弯曲模的设计实例(课程设计)(毕业设计)

弯曲模的设计实例（课程设计）（毕业设计）

设计实例：如图3.8.1所示为某厂生产的压板。材料10钢，厚度1mm，中批量生产。试进行弯曲工艺与模具设计。

图3.8.1 压板零件图

1．制件的工艺性分析

该制件形状较为简单，除了高度8±0.2有精度要求外，其余尺寸没有精度要求。材料为10钢，冲压性能较好。根据其形状和尺寸要求，可采用的冲压工艺方案有：第一种方案是采用单工序模，即落料→弯曲→冲孔；第二种方案是将落料、冲孔工序合并为复合模，即落料、冲孔→弯曲成形。

分析弯曲工艺性要求，该制件的相对弯曲半径r/t=3.5＜5，变形程度较大，因此回弹量不大，但该制件形状不对称，弯曲时应重点解决坯料的偏移问题。应采用先冲出的孔定位，以防止偏移。同时，考虑制件为中批量生产，因此，采用方案二较好，精度、结构、尺寸和材料能满足工艺要求。

2．模具结构方案的确定

该类制件的模具结构考虑。第一种方案如图3.8.2所示，弯曲模结构简单，但用于本制件时，定位困难，且弯曲时左、右摩擦力不相等，会产生偏移，零件尺寸难以保证；第二种方案如图3.8.3所示滚轴式弯曲模，其滚轴凹模的旋转角度最好小于90°，而本制件的弯头部位接近半圆，采用此方案，圆弧部分回弹较大，所以也不宜采用这种方案。

图3.8.2 弯曲模结构方案一图3.8.3 弯曲模结构方案二

第三种方案如图3.8.4所示，采用斜楔滑块式弯曲模。弯曲前，顶件块7与滑块8（兼作凹模）的上表面平齐，坯料以φ8.5的孔套在定位销上定位。上模下行时，凸模4与顶件块将坯料压紧下行。当凸模在弹簧2的作用下到达下止点时，完成圆弧的预弯曲。此时，上

模继续下行，滑块在斜楔5的作用下向左运动，使零件弯曲成形，并产生校正力。上模回程时，凸模受弹簧2的作用先不动，滑块在弹簧9的作用下复位，继而凸模上升，顶件块将零件顶出。该模具将凸模作成活动式，滑块完成预弯和弯曲的先后动作，并避免了凸模回程时与滑块产生的干涉。因此，采用第三种方案的模具结构较好。

图3.8.4 压板弯曲模结构总图 1-上模座 2-凸模背压弹簧 3、6-固定板 4-凸模 5-斜楔 7-顶件块

8-滑块 9-复位弹簧 10-下模座 11-顶杆 12-弹顶器

3．工艺计算

（1） 坯料的展开长度 零件的弯曲部位是R 3.5mm 的圆弧，按图中标注的尺寸8±0.2mm ，圆弧部分中性层位移系数由r /t =3.5查表3-8得x =0.41 ，可算出圆心角为135°~147°，可按141°设计模具。直线部分长度l =18-4.5=13.5mm ，故坯料的展开长度为：

L z =l +180πα（r +xt ）=13.5+)141.05.3(180

14114.3?+??=23.1mm （试模后修正） （2） 弯曲力 弯曲力由两方面组成，一是凸模向下运动的弯曲，二是通过滑块向左压圆弧的弯曲，并施加校正力。

凸模向下运动时的弯曲力按自由弯曲计算，由式（3-9），取σb =400Mpa ，得

15251

5.34001223.1

6.06.0221=+????=+=t r KBt F b σN 滑块向左弯曲并施加校正的弯曲力按校正弯曲计算，由式（3-12），取q =30Mpa

得 5280308222=??=?=q A F N

校正力是通过斜楔传递给滑块的，取斜楔的角度为45°，故总弯曲力为：

F =F 1+F 2=1525+5280=6850N

（3） 回弹的考虑 圆弧部分的相对弯曲半径r /t =3.5＜5，故半径的回弹值较小，可以忽略。凸模工作部分设计成半圆形，补偿角度的回弹量，同时施加校正力以保证弯曲件的质量。

（4） 凸模与滑块（凹模）工作部位尺寸确定 滑块（凹模）在初始位置要配合凸模完成第一次弯曲，然后滑块在斜楔的作用下向左移动，完成圆弧部位的弯曲成形。凸模与凹模的间隙用式（3-17）计算，由表3-17查出系数c =0.10，则

