沖壓彎曲件的理論計算與分析

劉英敏

摘要:沖壓件在成形過程中,不僅要求它不破裂,同時對它的表面質(zhì)量和形狀尺寸精度有一定要求。工藝合理化能提高材料利用率、節(jié)約模具費,以此來降低零件總成本。

關(guān)鍵詞:沖壓彎曲件工藝 分析

中圖分類號:TG3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0004-01

1 零件圖（如圖1,2）

2 零件工藝性分析

工件為上圖所示動合頁鉸鏈彎曲件材料為Q235,料厚1mm.其工藝分析內(nèi)容如下。

2.1 材料分析

Q235為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼,具有良好的彎曲和沖裁成形性能。

2.2 結(jié)構(gòu)分析

零件結(jié)構(gòu)簡單,前后對稱,對彎曲成形較為有利。可查得此材料所允許的最小彎曲半徑rmin=0.5δ=0.5mm(查冷沖模具設(shè)計及制造P151表4-2最小彎曲半徑rmin),而零件彎曲半徑r=2mm>0.5mm故不會彎裂.另外,零件上的孔邊距L=7mm>δ=1mm,所以彎曲時孔不會變形,可以先沖孔后彎曲。計算零件相對彎曲半徑r/δ=2<5,卸載后彎曲件圓角半徑的變化可以不予考慮,而彎曲中心角發(fā)生了變化,采用校正彎曲來控制角度回彈。

2.3 精度分析

零件上的尺寸全是未注公差,所以按IT14選取,普通彎曲和沖裁即可滿足零件的精度要求。

3 結(jié)論

由以上分析可知,該零件的沖壓工藝性良好,可以沖裁和彎曲。

3.1 工藝方案的確定

零件為U形彎曲件,該零件的生產(chǎn)包括落料、沖孔和彎曲三個基本工序,可有以下三種方案:方案一:先卸料,后沖孔,再彎曲,采用三套單工序模生產(chǎn)。方案二:落料-沖孔復合模,再彎曲,采用復合模和單工序彎曲模生產(chǎn)。方案三:沖孔-落料連續(xù)沖壓,再彎曲,采用連續(xù)模和單工序彎曲模生產(chǎn)。方案一模具結(jié)構(gòu)簡單,但需三道工序,三副模具,生產(chǎn)效率低。方案二需兩副模具,且用復合模生產(chǎn)的沖壓件形位精度和尺寸精度易保證,生產(chǎn)效率較高。該零件的孔邊距為7mm,大于凸凹模允許的最小壁厚2.7mm(查冷沖模具設(shè)計及制造P95表3-36倒裝復合模的沖裁凸凹模最小壁厚)。可以采用復合沖壓工序。方案三也需要兩副模具,生產(chǎn)效率也很高,但零件的沖壓精度稍差,欲保證沖壓件的形位精度,需在模具上設(shè)置導正銷導正,故其模具制造、安裝較復合模略復雜。通過對上述三種方案的綜合分析比較,該零件的沖壓生產(chǎn)采用方案二為佳。

3.2 零件的工藝計算

彎曲工藝計算(1)毛坯尺寸計算r>0.5δ有圓角半徑的彎曲件,由于變薄不嚴重,按中性層展開的原理,坯料總長度應等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和,可查得中性層位移系數(shù)x=0.38(查冷沖模具設(shè)計及制造P159表4-5中性層位移系數(shù)X),所以坯料展開長度為Lz=﹙24+8-3﹚×2mm+(27-6)mm+2×[π×90/180×(2+0.38×1)]mm=87mm。由于零件寬度尺寸為55mm,故毛坯尺寸126mm55m。(2)彎曲力計算彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機的重要依據(jù)。該零件是校正彎曲,校正彎曲時的彎曲力F校和頂件力FD為: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。對于校正彎曲,由于校正彎曲力比頂件力大的多,故一般FD可以忽略,即F壓力機≥F校,生產(chǎn)中安全起見,取F壓力機≥F校=1.8×67.5kN=121.5kN。根據(jù)壓彎力大小,初選設(shè)備為JH23-25。落料沖孔復合模工藝計算

(1).刃口尺寸計算該零件屬于一般落料、沖孔件。零件薄壁,沖裁模的凸凹模采用配作法制造。尺寸R12mm、25mm、R4mm由落料獲得,4×φ10mm、32mm、63mm由沖孔同時獲得。

①落料尺寸:按IT14查未注公差,R12-00.43mm、25-00.52mm。這兩個尺寸按凹模磨損后變大計算,計算公式:

LA=(Lmax-XΔ)+0Δ/4,查IT14時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。這個尺寸按凹模磨損后變小計算,計算公式:LA=(Lmin+XΔ)0-Δ/4,查IT14時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應部位的實際尺寸配制,保證雙邊最小間隙為0.100mm。

②沖孔的尺寸:按IT14查未注公差4×φ10+00.36mm,這個尺寸按凸模磨損后變小計算,計算公式:dT=(dmin+XΔ)0-Δ/4,查IT14時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應部位的實際尺寸配制,保證雙邊最小間隙為0.100mm。

孔心距尺寸:按IT14查未注公差(32±0.31)mm、(63±0.37),按凸模磨損后不變計算,計算公式:LT=L±Δ/8,查IT14時X=0.5

L1T=(32±0.31/4)mm=(32±0.04)mm

L2T=(63±0.37/4)mm=(63±0.05)mm

(3).排樣計算分析零件形狀,應采用單直排有廢料的排樣方式。

現(xiàn)選用1500mm×1000mm的鋼板,則需計算采用不同的裁剪方式時,每張板料能出的零件總個數(shù)不同。比較四種裁剪方法,考慮模具大小和造價,對后來彎曲的有利情況。所以選用第二種裁剪方式,即裁為寬58.4mm,長1500mm的條料。

參考文獻

[1] 中國機械工業(yè)教育協(xié)會.冷沖模設(shè)計及制造[M].北京:機械工業(yè)出版社,2001.