固定架成形工艺及弯曲模设计制造
向开翔
(国营第711厂,湖北荆州434000)
摘要:针对弯曲零件变形部位普遍存在表面质量不高的问题,以固定架成形为例,设计了一种全新的弯曲模,解决了弯曲件表面拉伤的问题,并详细介绍了该模具的特点和设计要点。
关键词:固定架;拉伤;弯曲模;活动凹模块
中图分类号: TG386.31文献标识码: B文章编号: 1001-2168(2004)04-0033-04
1引言
图1所示固定架是某产品上的一个结构零件,材料为1Cr18Ni9Ti,料厚2mm。零件外表面不允许有拉伤痕迹,且成形后要求该面抛光至Ra=0.8μm。
2工艺分析
该零件复杂程度一般,成形工艺过程为:①冲孔,落料;②弯曲。冲孔落料采用普通冲模即可,这里不再详述。弯曲模原来采用图2所示结构,但成形时凹模圆角处始终要拉伤工件表面,甚至拉出凹坑,再加上不锈钢材料在成形时高速摩擦极易粘模,虽反复加大和修光凹模圆角都不能解决拉伤工件的问题,造成产品不能满足设计要求。后来将凹模圆角处改为滚轮(图2中双点划线圆所示处),成形工件表面情况有所好转,但生产产品100件左右时又出现拉伤现象。经分析,采用滚轮结构将原来成形时的滑动摩擦变成了滚动摩擦,虽减小了摩擦系数,降低了摩擦力,但不等于工作与凹模之间没有摩擦,如要从根本上解决工件表面拉伤的问题,只能是成形时产品与凹模之间无相对运动才行,为此设计了如图3所示的活动凹模弯曲模。
3模具结构及工作过程
3.1模具结构
模具结构如图3所示,活动凹模块2与推板10之间用轴9及轴套8连接,并保证活动凹模块2能自由翻转,因此要求轴9的小端与轴套8成H7/ p6配合。轴9的大端与推板10的孔成H7/m6配合,并与凹模套4上的槽滑配,保证推板上下运动时导向。活动凹模块2上有定位钉3,利用冲孔落料后坯料上的2个3.2mm孔精确定位。图3右侧所示是压力机还未压入时处于自由状态的模具,左侧是压力机处于下死点时的模具状态(压成形时)。
3.2模具工作过程
把冲孔落料后的坯料放在活动凹模块2上,利用定位钉3精确定位。当压力机滑块下行时,凸模1与坯料接触,并压紧坯料迫使推板10下行,带动凹模块2和坯料翻转,当下行至下死点时成形完毕。
回程时,由于弹顶器的作用,推板10向上运动,带动凹模块2向外翻转,同时成形后的工件脱离活动凹模块2和定位钉3。弹簧12的作用是帮助活动凹模块2复位。
4模具特点及设计要点
4.1模具特点
该弯曲模的凹模块是活动的,当凸模下压时,坯料随同活动凹模块一起折弯,活动凹模块或定位钉与坯料始终无相对滑移,从而保证了工件弯曲部位不会拉伤且已加工的孔不会变形破坏,因此该弯曲方法能获得很高精度和表面质量的工件。
4.2设计要点
该弯曲模设计的关键在活动凹模块回转中心位置h的确定(见图4)。
(1)弯曲中心角α≮90°的V型和U型弯曲模的
h尺寸的计算公式为:
h=r+t-0.5A/tan(α/2) (1)
式中h———活动凹模块回转中心与该凹模块表面的距离
r———弯曲工件的内弯曲半径
t———弯曲工件的材料厚度
α———弯曲工件的中心角
A———弯曲工件的弯曲圆弧部分中性层长度,可在相关设计手册中查取
(2)弯曲中心角α=90°的V型和U型弯曲模h的计算公式为:
h=r+t-A/2 (2)
图1固定架零件t=2mm,r=2mm,α=90°,查手册有A=4.43mm,代入式(1)得h=1.785mm。
5 主要模具零件的设计制造
(1)活动凹模块。活动凹模块设计时既要考虑耐磨又要便于加工,因此材料采用CrWMn,粗加工后调质至28~32HRC,厚度尺寸平磨到要求,外形用线切割割出,装轴套的孔要上坐标镗床,一次装夹加工出4个孔,以保证同轴度要求。
(2)推板。推板采用45钢粗加工后调质至28~32HRC,外形(与凹模套的孔成单面间隙0.03mm滑配)采用线切割一次加工完成。装轴的4个孔也要上坐标镗床一次装夹完成。活动凹模块、推板、凹模套及轴、轴套装配后活动部分应运动自如,不允许有卡阻现象。
(3)凸模。因活动凹模回转中心位置h与凸模成形半径r有关,加工时凸模上的r一定要精确,同时考虑不锈钢件弯曲时回弹较大,要沿凸模r切线方向磨出回弹角,一般取Δα=1°~1°30′即可,具体视试模情况调整。凸模材料采用T8A,工作部分淬硬至55~58HRC。
(4)定位钉。定位钉与坯料接触的定位段直径应按坯料上孔的实际尺寸减少0.05mm制造,定位段长度要略小于材料厚度。定位钉在活动凹模块上固定段应与活动凹模块上孔成H7/m6配合,同时定位钉定位段应截去一部分,以便于在弯曲成形后推板上行时工件自动脱离活动凹模块和定位钉。弯曲模定位钉形状和尺寸如图5所示,材料采用45钢,淬硬至40~45HRC。
6结束语
本弯曲模构思巧妙,结构新颖,批量生产的零件尺寸稳定,表面质量完全满足设计要求,对于类似零件的模具设计有较大的参考价值。
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