《冲压工艺与模具设计 教学课件 ppt 作者 贾崇田 李名望 1_ 第3章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《冲压工艺与模具设计 教学课件 ppt 作者 贾崇田 李名望 1_ 第3章（104页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章 弯曲工艺与模具设计,弯曲是将金属材料（包括板材、线材、管材、型材及毛坯料等）沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。它是冲压基本工序之一，在冲压生产中应用广泛。,根据弯曲成形所用模具及设备不同，弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯、滚弯、绕弯等。图3.1所示为一些弯曲件示例。本章主要介绍在压力机上进行压弯的工艺和弯曲模具的设计。,图3.1 各种弯曲件,3.1 弯曲变形分析,板料的V形弯曲是最基本的弯曲方式。图3.2所示为V形件弯曲加工示意图。,图3.2 V形件弯曲加工示意图,图中t为弯曲件厚度，r为弯曲（内）半径，为弯曲角，为弯曲段中心角。,显然=180，弯曲凹模型腔轮廓由半径分别为r凹和（
2、r+t）的两段圆弧及其公切线连成，凹模口的圆角，可以减少材料流入模腔的阻力，因而减轻凹模的摩损和降低弯曲变形力，同时还减轻了摩擦对制件表面的损伤，增大弯曲成形极限。,凸模与制件接触的工作部分的形状和尺寸与弯曲件内表面一致，两侧不与制件接触的非工作表面可以向内凹进一些（图3.2），以免变形过程中和制件接触，影响其变形。,3.1.1 弯曲变形过程 V形件的弯曲变形过程可分为三个阶段，如图3.3所示。,图3.3 V形件弯曲的过程,1正向弯曲阶段 开始弯曲时，平板料被支承在凹模口的AA两点上，凸模最先接触的是板料的中部。由于凸、凹模的作用力在材料内部形成了弯矩，因而在两支承点AA之间引起弯曲变形。两支
3、承点AA两点之间就称为变形区，AA两点以外的左右两端称为非变形区。,随着凸模的下压，曲率不断增加，弯曲半径不断减小。凹模对板料的支承点也不再是AA两点，而是不断向内移动，于是两支承点间的变形区范围也就随着支承点的内移而逐渐缩小。两支承点以外的非变形区就不断向内扩大。,可见这时的非变形区由两部分组成，一部分原来就在凹模口AA两点以外，一直没有参与弯曲变形，可以称之为不变形区。另一部分是开始阶段还在弯曲变形区AA段以内，已经发生了弯曲变形，后来由于支承点内移，这部分材料就陆续停止变形，由变形区转为非变形区。,这部分材料与不变形区不同，它不再是原来的平直状态，可以称之为已变形区。显然，已变形区的弯曲
4、变形不符合制件要求，属于多余弯曲，应予以消除，使之恢复平直状态。,2正、反向弯曲阶段 随着凸模的下压，直到制件两侧翘起的非变形区与凸模接触（即三点接触），这时，正向弯曲阶段结束，开始了正、反向弯曲阶段。中间部位的材料继续正向弯曲，而两侧已经停止变形的非变形区又重新开始反向弯曲变形。,随着凸模的继续下压，此正、反向弯曲变形一直进行到中部弯曲半径和角度符合制件要求，两侧的已变形区通过反向弯曲重新恢复平直状态，凸模、凹模和制件三者完全贴合为止。生产上一般称上述两个阶段的弯曲变形为自由弯曲。,3校正弯曲阶段 由于塑性变形的同时还存在弹性变形，所以自由弯曲后的制件在卸载后会有弯曲回弹。由于制件既有正向弯
5、曲，还有反向弯曲，所以回弹也可能是正回弹，也可能是负回弹。,为了减少回弹变形，提高制件精度，在自由弯曲阶段结束，凸、凹模与制件完全贴合后，再使凸模继续下压。虽然此时凸模下行量不会很大，但会对制件施加巨大的压力，使之校正定形。这个阶段的变形一般称之为校正弯曲。,3.2 弯曲件的质量分析,3.2.2 弯曲卸载后的回弹 3.2.2.1 回弹现象,图3.7 弯曲时的回弹,3.2.2.2 影响回弹的因素 材料的力学性能：材料的屈服点s越高，弹性模量E越小，即s/E的比值愈大，则弯曲回弹越大。, 相对弯曲半径：相对弯曲半径r/t越小，板料的变形程度就越大，总变形中弹性变形所占的比例就减小，所以回弹值越小。
