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金属加工 厚板料滤网骨架如何实现批量生产？( 三 )


（1）自由弯曲力计算查询相关资料 ， U形弯曲件的自由弯曲力经验公式为F1=bt2σb/（r＋t） ， 式中 ， σb为材料的抗拉强度 ， 取σb=550MPa；b为坯料宽度 ， 按图1取b=94.5mm；r为弯曲件的内弯曲圆角半径 ， 取r=9.87mm；t为弯曲件的厚度 ， 取t=2mm 。 计算可得F1=17514.7N 。 即产品零件自由弯曲成U形时 ， 约需17.5kN的载荷 。 （2）校正弯曲力校正弯曲力近似计算公式为F2=Ap ， 式中 ， A为校正部分投影面积（mm） ， 此处A=bh（h为零件校形部位投影长度 ， 单位为mm ， 按图1取h=24mm）；p为单位校正力 ， 针对不锈钢材料且根据料厚查参考资料 ， 可取p=70MPa 。 卷圆可按U形件180°范围投影 ， 算得A=2268mm2 ， 则F2=158760N ， 即零件校正弯曲力约159kN 。对下模卷圆部分摆块机构而言 ， 其弯曲校形部分依靠两活动凹模相互挤压而成 ， 两侧180°范围同时校形 。 由力的平衡关系可知 ， 分解到上模中所需提供成形力不超过单侧180°校形力 。 因此 ， 零件所需最大校形力仍为159kN 。 从公式中圆环形零件在任意中心截面的投影面积保持不变这点来看 ， 结论始终是一致的 。 但实际生产加工中 ， 支撑活动凹模旋转的定位销可能承受来自于压力机的过大压力而损坏变形 ， 进而导致活动凹模卡死 。 这正是前述需要注意的事项 ， 也是摆块类卷圆模结构的不足之处 ， 使用中应当予以重视 。
（3）顶件力对于设置有顶件装置或压料装置的弯曲模 ， 其顶件力或压料力F值可近似取自由弯曲力的30%～80% ， 而该卷圆模中顶杆的作用显然为确保活动凹模恢复初始状态 ， 故不再进行计算 。 仅在此表明其只要将活动凹模顶起克服自重即可 ， 否则将对定位尺寸造成影响 。
6.压力机选择
对于校正弯曲 ， 由于校正力是发生在接近于下死点位置 ， 校正力与自由弯曲力并非重叠关系 ， 而是校正力的数值比实际压料成形（自由弯曲）力大得多 ， 压料成形力可忽略不计 ， 可只按校正力选择设备 。 即压力机所供压力≥F2即可 。 由此可见 ， 对于该滤网骨架卷圆成形 ， 选择45t以上压力机已经足够 。 且本例工艺后序为焊接 ， 并无要求模具校形来保证相应尺寸 。
7.型芯强度校核
图6所示为上模局部三维图 ， 可将型芯按简支梁结构进行静力学分析 。
金属加工 厚板料滤网骨架如何实现批量生产？
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图6上模整体三维结构
经简化后型芯简支梁结构如图7所示 ， 其中L为简支梁两支撑点间距 ， 由设计时给定且L≥坯料宽度（在本例中L≥94.5mm） ， 极限时L＝坯料宽度；q为均布载荷（N/m） ， 中间处产生最大的弯曲扭矩 。 对于受均布线载荷的简支撑梁 ， 其中间危险端面处弯矩Mmax＝qL2/8（N·m） 。
金属加工 厚板料滤网骨架如何实现批量生产？
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图7简支梁结构示意
此处认为型芯提供的自由弯曲力均布于板料上 ， 且板料近似与间距L等长 ， 故q＝F1/L ， 则Mmax＝F1L/8 。 而型芯危险截面强度校核公式为：σmax＝Mmax/W≤[σ] 。 式中 ， σmax为型芯材料中心处所受最大应力（MPa）；[σ]为型芯材料许用应力 ， 针对作为凸凹模材料的Cr12MoV ， 常取[σ]=350MPa；W为型芯材料的抗弯截面模量（mm3） 。 对于圆柱形截面 ， 其抗弯截面模量为：W=πd3/32 。 式中 ， d为型芯截面直径 ， d＝2r＝19.74mm 。 所以σmax＝Mmax/W＝4F1L/（πd3） 。 取L=98mm ， 带入数值计算得σmax＝284.1MPa＜[σ] ， 在模具心轴材料许用应力范围内 。 而带入许用应力[σ]=350MPa反向计算 ， 可得型芯允许最小型芯直径dmin=18.4mm 。
可见 ， 该型芯结构强度可保证滤网骨架卷圆成形 。 反过来考虑回弹 ， 按前述φ18.12mm（r1=9.06mm）心轴设计模具 ， 则存在较大风险 ， 且板料卷圆必然干涉 。 但当产品不要求闭环而要求成形尺寸 ， 将毛坯下料长度减少时 ， 则可按φ18.4mm的心轴设计模具来成形 ， 风险较小 ， 成形回弹后就能直接满足外径尺寸要求 。 本文按照既定方案φ19.74mm设计相应的卷圆模 ， 以验证试模效果 。


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