U形弯曲件模具设计
1零件工艺性分析
工件图为图15所示活接叉弯曲件，材料45钢，料厚 3mm。其工艺性分析内容如下：| 图15
弯曲工件图 |
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零件结构简单，左右对称，对弯曲成形较为有利。可查得此材料所允许的最小弯曲半径
，而零件弯曲半径
，故不会弯裂。另外，零件上的孔位于弯曲变形区之外，所以弯曲时孔不会变形，可以先冲孔后弯曲。计算零件相对弯曲半径
，卸载后弯曲件圆角半径的变化可以不予考虑，而弯曲中心角发生了变化，采用校正弯曲来控制角度回弹。
4.结论：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。
方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。
方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。
方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高。但由于该零件的孔边距为4.75mm，小于凸凹模允许的最小壁厚6.7mm，故不宜采用复合冲压工序。
方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。
通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。
由于零件宽度尺寸为18mm，故毛坯尺寸应为64mm×18mm。弯曲件平面展开图见图16，两孔中心距为46mm。
对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般 可以忽略，即
生产中为安全，取 ≥ ，根据压弯力大小，初选设备为JH23—25。
按照模具制造精度高于冲裁件精度3～4级的原则，设凸、凹模按IT8制造，落料尺寸 ，凸、凹模制造公差 ，磨损系数 取0.75。冲孔尺寸 ，凸、凹模制造公差 ，磨损系数 取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算：
落料尺寸 ，
校核不等式 ≤ ，代入数据得 。说明所取的 与 合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为：
将已知和查表的数据代入公式得
故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为： ， 。
落料R9mm，属于半边磨损尺寸。由于是圆弧曲线，应该与落料尺寸18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取为
冲孔：
校核 ，代入数据得： 。说明所取的 与 合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为： ， 。
将已知和查表的数据代入公式得
故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为： ， 。
孔心距46±0.31mm
因为两个孔同时冲出，所以凹模型孔中心距为
分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有如图17所示两种。
比较方案a和方案b，方案a是少废料排样，显然材料利用率高，但因条料本身的剪板公差以及条料的定位误差影响，工件精度不易保证，且模具寿命低，操作不便，排样不适合连续模，所以选择方案b。同时，考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空工位。现选用规格为3mm×1000mm×1500mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。 经查得零件之间的搭边值 ，零件与条料侧边之间的搭边值 ，条料与导料板之间的间隙值 ，则条料宽度为
步距
由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以只能采用横裁。即裁成宽71.5mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为
计算每个零件的面积 ，则材料
利用率为 。排样图如图18所示。
3.3.冲裁力计算 此例中零件的落料周长为148.52mm，冲孔周长为26.69mm，材料厚度3mm，45钢的抗剪强度取500MPa，冲裁力基本计算公式 。则冲裁该零件所需落料力
冲孔力
模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力 为
计算零件所需总冲压力
