冲压模具设计项目教程

书名：冲压模具设计项目教程ISBN：978-7-111-38206-5作者：袁小江出版社：机械工业出版社本书配有电子课件冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计项目目标1、了解弯曲成形工艺的基本工艺特性。2、能对零件的简单弯曲工艺进行工艺分析。3、能计算简单弯曲件的展开尺寸、弯曲力等参数。4、能分析与解决简单弯曲件在弯曲成形工艺时的回弹、偏移等现象。5、能设计简单弯曲件的弯曲模具结构。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计连接棒零件是一个较为典型的弯曲件产品，其零件尺寸及结构如图所示。连接棒零件材料为SAE1008-1010棒材，棒材直径为mm。连接棒零件的结构不是很复杂，具有冲压产品弯曲成形工艺的典型特点，未注线性尺寸公差±0.5mm，未注角度公差±1°。连接棒需要一次弯曲成形出图纸所示结构与尺寸。00.35项目介绍冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计一、弯曲工艺分析1、弯曲变形过程图所示为V形件的弯曲变形过程。弯曲开始时，凸模、凹模分别与板料在A、B处相接触，凸模在A处对板料施加弯曲力，凹模则在B处对板料产生反向弯曲力，板料在弯曲力及反向弯曲力构成的弯矩作用下，产生弯曲。随着凸模下压，板料在B点沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂逐渐减少。冲压模具设计项目教程课件2、弯曲变形特点项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计弯曲变形属于塑性变形，其塑性变形区域主要发生在弯曲圆角部分。通过观察网格形状变化，可见弯曲圆角部分的网格发生了显著变化，原来的正方形网格变成了扇形，靠近圆角部分的直边有少量变形，而其余直边部分的网格仍保持原状没有变形，说明弯曲塑性变形主要发生在弯曲圆角部分。冲压模具设计项目教程课件二、弯曲件的工艺性项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计1、弯曲部位的圆角弯曲半径不宜过大或过小，过大因受回弹的影响，弯曲件的精度不易保证；过小时会产生破裂。弯曲半径应大于材料的许可最小相对弯曲半径。改善弯曲件工艺性的方法：最小相对弯曲半径。当弯曲件的圆角半径与板厚之比小于最小相对弯曲半径时，可在弯曲线处先压槽后弯曲(如图所示)。这样，使弯曲部位的板厚减小，相对弯曲半径增大，保证弯曲成形。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计2、直边高度当弯曲90°时，弯曲件圆角区以外的直边高度时，才能保证弯曲件的质量，如图a所示的上部直边部分。若弯曲件的直边带有斜线，且斜线达到了变形区，则该部分在弯曲成形时难以弯成直边，如图b所示。2Ht＞2Ht＜冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计3、孔边距离当弯曲毛坯上有孔时，如果孔的位置与弯曲线距离太小，孔会受到弯曲变形的影响而产生形状变化。当孔边缘与弯曲圆角边缘的距离符合以下条件时，才能保证孔型不发生变化。当mm时，当mm时，L2t＜Lt≥2t≥2Lt≥改善弯曲件工艺性的方法：增加工艺孔、槽。当孔边距离太小时，可以采用先弯曲再冲孔的工艺流程；或采取在弯曲线上加冲工艺孔，或切槽的办法。当局部边缘弯曲时，在弯曲线的端部增加工艺孔或工艺槽。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计4、形状与尺寸的对称性形状与尺寸都对称的弯曲件具有较好的弯曲工艺性，在弯曲件的孔边距离弯曲成形时不会出现毛坯偏移现象(如图所示)，弯曲件的尺寸精度高。当不对称的弯曲件弯曲时，因受力不均匀，毛坯容易偏移，尺寸不易保证。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计5、边缘局部弯曲边缘局部弯曲(即弯曲线不能到达毛坯的边缘)的弯曲件工艺性不好。非弯曲部分既对弯曲变形区的变形有限制作用，使变形不能顺利进行，又受到变形区的影响而产生一定程度的形变。改善弯曲件工艺性的方法：连接带与定位工艺孔。保留连接带和开设定位工艺孔在弯曲变形区附近带有缺口时，若在毛坯上就将缺口冲出，弯曲时会影响此处的形状尺寸，甚至出现叉口现象。为保证弯曲件质量，应保留此处为弯曲变形区的连接带，弯曲成形后，再将多余的部分切除，如图所示。