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发表于 2009-11-24 20:29:12
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斜楔弯曲模设计案例
工件名称：交流接触器压板
生产批量：大批量
材料 :10 钢，厚 1mm 冷轧钢板
工件简图 : 如图 1 所示
图 1 压板
1．工艺分析
从图 1所示的零件图分析, 其冲压需两道工序，第一道工序 是落料冲孔，第二道工序是弯曲成形。这里只研究弯曲模的设计。
工件弯曲部位是R3.5mm 的圆弧，按图中标注的尺寸 8 ± 0.2mm, 可算出圆心角为 1350～1470。应按1470进行模具设计，板料厚度为 1mm, 则 R/t=3.50。
常见模具结构方案有如图2所示的两种形式，图 a 是最常用的弯曲模，但用于本工件会在弯曲成形时定位困难，左、右摩擦力不相等，工件在摩擦力的作用下会移动，使零件的压弯尺寸难以保证。图中 b 是滚轴式压弯模，其凹模旋转角度必须小于 900，而本工件的 弯头部位接近半圆，也不能采用这种形式。所以采用的是斜楔式弯曲模，模具结构如图 3所示
图 2 弯曲方案示意图
2．模具结构
本例采用斜楔式弯曲模，模具结构图如图 3所示。工作过程：将已完成落料冲孔的坯料，放在顶件块和凹模所形成的平面上，并把坯料上￠ 8.5mm 的孔套在定位销上定位。上模下行，凸模与顶件块将坯料压紧；继续下行，坯料在凸模和斜滑块的作用下弯曲，并进入凹模，凸模在上弹簧组 2 的作用下到达下止点，完成圆弧的预弯曲。此时，斜滑块在斜楔的作用下向左运动，当上模继续下行到达下止点时，斜滑块使工件弯曲成形并产生校正力。滑块上升，上模回程，此时凸模不动，斜滑块随着斜楔的上升在弹簧的作用下向右移动复位。凸模上升，顶件块将工件托出凹模。
本模具较简单，不采用模架，上模采用带柄矩形上模座 (GB2857.2-81), 下模采用楔板。上模由上模座、垫板、凸模固定板、凸模、上模弹簧组和斜楔组成。下模由凹模、斜滑块、顶件块等组成。模板下面装有弹顶器，弹顶器通过顶杆将弹顶力传给顶件块。
图 3 压板弯曲模装配图
1 一带柄矩形上模座 2 一上弹簧组 3 一凸模固定板 4 一凸模
5 一斜楔 6 一凹模 7 一顶件块 8 一斜滑块 9- 弹簧
10 一下模座 11 一推杆 12 一弹顶器
3．主要参数计算
1）坯料展开长度计算。弯曲件由直边和圆弧两部分组成，圆弧部分的中性层位移参数由t/t＝3.5，查表得 。圆弧中心角 α＝1410，直线部分长度 ，故坯料的展开长度为
2）弯曲力计算。弯曲过程有两步，第一步是凸模向下运动的弯曲，第二步是通过斜滑块向左压圆弧的弯曲，并需要施加校正力。
第一步弯曲按自由弯曲V形的公式计算
(查表 )
第二步弯曲按校正弯曲的公式计算
( 查表单位校正力 )
校正力是通过斜楔传递给斜滑块的。冲压力
3)弹簧的计算。弹簧包括上模弹簧组和弹顶器弹簧组。对弹簧的基本要求是：
①凸模与顶件块将工件夹住，凸模开始下行时的夹紧力必须大于弯曲力 (1525N) 。
②保持大于弯曲力（1525N)的夹紧力，直到下止点。
③凸模达到下止点时才开始与凸模固定板有相对运动，斜楔开始推动斜滑块向左运动。
凸模进入凹模的行程，即下模弹顶器的工作行程为14mm。
凸模在凸模固定板中的行程是由斜楔的运动需要确定的，凸模到达下止点后斜滑块再向左运动2.3mm。因为斜模的角度是 450，所以凸模在凸模固定板中的行程也是2.3mm。
