弯曲模凹模入口处形状的优化设计

弯曲模凹模入口处形状的优化设计

锻压技术

19年 91

第1期

弯曲模凹模入口处形状的优化设计内蒙古第一机械制造厂丁德槐

摘要鉴于习惯采用的弯曲模凹模圆弧形人口在板料弯曲时会在零件表面留下压痕、凹陷及擦伤等缺陷，并影响模具寿命，需要寻求更合理的曲线来代替它.本文介绍一种国外的先进设计，通过受力分析与方案对比，认为把这种 T a t x曲 rkr i线用来作为弯曲模凹模人口处形状是最合理的，可以在冲模设计——特别是在中厚板弯曲模设计中应用 板料弯曲时，材料均须通过凹模人口处并承受其挤压反力的情况下滑移。当这种挤压反力产生的挤压应力超过材料的许可挤压应力时就会在弯曲件上产生压痕或凹坑这种缺陷既影响产品的外观质量，同时也会降低产品强度。而且由于材料在人口处滑动时产生挤压摩擦而造成零件表面划伤，模具表面亦易产生粘结现象而加速其磨损，缩短使用寿命。板料的厚度愈大，弯曲时的挤压反力亦愈大，产生于弯曲件表面的缺陷也愈严重。

而且效果亦不明显，特别是对中厚板弯曲件。是否能对它进行优化设计来消除以上缺

陷呢？最近从国外提供的资料中介绍了一种 U形梁弯曲模凹模人口处形状—— T a ti rk r x曲线来代替通常采用的圆弧，曲线形状觅圈l示。所

T a ti rkr x曲线的数学方程表达式： 参数方程表达式：= a i0 sn r 1

= g )口s幽t+o ( o旦 0代数方程表达式：Y=

( 2 )

:一十、l

廿+一

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芏： L~~

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[一

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簿

l {

{ { l I寻 i+ 件 l 料}一=+ 一+国 I T a ti rk r x曲线

弯曲模凹模人 V处形状通常使用圆弧 I形，这种形状容易产生上述缺陷。 7 l为了 k" 1]

消除这种缺陷往往采用加大圆弧半径的办法，但往往会受到零件或毛坯尺寸的限制，4 0

() 4 ()式表示 X轴右边的曲线 .相当于 3

弯曲模凹模入口处形状的优化设计

【) ()中 0— (不等于 0 1 2=0 0 )时的曲线； ( )式表示 x轴左边的曲线，相当于 4

形状，

并将它与习惯采用的圆弧形状作一对

比，并进行受力情况分析，就可以发现 T a t x曲线具有明显的优越性现将它们 rkr L在工作时的受力情况叙述如下 (图 2;见 )

() ()中 0 — ( 1 2= 8不等于 )时的曲线。

在曲线上任意一点作切线，与 v轴相交于一点，从切点到此交点的距离为一常数

对板料进行弯曲时，模具给予板料以弯曲力。当此力产生的力矩达到一定值时，板料即产生塑性弯曲。模具施加于板料的弯曲力矩可认为是作用在切点 P、, 上并垂直于切线方向的力和 B所产生，其力臂为

=

点 ( )。詈的况由 )切线的长度，即P Q,和 PrQr。随着压力 So时情，于 a为， )o所只一点s反 机滑块的下行，y加大，切线长度亦逐渐=,示有个 (向变短。由于各种凹模入口处形状不同，切线长度变短的速率亦不同，因而使模具对板料的反力大小亦不同。而 Trk r a ti线的特 x曲性在于切线长度变短的速率要比圆弧慢得多，因而改善了模具对板料的受力情况。现埘慝作进一步分析：

点)。如果将此曲线作为弯曲模凹模入口处的

弯曲板料所需力矩相等，则有：,r‘ Q,=,r‘ Q P, eT r 切线切线 Pr Q,=(+ r一 y R ) PT Qr=口一 () 5 () 6

!±塑±=f± ! 墨！±sn iO

m= r十【十 r十— acg m m )t Ont s

)一= 85 m .r a

( s )

为了从数值上对两种入口形状进行对比，现选定一种 u形梁为例：

模具参数：r=1,=4,:3 m 2a 0 R 2将以上参数代入 () () ()则有： 6 7 8 切线=4 4一 () 9圈 2弯曲模人口处受力情况分析图注：,,—弯曲凸楼与凹模的四角半径； _R—一

切线

=4 0一— 5 s 1. ( ) 2 c面 -一 5 1 0 o0 2 o.—

凸模进^凹楼的距离；弯曲件材科厚度： 凸楼进入 时模具与板料的相

—

,=2 1 cO 4n 1 1 2 t一0t + .g 1 5 g一

P, e_, .Pr e广

,应切点；.

sn iO

、 ) (1 1

—~在凹楼与板材切点处模具对板料的反力 .

