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    V形沖壓彎曲成形結(jié)構(gòu)分析及模具設(shè)計

    2014-10-10 06:27:54王高平尤華勝長豐集團衡陽風順車橋有限公司
    鍛造與沖壓 2014年12期
    關(guān)鍵詞:下模壓彎側(cè)板

    文/王高平,尤華勝·長豐集團衡陽風順車橋有限公司

    V形沖壓彎曲成形結(jié)構(gòu)分析及模具設(shè)計

    文/王高平,尤華勝·長豐集團衡陽風順車橋有限公司

    沖壓彎曲成形是金屬材料件加工的常用方法。它是靠沖壓設(shè)備和模具對金屬毛坯件進行彎曲,沖壓彎曲成形實質(zhì)上也就是在不加溫的條件下,對毛坯施加外力,不改變產(chǎn)品的材料性能,使之發(fā)生塑性變形或者分離,從而獲得一定尺寸、形狀和性能的工件的加工方法。其中當制件的相對寬度,就是指壓彎方向的寬度與制件厚度之比大于3時,我們一般用V形沖壓彎曲,習慣稱之為側(cè)向彎曲。下面就V形沖壓彎曲成形進行結(jié)構(gòu)分析及模具設(shè)計。

    沖壓件彎曲成形需要滿足的工藝條件

    如圖1所示,任何制件如果采用壓彎的方式成形,就必須具有良好的工藝性,主要是滿足以下幾個方面的要求。

    ⑴彎曲半徑:彎曲件的成形圓角半徑r的尺寸必須合適,r過大時因受回彈的影響,制件精度不能保證,過小時容易產(chǎn)生裂紋。

    ⑵彎曲件直邊高度:彎曲件的直邊高度H必須大于最小彎邊高度Hmin,即H≥Hmin=r+2t,其中t為板厚。

    ⑶彎曲件的孔邊距L:當彎曲有孔的毛坯料時,從孔邊到彎曲邊的距離L必須符合下式:當t<2時,L≥r+t;當t≥2時,L≥r+2t。

    ⑷彎曲件形狀和尺寸的對稱性:制件形狀盡量對稱,兩邊的成形高度相差不大。

    ⑸彎曲件的寬度b:針對窄板(寬度b比較小時)制件容易發(fā)生錯位移動的情況,必須增加限位裝置,此類模具結(jié)構(gòu)就是側(cè)向壓彎成形。

    ⑹彎曲件的精度:一般彎曲件的尺寸公差等級最好在IT13級以下,角度公差最好大于30′。

    沖壓彎曲模具結(jié)構(gòu)

    圖2所示為一種典型的彎曲制件,材料為45鋼,彎曲件的相對寬度t/b=4/20=0.2<3,經(jīng)過對上述6個方面介紹,斷定可以采用V形沖壓彎曲成形工藝。

    V形沖壓彎曲成形模具的典型結(jié)構(gòu)就是比正向壓彎的模具多兩個側(cè)板。下模夾在兩個側(cè)板的中間,有螺釘將3者組裝為一體,側(cè)板與下模座也用螺釘連接。側(cè)板的作用主要是在壓彎過程中防止制件側(cè)向移動或發(fā)生扭曲,定位板必須固定在側(cè)板的一側(cè),靠調(diào)節(jié)定位螺釘伸出定位板的長度來限位,其常見結(jié)構(gòu)如圖3所示。

    制造工藝分析

    若采用圖3所示模具結(jié)構(gòu),由于制件的厚度是4mm,兩個側(cè)板與下模用4個螺釘組裝后,間隙僅有4mm,(下模的厚度是4mm),制件成形時上模必須插入兩個側(cè)板里面。所以從強度方面考慮,為防止干涉,上模結(jié)構(gòu)必須做成梯形,則工藝性不好,制造難度比較大。

    由于制件成形時上模必須插入兩個側(cè)板里面,所以上下模的相對位置必須很準確,如果稍微錯位,就有可能造成上模損壞,這就要求沖壓設(shè)備的精度和穩(wěn)定性必須很高。同時,由于制件成形時上模插入兩個側(cè)板里面,工作時沖壓設(shè)備調(diào)試行程的過程中上模的位置看不見,限位不好控制,可視化不好,容易在制件表面產(chǎn)生壓痕。

    圖1 彎曲件尺寸圖

    圖2 零件示意圖

    圖3 常用模具結(jié)構(gòu)示意圖

    圖4 改進后模具結(jié)構(gòu)示意圖

    模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和改進

    鑒于以上的工藝分析,對模具結(jié)構(gòu)進行改進,其關(guān)鍵問題是如何將上模的厚度加大,使其制造簡單,剛性好,行程方便,從理論和使用方面分析如下:

    ⑴針對一次成形時兩個或多個制件(將多個制件疊壓在一起),特意地將上模厚度變厚。但前提條件是毛坯的外形尺寸一致性必須很好,否則制件成形將不一致。

    ⑵成形時上模不插入下模里面,對側(cè)板的上部形狀改進,使其形狀與上模一致,上模與側(cè)板接觸,沖壓設(shè)備停止運動。

    比較以上兩種結(jié)構(gòu)改進,第2種結(jié)構(gòu)成形條件好,沖壓設(shè)備工作過程中可視化比較直接,限位控制比較準確,能有效防止制件表面產(chǎn)生壓痕,具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

    從上圖對比可以看出,結(jié)構(gòu)改進前側(cè)板只是簡單的一個方形板料,上模的厚度必須嚴格按照制件厚度來設(shè)計,上部增寬加強剛性,但整體是一個細長型零件,剛性及強度不好;結(jié)構(gòu)改進后下模的側(cè)板與上模的形狀完全一致,上模的厚度理論上可以隨意加大,強度完全可以保證,超行程或欠行程時只需要調(diào)整側(cè)板或下模任何一者即可,成形高度調(diào)整比較方便。

    結(jié)束語

    V形沖壓彎曲成形工藝是冷沖加工中的最常用的一種彎曲方法,其應(yīng)用也比較廣泛,是沖壓制件成形的一種重要方法。但對于厚度比較薄,小于3mm的制件成形時,采用V形沖壓成形工藝時容易產(chǎn)生扭曲,彎曲成形性不好,通??紤]采用其他沖壓方法來完成。

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