选择弹簧的种类要根据工作载荷、工作行程和所允许的空间来确定。
上模弹簧组预紧力应大于弯曲力(1525N), 行程初定为6mm, 其行程较小而载荷较大。对于圆柱形弹簧，适于模具应用的弹簧的最大载荷通常在600N以下，故对于预紧力为1525N的情况不适用。
碟形弹簧适于大工作载荷、小工作行程的情况，可查标准件选用外径φ50mm、厚2mm的碟形弹簧，当变形为1.05mm时载荷为4770N。
每片碟簧允许变形为1.05mm, 若取8片，则允许的变形为6.88mm。由标准件中查出，变形为0.35mm 时，具有工作负荷1770N, 把这一状态确定为预紧状态，此时 8 片 弹簧的预紧高度为 0.35mm × 8=2.8mm。
弹顶器弹簧组的预紧力同样要大于1525N。载荷大时必须采用碟式弹簧，要求 14mm的工作行程，其值较大。查查标准件碟簧，根据其行程大的特点，采用 40 片组成弹簧组，则其最大允许变形量为 1.05mm × 40=42mm, 预紧力取为 1770N 。查标准件碟簧可知，每片变形量为 0.35mm, 则总变形为 0.35mm × 40=14mm。
凸模到达下止点的情况如下所述。
弹顶器的弹簧组变形量从初始位置起已下降 14mm, 加上预紧的变形量 I4mm, 此时总变形量为 14mm十14mm=28mm 。平均每片碟簧的变形量为 28mm÷40=0.7mm, 查标准件碟簧工作负荷，变形在 0.63mm 时负荷为 3240N，在 0.74mm 时负荷为 3530N, 用插值法可算出变形在 40.7mm 时负荷为 3364N 。
上模弹簧组每片弹簧的变形量与弹顶器中的弹簧相同，受力也相同，此时上模弹簧总变形量为 8×0.7mm=5.6mm, 减去预紧的 2.8mm变形量，则凸模在固定板中的相对移动量为 2.8mm。
综上所述，凸模与顶件块以大于1525N 的力夹持工件向下运行，在凹模共同作用下使其初弯曲，随着向下运行，夹持力逐渐增大，到达下止点时，凸模夹持力达到 3364N, 此时凸模在固定板中移动 2.8mm。 弹簧负荷的这一过程能满足模具设计的要求。
4）斜楔的计算。斜滑块在斜楔的作用下向左移动，完成圆弧部位的弯曲成形，而斜滑块在初始位置要配合凸模完成第一次弯曲。在确定凸模与凹模的问隙和凹模的圆角时，间隙用公式 计算，根据弯曲件高度和弯曲线长度查表，得系数 n =0.10, 则
根据弯曲边高度和材料厚度查表，查出凹模圆角 R凹 =3mm。其各部尺寸关系如图 4所示。由图中可看出，斜滑块移动行程为2.3mm，就可使斜滑块的 R 4.5mm 的圆心与凸模圆心重合，将此值定为斜滑块的行程。
图 4 凸模与斜滑块工作部位尺寸图
由前述可知，当凸摸到达下止点后，上模还可能下降的距离为8.4mm-5.6mm= 2.8mm( 式中 8.4mm 是弹簧允许最大变形量 ) 。这一数据和斜滑块的行程是设计斜楔的基础。斜楔受力分析如图5所示。
斜楔角α一般为 400～500, 压力机施加给斜楔的力 F压与斜滑块产生的压力 F 的关系为 :
F压=Ftgα 取α =450 ，则 F压=Fo
图中 Fa 由力学关系可知 Fa = Pcosα。
在不计摩擦时斜楔受到 3 个力 的作用，它们是 Ftgα、F 、Fα。需要说明的是，右边的力 F 大小与斜滑块工作力相等，这个力的反作用 力作用在凹模上。在设计凹模时，要考虑到这个力。
a b c
图 5 斜楔机构受力分析
a) 斜滑块与斜楔受力图 b) 斜滑块受力图 c) 斜楔受力图
