《冲压成型及模具设计(弯曲工艺)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压成型及模具设计(弯曲工艺)（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,第四章 弯 曲,内容简介:,弯曲是冲压基本工序。 本章在分析弯曲变形过程及弯曲件质量影响因素的基础上，介绍弯曲工艺计算、工艺方案制定和弯曲模设计。涉及弯曲变形过程分析、弯曲半径及最小弯曲半径影响因素、弯曲卸载后的回弹及影响因素、减少回弹的措施、坯料尺寸计算、工艺性分析与工艺方案确定、弯曲模典型结构、弯曲模工作零件设计等。,学习目的与要求：,1.了解弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素； 2.掌握弯曲工艺计算方法。 3.掌握弯曲工艺性分析与工艺设计方法； 4.认识弯曲模典型结构及特点，掌握弯曲模工作零件设计方法； 5.掌握弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。,2,第四章 弯 曲,难点：,1 弯曲变
2、形规律及弯曲件质量影响因素； 2 弯曲工艺计算方法； 3 弯曲工艺性分析与工艺方案制定； 4 弯曲模典型结构与结构设计； 5 弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。,1弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素； 2影响回弹的因素与减少回弹的措施 ； 3弯曲工艺计算； 4弯曲模典型结构与弯曲模工作零件设计。,重点：,3,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸载后的回弹,第四节 弯曲件坯料尺寸的计算,第五节 弯曲力的计算,第六节 弯曲件的工艺性,第七节 弯曲件的工序安排,第八节 弯曲模设计,第一节 弯曲变形过程及其变形特点,第二节 最小弯曲半径,弯曲概述,4,第四章 弯 曲,弯曲概述：,将板料、型材、管材或棒料等按设
3、计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需状零件的冲压工序。,弯曲：,弯曲模：,弯曲方法：,模具压弯 折弯 滚弯 拉弯,弯曲工艺所用的模具,5,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,一、弯曲变形过程,V形弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂弯曲都可看成是由多个V形弯曲组成 。,以V形弯曲为代表分析弯曲变形过程,1. 弯曲变形时板材变形区受力情况,在板材A处，凸模1施加外力2F，在凹模2支承点B处，则产生反力并与这外力构成了弯曲力矩M=F*L，该弯曲力矩使板材产生弯曲变形。,6,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,2.弯曲变形过程,弹性弯曲变形：,弯曲圆角半径r很大， 弯曲力矩
4、很小,弹-塑性弯曲变形：,塑性弯曲变形：,贴模：,自由弯曲,校正弯曲：,内外表面,毛坯内部,力臂L,弯曲力,弯曲力矩,塑性变形,板料截面全部进入塑性变形状态,板料与凸 、凹模完全贴紧,？,贴模后，凸模回程，继续下一个弯曲件的弯曲,贴模后，凸模继续下压，压力增大到一定值后凸模回程，继续下一个弯曲件的弯曲,？,7,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,二、弯曲变形的特点,观察板料弯曲时的金属流动情况，便于分析材料的变形特点,目的：,过程：,用机械刻线或照相腐蚀法在弯曲前的板料侧表面设置坐标网格,用显微镜观察测量弯曲前后网格的尺寸和形状变化情况,坐标网格法,弯曲,分析方法：,8,第一节 弯
5、曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,二、弯曲变形的特点,1、弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域,弯曲圆角部分正方形网格变成了扇形 靠近圆角部分的直边有少量变形 其余直边部分的网格仍保持原状,2、弯曲变形区内存在中性层,板料内侧的纵向网格线长度缩短，愈靠近内侧愈短 板料外侧的纵向网格线长度伸长，愈靠近外侧愈长,材料的连续性，在伸长和缩短两个变形区域之间，其中必定有一层金属纤维材料的长度在弯曲前后保持不变，这一金属层称为应变中性层,9,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,3、变形区材料厚度变薄和增长的现象,变形区外侧材料受拉伸长，厚度减薄； 变形区内侧材料受压收缩，厚度增厚。 外侧的减
