20鋼線材二次成形工藝研究

20鋼線材二次成形工藝研究

圖1顯示了圓形桿袋或旅游箱袋中固定桿孔或箱蓋的盒子。材料為20kg中，方為圓形。這類制件左右對(duì)稱、對(duì)接點(diǎn)在底側(cè)中央,尺寸較大(最大外廓尺寸達(dá)500mm×1000mm),規(guī)格品種多、批量小、價(jià)格低。1模型的設(shè)計(jì)1.1曲線連接考慮到該類制件的上述特點(diǎn),若用專用彎曲設(shè)備來(lái)生產(chǎn),制模周期長(zhǎng)且成本高。在參考管材彎曲加工技術(shù)的基礎(chǔ)上,決定采用手工繞彎方式。1.2模具結(jié)構(gòu)干涉由于金屬材料的彎曲回彈,使得圓弧實(shí)際彎曲角大于圖紙要求的角度值。若采用一次成形,模具結(jié)構(gòu)將出現(xiàn)干涉。因此,采用二次成形工序,分別完成上、下側(cè)圓弧的彎曲。1.3用滑柱代替進(jìn)行彎曲為了減少勞動(dòng)量,提高生產(chǎn)率,在模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采取了以下措施來(lái)提高生產(chǎn)率:(1)以線材中點(diǎn)定位并用螺釘壓緊,上(下)側(cè)左、右圓弧的彎曲同步進(jìn)行,以免線材因摩擦力的作用而產(chǎn)生竄動(dòng),影響對(duì)接點(diǎn)位置。(2)用滑柱代替管材彎曲時(shí)采用的滾輪,以滑動(dòng)摩擦代替滾動(dòng)摩擦,可增加線材表面的摩擦拉力和拉應(yīng)變,減少?gòu)澢貜棥?3)滑柱與線材之間留有間隙,以便于快速裝入線材和出件。(4)增加模具高度,小直徑線材可多根垂直重迭一并彎曲。2左右兩手柄彎曲成形模具結(jié)構(gòu)見圖2。圖2a所示結(jié)構(gòu)用于一次成形,圖2b所示結(jié)構(gòu)用于二次成形。其工作過(guò)程是:當(dāng)左右兩手柄處于垂直位置時(shí),將校直定長(zhǎng)并已標(biāo)記中點(diǎn)的線材,放入圖2a的壓緊螺釘和靠板之間,對(duì)準(zhǔn)位置后,用壓緊螺釘壓緊,同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄。當(dāng)手柄碰到定位螺釘后,松開壓緊螺釘,完成一次彎曲成形。然后,將線材放入圖2b結(jié)構(gòu)中,進(jìn)行類似的二次彎曲成形。3大鼠長(zhǎng)形槽面(1)在手柄7上加工出長(zhǎng)形槽,移動(dòng)滑柱3可調(diào)整滑柱和線材之間的間隙δ,又能使手柄用于不同彎曲半徑的圓弧。(2)滑柱3外表面做成“V”形小錐度圓錐面,彎曲過(guò)程中對(duì)線材形成的下壓力,可使制件緊貼支承底板6,避免制件產(chǎn)生翹曲。(3)支承底板6分別在左右定模中心線上(一次成形結(jié)構(gòu))或垂直方向上(二次成形結(jié)構(gòu))加工出長(zhǎng)形槽,可用于調(diào)整左右兩定模的中心距離,以消除間隙δ所引起的圓弧起點(diǎn)偏移。(4)支承底板6圓弧部分半徑略大于定模半徑與線材半徑之和,可保證線材的可靠支承而又不會(huì)與滑柱發(fā)生干涉。(5)調(diào)整定位螺釘1,可適應(yīng)不同彎曲圓弧中心角度。4不同規(guī)格的制件由于實(shí)際要求,需要有線材直徑分別為〉3mm、〉4mm、〉5mm、〉6mm不同規(guī)格的制件各12件。限于篇幅,本文僅列出不同直徑線材其中的一種制件,其尺寸見附表。4.1回彈量及定模半徑的影響采用繞彎模進(jìn)行彎曲時(shí),相對(duì)彎曲半徑r0/d和間隙δ的大小對(duì)回彈量及定模半徑r1的影響很大。相對(duì)彎曲半徑r0/d和間隙δ越大,則回彈量越大,相應(yīng)地定模半徑r1越小。為盡量減少回彈量并考慮便于出件,間隙δ取0.1mm。4.2繞彎模定模半徑的確定由于金屬材料的彎曲回彈,所以制件從模具中取出后,其實(shí)際彎曲半徑和彎曲圓弧中心角度與圖紙要求的尺寸形狀不符。因此,一般按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)或公式計(jì)算出定模半徑作為參考,再在試模時(shí)修正。目前各類模具設(shè)計(jì)手冊(cè)、資料對(duì)金屬線材的彎曲規(guī)律介紹很少,因此筆者進(jìn)行了大量的工藝試驗(yàn)。對(duì)同一種規(guī)格線材的同一彎曲半徑都進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn),并采用最小二乘原理對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理,得到的繞彎模定模半徑r1的經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式:r1=(0.93-8×10-4×C2)r0-(0.035+4×10-4×C2)d(mm)(1)式中C=r0/dr0——制件圖紙要求的彎曲半徑,mmd——線材直徑,mm該公式適用于線材直徑為〉3mm～〉6mm、相對(duì)彎曲半徑r0/d≥5和間隙δ=0.1mm時(shí)。經(jīng)試模修正后,定模半徑見下表。4.3修正后定模半徑根據(jù)回彈前后圓弧部分中性層展開長(zhǎng)度相等的原則,定模圓弧中心角α的計(jì)算式為αx=90r0+0.5dr0x+0.5dαx=90r0+0.5dr0x+0.5d(2)式中r0x——修正后定模半徑,mm由上表可見,采用上述繞彎模加工出的制件,無(wú)論是半徑尺寸還是其他尺寸,公差值均小于IT16,能滿足實(shí)際使用的要求。5全曲成形生產(chǎn)綜上所述,在多品種、小批量和大尺寸