的了解模具结构。图8为弯曲凹模及定位结构,零件在定位板上实现定位。弯曲凹模在斜楔的作用下完成侧向折弯,其复位是通过外挡块上的弹簧来实现。3)零件侧向折弯成形机构侧向成形成形机构主要由折弯成形凹模、成形凸模、定位板、斜楔和内滑块组成,具体成形过程:未完成侧向折弯的零件是通过定位板来实现零件的定位,压机带动上模下行,使成形凸模与零件接触,内滑块随同上模继续下行,成形凸模在弹簧作用下继续压紧零件,并在内滑块的作用下,侧向运动。上模继续下行,斜楔迫使折弯成形凹模向中间移动,侧向折弯部分开始成形,当内滑块与成形凸模完全啮合时,零件完成侧向折弯。压机回程时,成形凸模及折弯成形凹模在复位弹簧的作用下,回到原来位置,活动顶件块在弹簧的作用下将成形零件顶出。零件侧向折弯的长度为12mm,即为成形凹模的横向行程。斜楔斜角与折弯成形凹模右上的斜角都定为45°,同时,内滑块斜角与弯曲凸模左上的斜角也定为45°(图9所示)。可按下式计算得到纵向行程。式中:L3—横向行程,mm因此,斜楔的纵向行程为12mm。成形零件的相关计算结果列表如下:3回弹模拟结果1)侧向折弯的成形原理将模具的纵向运动变为侧向运动来实现零的侧向成形。因此,在设计此类零件的模具时,一般选用斜滑块机构和内滑块机构来实现侧向折弯。2)通过模拟软件Dynaform完成折弯成形的成形仿真和回弹模拟,通过理论计算值、查表值、CAE模拟值与实际情况比较而得,最终回弹角度定为0°57´。3)通过Pro/E三维建模软件完成成形模的三维结构,能够直观的了解模具结构和验证部件之间是否有干涉。4)经过内滑块机构行程计算,纵向行程为12mm,成形过程中必须确保此纵向行程。σb——抗拉强度,N/mm2bσB1——弯曲件宽度,mmC——与弯曲有关的系数t——弯曲半径,mmK——中性层系数α——弯曲圆角区的圆心角,(°)(1)计算法回弹角的确定:α0——r0所对弧长的中心角,(°)αt——rt所对弧长的中心角,(°)α——回弹角度,(°)E——材料的弹性模量,(08钢板,取190)sσ——材料的屈服点,(08钢板,取20)(2)查表法弯曲件展开总宽:t——板料厚度,mm在Dynaform中有一个专用的模块springback,对导入的零件成形后的模拟结果,进行对应的springback设置,可以得到零件卸载后的模拟结果,即零件回弹后的形状。在后处理中,可以生成零件的FLD图,基本都落在安全区,因此零件有很好的侧向折弯成形