Z =t max +ct =1.1+0.1×1=1.2mm

由于弯曲半径的回弹值可以忽略，故凸模圆角半径r p =r =3.5mm 。凹模的圆角取r d =3t =3mm 。凸模与滑块（凹模）工作部位尺寸关系如图3.8.5所示。由图可看出，当滑块移动行程为2.3mm 时，就可使滑块的R 4.5mm 的圆心与凸模圆心重合。考虑到校正弯曲、料厚为1mm ，因此滑块的行程应为2.5 mm 。当凸模到达下止点后，上模还需继续下降，推动斜楔左移。同时，根据弯曲件尺寸要求并考虑凹模强度，凸模从接触坯料到弯曲成形需下行14mm 。

图3.8.5 凸模与滑块工作部位的尺寸关系

（5）弹簧设计

1）凸模背压弹簧（图3.8.4件2） 对凸模背压弹簧的基本要求是：1） 为满足由弹簧的弹力完成对坯料的预弯曲，弹簧的预压力必须大于初始弯曲力1525N ；2） 凸模达到下止点时，斜楔才开始推动滑块向左运动（见图3.8.5），因斜楔的角度为45°，故上模继续向下的行程是2.5mm ，即弹簧进一步的压缩量为2.5mm 。

由于需要弹簧产生的弹力较大，而安装空间较小，因此宜选用弹力较大的碟形弹簧。通过初步计算并对照有关碟形弹簧标准规格，选用8片外径φ50mm 、料厚2mm 的碟形弹簧组成弹簧组，每片弹簧的允许变形量为1.05mm ，允许载荷为4770N 。设定每片弹簧的预压量为0.35mm ，则具有的预压力为4770×0.35/1.05=1590N ，8片弹簧的预压高度为0.35×8=2.8mm ，总压缩量为2.8+2.5=5.3mm ，没有超过弹簧的允许变形量1.05×8=8.4mm 。

2） 弹顶器弹簧 弹顶器弹簧的预压力同样要略小于1525N ，才能预弯成形。弹顶器的工作与凸模从接触坯料到弯曲成形需下行的行程相同，为14mm 。

弹顶器弹簧也选用与凸模背压弹簧相同的规格，考虑行程大的特点，用40片组成弹簧组，则其最大允许变形量为1.05×40=42mm ，则总预压量为0.35×40=14mm 。加上弹顶器的工作行程为14mm ，因此弹簧的总压缩量为14+14=28mm ，没有超过弹簧的允许变形量42mm 。

由于凸模背压弹簧每片的压缩量与弹顶器弹簧相同，受力也相同，因弹顶器弹簧每片弹

簧的压缩量为28/40=0.7mm，故凸模背压弹簧的总压缩量为0.7×8=5.6mm，减去预压的2.8mm，则凸模在固定板中的相对移动量为5.6-2.8=2.8mm。因此上述选用的两组弹簧都能符合模具设计要求。

3）滑块复位弹簧滑块复位弹簧只要求在上模回程时能使滑块可靠复位，可采用一般圆柱螺旋压缩弹簧。查有关标准，选用弹簧 1.6×15×22GB2089—1980，弹簧的极限压缩量h j=15.2mm，极限工作压力F j=79.6N。

4．主要模具零件的设计

（1）凸模凸模上部的圆柱是碟形弹簧的导向杆，因此其上部圆柱的直径应稍小于弹簧内径（φ25.4mm），取φ24mm。每片弹簧高度是3.4mm，工作时的总压缩量是0.7mm，圆柱的高度应是弹簧压缩变形后的高度，即为（3.4-0.7）×8=21.6mm。凸模的中间部位设计成圆柱形台肩，直径取φ50 mm，下部为工作部分，具体尺寸见图3.8.6。

图3.8.6 凸模

（2）滑块滑块的斜面、底面和台阶面是滑动工作面，表面要求光滑。滑块的上面是坯料定位面，侧面圆弧部位是弯曲凹模的工作部位，具体结构和尺寸如图3.8.7所示。滑块的右侧装有螺栓和弹簧，用于滑块的复位。

图3.8.7 滑块

（3）斜楔斜楔的宽度可比滑块的宽度略小，取21mm，长度取24mm。斜楔与凸模固定板采用H7/k6配合，并用M10的螺栓将斜楔固定在垫板上。为了便于调整圆弧部位的间隙，并控制校正力的大小，斜楔与固定板之间可设置调整垫片。

（4）顶件块顶件块上部为矩形，其宽度与坯料相等，上面设有定位销。顶件块下部为圆柱形，外径可与碟形弹簧外径相等，底面通过4个顶杆与弹顶器相接触。当模具处于开

启状态时，顶件块在弹顶器的作用下，其上表面与滑块等高，便于坯料的定位。