初选设备为JC23—63。
零件为一对称件，所以压力中心就是冲裁轮廓图形的几何中心，但由于采用级进模设计，因此需计算模具的压力中心。排样时零件前后对称，所以只需计算压力中心横坐标，如图19所示建立坐标系。设模具压力中心横坐标为
（计算时取代数值），则有
1.3.精度分析
零件上只有1个尺寸有公差要求，由公差表查得其公差要求属于IT14，其余未注公差尺寸也均按IT14选取，所以普通弯曲和冲裁即可满足零件的精度要求。4.结论：由以上分析可知，该零件冲压工艺性良好，可以冲裁和弯曲。
2工艺方案的确定
零件为U形弯曲件，该零件的生产包括落料、冲孔和弯曲三个基本工序，可有以下三种工艺方案：方案一：先落料，后冲孔，再弯曲。采用三套单工序模生产。
方案二：落料—冲孔复合冲压，再弯曲。采用复合模和单工序弯曲模生产。
方案三：冲孔—落料连续冲压，再弯曲。采用连续模和单工序弯曲模生产。
方案一模具结构简单，但需三道工序三副模具，生产效率较低。
方案二需两副模具，且用复合模生产的冲压件形位精度和尺寸精度易保证，生产效率较高。但由于该零件的孔边距为4.75mm，小于凸凹模允许的最小壁厚6.7mm，故不宜采用复合冲压工序。
方案三也需两副模具，生产效率也很高，但零件的冲压精度稍差。欲保证冲压件的形位精度，需在模具上设置导正销导正，故其模具制造、安装较复合模略复杂。
通过对上述三种方案的综合分析比较，该件的冲压生产采用方案三为佳。
3零件工艺计算
3.1.弯曲工艺计算
3.1.1毛坯尺寸计算
对于 有圆角半径的弯曲件，由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，可查得中性层位移系数 ，所以坯料展开长度为| 图16
坯料展开图 |
由于零件宽度尺寸为18mm，故毛坯尺寸应为64mm×18mm。弯曲件平面展开图见图16，两孔中心距为46mm。
3.1.2弯曲力计算
弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据。该零件是校正弯曲，校正弯曲时的弯曲力 和顶件力 为对于校正弯曲，由于校正弯曲力比顶件力大得多，故一般 可以忽略，即
生产中为安全，取 ≥ ，根据压弯力大小，初选设备为JH23—25。
3.2.冲孔落料连续模工艺计算
3.2.1刃口尺寸计算
由图3-2可知，该零件属于一般冲孔、落料件。根据零件形状特点，冲裁模的凸、凹模采用分开加工方法制造。尺寸18mm、R9mm由落料获得，2×φ8.5mm和46±0.31mm由冲孔同时获得。查得凸、凹模最小间隙 ，最大间隙 ，所以 。按照模具制造精度高于冲裁件精度3～4级的原则，设凸、凹模按IT8制造，落料尺寸 ，凸、凹模制造公差 ，磨损系数 取0.75。冲孔尺寸 ，凸、凹模制造公差 ，磨损系数 取0.5。根据冲裁凸、凹模刃口尺寸计算公式进行如下计算：
落料尺寸 ，
校核不等式 ≤ ，代入数据得 。说明所取的 与 合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为：
将已知和查表的数据代入公式得
故落料凸模和凹模最终刃口尺寸为： ， 。
落料R9mm，属于半边磨损尺寸。由于是圆弧曲线，应该与落料尺寸18mm相切，所以其凸、凹模刃口尺寸取为
冲孔：
校核 ，代入数据得： 。说明所取的 与 合适，考虑零件要求和模具制造情况，可适当放大制造公差为： ， 。
将已知和查表的数据代入公式得
故冲孔凸模和凹模最终刃口尺寸为： ， 。
孔心距46±0.31mm
因为两个孔同时冲出，所以凹模型孔中心距为
3.2.2排样计算
分析零件形状应采用单直排的排样方式，零件可能的排样方式有如图17所示两种。
| 图17
可能的排样方式 |
比较方案a和方案b，方案a是少废料排样，显然材料利用率高，但因条料本身的剪板公差以及条料的定位误差影响，工件精度不易保证，且模具寿命低，操作不便，排样不适合连续模，所以选择方案b。同时，考虑凹模刃口强度，其中间还需留一空工位。现选用规格为3mm×1000mm×1500mm的钢板，则需计算采用不同的裁剪方式时，每张板料能出的零件总个数。 经查得零件之间的搭边值 ，零件与条料侧边之间的搭边值 ，条料与导料板之间的间隙值 ，则条料宽度为
步距
由于弯曲件裁板时应考虑纤维方向，所以只能采用横裁。即裁成宽71.5mm、长1000mm的条料，则一张板材能出的零件总个数为
计算每个零件的面积 ，则材料
利用率为 。排样图如图18所示。
| 图18
零件的排样图 |
3.3.冲裁力计算 此例中零件的落料周长为148.52mm，冲孔周长为26.69mm，材料厚度3mm，45钢的抗剪强度取500MPa，冲裁力基本计算公式 。则冲裁该零件所需落料力
冲孔力
模具结构采用刚性卸料和下出件方式，所以所需推件力 为
计算零件所需总冲压力
初选设备为JC23—63。
3.4.压力中心计算
| 图19
压力中心的计算 |