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计三、最小相对弯曲半径在弯曲变形过程中，弯曲件的外层受拉应力，当料厚一定时，弯曲半径越小，拉应力就越大；当弯曲半径小到一定程度时，弯曲件的外层由于受过大的拉应力作用而出现开裂。因此常用板料的相对弯曲半径来表示板料弯曲变形程度的大小。/rt由于影响最小相对弯曲半径的因素很多，由理论公式计算出的最小相对弯曲半径与实际情况常常有一定的差距，所以最小弯曲半径的数值一般用由试验获得的经验数据。表中列出了常用金属材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值。冲压模具设计项目教程课件项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计材料退火状态冷作硬化状态弯曲线的方向垂直纤维平行纤维垂直纤维平行纤维08、10、Q195、Q2150.1t0.4t0.4t0.8t15、20、Q2350.1t0.5t0.5t1.0t25、30、Q2550.2t0.6t0.6t1.2t35、40、Q2750.3t0.8t0.8t1.5t45、500.5t1.0t1.0t1.7t55、600.7t1.3t1.3t2.0t铝（软）1.0t1.5t1.5t2.5t铝（硬）2.0t3.0t3.0t4.0t退火纯铜0.1t0.3t1.0t2.0t黄铜H6800.3t0.4t0.8t08F00.3t0.2t0.5t项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计四、弯曲件展开尺寸计算板材弯曲变形时，切向应变从外层的伸长应变过渡到内层的压缩应变，必有一层的切向变形为零，称该层为应变中性层。应变中性层的位置并不是板厚的几何中心层。因此，在计算弯曲件毛坯的长度尺寸时，要遵循应变中性层在弯曲前后长度不变的原则。生产中因模具结构和弯曲方式等多种因素影响弯曲变形区的应力状态，也会影响应变中性层的位置。根据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。中性层位置以曲率半径表示，通常采用下面的经验公式确定：rxt项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计/rtx/rtx0.10.20.30.40.50.60.70.811.20.210.220.230.240.250.260.280.30.320.331.31.522.534567≥80.340.360.380.390.40.420.440.460.480.50/rtx/rtx2、弯曲件展开尺寸计算中性层位置确定以后，对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可以直接按照下面介绍的方法计算展开尺寸；对于形状复杂或精度要求较高的弯曲件，在利用下面介绍的方法初步计算出展开长度后，还需要反复试弯并不断修正，才能最后确定毛坯的形状和尺寸；在实际生产中一般先制造弯曲模，经过试模调试确定尺寸之后，再制造落料模。项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计弯曲尺寸展开分三种情况考虑：0.5rt＞(1)的弯曲件(2)的弯曲件0.5rt＜(3)铰链式弯曲件五、弯曲回弹与对策弯曲件的质量问题主要有回弹、裂纹、翘曲、尺寸偏移、孔偏移等。尤其是以回弹问题最为常见。弯曲件的回弹如图所示。弯曲成形过程中，毛坯在外载荷的作用下产生的变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当外载荷去除后，毛坯的塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使其形状和尺寸都发生与加载时变形方向相反的变化，这种现象称为回弹。由于加载过程中毛坯变形区内外两侧的应力与应变性质都相反，卸载时这两部分回弹变形方向也是相反的，由此引起的弯曲件的形状和尺寸变化也十分明显，成为弯曲成形要解决的主要问题之一。弯曲件的回弹量大小表示为：项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计0项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计1、减小回弹的对策由于在弯曲工艺中弯曲件回弹所产生的误差，很难得到合格的零件尺寸。同时由于材料的力学性能和厚度的波动，要完全消除弯曲件的回弹几乎是不可能的，但可以采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差。