由式 ( ) f0 ( 1可计算得出下列 9 1) 1 1

4l

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结果，如表 1示。所表 109。 f 5、 0 8. 807。 5

可用图 3表示的，并可用表 2所列 A×B的规格制成相应的样板对加工后的模块进行检Q r/Pr F/ F Q, T【0 0【1 3l2】

Q, Pr Q5 25 4 363 93

查。

5 25 4 1 94 76

1 1] H 0培90 83.

04 4. 7

7。 0

9. 0

3 0 5. 3 8 0. 2 5 6. 2 2 2. 】 . 78 1 2 2.

4 58 4 42 4 6 2. 4 09 3】 9 3 72

】31 】44 】61 】8 4 2 20 3 05

0. 6 7 0. 0 7 0 62 05 4 0 46 0 33

6。 1 5 32 6 0 1 5 7.

5。 2】8 5 5。 2 0 62 4 5 3】 8 .

4 0

3 54

86 .

3 50

407

0 25

图 3凹模人口处形状 (h kdx曲线 )寸示 1 t尺意图

由上表的数据分析可知，随着凸模的向下运动，即增大，板料由弹性变曲进入

A=08 a

=【5 a

表 2A× B2x 0 2【2× 3 8【 6 9. 3 3x 4 9 9 6 x】 6 4×【 2 8 2

到塑性弯曲阶段后，/值迅速下降， 即值相对于值要小得多。此时模具对弯曲件的挤压力减小，减小了零件表面产生零擦伤，压痕和凹坑等缺陷的可能性，并能提高模具寿命。同时由于弯曲行程加大，使弯曲变形的时间延长，速度减缓，有利于材料

样板编号

1

2

3

4

5

(接3上 9页( 3 R. weby E 3 So r, Chu a d JL n D un a J cn ..

塑性变形，不易产生弯曲裂纹。因而与习惯采用的圆弧形状相比，Trk r a t x曲线作为弯 i曲模凹模人口处的形状具有明显的优越性，特别是对中厚板弯曲。

S r i a y i, 1 1

, o2 P . - 9( 9 2 tan An l s Vo . 7 N , P 9 9 1 8 ) s 5(4 ] R. S we b a d P o r y n C.Cha a ari J kr v t ..

S r i a y i, 1 1, ., P l 9 2 1 8 ) tan An l s Vo . No 2 P 1—1 3( 9 3 s 8( 3 V. 5 K J i an.L. M aso E. t n,H. Ge e n L gl d a.

在人口处的形状中除为圆弧和 T a t x rkf i曲线外还可以找到其它曲线，如以点为切点的椭圆曲线 (图 2所示 )若建立见。新的坐标系 g,Y。原点 O的坐标为 (, . )则其方程式为： 4 Jj, 42 , 2 .

R S i i a a J M a e i l ha i g rn v s n t r S p n Te h a c

,

Vol, 5

No4 P .4— 4 1 8 ) ., P 2 3 2 8( 9 8( 3 V 6 K J i an.L. M aso H E. tn L.Ge e n g la d.

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No4P .4 - 5 1 8 ) . P 2 9 - 7(9 8 2

+ Z

2. 1 0 - 2 - 0a

( 2 1)

( 3蒋友谅《线性有限元法》 7非，北京工业学院出版社， 18 . 9 86

此椭圆曲线介于圆弧 ( 1 Trkr 和 a ti x曲线之间，其工作效果优于圆弧而低于h a tx曲线。 kr i

在此曲线的实际使用时，可根据板料厚度及 U形梁弯边高度分别采用不同规格的人口处尺寸。在凹模设计时，此曲线的尺寸4 2

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