6、薄量大于内侧的增厚量,4、变形区板料剖面的畸变、翘曲、起皱和破裂,相对宽度 b/t 3 ，称为窄板， 横断面形状变成了外窄内宽的扇形 相对宽度 b/t 3 ， 称为宽板 ， 横断面形状基本保持为矩形,变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变,翘曲、起皱和破裂,10,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,5、弯曲变形区中性层内移,弯曲前变形区的体积： v0=Lbt,弯曲后变形区的体积：,中性层的长度弯曲变形前后不变：,弯曲变形区变形前后体积不变：,变薄系数：,可以看出，中性层位置与板料厚度t、弯曲半径r以及变薄系数等因素有关。相对弯曲半径r / t 越小，则变薄系数、中性层的曲率半径越小，
7、中性层位置的 内移越大 。,11,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,三、弯曲变形的特点,小结：,12,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,二、塑性弯曲变形区的应力、应变,1、窄板（B/t3）：,应力状态：,长度方向1：内区受压，外区受拉 宽度方向2 ：内外侧压力均为零 厚度方向3 ：内外均受压应力,两向应力,长度方向1：内区压应变，外区拉应变 宽度方向2 ：内区拉应变，外区压应变 厚度方向3 ：内区拉应变，外区压应变,应变状态：,三向应变,2、宽板（B/t3）：,13,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,2、宽板（B/t3）：,长度方向1：内区压应变，外区
8、拉应变 宽度方向2 ：内外区近似为零 厚度方向3 ：内区拉应变，外区压应变,长度方向1：内区受压，外区受拉 宽度方向2 ：内区受压，外区受拉 厚度方向3 ：内外均受压应力,应力状态：,应变状态：,三向应力,两向应变,14,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第四章 弯 曲,三、塑性弯曲变形区的应力、应变,小结：,1、窄板（B/t3） ：两向应力、三向应变 2、宽板（B/t3）：三向应力、两向应变,15,第二节 最小弯曲半径,第四章 弯 曲,16,第二节 最小弯曲半径,第四章 弯 曲,弯曲半径愈小,外表面的变形程度愈大,出现裂纹或拉裂,在保证弯曲变形区材料外表面不发生破坏的条件下，弯曲件内表面所能形
9、成的最小圆角半径r min。,最小弯曲半径：,最小相对弯曲半径：,最小弯曲半径与弯曲材料厚度的比值 r min/t,r min/t 又被称为最小弯曲系数， 是衡量弯曲变形程度的主要标志。,理论公式计算的结果与实际的值有一定误差 ，在实际生产中主要参考经验数据来确定各种材料的最小弯曲半径及最小相对弯曲半径，既可查相关手册。,为什么理论公式计算的结果与实际的值有一定误差 ？,一、弯曲变形程度及其表示方法,17,第二节 最小弯曲半径,第四章 弯 曲,18,二、影响最小弯曲半径的因素,第四章 弯 曲,第二节 最小弯曲半径,材料的塑性愈好，许可的相对弯曲半径愈小。,1、材料的力学性能,2、弯曲中心角 的
10、大小,理论上：,弯曲变形区局限于圆角区域，直边部分不参与变形，似乎变形程度只与相对弯曲半径 r / t 有关，而与弯曲中心角无关。,由于材料的相互牵制作用，接近圆角的直边也参与了变形，扩大了弯曲变形区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，使圆角外表面受拉状态有所缓解，从而有利于降低最小弯曲半径的数值。,实际上：,变形分散效应,最小相对弯曲半径,19,第四章 弯 曲,第二节 最小弯曲半径,3、板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系,板料的轧制方向,板料的纤维方向,板料性能方向性,板料的弯曲线：,当弯曲件的折弯线与纤维方向垂直时，材料具有较大的拉伸强度，不易拉裂， 最小相对弯曲半径 r min/t的数
11、值最小。,顺着纤维方向的塑性指标优于与纤维相垂直的方向,某些性能,20,第四章 弯 曲,第二节 最小弯曲半径,4、板料表面及冲裁断面质量,弯曲用的板料毛坯,由冲裁或剪裁获得,剪切断面上各种缺陷,应力集中，材料易破裂,表面质量和断面质量差的板料,弯曲,最小相对弯曲半径,弯曲,生产实际中需要用到较小的 r min / t 值时,？,采用弯曲前去除毛刺 或将材料有小毛刺的一面朝向弯曲凸 模弯曲； 切除剪切断面上的硬化层； 退火处理等方法 ；,避免工件的破裂,21,5、板料的相对宽度,第四章 弯 曲,第二节 最小弯曲半径,弯曲件的相对宽度b/t,材料沿宽向流动的阻碍,相对弯曲半径,22,6、板料的厚度
