黎武雄

惠州經(jīng)濟職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 惠州 516057

0 引言

彎曲形壓板零件為典型彎曲件，在生產(chǎn)生活中比較常見，根據(jù)產(chǎn)品零件相對彎曲半徑較小，采用楔塊式彎曲模。中間長孔可用于定位定位，避免彎曲時的偏移。根據(jù)該零件形狀及尺寸特點，作出工藝設(shè)計分析及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1 工藝分析

壓板零件（圖1）的結(jié)構(gòu)、尺寸、精度和材料均符合彎曲工藝性要求，相對彎曲半徑r/t=3.5＜5，回彈量不大，但零件形狀不對稱，彎曲時主要解決坯料的偏移問題。零件的彎曲部位是R3.5mm的圓弧，按標(biāo)注的尺寸8±0.2mm可算出圓心角為135°～147°，所以按141°設(shè)計模具。

2 確定工藝方案及模具結(jié)構(gòu)方案

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀，可采用落料沖孔和彎曲兩道工序沖壓成形。在此只考慮彎曲工序，針對彎曲設(shè)計模具結(jié)構(gòu)方案。模具采用楔塊式彎曲模，模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。坯料以8.5×10的孔套在定位銷上定位，由于坯料受定位銷的限制和頂件塊的壓緊作用，避免了彎曲時的偏移。將凸模做成活動式的，能實現(xiàn)同一滑塊進行預(yù)彎和彎曲的先后動作，并能避免凸?；爻虝r與滑塊產(chǎn)生干涉。

圖1 壓板

圖2 模具結(jié)構(gòu)圖

3 工藝參數(shù)計算

3.1 坯料的展開長度

根據(jù)零件彎曲圓弧部分r/t=3.5，查中性層位移系數(shù)表得x=0.468，圓弧中心角a=141°，直線部分長度l=20-（3.5+1）=15.5mm，故坯料的展開長度為Lz=l+πa（r+xt）/180°=15.5+3.14×141°×（3.5+0.468×1）/180°=25.3mm

3.2 彎曲力

彎曲過程有兩步，第一步是凸模向下運動的彎曲，其彎曲力按自由彎曲計算，取σb=400MPa，得F1=0.6KBt2σb/（r+t）=（0.6×1.3×30×12×400）/（3.5+1）=2080N

第二步是通過滑塊向左壓圓弧的彎曲，并施加校正力，其彎曲力按校正彎曲計算，取q=30MPa，得F2=Aq=30×8×30=7200N

校正力是通過斜楔傳遞給滑塊的，取斜楔的角度為45°，故總彎曲力為

3.3 回彈

回彈弧部分的相對彎曲半徑r/t=3.5＜5，故半徑的回彈量可以忽略。凸模的工作部分設(shè)計成半圓形，補償角度的回彈量足夠，因此不必計算。

3.4 凸模與滑塊（凹模）工作部位尺寸的確定

滑塊（凹模）在初始位置要配合凸模完成第一次彎曲，然后滑塊在斜楔的作用下向左移動，完成圓弧部位的彎曲變形。由彎曲模凸、凹模的間隙系數(shù)表查出c=0.1，則凸模和凹模的間隙為：Z=tmax+ct=1.0+0.1×1=1.1mm

因彎曲半徑的回彈值可以忽略，故凸模圓角半徑rp=r=3.5mm。凹模的圓角rd=3t=3mm。凸模與滑塊（凹模）工作部位的尺寸關(guān)系如圖3所示。

當(dāng)滑塊的移動行程為2.5mm時，滑塊上R4.5mm的圓心就可與凸模的圓心就可與凸模的圓心重合，因此滑塊的行程為2.5mm。

4 壓力機的選擇

壓力機公稱壓力的確定：彎曲過程中，校正彎曲力比自由彎曲力大很多，且兩者不同時存在，所以只考慮校正彎曲力，所以P=1.3F2=1.3×7200=9360N≈10kN所以選擇公稱壓力大于10kN的偏心壓力機即可。

