卷圆件卷圆模（CAD图+Proe三维）

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卷圆件卷圆模设计核心要点与结构解析

一、核心结构类型与适用场景

1. 上压式卷圆模
   • 结构特点：上冲头固定于夹板，通过多工步逐步压弯材料（如首工步45°大圆弧，次工步60°小圆弧），顶料块与下模弹簧配合提供压料力，防止材料穹起。
   • 优势：结构简单，适合连续模与单工程模，尤其适用于长条形铰链卷圆；多工步整形可提升精度（如卷圆直径公差±0.05mm）。
   • 案例：某金属门框合页级进模中，采用8工步卷圆（含8次拉深），首次拉深系数0.65，后续逐步减小至0.45，实现卷圆直径φ20mm，寿命达80万次。
2. 侧推式卷圆模
   • 结构特点：斜楔驱动滑块侧向推进，完成卷圆动作。例如，斜楔角度15°~30°，滑块行程覆盖材料厚度1.5倍，压料块根部研磨压筋（深度0.2mm，宽度1.0mm）以限制变形。
   • 优势：侧向力分布均匀，减少材料回弹，适合短尺寸或复杂截面铰链；平面度可达0.05mm，适合高精度要求。
   • 案例：某304不锈钢铰链卷圆模中，采用侧推式结构，卷圆后平面度≤0.05mm，毛刺高度≤0.03mm。
3. 一步卷圆模（网红结构）
   • 结构特点：上模采用插刀侧推结构，通过单工步完成卷圆。例如，切断与折弯冲头高度差为1~1.5倍材料厚度，脱料结构采用插刀或气缸侧推。
   • 优势：工序集成度高，材料利用率100%，成本降低30%~50%；但需通过试验修正回弹量（如ST12钢回弹量0.5°~1°）。
   • 案例：某小厂采用一步卷圆模生产Q235碳钢铰链，日产量提升40%，模具成本降低35%。

二、关键设计参数与优化方向

1. 卷圆半径控制
   • 理论计算：根据材料中性层理论，展开长度 $L=A+B+1.6T$（A、B为直线段长度，T为厚度）。
   • 回弹补偿：实际半径需在理论值基础上修正。例如，304不锈钢（厚度1.5mm）卷圆时，回弹量约0.8°，需通过试验调整凸模半径。
2. 压料力计算
   • 公式：压料力 F=k⋅L⋅t⋅σb​，其中 $k$ 为系数（0.2~0.3），$L$ 为压料边长度，$t$ 为厚度，σb​ 为抗拉强度。
   • 案例：Q235碳钢（厚度2mm，抗拉强度375MPa）卷圆时，压料力需≥12kN，确保材料稳定。
3. 模具间隙优化
   • 凸凹模间隙：单边间隙取 $1.1t$。例如，2mm厚材料间隙为2.2mm，避免开裂或毛刺。
   • 斜楔间隙：侧推式卷圆模中，斜楔与滑块间隙控制在0.05~0.1mm，防止运动卡滞。

三、材料与热处理选择

1. 模具材料
   • 冷作模具钢：DC53（HRC60~62）适用于普通碳钢卷圆，耐磨性优于Cr12MoV，韧性提升20%。
   • 高速钢：SKH-9（HRC62~64）适合不锈钢卷圆，耐磨性是DC53的1.5倍，但成本高30%。
   • 硬质合金：YG8（HRC89~91）用于高寿命模具（如50万次以上），但需预防脆性断裂。
2. 表面处理
   • 镀钛处理：凸模表面镀钛（厚度≥3μm），摩擦系数降低至0.05~0.1，延长寿命50%。
   • 氮化处理：凹模表面氮化（深度0.1~0.2mm，硬度HV1000~1200），提升耐磨性与抗粘料性能。

四、典型案例分析：长铰链卷圆模

1. 产品参数
   • 材料：304不锈钢（厚度1.5mm），尺寸：长150mm，卷圆直径φ15mm。
   • 精度要求：卷圆直径公差±0.08mm，平面度≤0.08mm。
2. 模具结构
   • 工位设计：共6工位，包括：
     1-2工位：冲导正销孔；
     3工位：预弯45°；
     4工位：卷圆成形；
     5工位：整形；
     6工位：切断与出件。
   • 关键机构：
     • 斜楔侧推卷圆，斜楔角度20°，滑块行程8mm；
     • 浮顶器采用氮气弹簧（顶出力3kN），确保材料平稳送料。
3. 生产效果
   • 效率：冲压速度150次/分钟，日产量8万件。
   • 质量：毛刺高度≤0.02mm，卷圆直径合格率99.5%。
   • 寿命：模具寿命30万次，凸模磨损量≤0.03mm。