12、,第四章 弯 曲,第二节 最小弯曲半径,弯曲变形区切向应变在板料厚度方向上按线性规律变化，内、外表面最大，在中性层上为零。,厚度较小,切向应变梯度很大,与最大应变的外表面相邻近的纤维层可以阻止外表面材料局部不均匀延伸,薄板最小弯曲半径允许,延伸均匀,23,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸载后的回弹,24,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸栽后的回弹,一、回弹原因及表现形式,回弹：,塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致的种现象。,弯曲回弹的表现形式：,1.弯曲半径的改变 2.弯曲中心角改变,回弹角：,a = a
13、t - a0,25,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸栽后的回弹,二、回弹值的确定,理论计算方法复杂且与实际有较大出入，因此，生产实践中采用经验值，既查相关手册。,26,第四章 弯 曲,第三节弯 曲卸栽后的回弹,三、影响回弹的因素,1.材料的力学性能,1、3退火软钢 2-软锰黄铜 4-经冷变形硬化的软钢,屈服点S愈高，弹性模量 E 愈小，弯曲变形的回弹也愈大。,屈服点S愈高,材料在一定的变形程度下，其变形区断面内的应力也愈大,引起更大的弹性变形,弹性模量 E 愈大,抵抗弹性变形的能力愈强,回弹值愈小,27,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸栽后的回弹,三、影响回弹的因素,3. 弯曲中心角,弯曲中心角愈
14、大,变形区的长度愈大,回弹累积值愈大,回弹角愈大,模具的间隙愈大，回弹也愈大。板料厚度允差愈大， 回弹值愈不稳定,5. 模具间隙,U 形件的 回弹由于两边互受牵制而小于 V 形件。 形状复杂的弯曲件一次弯成时，由于各部分相互牵制以及弯曲件表面与模具表面之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态（一般可以增大弯曲变形区的拉应力），使回弹困难，因而回弹角减小。,4. 工件形状,28,由于板料受凸、凹模压缩的作用，不仅弯曲变形外区的拉应力有所减小，而且在外区中性层附近还出现和内区同号的压缩应力，随着校正力的增加，压应力区向板材的外表面逐步扩展，致使板料的全部或大部分断面均出现压缩应力，于是圆角部分
15、的内、外区回弹方向一致，故校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸栽后的回弹,三、影响回弹的因素,6. 弯曲方式及校正力大小,自由弯曲时比校正弯曲时回弹大,校正力越大回弹越小（一般）,原因：,校正弯曲回弹可能出现正、零或是负三种情况，为什么？,29,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸栽后的回弹,四、提高弯曲件精度的措施,在实际生产中，由于材料的力学性能和厚度的波动等，要完全消除弯曲件的回弹是不可能的。但可以采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差，以提高弯曲件的精度。,1.改进弯曲件的设计,1）在弯曲 件设计 上改进某些结构，尽量避免选用过大的r/t，加强弯曲件的
16、刚度以减小回弹。 例如在工件的弯曲变形区上压制加强筋,在满足弯曲件使用要求的条件下，尽可能选用弹性模数 E 大、屈服极限s 小，机械性能比较稳定的材料，以减少弯曲时的回弹。,2）从选用材料上采取措施,30,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸栽后的回弹,1）采用校正弯曲代替自由弯曲。 2）对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点s降低。对回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。 3）采用拉弯工艺。,2.采取适当的弯曲工艺,31,第四章 弯 曲,第三节 弯曲卸栽后的回弹,1）对于软材料，其回弹角小于5时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙。,2）对于厚度在0.8mm以上的软材料， r/t又不大时，可把凸模做成局部凸起，以便对弯曲变形区局部整形来减少回弹,3）对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺
