某零件聚氨酯橡胶弯曲模设计

宋明强 苏 波 吴蓉昆

（中航工业沈阳黎明航空发动机集团公司，辽宁 沈阳 110043）

某零件形状较简单，成型有较大回弹，材料为高温合金；本文通过对弯曲模具的设计，使毛坯各处均匀受力，提高材料的塑性变形程度，便于控制回弹量，保证成型精度；由于凸模和凹模中一方硬，一方软，不存在配合间隙，修模很方便。同时，容框通过更换聚氨酯橡胶垫可一模多用。

1 工艺分析及聚氨酯橡胶弯曲模设计

1.1 工艺分析

根据零件形状，可一次弯曲成型，但因材料弹性模量较大，如采用钢模，则回弹较大，势必增加修模量；采用聚氨酯橡胶弯曲模，可大大减少修模量，但因零件弧形较大，弯曲圆角较小，故需要较大弯曲力。

1.2 聚氨酯橡胶弯曲模设计

1.2.1 模具结构

聚氨酯橡胶弯曲模，可具有不同的结构形式。容框可以是敞开式，也可是封闭式。聚氨酯橡胶垫对上面两种形式来说，有平面型、平面加成形棒型和型槽加成形棒型。容框敞开式结构主要应用于V型、弧形、小型变曲率及圆底U型零件等。容框封闭式结构主要应用于U型、带凸缘U型、闭斜角U型、环形、大型变曲率及曲率中心异侧零件等。本零件模具宜采用封闭结构以获得较大弯曲力，聚氨酯橡胶垫宜采用型槽加成形棒型，具体结构见图二。

模具合模前，聚氨酯橡胶垫与容框上表面齐平，零件毛坯以定位板定位；合模后，为保证成型精度，凸模应压入容框。

1.2.2 弯曲力的计算

弯曲力的理论计算比较复杂，通常根据弯曲件宽度、系数及机械性能按照经验公式来计算：

式中：K—系数；σb—抗拉强度（N/mm2）；B—弯曲线长度（mm）。

对照数据表查得K=0.18；零件材料为高温合金，经查材料手册，σb≈ 725N/mm2；B=78mm；故求得：

弯曲力：

根据计算及考虑容框使用安全性，设备宜选50T液压机。

1.2.3 凸模的设计

凸模设计时，应用求回弹计算法重新计算凸模圆角半径及圆角半径所对弧长的中心角，同时，为成型及取件方便，将弯曲直边偏转一定角度，使直角弯曲转为V形弯曲，计算后尺寸见图三。

1.2.4 聚氨酯橡胶垫的设计

聚氨酯橡胶垫的结构为型槽形，型槽尺寸与凸模工作型面尺寸一致，自由尺寸公差即可。其外形尺寸与容框内形尺寸一致，它与容框内腔成过盈压紧配合，其单边过盈量一般取0.2～0.5mm；其上表面与容框上平面齐平，厚度应大于25mm，厚度太小时，会引起冲压时单位压力增大的现象，从而导致设备能量损耗或使容框损坏；本零件设计厚度为50mm，邵氏硬度为HS70～80A。

1.2.5 容框的设计

图1

图2

容框内有聚氨酯橡胶垫根据受力情况及通用性，设计结构为矩形整体封闭形式，为避免应力集中使容框破裂，容框内转角处要留较大的圆角。容框工作型腔的深度取25～35mm。容框壁主要承受拉力，材料要选综合力学性能较好的结构钢。本零件根据受力情况，材料选取40Cr，热处理为HRC28～32。容框的壁厚，当零件厚度小于0.5mm，且单位压力不太大时，壁厚可取35～45mm 。对单位压力很大的容框要加预应力圈。本零件根据公式，设计壁厚为60mm。

本容框为通用设计，通过更换聚氨酯橡胶垫，便可扩大应用范围。

[1]蒋侠民，田苗，张仲元.聚氨酯橡胶在冲压技术中的应用[M].北京：国防工业出版社，1989.

[2]第四机械工业部标准化研究所.冷压冲模设计[M].1981（03）.