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1、第八章 弯曲,第一节 弯曲变形特点 第二节 最小弯曲半径 第三节 弯曲工艺设计 第四节 弯曲模 第五节 弯曲件质量控制,第一节 弯曲变形的特点,图1-10 弯曲变形过程 1-凸模；2-凹模,1.概述 概念：把平板毛坯、型材或管材等弯成一定的曲率、一定的角度形成一定形状零件的冲压工序。 2. 弯曲变形的特点,图8-1,a)圆角部分： 远离圆角的直边部分： 靠近圆角处的直边： (b)在变形区内： 纵向纤维bb： 纵向纤维aa： 应变中性层(图中oo层)：,(c)弯曲变形区，板料厚度发生变化。 (d)变形区的横断面变化分两种情况：宽板(板宽B与板厚t之比大于弯曲时，仍保持矩形；而窄板(B3t)弯曲时
2、，断面由矩形变成了扇形。,图8-2,3 弯曲时的应力和应变 （1）弹性弯曲 假定应变中性层的曲率半径为，弯曲角为，距 中性层为y处的纤维，其切向应变： (1) 切向应力为 (2),弹性弯曲的条件： (3) 即 (4),应力中性层0：,(2)弹塑性弯曲和线性纯塑性弯曲,图8-3 各种弯曲的应力分布 (a)弹性弯曲；(b)没有硬化的弹-塑性弯曲；(c)没有硬化的线性纯塑性弯曲；(d)、(e)有硬化的弹-塑性弯曲和纯塑性弯曲,(3) 立体纯塑性弯曲,窄板弯曲的应变状态是立体的，而宽板弯曲的应变状态则是平面的。,图8-4,（4）宽板弯曲时应力中性层位置 应力中性层的径向最大应力为：,图1-14 主应力
3、分布图,（5） 弯曲时应变中性层 的位置 应变中性层: 大圆角半径弯曲(Rt5)：应 变中性层位于板厚的 中央，由下式决定：,小圆角半径弯曲（R/t5）：应变中性层的位置根据弯曲变形前后体积不变的条件决定。,（6） 弯曲区板料厚度的变薄 以中性层为界，外层纤维受拉使厚度减薄，内层纤维受压使板料增厚。 （7） 板料长度的增加,（8）板料横截面的畸变、翘曲和拉裂,图8-5 板料弯曲后的畸变和拉裂,最小弯曲半径 r弯曲零件内表面的圆角半径，毫米； t板材的厚度，毫米。,最小弯曲半径rmin：在保证毛坯外层纤维不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径,第二节 最小弯曲半径,3.4.1 影响
4、最小弯曲半径的因素 (1)零件的弯曲角,图3.5 弯曲角对最小弯曲半径的影响,弯曲角越小，直边部分参与变形的分散效应越显著，最小弯曲半径值也越小。,板料的纤维方向,弯曲件的折弯线与纤维方向垂直时，最小相对弯曲半径的数值最小；如果折弯线与纤维方向平行，最小弯曲半径的数值最大。,图8-6,板料的表面和侧边质量 板料的厚度 厚度较小：切向应变变化的梯度大，很快由最 大值衰减为零。与切向变形最大的外表面相临近的 金属，可以起到阻止外表面金属产生局部不均匀延 伸的作用。,最小相对弯曲半径的经验选用,弯曲件毛坯长度的计算 变形程度较小（r/t较大）：应变中性层与弯曲毛坯 断面中心的轨迹相重合，=r+t/2
