弯垫板弯曲模设计解析

1、课程设计课程名称 冲压工艺及冲模设计 题目名称 弯垫板弯曲模具设计 专业班级 材控学 号 学生姓名 指导教师2013年11月6号、零件分析 11.1零件工艺性分析11.2弯曲成形分析1、回弹22.1 回弹的原因及表现形式 22.2 回弹的影响因素 22.3 回弹值的确定 32.4 提高精度的措施（减小回弹） 32.4.1 改进弯曲件的设计 32.4.2 采取适当的弯曲工艺 32.4.3 正确设计弯曲模 4三、毛坯尺寸计算 6四、弯曲力及设备选择 64.1 弯曲力计算 64.2 压力机选用 6五、弯曲模具设计 75.1 成形零件设计 75.1.1 结构设计 75.1.2 尺寸计算 85.1.3

2、结构形式及固定形式 95.2 定位零件 95.3 卸料、顶件、推件零件 105.4 模架及零件 115.4.1 模架 115.4.2 导向装置 125.4.3 上、下模座 125.5 其他支撑零件 135.5.1 模柄 135.5.2 紧固件 135.5.3 橡胶 13六、校核 146.1 滑块行程校核 146.2 模具高度校核 14七、参考文献 14亠、零件分析1.1零件工艺性分析零件图如右： 名称：弯垫板材料：10板厚：1.5 工作精度：IT10分析：零件先进行冲裁再进行弯曲， 弯曲角为90 ，弯曲角度偏差为-33，10号钢为碳素结构钢，精度1.05 1.89要求高，因此对其进行退火，材料

3、为软材 料，塑性好。1.2弯曲成形分析 弯曲半径弯曲半径r不能小于该工件材料的最小弯曲半径 rmin，否则将产生拉裂现象， 查参考文献【2】表3-3，得10号钢在退火状态下的最小弯曲半径rmin=0.1t=0.15mm, 所以 t 0.15mm 形状弯曲件形状简单，无缺口；形状不对称，为了避免板料与模具之间的摩擦阻 力不均而产生工件侧移，在设计模具结构时应考虑增设压料板， 或增加工艺孔定 位。 直边高度为了保证弯曲件的直边部分平直，直边高度h=16m 3t=4.5mm( t为板厚)，满足要求。 孔的位置弯曲预先冲好孔的毛坯时，如果孔位于弯曲变形区内，则孔形将直接受弯曲 变形的影响而畸变。为了避

4、免该缺陷，必须使孔处于弯曲变形区以外，当板厚 t v2mm时，应满足：从孔边到弯曲半径r中心的距离11= (16-6-3-1.5-r ) mm=(5.5-r ) mnt=1.5mm,所以 r v 3mm 12= ( 22-11-6-1.5-r) mm=( 3.5-r ) mmt=1.5mm, 所以 r v 2mm 工艺孔与工艺槽为了防止在尺寸突变的尖角处出现撕裂，应改变弯曲件形状，使突变处离开弯曲线，下图应满足：尺寸突变处到弯曲半径中心距离 S r，由弯曲件图得S=2-1.5-r r，所以r 3,说明其为宽板弯曲，横截面几乎不变， 仍为矩形。综上所述，本弯曲件材料利于弯曲，因其精度等级较高，设

5、计其弯曲半径 r=0.25mm,不在冲裁件上设计弯曲工艺孔或工艺槽，弯曲工艺性好。2.1回弹的原因及表现形式弯曲变形和所有的塑性成形工艺一样， 均伴有弹性变形。弯曲卸载后，由于 中性层的附近的弹性变形以及内、 外层总变形中弹性变形部分的恢复，使弯曲件 的弯曲中心角和弯曲半径变得和模具尺寸不一致的现象称为回弹。回弹现象产生于弯曲变形结束后的卸载过程，表现形式有两种：曲率半径变大和弯曲中心角减小。2.2回弹的影响因素影响回弹的因素有： 材料力学性能材料的屈服强度二s越高，弹性模量E越小，弯曲变形的回弹越大。本弯曲件材料为10号钢，查参考文献【2】得二S=206MPa, E=194x103MPa。

6、相对弯曲半径 r/t相对弯曲半径 r/t 越小，弯曲变形区的总切向变形程度增大，塑性变形部分 在总变形中所占的比例增大， 而弹性变形部分所占的比例相应减小， 因而回弹值 减小，本弯曲件 r/t=0.17,。 弯曲中心角a弯曲中心角a越大，表示弯曲变形区的长度越长，回弹累计值越大，故回弹 角越大，但对弯曲半径的回弹影响不大，本弯曲件的弯曲中心角 a =90 。 弯曲方式及校正力大小自由弯曲的回弹角要比校正弯曲大， 因为校正弯曲时， 材料受到凸、 凹模的 压缩作用， 不仅使弯曲变形区毛坯外侧的拉应力有所缩小， 而且在外侧靠近中性 层附近的切向也出现和毛坯内侧切向一样的压缩应力。 校正力越大，回弹值

