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1、第4章 弯曲工艺与模具设计4.1 弯曲变形过程分析4.2 弯曲件质量分析及控制4.3 弯曲工艺计算4.4 弯曲工艺设计4.5 弯曲模设计4.6 弯曲模设计举例2016-3-20 2能力要求 2016-3-20 31.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.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； 4.掌握弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。 弯曲定义弯曲:将板料、型材、管材或棒料等按设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。2016-3-20 4用模具成形弯曲件一2016-3-20 5用模具成形弯曲件二2016-3-20 6弯曲使
2、用的模具叫弯曲模2016-3-20 71. 下模座；2.销钉；3.凹模；4.凸模；5.横销；6.模型模柄；7. 顶料杆；8.螺钉；9.弹簧；10.定位板扩展阅读2016-3-20 84.1 弯曲变形过程分析4.1.1 弯曲变形过程 2016-3-20 9V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 。在板材O点处，凸模施加外力2F，在凹模2支承点A、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。 V形弯曲件的弯曲过程 l0l1l2lr0r1r2r2016-3-20 10要点：1）随着凸模的下压，弯曲内侧半径逐渐减小，弯曲力臂也逐渐减
3、小；2）随着凸模的下压，凸模与板料从一点接触变为三点接触。当凸模继续下压，板料将会产生反向弯曲直至与凸模、凹模的工作表面完全贴合。弯曲方式a）自由弯曲 b）校正弯曲2016-3-20 11凸模板料凹模a1 b14.1.2 弯曲变形特点 弯曲后弯曲前2016-3-20 12 （应变中性层）宽板弯曲窄板弯曲弯曲毛坯的横截面变化情况2016-3-20 13，B分别代表板料沿长度，厚度和宽度方向的应变。因为板料主要沿切向发生变形，因此切向变形是绝对值最大的主应变方向。根据体积不变原理+B=0，其它方向的变形将与主变形方向相反。弯曲变形区的变形特点变形区变形不均匀：外区切向受拉伸长；内区切向受压缩短，出
4、现应变中性层变形前后长度不发生变化的金属层。变形区厚度变薄，t/t1，变薄程度与r 的大小有关。横截面的变化：宽板不变，窄板内区变宽、外区变窄。2016-3-20 14工件分成了直边和圆角两个部分，变形主要发生在圆角部分。圆角是弯曲变形的主要变形区，为弯曲中心角。4.1.3 弯曲变形区的应力应变状态2016-3-20 15，B分别代表板料沿长度，厚度和宽度方向的应变。4.1.3 弯曲变形区的应力应变状态2016-3-20 16 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
5、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,中性层位置的内移越大。 4.2 弯曲件质量分析及控制4.2.1 弯裂4.2.2 回弹4.2.3 偏移4.2.4 板料横截面的畸变和翘曲变形4.2.5 变形区变薄和弯曲件长度增加2016-3-20 174.2.1 弯裂 弯裂是指弯曲变形区外层材料产生裂纹的现象。 产生弯裂的主要原因是弯曲变形程度超出被弯材料的成形极限。 弯裂可以避免。2016-3-20 181. 弯曲变形程度 r/t表示弯曲变形程度大小。r/t越小，弯曲变形程度越大，有一最小相对弯曲半径rmin/t2016-3-20 19/
6、2r t 弯曲工艺各参数定义： 2016-3-20 203）弯曲时板料最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯曲半径rmin。4）最小弯曲半径与板料厚度的比值称为最小相对弯曲半径rmin/t。5）制件弯曲加工的角度，即弯曲后制件直边夹角的补角1称为弯曲角。6）弯曲后制件直边夹角的对角称为弯曲中心角。7）弯曲后制件直边的夹角称为弯曲件角度。1）弯曲变形区的内圆角半径r 称为弯曲半径。2）弯曲半径与板料厚度的比值r/t 称为相对弯曲半径。2. 最小相对弯曲半径及其影响因素1)材料的力学性能：塑性好， rmin/t小。2)板料的纤维方向：弯曲线与纤维方向垂直，rmin/t小。3)板料的表面质量和侧边
7、质量：表面质量和侧面质量好， rmin/t小。最小相对弯曲半径是指板料弯曲时最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径与板料厚度的比值。影响最小相对弯曲半径的因素：2016-3-20 21 3.最小弯曲半径的值 见表4-24.控制弯裂的措施（1）选择塑性好的材料进行弯曲，对冷作硬化的材料在弯曲前进行退火处理。（2）采用r/t大于rmin/t的弯曲。（3）排样时，使弯曲线与板料的纤维组织方向垂直。（4）将有毛刺的一面朝向弯曲凸模一侧，或弯曲前去除毛刺。避免弯曲毛坯外侧有任何划伤、裂纹等缺陷。2016-3-20 224.2.2 回弹弯曲回弹是指弯曲件从模具中取出时，其形状和尺寸变得与模具不一致的现象，简称回弹