5、。 变形程度较大（r/t较小）：应变中性层不通过毛坯 断面的中心，并向内侧移动。弯曲时板厚的变薄， 致使应变中性层的曲率半径小于r+0.5t，应变中性层 的位置需根据体积不变条件确定。,第三节 弯曲工艺设计,弯曲前变形区的体积是： 弯曲后变形区的体积是： 所以 将 之值带入上式并整理后得,经验公式确定中性层的曲率半径 ：,表8-1 系数K之值,（1）有圆角半径的弯曲 弯曲件有一个弯角，毛坯长度用下式计算： 弯曲件有几个弯角，且每个弯角是逐个地分别弯曲时，毛坯 长度用下式计算：,（2）圆角半径很小（ ）时的弯曲 弯曲件的毛坯长度用等体积法计算。 弯曲前的体积： 弯曲后的体积是： 式中 x系数，一
6、般取x=0.40.6。,3.5 弯曲力与弯曲力矩的计算 弯曲时的应力与弯矩的计算 弯曲力计算及设备选择 选用的大致原则是： 式中 F压机选用的压力机吨位，牛顿； F弯曲力计算弯曲力，牛顿； P有压料板或推件装置的压力，约为弯曲力的30-80%。,弯曲件的工艺性和工艺安排 1 弯曲件的工艺性 （1）弯曲件的弯曲半径不能小于材料的许可最小弯 曲半径，否则会产生拉裂 。,（2）弯曲件的形状应对称，弯曲半径应左右一致， 以保证板料不会因摩擦阻力不均匀而产生滑动，造 成工件偏移。,图8-7,图8-8,（3）带孔的弯曲件:孔边至弯曲半径R中心的距离B与料厚有关。一般： 当t2 毫米时 Bt 当t2毫米时
7、B2t,图3.21 带孔的弯曲件,图3.22 在弯曲变形区上预冲工艺孔,图8-9,(4)弯曲件直边高度 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H2t。若H2t，在弯曲成形过程中，不能产生足够的弯矩。对较厚的材料则需预先压槽再弯曲或增加弯边高度，弯曲后再切除多余部分。,图8-10,（5）弯曲件的工艺槽和工艺孔,图8-11,（6）弯曲件的尺寸标注应考虑工艺性,图8-12,2 弯曲的工序安排,图8-13 弯曲件的工序安排（二道）,图8-14 弯曲件的工序安排（三道）,管料的弯曲加工 1 断面形状的变化 断面变化特点：（1）外侧壁厚发生拉伸变形，内侧的壁厚 发生压缩变形，由于内外侧壁
8、厚之间有空间，在厚度方向上 的伸长、压缩变得更自由；（2）随着弯曲的进行，外侧的 壁厚逐渐减薄，内侧厚壁则逐渐增加；（3）整个断面形状 变成椭圆形。,图8-15,3.11.2 各种弯曲方法与管料的变形,对于薄壁管，应先在管内灌满沙子、松香或低熔点合金等填充物，否则容易发生折皱，断面的椭圆变形也更明显。,图8-16 压弯法 l支承模； 2弯曲模,图8-17 压缩弯曲 1一夹紧模，2一加压模(空心砧块)； 3固定弯曲模,图8-18 回转牵引弯曲 1加压模；2一心轴； 3一夹紧模；4一弯曲模,第四节 弯曲模 1. V形件弯曲模,图436 带有顶杆的弯曲模 l一凸模， 2一顶杆； 3一定位块； 4一凹
9、模,图8-19,图8-20 直边不等长的V形件弯曲模 1 -定位销；2- 凹模；3-凸模； 4-止推块；5-压料板,图 8-21 弯曲孔产生变形,3.8.2 U形弯曲模,图8-22,图8-23,3.8.3 圆环件弯曲模,图8-24,弯曲模工作部分尺寸的计算 1. 凸凹模圆角半径 凸模圆角半径:rp=r；（不能小于材料允许的最小弯 曲半径rmin ，否则： ） 凹模圆角半径：rd不宜过小，同时凹模两边的圆角 半径rd应当一致，以防止弯曲时的毛坯偏移。 V 形件凹模底部圆角半径：根据板料弯曲后，在弯 曲区发生变薄的变形特点选取，通常可按弯曲后的 板料厚度，得出弯曲件外侧圆角半径，并以此半径 作为V