5 選用彈簧

采用的彈簧有凸模背壓彈簧、彈頂器彈簧和滑塊復(fù)位彈簧。

1）凸模背壓彈簧：基本要求是彈簧的預(yù)壓力必須大于初始彎曲力2080N，以便實現(xiàn)由彈簧的彈力完成對坯料的預(yù)彎曲。凸模達到下止點時才開始與凸模固定板之間由相對運動，這時斜楔剛推動滑塊向左運動了2.5mm（由凸、凹模間隙及工作部位的尺寸關(guān)系確定），因斜楔的角度為45°，故凸模在固定板中的行程也是2.5mm，即彈簧進一步的壓縮量為2.5mm；

2）彈頂器彈簧：彈頂器彈簧的預(yù)壓力同樣要大于2080N。同時，根據(jù)彎曲件的尺寸要求并考慮凹模的強度，凸模從接觸坯料到彎曲成形需下行14mm，即彈頂器的工作行程為14mm；

3）滑塊復(fù)位彈簧：滑塊復(fù)位彈簧只要求在上?；爻虝r能使滑塊可靠復(fù)位，可采用一般圓柱螺旋彈簧。選用彈簧1.6×14×22 GB2089-1994，彈簧的極限壓縮量Fs=15.2mm極限工作壓力Fs=90.2N。

6 主要模具零件的設(shè)計模具結(jié)構(gòu)設(shè)計及其工作過程

6.1 主要零件

6.1.1 凸模

凸模上部的圓柱市碟形彈簧的導(dǎo)向桿，至下至點時，凸模的上頂面與墊板接觸，對工件施加壓力。凸模上部圓柱的直徑稍小于彈簧內(nèi)徑（￠25.4mm），取為￠24mm。圓柱高度是彈簧壓縮變形后的高度，因每片彈簧的高度是3.4mm，工作時的總壓縮量是0.7mm，故圓柱的高度是（3.4-0.7）×8=21.6mm。凸模的中間部位是圓柱形的臺肩，直徑取￠50mm。凸模的下部為工作部位，具體尺寸如圖4所示。

圖3 工作部位關(guān)系

圖4 凸模

6.1.2 滑塊

圖5 滑塊

滑塊的斜面、底面和臺階面都是滑塊的工作面，因此表面要求光滑?；瑝K的上部是坯料定位面，側(cè)面圓弧部位是彎曲凹模的工作部位，具體結(jié)構(gòu)和尺寸如圖5所示，滑塊的右側(cè)裝螺栓和彈簧，用作滑塊的復(fù)位。

6.2 模具工作過程

將坯料置于頂件塊上，在定位銷上定位，在壓力機的作用下，凸模下降，對工件施加壓力由背壓彈簧的彈力完成對坯料的預(yù)彎曲。滑塊（凹模）在初始位置配合凸模完成第一次彎曲，然后滑塊在斜楔作用下向左移動，完成圓弧部位的彎曲變形。完成彎曲工序之后滑塊在復(fù)位彈簧作用下復(fù)位。

7 結(jié)論

綜上所述，彎曲形壓板零件為一簡單彎曲零件，結(jié)構(gòu)形狀簡單，但較為典型的彎曲零件。經(jīng)分析和計算，總結(jié)出以上的設(shè)計方案，采用楔塊式彎曲模，坯料受定位銷的限制和頂塊件的壓緊，避免了彎曲的偏移。凸模做成活動式的，實現(xiàn)用同一滑塊進行預(yù)彎和彎曲的先后動作，避免了凸?；爻虝r與滑塊產(chǎn)生干涉。在日新月異的社會發(fā)展中，人們對生活用品及其它消費產(chǎn)品的要求也是精益求精，因此，產(chǎn)品及零件的質(zhì)量、精度將會大大提高，這就要求我們在設(shè)計和制造過程中考慮更多更好的方案來解決問題，因而我們必須不斷地學(xué)習(xí)新知識和掌握先進技術(shù)，探索模具的發(fā)展方向。

[1]薛啟翔.冷沖壓實用技術(shù)[M].機械工業(yè)出版社，2006.

[2]洪慎章.實用沖壓工藝與模具設(shè)計[M].機械工業(yè)出版社，2008.

[3]曹立文.新編實用沖壓模具設(shè)計手冊[M].人民郵電出版社，2007.