6、, 弯曲件角度：弯曲件角度越小，表示变形区域越大，回弹的积累越大，回弹角越大。, 弯曲方式：自由弯曲与校正弯曲比较，由于校正弯曲时内外区纵向均为同号（压）应力，因而减小了弯曲回弹。, 模具间隙：压制U形件时，模具间隙对回弹值有直接影响。间隙大，材料处于松动状态，回弹就大。在无底凹模内作自由弯曲时，回弹最大。, 工件形状：工件形状越复杂，一次弯成角的数量越多，由于各部分的回弹相互牵制，故回弹就越小。,3.2.2.4 控制回弹的措施 为了获得合格的弯曲件尺寸，必须采取措施来控制或减小回弹，提高弯曲精度。,（1）弯曲件的合理设计 在弯曲变形区压出加强筋或成形边翼（图3.8），提高弯曲件的刚度，抑制回
7、弹。,图3.8 弯曲区的加强筋,在为弯曲件选材时，选用弹性模量大，屈服点低，力学性能稳定的材料，也可使弯曲件回弹减小。 对于冷作硬化的材料，弯曲前先退火软化，降低其屈服点s，以减少回弹，弯曲后再淬硬。,（2）采取补偿措施，抵消弯曲回弹变形弯曲成形时，使制件预先向回弹的反方向产生附加变形，其变形量与回弹变形值相等。卸载后，工件回弹，附加变形消失，尺寸达到要求。,例如：弯曲V形件时，将凸模角度减去一个回弹角，弯曲U形件时，将凸模两侧分别作出等于回弹量的斜度（图3.9（a）；或将凹模底部作成弧形（图3.9（b），利用底部向下回弹的作用，补偿两直边的向外回弹。,（a） （b） 图3.9 补偿回弹的方法
8、,（3）通过改变应力状态及应力分布规律来改变回弹变形的性质,3.3 弯曲件的结构工艺性,3.3.1 弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不宜小于表3.2所列的材料的最小弯曲半径，否则会造成变形区外层材料的破裂。若工件要求的弯曲半径很小时，可分两次弯曲，第一次预弯适当增大弯曲半径，第二次整形到要求的半径；也可采用热弯。,对于1mm以下的薄料可改变工件的结构形状。如图3.17（a）所示U形件，可将直角处的清角改为凸底圆角。对于厚料，则预先沿弯曲区内侧开制槽口（图3.17（b）再进行弯曲。,图3.17 在弯曲区内侧开制槽口,3.3.2 弯曲件直边高度,在工件弯曲90时，为了保证弯曲件的直边平直，弯曲件直边高度
9、H不应小于2t（图3.18），最好大于3t。若H2t时，可开槽后弯曲；或先增高直边高度，弯曲后再去掉。,图3.18 弯曲件的直边高度,3.3.3 弯曲件孔边距,带孔的板料在弯曲时，如果孔位于弯曲变形区内，则孔会发生畸变。因此，由孔边到工件弯曲中心的距离L（图3.19）必须保证： 当t2mm时，Lt； 当t2mm时，L2t。,如不能满足上述条件，则可在不影响制件强度及使用的条件下，采取冲缺口或月牙槽的办法（图3.20（a）、（b），或在弯曲变形区冲出工艺孔（图3.20（c），以便将靠近孔的变形区材料适当切除，以释放弯曲应力。,图3.19 弯曲件孔边距,图3.20 防止孔变形的措施,3.3.4 增
10、添连接带和工艺孔、槽,弯曲变形区附近有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲出后再弯曲，则弯曲时会出现叉口，甚至无法成形。这时应在缺口处补加连接带，弯曲后再将连接带切除，如图3.21所示。,板料边缘需局部弯曲时，为了避免角部畸变与形成裂纹，应预先切槽或冲工艺孔，如图3.22所示。,图3.21 切除连接弯曲件,图3.22 预冲工艺槽及冲工艺孔的弯曲件,3.3.5 切口弯曲件形状,切口弯曲件的切口弯曲工序一般在模内一次完成。为了工件便于从凹模中推出，弯曲部分一般做成梯形或先冲出周边槽孔再弯曲，如图3.23所示。,图3.23 切口件形状,3.3.6 弯曲件的尺寸公差,一般弯曲件的尺寸公差等级在IT13级