控制弯曲件回弹的措施如下：（1）选择力学性能较好的材料（2）设计合理的弯曲件结构（3）改变变形区应力状态（4）利用回弹自身特点六、弯曲时的偏移1、偏移现象的产生板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会受到凹模圆角处摩擦阻力作用，当坯料各边所受到的摩擦阻力不等时。有可能使坯料在弯曲过程中沿零件的长度方向产生移动，使零件两直边的高度不符合零件技术要求，这种现象称为偏移。产生偏移的原因很多。项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计2、消除偏移的措施（1）利用压料装置，使坯料在压紧状态下逐渐弯曲成形，从而防止坯料的滑动，并且能够得到较为平整的零件。（2）利用坯料上的孔或先冲出来的工艺孔采用定位销插入孔内再弯曲，从而使得坯料无法移动。（3）将不对称的弯曲件组合成对称弯曲件后再弯曲，然后再切开，使坯料弯曲时受力均匀，不容易产生偏移。（4）模具制造准确，间隙调整对称。项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计七、弯曲力的计算1、自由弯曲的弯曲力V形件弯曲力为：20.6bFKBtrt自U形件弯曲力为：20.7bFKBtrt自2、校正弯曲力：项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计FAP校3、顶件力或压料力当弯曲模设有顶件装置或压料装置时，其顶件力或压料力可以近似取自由弯曲力的3O％～8O％，即：DFF自（0.3～0.8）4、压力机吨位的选取对于有压料的自由弯曲：YFFF压自≥+项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计八、常见弯曲模的结构弯曲模的结构与一般冲裁模具的结构相似，分为上模、下模两部分，一般由凸模、凹模、定位、卸料、导向及紧固件等组成。弯曲模的结构应根据弯曲件的形状、精度要求及弯曲工序来确定。下面介绍弯曲模的典型结构及特点。1、V形件弯曲模V形件形状简单，能一次弯曲成形。V形件的弯曲方法有两种：一是以工件弯曲角的角平分线方向对称弯曲，称为V形弯曲；二是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为L形弯曲。项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计2、U形件弯曲模一般U形件弯曲模，弯曲时工件沿凹模圆角滑动进入凸、凹模间隙，凸模回升时，顶料装置将工件顶出。由于材料的回弹，工件一般不会包在凸模上。项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计夹角小于90°的U形件弯曲模，它的下模部分设有一对回转凹模4，弯曲前回转凹模在弹簧3的拉力作用下，处于初始位置，工件用定位板2定位。弯曲时，凸模先将其弯成U形，然后继续下降，迫使工件底部压向回转凹模4，使两边的回转凹模向内侧旋转，将工件弯曲成形。弯曲完成后，凸模上升，弹簧使回转凹模复位。项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计3、Z形件弯曲模由于Z形件两直边弯曲方向相反，所以弯曲模必须要有两个方向的弯曲动作。弯曲前，由于橡胶作用使凹模6与凸模7的端面平齐。弯曲时凸模7与顶料板1将工件夹紧，由于托板2上橡皮的弹力大于作用在顶料板1上弹顶装置的弹力，迫使顶料板1向下运动，完成左端弯曲。当顶料板1接触下模板后，上模继续下降，迫使橡胶3压缩，凹模6和顶料板1完成右端的弯曲。当压柱4与上模板5相碰时，整个零件弯成。项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计4、圆形件弯曲模对于圆筒直径小于或等于15mm的小圆筒形件，一般先将工件弯成U形，然后再弯成圆形，模具结构如图a所示。对于圆筒直径大于或等于20mm的大圆筒形件，一般先将工件弯成波浪形，然后再弯成圆形，模具结构如图b所示。ab项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计项目实施——成形工艺分析连接棒弯曲件其零件材料为SAE1008-1010的直径为mm的棒材，该种型号的材料性能相当于国内的08或10钢，零件尺寸精度要求不高，未注线性尺寸公差±0.5mm，未注角度公差±1°。根据零件的结构特点，连接棒零件的冲压工艺分为下料（切断）、弯曲两道基本工序，其中弯曲属于较为典型的U形弯曲，由于零件为圆柱的棒材，所以弯曲工艺可以同时进行多个零件的弯曲成形，结合零件的生产批量、设备使用情况等因素考虑决定一次弯曲多少个零件。这样既可提高效率，又可降低模具的成本。00.35项目二连接棒弯曲成形工艺与模具设计项目实施——模具设计1、零件展开尺寸计算=LLL总直弯