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Proe钣金设计之冲压折弯

发布日期:2014-09-24  来源:百佳学习邦  作者:李勇  浏览次数:1843
核心提示:折弯是利用压力迫使材料产生塑性变形,从而形成有一定角度和曲率形状的一种冲压工序。常用的折弯包括V形折弯、Z形折弯和反折压平等。
 proe钣金设计之冲压折弯
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折弯是利用压力迫使材料产生塑性变形,从而形成有一定角度和曲率形状的一种冲压工序。常用的折弯包括V形折弯、Z形折弯和反折压平等。
1、折弯的高度
钣金折弯高度至少为钣金厚度的2倍加上折弯半径,即H>=2t+R。钣金折弯高度太低,钣金折弯时容易变形扭曲,不容易得到理想的零件形状和理想的尺寸精度。
当折弯为斜边时,最容易发生因折弯高度太小而造成折弯扭曲变形的情况。

2、Proe钣金折弯半径
为保证折弯强度,钣金折弯半径应大于材料最小折弯半径。各种常用钣金材料的最小折弯半径 Rmin如下,其中t为钣金厚度。
铝合金:软:0   硬:6t
铍青铜:软:0   硬:4t
黄铜:软:0   硬:2t
镁合金:软:5t  硬:13t
铁(不锈钢):软:0.5t   硬:6t
铁(低碳钢、低合金钢):软:0.5t  硬:4t
钛:软:0.7t   硬:3t
钛合金:软:2.6t   硬:4t
 
当然,钣金折弯半径也不是越大越好。折弯半径越大,折弯反弹越大,折弯角度和折弯高度越不容易控制,因此钣金折弯半径需要合理取值。
另外,钣金模具制造商倾向于折弯半径为零,这样钣金折弯后不容易反弹,折弯高度和折弯角度的尺寸比较容易控制。但折弯半径为零的折弯很容易造成钣金折弯外部破裂甚至折断,同时钣金折弯强度相对较低,特别是对较硬的钣金材料,而且在生产一段时间之后模具上的直角会逐渐变圆滑,折弯尺寸也会变得难以控制。
为了降低折弯力和保证折弯尺寸,钣金模具制造商采用的另一个办法是在折弯工序之前预先增加压线工序。这样的设计同样也会造成钣金折弯强度相对较低和易断裂等缺陷。
压线工序是强行局部排挤材料,在钣金上面挤出一条沟槽,以利于折弯,确保折弯精度的一种冲压工序。

3、Proe钣金折弯方向
钣金折弯时应尺寸垂直于金属材料纤维方向。当钣金折弯平行于金属材料纤维方向时,在钣金折弯处很容易产生裂纹,折弯强度较低,易断裂。
 
4、避免因折弯根部不能压料而造成折弯失败
钣金折弯时,常因为其他特征与钣金折弯根部距离太近,造成不能压料而无法折弯或者折弯严重变形。一般来说,在钣金折弯根部上方至少需要保证2倍钣金厚度加上折弯半径的距离上没有其他特征阻挡钣金折弯时的压料。

5、保证折弯间隙,避免折弯干涉
由于钣金折弯公差的存在,在钣金折弯的运动方向上,需要保证一定的折弯间隙,以避免折弯时干涉而造成折弯失败。

6、保证折弯强度
钣金折弯时需要保证折弯强度。长而窄的折弯强度低,短而宽的折弯强度高,因此钣金折弯昼附着在比较长的边上。

7、减少钣金折弯工序
钣金折弯工序越多,模具成本就越高,折弯精度就越低,因此钣金设计应当尽量减少折弯工序。

8、Proe钣金避免复杂的折弯
同样地,钣金折弯工序越复杂,模具成本就越高,折弯精度就越低,而且复杂折弯可能造成零件材料的浪费。因此,当钣金具有复杂的折弯时,可以考虑将复杂的折弯拆分成两个零件,尽管这违背面向装配的设计中减少零件数量的原理,但这更可能带来产品成本的降低和产品质量的提高,当然,这样的设计需要通过严密的计算来验证。如图4-17所示,具有复杂折弯的钣金件被告拆分成两个零件,两个零件通过拉钉、自铆或点焊等方式装配在一起。

9、多重折弯上的孔很难对齐
很多机械工程师一定有过这样的痛苦体会:为什么钣金折弯上的螺钉孔或拉钉孔总是对不齐,以至于无法固定螺钉或拉钉。
这是因为钣金折弯公差较大,特别是当钣金具有多重折弯时。钣金折弯公差见如下:
一个折弯:0.15mm
两重折弯:0.25mm
三重折弯:0.36mm
四重折弯:0.44mm
五重折弯:0.51mm
六重折弯:0.59mm
 
可以看出,钣金折弯次数越多,折弯公差就越大。钣金的多重折弯很难保证尺寸的准确性,这就是钣金折弯上的螺钉孔、拉钉孔和自铆孔等很难对齐的原因。
因此,在产品设计时,机械工程师需要考虑到多重折弯公差较大的特点,避免对零件多重折弯上的特征要求过于严格的公差;同时优化钣金的设计,避免在零件装配中出现装配孔位对不齐、装配尺寸很难保证,甚至装配干涉等良现象的发生。
钣金两个折弯上的孔因为折弯公差较大的原因很难对齐,解决的办法有:
1)将一个折弯上的孔设计成长圆孔或大孔,从而允许折弯较大的公差,保证零件的装配。
2)增加两个内定位孔,模具增加内定位,减小钣金在折弯时的公差,从而保证两个折弯上孔的对齐。
3)先折弯后冲孔,两个孔的尺寸精度可以保证,但这会增加冲压模具的复杂度,增加模具成本。一般不推荐这样的做法。

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