滑块也受 3 个力的作用，它们是 F 、Fα、Ftgα。其中 Ftgα的大小与斜楔 Ftgα相等，其反作用力作用在下模板上。由于 tgα=1, 故滑块与斜楔的行程相等。滑块的有效行程也是 2.3mm, 当凸模到达下止点时，斜楔尚未接触斜滑块，至凸模与上模垫板相距 2.3mm 时，斜楔接触滑块开始工作。凸模接触垫板时，斜滑块到达工作位置，并且具有校正力。
5）四弹的计算。圆弧部分的 R/t 值为 3.5<(5～8), 如前所述，曲率半径数值较小时，可不计算回弹，为了保证其形状，施加校正力以保证工件质量。
4．主要零、部件设计
1）凸模。 如图 6所示凸模上部的圆柱是碟形弹簧的导向杆，到下止 点时，凸模的上顶面与垫板接触对工件施加压力。凸模上部圆柱的高度是弹簧压缩变形后的高度，每片弹簧厚 2.65mm, 最大变形量 1.05mm, 圆柱的高度为 3.4mm×8 －0.7mm×8 ＝21.6mm。中间部位截面是圆柱，直径为 50mm, 下部为工作部位。
图 6 凸模
2）斜楔。斜楔的横截面为矩形，其宽度与凸模及斜滑块的宽度相等，长度方向取 24mm, 斜楔的斜面同与斜面相对的凹模侧壁是滑动工作面，斜楔与凸模固定板的配合用 H7/k6, 并用 M1Omm 的螺栓将斜楔固定在垫 板上。斜楔与固定板之间设置调整垫片，用以调整圆弧部位的间隙，控制 校正力的大小。
3）斜滑块。斜滑块的斜面和底面是滑动工作面，表面粗糙度要求低，斜滑块的上面是坯料定位面，侧面圆弧部位是弯曲凹模的工作部位，主要尺寸如图 4所示。斜滑块的右侧装有螺栓和弹簧，用于斜滑块的复位。
弹簧可查标准，选用弹簧外径为 16mm, 钢丝直径为 1.6mm, 最大工作载荷为 79.6 N, 单圈最大变形量为 5.075mm, 有效圈数为 3 圈，最大变形量为 5.075mm×3= 15.23mm, 预紧量为 8 mm。
4）顶件块。顶件块在弹顶器弹簧的作用下，与凸模形成足够的夹持力而完成第一次弯曲，并对坯料起定位作用。顶件块上部为矩形，其宽度与坯料相等，上面设置定位钉，弯曲前坯料的￠ 8.5mm 孔套在定位钉上定位。顶件块下部为圆柱形，外径与蝶形弹簧外径相等，底面通过 4 个顶杆与弹顶器相接触，在弹簧的作用下，其上表面与斜滑块等高。
5）凹模。在本模具中由凹模将斜滑块、顶件块等连在一起，其左、右两侧承受较大的斜楔作用力，所以外形尺寸不能太小。凹模比斜滑块高出一个板料厚度，顶件块的上表面与凹模形成定位槽。
6）弹顶器。弹顶器上装有 40 片蝶形弹簧，中间的导柱将弹簧和垫片联为整体，导柱的外径为￠ 25mm, 与下模板联接的螺纹为 M14 mm。
5．模具的调整
模具装配时要注意斜楔的调整。上模到达下止点时，坯料竖直方向受凸模和顶件块的压力，侧面受斜滑块的压力，此力为校正力。对工件来说，侧面压强应大于竖直方向的压强。调整时，对变形与力的关系作如下分析：板料受到压缩时会产生弹性变形，由材料力学可以算出低碳钢受力方向变形达到 0.12% 时，其所受压应力则达到屈服点约为 240 MPa( 即材料厚为 1mm, 当厚度方向受压变形 0.0012mm 时，所受压应力为 240 MPa)。可见，斜楔垫片的调整是不可能如此精确的。按实际情况，应保证斜滑块对工件具有侧面的校正力，而此时工件受到竖直方向的压力几乎为零。
6．模具零件图
弯曲凹模如图7所示，滑块如图8所示。
图 7 凸模
图 8 滑块 |
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怎奈不上帖几个图或
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