第三章 弯曲,,教学要点,【目的要求】 1、弯曲的类型 2、弯曲变形过程分析 3、弯曲件回弹 4、弯曲件的工艺性 5、提高弯曲件质量的措施 6、保证弯曲件质量的基本原则,3.1 弯曲模基础,教学要点,【重点】 1、弯曲件回弹、回弹角、影响回弹的因素 2、弯曲件的工艺性、最小相对弯曲半径 3、影响最小相对弯曲半径的因素 4、提高弯曲件质量的措施,【难点】 1、提高弯曲件质量的措施,弯曲--把金属板材、管材和型材弯曲成一定曲率、形状和尺寸的工件的冲压成形工艺弯曲成形广泛应用于制造高压容器、 锅炉汽包、 锅炉炉管、船体的钢板及骨肋、各种器皿、仪器仪表构件以及箱柜镶条等 属塑性成形工序弯曲模：V形弯曲模、Z形弯曲模、凹模转动弯曲模、冲孔切断弯曲级进模,问题：弯曲模与冲裁模在工作零件的结构上有何区别？ 弯曲分为自由弯曲和校正弯曲 自由弯曲：当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者紧贴后凸模不再下压 校正弯曲：当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者紧贴后，凸模继续下压，从而使工件产生进一步塑性变形，减少了回弹，对弯曲件起到了校正作用方法：压弯、折弯、拉弯，辊弯、辊压成形等,压弯是最常用的弯曲方法所用设备大多为通用的机械压力机或液压机，也有用专用折弯压力机的。
常用的滚弯设备是卷板机 对于精度要求较高，长度和曲率半径要求较大、横向尺寸要求较小的弯曲件，可在专用的拉弯机上进行拉弯 拉弯时，板材全部厚度上都受拉应力的作用，因而只产生伸长变形，卸载后弹复引起的变形小，容易保证精度V形弯曲模具结构图,弯管枪的现身 在第二次世界大战结束前，美、英、苏盟军部队在攻克柏林的巷战中，发现德国士兵使用了一种神奇武器--弯管枪，其结构和功能十分奇特使用这种弯管枪，整个人可以隐蔽在墙后，枪管则沿墙角弯曲前伸，这样，可在自己完全隐蔽的情况下准确杀伤对手 盟军作战部队立即将这一重大发现报告给盟军情报部，情报部迅速组织多学科专家进行试验，准备生产制造这种弯管枪弯曲经典应用,弯管步枪 弯管步枪的研制和发展始于第二次世界大战初期 1942年1月，在德国莱比西以东60km的试验场里，德国科学家将口径为50mm的反坦克炮炮管弯成55°,并将炮管固定在发射装置上，从炮管尾部用mg13机枪向炮管内射击除此以外，还用20mm和30mm弹进行同样的射击，射出的弹以20°的偏向角射入地面的沙土里，证明使用弯炮管装置射击取得成功弯曲经典应用,自由弯曲的概念鼠标,这是由设计师Kim Hye-shin给我们带来的一款概念设计的无线鼠标。
它是由一条类似较短点的皮带弯曲折叠而成的，完全看不出像是鼠标的样子来有了它，你可以发挥你的想象力来折叠组合成各种形状的鼠标造型，让你有能随心所欲来变换鼠标的感觉，极富DIY的乐趣弯曲经典应用,蛇形USB风扇 ，可 自由弯曲任意角度,弯曲经典应用,弯曲应用--40款未来概念设计,,,典型案例,保持架零件图,管线保持架，材料为Q215，大批量生产,,录音机机芯暂停杆，其尺寸精度应高于IT12级，材料为镀锌20F，属于大批量生产录音机机芯暂停杆,,电器簧片，其尺寸精度应高于IT12级材料为H62（半硬），大批量生产电器簧片,二、弯曲变形过程分析（掌握） 1.弯曲过程 图3-2所示是板料V形弯曲时的弯曲过程示意图将板料放在凸模和凹模之间，凸模下压，迫使板料产生弯曲变形 图（b） 为弹性变形阶段，变形区材料的弯曲半径由∞变为r1 图3-2（c） 变形区材料应力达到屈服极限而进入塑性变形阶段，变形区弯曲半径和弯曲力臂逐步变小，分别由r1变为r2， 图3-2（d） 板料弯曲变形区进一步变小，弯曲半径减小至r，板料的直边和圆角部分与凸、凹模完全贴紧 凸模回升后，即得到所需的弯曲件弹性变形 塑性变形 校正,,,2、 弯曲变形分布,,对照图3-5（a）和图3-5（b）弯曲前后网格和变形区断面的变化情况，可以看出弯曲变形的特点为： 在变形区内： 1)、长度变化： （1）网格由正方形变为扇形，靠近凹模的外层材料由于受拉而长度伸长，靠近凸模的内层材料由于受压而长度缩短。
