關于型材件彎曲模的設計與研究

姚杰

摘 要：通過對型材件成型工藝的分析，結合當前型材彎曲件常規彎曲工藝方法，介紹一種新型的彎曲成形模具，該模具解決了型材彎曲的通用方法存在的不足，型材件彎曲模的設計是根據工件的形狀和尺寸精度及質量要求來決定。解決了因工件與模具的不良接觸而引起工件表面擦傷和相對滑移，從而提高了制件減少不必要工序，提高生產率。

關鍵詞：型材；彎曲模；偏移；工藝；調整塊

1 引言

由于近年來國民工業的發展越來越快，這就要求對衡量國民工業發展水平及產品研發能力的模具工業要求起開發，設計與制造的水平也必須越來越高，沖壓模具的發展起著不可代替作用。本文就其型材件在彎曲工藝成型中存在的角數多，需多次彎曲，并且容易使工件和模具產生偏移，導致工件缺陷，就其解決方法。

2 工藝分析

圖1所示的型材彎曲件，由于角數較多，通常采用多次彎曲。假如運用一次彎曲，一般采用如圖2所示模具。在彎曲A，B，C圓角時，首先要考慮其圓角半徑是不是滿足彎曲工藝要求，如果彎曲件的圓角半徑過小（小于最小彎曲半徑）時，易使彎曲件產生裂紋；也不宜過大，因為過大時受到回彈的影響，彎曲角度與圓角半徑的精度都不易保證。上部材料與橫向凸模1間有相對移動，使非變形區產生不必要的塑性變形，導致彎曲后的零件形狀不準確。抑制這種不足的方法是在彎曲過程中，保證工件與模具間無相對移動，非變形區沒有產生塑性變形。對于彎曲件的精度影響是多方面的，如彎曲件材料的機械性能和材料厚度，模具結構和模具精度，工序的多少和工序先后順序，彎曲模的安裝和調試情況，以及彎曲件本身的形狀尺寸等。精度要求較高的彎曲件必須嚴格控制材料厚度公差。單就本彎曲件而言重在克服材料與模具間的相對移動和不必要的變形。

彎曲模具設計的原則

（1）盡量選用標準模架和模具零件。

（2）復雜的小型彎曲件，批量大的要與彎曲機對比考慮，確定采用壓力機還是采用彎曲機。

（3）對稱模具的模架要明顯不對稱，以防止上模和下模裝錯位置。

（4）彈性材料回彈的準確數值只能通過試模獲得，因而模具結構要使凸（凹）模便于拆卸，便于修改。

（5）彎曲件的凸模圓角和凹模圓角應分別做成兩側相等。

（6）U形件彎曲校正力大時也會貼住凸（凹）模，需要卸料裝置。

（7）若凸（凹）模端面上的單位壓力大于模板材料的許用抗壓應力，則連接處應采用墊板。

（8）小型單側彎曲件，有時可將兩件同時彎曲，變為對稱彎曲，以防止工件滑移，然后將彎曲件剖切開來。

（9）校正力集中在彎曲件圓角處，效果更好。因此，對于帶頂板的彎曲模（如U形彎曲模）其凹模內側靠近底部應做出圓弧，圓弧尺寸與彎曲件相適應。

彎曲模設計時，彎曲模的結構形式選擇：

彎曲模的結構形式應根據彎曲件的彎曲形狀來確定。其彎曲模形式很多，就其彎曲方向分為垂直方向彎曲的彎曲模，水平方向彎曲模和螺旋方向彎曲模三種類型。在設計時，究竟選擇哪種彎曲模結構，要根據工件的形狀和尺寸精度及質量要求來決定。因此，在設計前，首先應對工件進行仔細分析，以選取合適的彎曲模結構，并畫出結構草圖。

3 模具設計

3.1 設計要點

模具設計時，首先要保證不同角先后順序彎曲，先彎成U形，再彎曲得所需形狀，其次要保證橫凸模運動與B，C角（圖1）在彎曲過程中軌跡相同，即為以C為圓心，CB為半徑的1/4圓弧。

3.2 模具結構

圖3所示為模具結構。上模座1和工字形凸模3用導向螺釘和彈簧2連接，導向螺釘同時其限位作用，凸模3的作用是將毛坯彎曲成U形，彈簧2的彈力稍大于將毛坯彎曲成U形的彎曲力。調整塊6是通螺釘與壓塊5相連接，調整塊6通過導軌和彈簧與橫向凸模7連接。這里彈簧主要在回程中其回彈帶動橫向凸模7向左移，橫向凸模7由凸輪8工作面（以CB長為半徑的1/4圓弧）推動橫向移動，彎曲C，B。彎曲過程中，橫向凸模的運動軌跡相同，因此材料與橫向凸模無相對滑動。擺塊4與凸模3連接在一起，A角由L形壓塊5驅動擺塊4使材料彎曲成形，壓塊5與橫向凸模7之間距離可通過改變調整塊6的高度來調整，以保證先彎C，B角，后彎A角。其他還有凹模9，凸輪8，下模座10，頂桿，頂板等。

圖3 模具結構

1.上模座2.彈簧3凸模4.擺塊5.壓塊6.調整塊7.橫向凸模8.凸輪9.凹模10.下模座

3.3 模具工作過程

坯料放置于凹模9上并定位，上模向下運動，工字形凸模3受彈簧2的擠壓將毛坯彎曲成U形。上模繼續向下運行，橫向凸模7上面的彈簧被壓縮，橫向凸模7沿凸輪8工作面運動而被迫作橫向移，彎曲C，B角。接著L形壓塊5繼續受上模的作用壓下擺塊4，此時彎曲A角。行程終了對彎曲件有校正作用。型材件成型后，上模向上運動，進入回程，橫向凸模7因失去壓塊5的壓力同時受彈簧反彈而沿凸輪8向兩側移動，上模繼續上移，壓塊5不對擺塊4施壓，擺塊4復位，這時橫向凸模7也復位，工件隨凸模3移出凹模3的型腔，取出工件。整個運行結束。

4 結束語

由于進行科學合理的彎曲模工藝分析，同時較好地考慮了工序復合的可能，從而使型材的彎曲工藝得到了優化，生產效率及企業經濟效益得到提高。經實踐產品形狀和尺寸精度及質量均滿足產品設計要求。型材件加工成功是充分考慮到彎曲過程中工件位置變化的軌跡設計的避免了材料與模具間的相對移動和不必要的變形，減少了彎曲次數，贏得效益。

參考文獻

[1]《冷沖壓技術問答》 下 彭建聲 機械工業出版社

[2]《沖模設計手冊》 沖模設計手冊編寫組編 機械工業出版社

[3]《沖壓工藝及模具設計》 萬戰勝 中國鐵道出版社

[4]《沖壓模具設計實用手冊》 鄭家賢 機械工業出版社

[5]《冷沖壓工藝與模具設計》 中國勞動社會保障出版社