冲压弯曲件的理论计算与分析

刘英敏

摘要:冲压件在成形过程中,不仅要求它不破裂,同时对它的表面质量和形状尺寸精度有一定要求。工艺合理化能提高材料利用率、节约模具费,以此来降低零件总成本。

关键词:冲压弯曲件工艺 分析

中图分类号:TG3 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)06(c)-0004-01

1 零件图（如图1,2）

2 零件工艺性分析

工件为上图所示动合页铰链弯曲件材料为Q235,料厚1mm.其工艺分析内容如下。

2.1 材料分析

Q235为普通碳素结构钢,具有良好的弯曲和冲裁成形性能。

2.2 结构分析

零件结构简单,前后对称,对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径rmin=0.5δ=0.5mm(查冷冲模具设计及制造P151表4-2最小弯曲半径rmin),而零件弯曲半径r=2mm>0.5mm故不会弯裂.另外,零件上的孔边距L=7mm>δ=1mm,所以弯曲时孔不会变形,可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径r/δ=2<5,卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑,而弯曲中心角发生了变化,采用校正弯曲来控制角度回弹。

2.3 精度分析

零件上的尺寸全是未注公差,所以按IT14选取,普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。

3 结论

由以上分析可知,该零件的冲压工艺性良好,可以冲裁和弯曲。

3.1 工艺方案的确定

零件为U形弯曲件,该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序,可有以下三种方案:方案一:先卸料,后冲孔,再弯曲,采用三套单工序模生产。方案二:落料-冲孔复合模,再弯曲,采用复合模和单工序弯曲模生产。方案三:冲孔-落料连续冲压,再弯曲,采用连续模和单工序弯曲模生产。方案一模具结构简单,但需三道工序,三副模具,生产效率低。方案二需两副模具,且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证,生产效率较高。该零件的孔边距为7mm,大于凸凹模允许的最小壁厚2.7mm(查冷冲模具设计及制造P95表3-36倒装复合模的冲裁凸凹模最小壁厚)。可以采用复合冲压工序。方案三也需要两副模具,生产效率也很高,但零件的冲压精度稍差,欲保证冲压件的形位精度,需在模具上设置导正销导正,故其模具制造、安装较复合模略复杂。通过对上述三种方案的综合分析比较,该零件的冲压生产采用方案二为佳。

3.2 零件的工艺计算

弯曲工艺计算(1)毛坯尺寸计算r>0.5δ有圆角半径的弯曲件,由于变薄不严重,按中性层展开的原理,坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和,可查得中性层位移系数x=0.38(查冷冲模具设计及制造P159表4-5中性层位移系数X),所以坯料展开长度为Lz=﹙24+8-3﹚×2mm+(27-6)mm+2×[π×90/180×(2+0.38×1)]mm=87mm。由于零件宽度尺寸为55mm,故毛坯尺寸126mm55m。(2)弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲,校正弯曲时的弯曲力F校和顶件力FD为:F校=Ap=25×27×100N=67.5kN;FD=(0.3～0.8)F自=0.5×0.7×1.3×25×1×460/(2+1)N≈1.744kN。对于校正弯曲,由于校正弯曲力比顶件力大的多,故一般FD可以忽略,即F压力机≥F校,生产中安全起见,取F压力机≥F校=1.8×67.5kN=121.5kN。根据压弯力大小,初选设备为JH23-25。落料冲孔复合模工艺计算

(1).刃口尺寸计算该零件属于一般落料、冲孔件。零件薄壁,冲裁模的凸凹模采用配作法制造。尺寸R12mm、25mm、R4mm由落料获得,4×φ10mm、32mm、63mm由冲孔同时获得。

①落料尺寸:按IT14查未注公差,R12-00.43mm、25-00.52mm。这两个尺寸按凹模磨损后变大计算,计算公式:

LA=(Lmax-XΔ)+0Δ/4,查IT14时X=0.5、

L1A=(12-0.5×0.43)+00.43/4mm=11.79+00.11mm

L2A=(25-0.5×0.52)+0.052/4mm=24.74+00.13mm

按IT14查未注公差,R4+00.3mm。这个尺寸按凹模磨损后变小计算,计算公式:LA=(Lmin+XΔ)0-Δ/4,查IT14时X=0.5、

LA=(4+0.5×0.3)-00.3/4mm=4.15-00.08mm

凸模刃口尺寸按凹模相应部位的实际尺寸配制,保证双边最小间隙为0.100mm。

②冲孔的尺寸:按IT14查未注公差4×φ10+00.36mm,这个尺寸按凸模磨损后变小计算,计算公式:dT=(dmin+XΔ)0-Δ/4,查IT14时X=0.5

dT=(10+0.5×0.36)-00.36/4mm=10.18-00.09mm

凹模刃口尺寸按凸模相应部位的实际尺寸配制,保证双边最小间隙为0.100mm。

孔心距尺寸:按IT14查未注公差(32±0.31)mm、(63±0.37),按凸模磨损后不变计算,计算公式:LT=L±Δ/8,查IT14时X=0.5

L1T=(32±0.31/4)mm=(32±0.04)mm

L2T=(63±0.37/4)mm=(63±0.05)mm

(3).排样计算分析零件形状,应采用单直排有废料的排样方式。

现选用1500mm×1000mm的钢板,则需计算采用不同的裁剪方式时,每张板料能出的零件总个数不同。比较四种裁剪方法,考虑模具大小和造价,对后来弯曲的有利情况。所以选用第二种裁剪方式,即裁为宽58.4mm,长1500mm的条料。

参考文献

[1] 中国机械工业教育协会.冷冲模设计及制造[M].北京:机械工业出版社,2001.