11、以下，角度公差大于15。当工件弯曲精度要求更高时，应增加整形工序。,3.6 弯曲件的工序安排,一个复杂的弯曲件一般要经过多次弯曲才能成形。弯曲件的工序安排应根据工件形状、精度等级、生产批量以及材料的力学性能等因素进行考虑。弯曲工序安排合理，则可以简化模具结构，提高工件质量和劳动生产率。,3.6.1 弯曲件工序安排的方法 对于形状简单的弯曲件，如V形、U形、Z形工件等，可以一次弯曲成形。对于形状复杂的弯曲件，一般要采用两次或多次弯曲成形。, 对于批量大而尺寸较小的弯曲件，应尽可能采用一副复杂的模具（例如多工位级进模）成形，使其操作方便，定位准确，提高生产率。, 弯曲时，一般先弯两端，后弯中间部分
12、，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部分。,3.6.2 典型弯曲件工序安排 两道工序弯曲成形的示例，如图3.27所示。,图3.27 两道工序弯曲成形,三道工序弯曲成形的示例，如图3.28所示。,图3.28 三道工序弯曲成形,多道工序弯曲成形的示例，如图3.29所示。,图3.29 多道工序弯曲成形,3.7 弯曲模的典型结构,3.7.1 V形件弯曲模 图3.30所示为V形件弯曲模的基本结构。,图3.30 V形件弯曲模 1顶杆； 2定位销； 3模柄； 4凸模； 5凹模； 6下模座,图3.31（a）所示为L形件弯曲模，图3.31（b）是带有校正作用的L形弯曲模。,图3.3
13、1 L形件弯曲模 1凹模；2凸模；3定位销；4压料板；5靠板,3.7.2 U形件弯曲模 U形件一般是一次同时弯两个角。根据工件的要求，可采用如图3.32所示的几种结构形式。,图3.32 U形件弯曲模 1凸模； 2定位板；3凹模； 4压料板,3.7.3 帽形件弯曲模 帽形件（）可以一次弯曲成形，也可以分两次弯曲成形。一次弯曲成形用最简单的弯曲模如图3.35所示。在弯曲过程中，由于外角C处的弯曲线位置是变化的，因此，材料在弯曲时有拉长现象，零件脱模后可能产生变形，如图3.35（c）所示。,图3.35 帽形件弯曲模,图3.35 帽形件弯曲模,图3.35 帽形件弯曲模,3.7.4 圆形件弯曲模 圆筒直
14、径d5mm的小圆弯曲件，一般是先弯成U形，然后再弯成圆形，如图3.37所示。,图3.37 小圆两次弯曲模, 圆筒直径d20mm的大圆弯曲件。一般是先弯曲成波浪形，然后再弯成圆形，如图3.39所示。,图3.39 大圆两次弯曲模 1凸模；2凹模；3定位板, 采用摆动凹模一次弯曲成形。如图3.40所示的带摆动凹模的一次弯曲成形模。凸模下行，先将坯料压成U形。凸模继续下行，摆动凹模将U形弯成圆形。,弯好后，推开支撑3，将工件从凸模4上取下。这种弯曲方法的缺点是弯曲件上部得不到校正，回弹较大，只适合于直径较大的弯曲件。,图3.40 大圆一次弯曲模 1顶板；2摆动凹模；3支撑；4凸模,3.8 弯曲模工作部
15、分结构 参数的确定,3.8.1 弯曲凸模和凹模圆角半径 3.8.1.1 弯曲凸模的圆角半径 当弯曲件的相对弯曲半径r/t较小时，凸模圆角半径r凸等于弯曲件的弯曲半径，但必须大于最小弯曲圆角半径。,若r/t小于最小相对弯曲半径，则可先弯成较大的圆角半径，然后再采用整形工序进行整形，达到零件要求。,若弯曲件的相对弯曲半径r/t较大，精度要求较高时，凸模圆角半径应根据回弹值作相应的修正。,3.8.1.2 弯曲凹模的圆角半径 弯曲凹模圆角半径r凹的大小，直接影响坯料的弯曲成形。,圆角半径过小，坯料拉入凹模的阻力大，会产生毛坯表面严重擦伤和拉薄；圆角半径过大，会影响定位的准确性；在对称弯曲时，如两面的圆
16、角半径不一致，流动阻力则不一致，会使坯料产生偏移。,生产中，一般按材料的厚度决定凹模圆角半径： t2mm r凹= (36)t t=24mm r凹= (23)t t4mm r凹=2t,对于V形件凹模，其底部可开槽，或取 r凹= (0.60.8) (r凸+t),3.8.2 弯曲凹模工作部分深度 弯曲凹模深度是弯曲模结构的重要参数。V形件弯曲凹模深度通常用其斜壁长度L0（图3.42）表示。,L0过小，则无法对材料两侧的已变形区进行校正。L0过大，则会增大凹模尺寸，且需要行程更大的压力机，甚至使凹模口宽度大于毛坯长度，影响毛坯在凹模上的定位，导致工件在弯曲过程中的偏移。,图3.42 弯曲模结构尺寸,3.8.3 弯曲凸模和凹模之间的间隙 对于V形件弯曲模，凸