（2）内、外层材料既不受拉也不受压，其长度保持不变的材料称为中性层即O-O层图3-5 弯曲变形分析 a）弯曲前 b）弯曲后,内层受压--变短,外层受压--变长,2)、厚度变化：,,t 1 = ht t ，h为变薄系数当r / t 5~10时，板料基本上不变薄3)、宽度变化： 当板料较窄（B3t）时基本保持原状，如图3-4（b）所示图3-4 弯曲变形区的断面变化,三、 弯曲件的回弹（掌握） 当凸模完成弯曲回程后，由于弹性变形的回复，弯曲件的弯曲半径r、弯曲角α与凸模圆角半径rp、中心角αp并不一致，这种现象称为回弹 影响因素：材料的力学性能、变形程度（r/t）、弯曲中心角的大小、弯曲方式、模具形式和工件形状 回弹大小用角度回弹量和曲率回弹量来表示,图3-42 回弹现象,一）影响回弹的因素（掌握） 1．材料的机械性能 回弹量的大小与材料的屈服极限σs、强度极限σb成正比，与弹性模量E成反比屈服极限σs越高，材料在一定变形程度下，其变形区断面内的应力也越大，因而引起更大的弹性变形，所以回弹值也大弹性模量 E 越大，则抵抗弹性变形的能力越强，所以回弹值越小 2．相对弯曲半径 相对弯曲半径r / t 越小，弯曲变形区的变形程度越大。
回弹也就愈小 3．弯曲中心角 弯曲中心角θ越大，则弯曲变形区的长度越大，回弹 角 越大，但对弯曲半径的回弹影响不大弯曲角θ 愈大，参加变形的区域愈大，弹性变形量愈大，回弹愈大4．弯曲方式 校正弯曲时，回弹量小校正力越大，回弹量越小，时还会出现负回弹自由弯曲的回弹大 5．弯曲件形状 弯曲件形状复杂，一次弯曲成形的部位多，则在弯曲过程中各部位的材料互相牵制，弯曲后的回弹较小 6．模具尺寸和间隙 弯曲V形件时，增大凹模V形工作面开口尺寸能够减小回弹弯曲U形件时，减小凸、凹模间隙也可以减小回弹二）回弹角的确定 方法:先根据经验数值和简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸，然后在试模时进行修正 1．R / t ≥ 5 ~ 8时回弹量的确定 R / t ≥ 5 ~ 8时，既要考虑弯曲角的回弹，又要考虑弯曲半径的回弹，回弹量一般通过理论计算确定2．r / t 5 ~ 8时回弹量的确定 r / t 5 ~ 8时，弯曲件圆角半径的回弹量很小，一般在公差范围之内此时，可以不计算弯曲半径的回弹量，而只考虑弯曲角的回弹弯曲角度的回弹量⊿θ可根据经验确定，或查表3-2、表3-3,,,,表3-2 V形件弯曲回弹角,表3-2 V形件弯曲回弹角,表3-2 V形件弯曲回弹角,表3-3 U形件弯曲回弹角,表3-3 U形件弯曲回弹角,四、 弯曲件的工艺性（重点） 弯曲件的工艺性：指弯曲件的材料、形状、尺寸、精度要求和技术要求等对弯曲工艺的适应程度。
1、弯曲件的材料 弯曲件的材料应具有足够的塑性，较低的屈服极限和较高的弹性模量 最适宜于弯曲的材料： 钢（含碳量不超过0.2%） 紫铜 黄铜 软铝 脆性较大的材料，如磷青铜、铍青铜、弹簧钢等，要求弯曲时有较大的相对弯曲半径非金属材料中，只有塑性较大的纸板、有机玻璃等才能进行弯曲，并且在弯曲前要对毛坯进行预热回弹小,2、弯曲件的精度 弯曲件线型尺寸A能够达到的精度见表3－4，弯曲中心角α能达到的精度见表3-5，一般IT12-IT16表3-4 弯曲件长度自由公差(mm),表3-5 弯曲件角度的自由公差,3、弯曲件的圆角半径 为保证弯曲时外层材料不致弯裂，即要求弯曲件的相对弯曲半径不小于某一极限值，这一极限值称为最小相对弯曲半径，用r min/t 表示值可查表3-6和表3-7确定1）影响最小弯曲半径的因素 1）材料的力学性能 影响材料最小弯曲半径的力学性能主要是塑性，材料塑性指标（δ、φ）越高，其弯曲时塑性变形的稳定性越好，可以采用的最小弯曲半径越小 2）零件弯曲中心角的大小 理论上弯曲变形区仅局限于圆角部分，直边部分不参与变形，因而与弯曲中心角无关但是在实际弯曲过程中，由于板料纤维之间的相互牵制作用，圆角附近的直边部分材料也参与了弯曲变形，即扩大了弯曲变形区的范围。