8、或弹复或回跳。回弹的原因是塑性弯曲时的总变形是由塑性变形和弹性变形两部分组成，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。2016-3-20 231. 回弹的表现形式p -0 0（）弯曲半径的改变，由加载时的rp变为卸载时的r（）弯曲件角度的改变，改变量：当 时，称为正回弹 当 时，称为负回弹2016-3-20 241 3p srr rEt 131 spr r E t 自由V形折弯1）材料的力学性能:屈服极限越大、回弹量越大,弹性模量越大， 回弹越小。2）相对弯曲半径:越大，回弹越大。3）弯曲中心角:越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大， 故回弹增加。4）弯曲方式 ：校正弯曲的
9、回弹比自由弯曲时大为减小。5）工件形状： 形状越复杂、一次弯曲的角度越多，回弹越小。6）模具结构： 带底凹模的回弹小。2. 影响回弹的因素 2016-3-20 253. 减少回弹的措施（1）改进弯曲件的设计并合理选材 1）尽量避免选用过大的r/t。2）尽量选用屈服极限小、弹性模量大的板料进行弯曲。2016-3-20 26（2）采取适当的弯曲工艺,改变变形区的应力应变状态。1）采用校正弯曲代替自由弯曲。2）采用拉弯工艺 3）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。2016-3-20 27（3）合理设计弯曲模1）补偿法 2016-3-20 28M1
10、M22）将模具做成局部突起2016-3-20 293）软模法2016-3-20 304.2.3 偏移 偏移是指弯曲过程中板料毛坯在模具中发生移动的现象。 偏移的结果使弯曲件两直边的长度不符合图纸要求，因此必须消除偏移现象。 2016-3-20 311.产生偏移的原因 （1）弯曲件坯料形状左右不对称。（2）坯料定位不稳定，压料效果不理想。（3）模具结构左右不对称。2016-3-20 322. 控制偏移的措施 1）选择可靠的定位和压料方式，采用合适的模具结构 2）对于小型不对称的弯曲件采用成对弯曲再剖切的工艺 2016-3-20 334.2.4 板料横截面的畸变和翘曲变形2016-3-20 344
11、.2.5 变形区变薄和弯曲后长度增加 使得弯曲件毛坯尺寸难以精确确定。 弯曲模设计步骤是先设计弯曲模，再设计落料模。2016-3-20 354.3 弯曲工艺计算4.3.1 弯曲件毛坯尺寸的计算1. 应变中性层的位置应变中性层是指弯曲变形前后长度保持不变的金属层。或弯曲 变形区切向应变为零的金属层。2016-3-20 362.弯曲件毛坯长度的计算（1）圆角半径r 0.5t的弯曲件 1）从弯曲件一端开始，将其分成若干段直线段和圆弧段。2016-3-20 37（2）圆角半径rr+2t（3）弯曲件孔边距离应满足： 弯曲直角时，lmin=r+2t 2016-3-20 473.对弯曲件的精度要求弯曲件的尺
12、寸公差须符合GB/T13914-2002，角度公差符合GB/T13915-2002，未注形位公差符合GB/T13916-2002，未注形位公差尺寸的极限偏差符合GB/T15055-20072016-3-20 484.对弯曲件的材料要求弯曲件的材料要具有良好的塑性，较小的屈强比，较大的弹性模量 5.对尺寸标注的要求4.4.2 弯曲件的工序安排）形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形。 形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。）批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。）需多次弯曲时：先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑 后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。）弯曲件形
13、状不对称时：尽量成对弯曲，然后再剖切。2016-3-20 49典型弯曲件的工序安排一次弯曲二次弯曲第一次弯曲第二次弯曲2016-3-20 50三次弯曲第一次弯曲第二次弯曲第三次弯曲2016-3-20 51四次弯曲第一次弯曲第二次弯曲第三次弯曲第四次弯曲2016-3-20 52弯曲件的工序安排比较灵活工件的形状精度要求批量大小一次弯曲 2次弯曲 4次弯曲2016-3-20 53弯曲模的结构分析弯曲模的零件设计4.5 弯曲模设计2016-3-20 544.5.1 弯曲模类型及结构2016-3-20 551. V形件弯曲模 结构简单，通用性好，弯曲时坯料容易偏移，影响工件精1-凸模、2-定位板、3-
14、凹模、4-定位钉、5-顶杆、6-V形顶杆形件精弯模1-凸模、2-定位板、3-定位板、4-活动凹模、5-转轴、6-支撑板、7-顶杆2016-3-20 572. L形件弯曲模2016-3-20 583.U形件弯曲模2016-3-20 59U形弯曲模2016-3-20 60底部不要求平整的制件凸模为活动结构，可随料厚自动调整凸模横向尺寸1凸模2转动凹模3弹簧 闭角形弯曲件模具一2016-3-20 61闭角形弯曲件模具二2016-3-20 62四角形件一次成形：弯曲过程中凸模肩部妨碍了板料的转动，坯料通过凹模圆角摩擦力变大，使弯曲件侧壁容易擦伤和变薄。变形结束后，A、B、C三个面难以同时对弯曲件进行校形。2016-3-20 634四角形件弯曲模 四角形件两次成形弯曲模2016-3-20 64凹模厚度有要求H(1215)t1凸凹模、2凹模、3活动凸模、4顶杆 5-下模座、6-定位板、 7-推件块 、8-打杆四角形件复合弯曲模2016-3-20 65带摆块的四角形件弯曲模 1凹模 2活动凸模 3摆块 4垫板 5推件块2016-3-20 665. Z形件弯曲模 Z形件一次弯曲模2016-3-20 67分左右两步弯曲Z形件的弯曲模2016-3-20 686. 圆形件弯曲模小圆2次弯曲模 第一次弯曲U形 第一次弯卷圆2016
