托架冲压模具设计

案例2弯曲模

零件名称：托架（见图9）

生产批量：2万件/年

材料：08冷轧钢板

编制冲压工艺方案设计模具结构。

图8 弯曲件

(一) 确定工艺方案

制成该零件所需的基本工序为冲孔、落料和弯曲。其中冲孔和落料属于简单的分离工序，弯曲成形的方式可以有图9所示的三种。

图9工艺方案

零件上的孔，尽量在毛坯上冲出，以简化模具结构，便于操作。该零件上的Ф10孔的边与弯曲中心的距离为6mm，大于1.0t（1.5mm），弯曲时不会引起孔变形，因此Ф10孔可以在压弯前冲出，冲出的Ф10孔可以做后续工序定位孔用。而4-Ф5孔的边缘与弯曲中心的距离为1.5mm，等于1.5t，压弯时易发生孔变形，故应在弯后冲出。

完成该零件的成形，可能的工艺方案有以下几种：

方案一：落料与冲Ф10孔复合，见图10（a），压弯外部两角并使中间两角l预弯45º，见图10（b）,压弯中间两角，见图10（c）,冲4-Ф5孔，见图10（d）.

图10方案一

方案二：落料与冲Ф10孔复合，见图10（a）,压弯外部两角，见图11（a），压弯中间两角，见图11（b）,冲4-Ф5孔，见图10（d）。

方案三：落料与冲Ф10孔复合，见图10（a），压弯四个角（12），冲4-Ф5孔，见图10（d）。

方案四：冲Ф10孔，切断及弯曲外部两角（图13），压弯中间两角，见图11（b）,冲4-Ф5孔，见图10（d）。

图11方案二

图12压弯四个角

图13冲孔（Ф10）、切断及弯曲外部两角连续冲压

案五：冲Ф10孔，切断及压弯四个角连续冲压（图14），冲4-Ф5孔，见图10（d）。

方案六：全部工序组合采用带料连续冲压，如图15所示的排样图。

在上述列举的方案中，方案一的优点是：①模具结构简单，模具寿命长，制造周期短，投产快；②工件的回弹容易控制，尺寸和形状精确，表面质量高；③各工序（除第一道工序外）都能利用Ф10孔和一个侧面定位，定位基准一致且与设计基准重合，操作也比较简单方便。缺点是：工序分散，需用压床，模具及操作人员多，劳动量大。

方案二的优点是：模具结构简单，投产快寿命长，但回弹难以控制，尺寸和形状不精确，且工序分散，劳动量大，占用设备多。

方案三的工序比较集中，占用设备和人员少，但模具寿命短，工件质量（精度与表面粗糙度）低。

方案四的优点是工序比较集中，从工件成形角度看，本质上与方案二相同，只模具结构较为复杂。

方案五本质上与方案三相同，只是采用了结构复杂的级进模。

图14 冲孔（Ф10）、切断及压弯四个角连续冲压

图15 级进冲压排样图

方案六的优点是工序最集中，只用一副模具完成全部工序，由于它实质上是

把方案一的各工序分别布置到连续模的各工位上，所以它还具有方案一的各项优点。缺点是模具结构复杂，安装、调试、维修困难、制造周期长。

综上所述，考虑到该零件的批量不大，为保证各项技术要求，选用方案一。其工序如下：①落料和冲Ф10孔；②压弯端部两角；③压弯中间两角；④冲4-Ф5孔。

(二) 工艺计算

1．毛坯长度

毛坯长度按图16分段计算。

毛坯总展开长度L0

L0=2（l1+l2+l3+l4）+l5

由图7-15：l

1 =9mm;L

3

=25.5mm

l

5

=22mm

l

2

=2/π(R+kt)=3.14/2(1.5+0.14*1.5) =3.32mm

l 4=l

2

L 0=2(9+3.32+25.5+3.32)+22=104.28(取104

-O.5

mm) 图16 弯曲件毛坯长度计算图

2．排样及材料利用率

由于毛坯尺寸较大，并考虑操作方便与模具尺寸，决定采用单排。

取搭边a=2 a1=1.5

则进距h=30+1.5=31.5mm

条料宽度B=104.28+2×2=108.28（取108mm）

板料规格选用1.5×900×1800(mm)

采用纵裁时：每板的条数：n1=900/108=8多余36mm

每条的工件数：n2=18001.5/31.5=57件余3mm

每板的工件数：n=n1n2=8*57=456个

利用率：η=456*30*104.28/900*1800*100℅=88.1℅经计算横裁时板料利用率仅为86.5％，故决定采用纵裁。

3．计算压力及初选冲床

(1)落料与冲孔复合工序，见图10（a）。

冲裁力F1=(L+l)σc*t

L=2(104.28+30)=268.56mm

l=π*10=32.3mm

t=1.5mm

σ

b

=400Mpa

故P

1

=(268.56+32.3)*400*1.5=179970(N)

卸料力 P

a =K

*P

=0.04*179970=7198.8(N)

推件力P

i =n*Kt*P

2

=4*0.055*179970

=39593.4(N) 总冲压力

P

0=Pt+P

+Pt

=179970+7198.8+39593.4=226762.2(N) =22.68(t)

选用25吨冲床。

(2)第一次弯曲，见图10（b）

首次压弯时的冲压力包括：预弯中间两角、弯曲和校正端部两角及压料力等。这些力并非同时发生或达到最大值，开始只有压弯曲力和预弯力，滑块至一定位置时开始压弯端部两角，最后进行镦压。为安全可靠，将端部两角的压弯力P w、校正力P a及压料力P j合在一起计算。

总冲压力P0=P w+P a+P j

P w=B t2σb/r+t=30*1.52*40/1.5+1.5=900(N)

P j=0.5P w=0.5*900=4500(N)

P a=F*q

F=1670mm2（校正面积）

q=80MPa(单位校正力)

故P a=1670*8=133600(N)

得P0=9000+4500+133600=147100(N)=14.7(t)

选用16吨冲床

(3)第二次弯曲，见图10（c）

二次弯曲时仍需压料力，故所需总的冲压力：

P0=P w+P j

式中Pw=Bt2σb/r+t=30*1.52*40/1.5+1.5=9000(N)

Pj=0.5Pw=4500(N)

故P0=9000+4500=13500(N)

选用16吨冲床

4.冲4-φ5孔，见图10（d）

4个5孔同时冲压，所需的总压力

P0=Pw+Pe

Pe=nπd*t*σb=4*π*5*1.5*4.=37680(N)

P0=K0*P h=0.04*37680=1510(N)

故P0=37680+1510=39190(N)

选用16吨压力机