圆角附近材料参与变形以后，分散了圆角部分的弯曲应变，圆角部分外表面纤维的拉伸应变得到一定程度的下降，这对防止材料外表面开裂十分有利弯曲中心角越小，圆角部分外表面纤维的变形分散效应越显著，最小弯曲半径的数值也越小3）板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系 板料经过多次轧制，其力学性能具有方向性，因此弯曲件的弯曲线与板料轧制方向垂直时，最小弯曲半径数值最小； 应尽可能使弯曲线垂直于轧制方向如果零件有两个以上弯曲线相互垂直，可安排弯曲线与轧制方向成45º夹角 4）板料的相对宽度 图1为弯曲件相对宽度b/t对最小弯曲半径的影响，当弯曲件的相对宽度较小时其影响比较明显，但当b/t10时，其影响不大5）板料厚度 一般板厚越大，最小弯曲半径也越大 6）板料表面及冲裁断面的质量 弯曲件毛坯一般由冲裁获得，其断面存在冷作硬化层，弯曲时，冲裁件断面上的断裂带及毛刺在拉应力作用下会产生应力集中，导致弯曲件从侧边开始破裂 在弯曲前，应将毛坯上的毛刺去除 如弯曲件毛坯带有较小的毛刺，弯曲时应使带毛刺朝内（即朝弯曲凸模方向），以避免应力集中而产生破裂2）最小相对弯曲半径确定,表3-6 最小相对弯曲半径(t为料厚),当r/t大于表中数值时可直接弯曲成形；r/t小于表中数值时，可采用下列措施。
1) 将弯曲毛坯预先安排退火或正火等热处理工序或采用加热弯曲工艺 2) 对于冲裁或剪切加工的毛坯，应将留有毛刺的一面放置于弯曲变形区的内层，或将毛坯断面滚光3) 如果弯曲件的相对弯曲半径较小，在进行弯曲展开毛坯冲裁的排样时，应尽可能使弯曲线与材料纤维方向垂直，如图（ａ）所示，不能如图（b）所示使弯曲线与材料纤维方向平行多角弯曲时，应如图（ｃ）所示使弯曲线与材料纤维方向相交一定的角度弯曲线与毛坯纤维方向的关系,4) 弯曲件的相对弯曲半径小于材料的最小弯曲半径时（r / t rmin / t） 应先按大于rmin / t的相对弯曲半径设计制造弯曲模，弯曲后通过整形工序逐步减小弯曲件的圆角半径r，使其满足图纸要求 对于厚材料的弯曲，若使用上许可，也可以在弯曲部位开槽，然后再进行弯曲，如下图所示,,4、弯曲件的直边高度与孔边距 （1）直边高度 弯曲件的直边长度不宜过小，如图3-33所示一般应保证h≥2t 若h＜2t时，可以先在变形区位置进行压槽后再进行弯曲，或者增加直边高度，弯曲后再将工艺余料切除图3-33 弯曲件的直边高度,图3-6 弯曲件直边与侧边高度,弯曲孔或槽的毛坯时，为了防止孔、槽在弯曲时产生变形，必须保证孔、槽边缘距弯曲变形区有一定的距离，如图所示。
当t 2 mm时，应保证L≥t ；当t ≥2 mm时，应保证L≥2 t否则应采取图（b）或（c）所示的工艺措施，或者先进行弯曲，然后再加工出孔或槽孔与槽的位置,,（2）孔边距,t＜2mm, L ≥t; t≥2mm, L ≥2t;,开口制件弯曲后再切除缺口,对于开口制件，可以在弯曲变形后再切除缺口，如图所示5、形状与尺寸的对称性 弯曲件的形状应对称，弯曲半径左右一致，以防止坯料在弯曲时由于受力不平衡而产生偏移非对称形零件成双弯曲成形,6、工艺孔、槽及缺口 采用孔定位能够有效防止毛坯在弯曲过程中产生偏移，有利于保证制件质量如果毛坯上没有适合于定位的孔，最好能增添定位用的工艺孔,图3-9 工艺槽、孔及定位孔,案例工艺性分析,保持架,该制件材料为普通碳素结构钢Q215 ，较利于弯曲制件结构简单，形状对称，孔边（弯曲线）距、弯曲直边高度、最小弯曲半径等均大于弯曲工艺要求，弯曲边缘无缺口，尺寸精度和粗糙度要求一般因此，其弯曲工艺性较好录音机机芯暂停杆,该制件。