• 田建忠

• 太原機車車輛配件廠

• 《金屬加工（冷加工）》2018年收錄
  

一、零件的結構工藝性分析

零件為U形彎曲成型件，結構簡單，左右呈對稱狀態，具體結構如圖1所示。材質為Q235-A，板材厚度t＝4mm，圖中兩處公差要求，采用模具成型制造可以滿足精度要求。根據零件彎曲成型的工藝性要求，允許的最小彎曲半徑r_min＝0.5t＝2mm，而零件實際的彎曲半徑為r＝5mm＞2mm，所以彎曲時根部圓角處不會拉裂，普通碳素結構鋼具有較好的彎曲成型性能，零件的成型相對容易實現。

圖1  U形件結構

U形件成型后的三維結構效果如圖2所示。

圖2  U形件三維結構效果圖

二、U形件彎曲成型模具設計

1、零件展開尺寸的確定

根據U形件結構圖要求及中性層展開的原理，畫出U形件展開結構圖，如圖3所示。U形件展開料片需采用單工位一次落料模具預先制成，為彎曲成型工序做好準備。

圖3  U形件展開結構

2、壓力機公稱壓力的確定

零件彎曲成型前，應先計算出彎曲力的大小，彎曲力的大小與毛坯尺寸、原材料的力學性能、模具結構和彎曲半徑等因素有關，按照以下經驗公式進行計算：

F_彎＝0.7Kbt²б_b／r＋t＝0.7×1.3×22.5×4²×343／5＋4＝22477.36（N）。

式中，F_彎為材料在沖壓行程結束時的彎曲力（N）；K為安全系數，一般取K＝1.3；b為彎曲件的寬度（mm）；t為彎曲材料的厚度（mm）；б_b為材料的強度極限（MPa）；r為彎曲件的內彎曲半徑（mm）。

對于設置彈性頂出裝置的彎曲成型模具，頂件力按下式計算：

F_頂＝0.6F_彎＝0.6×22477.36＝13486.416（N）。

壓力機公稱壓力可按下式計算：

F_設＝（1.1～1.2）×（F_彎＋F_頂）＝（1.1～1.2）×（22 477.36＋13 486.416）＝39560.153 6～43156.531 2（N）。

選擇63t開式壓力機（型號JC21-63）完全可以滿足要求。

3、U形件彎曲成型模具的設計

按照零件結構及展開尺寸要求，設計出U形件彎曲成型模具結構如圖4所示。模具安裝時，應調整好上、下模的相互位置并緊固在設備的工作臺面。工作時，將落料后的料片放置在凹模9的定位卡槽內，起動沖床使模具下行，將料片一次沖壓成型，上模回程后，在退料裝置的作用下，通過退料板11將成型后的零件退出模腔。

圖4  U形件彎曲成型模具結構

1.M12六角螺母 2.M16六角螺母 3.螺桿 4.退料橡膠墊 5.墊圈 6.8×70圓柱銷  7.M10×80內六角頭螺栓  8.下模座  9.凹模  10.M8×70內六角頭螺栓  11.退料板  12.沖頭  13.上模座  14.M10×35內六角頭螺栓  15.8×50圓柱銷  16.模柄

模具沒有設置導柱、導套定位裝置，雖然簡化了模具結構，但給安裝找正帶來了困難，另外，料片上料時采用人工操作，費工費時，同時也存在安全隱患，為此需要對模具結構進行優化改造。

三、U形件彎曲成型模具結構的優化設計

針對模具存在的不足之處，增設了導柱、導套導向定位裝置及自動送料機構，通過對模具進行優化結構設計，進一步提升了模具的使用功能，方便了現場操作者的使用，U形件彎曲成型模具優化結構設計方案如圖5所示。

圖5  U形件彎曲成型模具優化設計方案圖

1.導柱  2.推桿  3.導套  4.沖頭  5.沖頭固定板  6.模柄  7.上模板  8.料斗  9.料片  10.自動送料機構  11.凹模  12.下模板  13.頂料裝置

工作時，上模下行，沖頭4將料片沖入凹模11的模腔內使零件成型，與此同時，固定在上模板7底部的兩件推桿2通過斜面與自動送料機構10中前端安裝的滾動軸承相接觸，迫使該機構向右滑移。U形件彎曲成型模具自動送料機構的具體結構如圖6所示。上模回程后，在頂料裝置13的作用下，壓制成型的零件從凹模模腔中退出，同時，推桿2脫離與自動送料機構滾動軸承的接觸，自動送料機構在拉力彈簧的作用下將料片推入凹模的待壓制位置，為下一次壓制做好準備。

圖6  U形件彎曲成型模具自動送料機構

1.料斗  2.推料板  3.橫臂  4.銷軸  5.凹模  6.導向套  7.拉力彈簧  8.滑動桿  9.滾動軸承

從圖6可以看出，自動送料機構依靠兩端導向套6及凹模中間的凹槽與滑動桿8及推料板2進行精確導向，確保料片在定位導槽內準確送到凹模待壓制位置。模具下行，自動送料機構向右滑移時，推料板2退出料斗1位置，料片依靠自重下落以便再次送料，操作者應及時向料斗添放料片，以滿足連續生產之要求。