7、越小。 工件形状U 形件的回弹小于 V 形件。复杂形状弯曲件，若一次弯曲成形，由于在弯 曲时各部分材料相互牵制及弯曲件表面与模具表面之间摩擦力的影响， 因而改变 了弯曲件弯曲时各部分材料的应力状态，这样使回弹困难，回弹角减小。 模具间隙在弯曲 U 形件时，模具凸、凹模间隙对弯曲件的回弹有直接的影响。间隙 越小，回弹越小。2.3 回弹值的确定回弹值可由理论计算得到， 但计算方法繁复， 在实际弯曲时影响回弹值的因 素较多，而且个因素相互影响， 因此计算结果往往不准确， 在生产实践中一般采 用经验值。2.4 提高精度的措施（减小回弹）由于弯曲件在弯曲过程中总存在着弹性变形， 所以要完全消除弯曲件的回

8、弹 是不可能的。 为了提高弯曲件的精度， 必须采用一些必要的措施来减小或补偿由 于回弹产生的误差。2.4.1 改进弯曲件的设计 在弯曲变形区压制加强筋，以提高零件刚度来减小回弹； 选用屈服极限低而弹性模量大的材料进行弯曲。 本弯曲件形状已定，材料也确定，因此不从此方面考虑。2.4.2 采取适当的弯曲工艺 用校正弯曲代替自由弯曲弯曲力越大， 回弹值越小， 校正弯曲的弯曲力远大于自由弯曲， 因此采用校 正弯曲。 对冷作硬化的硬材料，先进行退火，使其屈服极限降低后再进行弯曲。 对 回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。本弯曲件材料为10号钢，退火处理，软材料。 采用拉弯工艺相对弯曲半径非常大的弯曲件

9、，采用普通的弯曲方法，由于毛坯大部分都处 于弹性变形状态，弯曲后产生很大的回弹，有的甚至无法弯曲成形，这时就必须 采用拉弯工艺，如下图：，可在凸模或凹模上做出补偿角,其特点是在弯曲的同时使板料承受一定的拉伸应力， 拉伸应力的数值应使弯 曲件内表面的合成应力大于材料的屈服极限， 因而工件的整个横截面上均处于塑 性拉伸变形范围，起内、外切向应力方向一致，可以大大减小工件的回弹。2.4.3正确设计弯曲模 10号钢为软材料，其回弹角 a V 5 并减小凸、凹模之间间隙来克服回弹。如下图: 对于厚度在0.8mm以上的软材料，弯曲半径又不大时，可把凹模做成局 部凸起，以便对弯曲变形区进行局部整形来减小回弹

10、。如下图： 对于较硬材料，弯曲半径rt时，根据回弹值，对模具工作部分的形状 和尺寸进行修正。 采用橡胶、聚氨酯软凹模代替金属凹模，用调节凹模压入软凹模深度方法 来控制回弹。如下图：在弯曲件的端部加压，可以获得精确的弯边高度，并由于改变了应力状态 而减小回弹。如下图：三、毛坯尺寸计算零件弯曲半径 r=0.25mm V 0.5t=0.75m m,由于弯曲变形区变薄严重， 断面畸变大，只能用弯曲前后等体积相等原 则来计算毛坯长度。弯曲变形时，不仅在毛坯的圆角变形区 产生变薄，而且与其相邻的直边部分也产生 一定程度的变薄，修正后公式为：L 二h l2(0.4 0.6)t=(22-1.5 ) + (16

11、-1.5 ) + (0.40.6)*1.5=(35.635.9 )mm四、弯曲力及设备选择4.1弯曲力计算本弯曲件采用校正弯曲，校正弯曲力计算公式为:F校二 Ap式中：F校校正弯曲应力（N）;A校正部分投影面积（mm ）；P单位面积校正力（MPa），查参考文献【1】，10号钢的P为（4060） MPa。估计计算得 F校=(4060) MPa* (1/2* n *11+22*11 ) mm2= (17282.725924.0) MPa4.2压力机选用对于校正弯曲，其弯曲力要比自由弯曲大得多，而且在弯曲弯曲过程中，两 者不重叠。因此，选择压力机时，以校正弯曲为依据即可，即：F压机F校，选用JB23

12、-40压力机。五、弯曲模具设计5.1成形零件设计5.1.1结构设计结构设计应注意的问题:1. 模具结构应能保证坯料在弯曲时不发生偏移；2. 模具结构不应妨碍坯料在合模过程中应有的转动和移动；3. 模具结构应能保证弯曲时产生的水平方向的错移力得到平衡。本弯曲件精度要求较高，采用校正弯曲，有两种方案如下:可以防止弯曲时毛坯的滑动，弯曲精度高，边长公差可达土 0.1mm这是其他形式的弯曲模达不 到的，而且使用了端部加压。要提高精度，还可在凸模上补偿回弹角。（方案二）方案二为通用V形件弯曲模，采取了端部加压的方式，可以获得精确的弯边 高度，并有顶杆装置，可以防止毛坯侧移。要进一步提高精度，还可在凸模上补 偿回弹角。综合考虑，本弯曲件精度要求较高，且直边长度不一样，需有防侧移装置。 在满足精度要求下，方案一凸模比方案二更易制造，且凹模镶块也更易制造，从 经济性来说，方案一更合适，因此采用方案一。5.1.2尺寸计算 凸模圆角半径当工件的相对弯曲半径r / t较小时，凸模圆角半径 斤取等于工件的弯曲半 径但不应小于最小弯曲半径值 min。所以，凸模圆角半径rT=r=0.25mm。 凹模圆角半径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。t 35mm,校核合格。6.2 模具高度校核模具开模状态高度最大，为