10、形件弯曲模的凹模底部圆角半径。,2. 凹模深度 凹模深度hd过小：工件两端的自由部分长，弯曲工 件回弹大，且不平直；过大则模具钢材消耗多，且 要求大行程的压机。,图3.16 弯曲模工作部分形状与弯曲件尺寸标注,图8-25,3. 凸、凹模间隙C U形件：间隙过大，则回弹大，弯曲件尺寸和形状不 易保证；间隙过小，弯曲力增大，且使工件变薄， 降低模具寿命。 V形件：在模具设计时，必须考虑到凸模的圆角半径 rp与凹模底部圆角半径rb以及凸、凹模两侧，在模 具闭合时完全接触或贴合。,1. 回弹现象的理论分析 弯曲件的回弹: 原因:弯曲时内、外区纵向应力方向不一致，弹性 恢复时方向也相反。,影响回弹的因素
11、 : 1)材料的机械性能 弹性模量越小，屈 服极限和抗拉强度等 与变形抗力有关的数 值越大，回弹也越 大。,图8-26 机械性能对回弹值的影响 I、III-退火软钢：-软锰黄铜； -退火后再经冷变形硬化的软钢,第五节 弯曲件质量控制,2)相对弯曲半径Rt 相对弯曲半径越小，板 料的变形程度越大，在板料中性层两侧的纯弹性 变形区以及塑性变形区总变形中的弹性变形的比 例减小，所以回弹值就越小。,图 变形程度对回弹值的影 响,由于,可知：,3)弯曲中心角 中心角越大，变形区域R越大，回弹积累值越大，回弹角越大。 4)工件形状 U形件的回弹V形件的回弹。形状复杂的弯曲件： 5)弯曲方式 自由弯曲时回弹
12、角大，采取校正弯曲时回弹角减小。校正力越大，回弹值越小。,V形件会出现负回弹：,相对弯曲半径较大时，OA的回弹值变大，使工件角度大于模具角度，当相对弯曲半径较小时，OA的弹复值变小，使工件角度小于模具角度。,图8-27,对U形弯曲件：顶件力大小对回弹有很大影响。顶件力大，回弹角为正值；顶件力小，会出现负回弹。,图8-28,2 回弹值的确定 设卸载前中性层半径为0，弯曲角为，回弹后的中性层 半径为0，弯曲角为0，则弯曲件的曲率变化量为角度变化 量为：,角度变化量为：,对V形件的弯曲： 对U形件的弯曲： -回弹角（单面）； K-中性层系数； l-支点的距离，即凹模的口宽； l1-弯曲力壁； s-屈
13、服应力； E-弹性模量； t-材料厚度。,3.减少回弹的措施 (1)改进弯曲件局部结构和选用合适材料在弯曲件变形处压制加强筋，提高零件刚度；选用弹性模数大而屈服极限值较低的材料。对一些硬材料，弯曲前进行退火处理，也可以减少回弹。 (2)补偿法 根据弯曲件的回弹趋势和回弹量大小，修正凸模或凹模工作部分的形状和尺寸，使工件的回弹量得到补偿。,双角弯曲时：,一般材料，5，材料厚度偏差较小：,（3）校正法 一般材料，厚度0.8mm，弯曲角不大：,利用整形减小回弹的模具,图8-29,（4）拉弯法,图8-30,最小的必要拉伸量为：,-中性层的拉伸应变量。 弯曲时中性层的半径为，距离中性层y处因为弯曲产生的切向应变为y/，加上最小必要拉伸量 后，此处的切向总应变为：,距中性层y处的切向应力为:,(a)弯曲后 (b)弯曲加拉后,图8-31,设回弹后的曲率半径为0，则,硬化模数D并非定值，拉伸变形程度，D的数值，所以在拉弯过程中加的拉力愈大，愈有利于减少零件曲率的回弹量。,先拉后弯：,图8-32,图8-33 用拉弯法减少回弹,
