冲压模具及设备 教学课件 ppt 作者 徐政坤 第5章 弯曲

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1、第五章 弯 曲,第五章 弯 曲,第一节 弯曲变形过程分析 一、弯曲变形过程及特点 1.弯曲变形过程,图5-2 V形件弯曲过程,第五章 弯 曲,2.弯曲变形特点 1)弯曲变形区主要集中在圆角部分，此处的正方形网格变成了扇形。,图5-3 板料弯曲前后坐标网格的变化,第五章 弯 曲,2)在变形区内，板料的外区(靠凹模一侧)切向受拉而伸长()，内区(靠凸模一侧)切向受压而缩短()。 3)由试验知，当弯曲半径与板厚之比r/t(称为相对弯曲半径)较小时，中性层位置将从板料中心向内移动。,表5-1 90弯曲时的变薄系数,第五章 弯 曲,4)弯曲变形区板料横截面的变化分两种情况：窄板(板宽B与料厚t之比B/t

2、3)弯曲时，内区因厚度受压而使宽度增加，外区因厚度受拉而使宽度减小，因而原矩形截面变成了扇形(见图5-4a)；宽板(B/t3)弯曲时，因板料在宽度方向的变形受到相邻材料彼此间的制约作用，不能自由变形，所以横截面几乎不变，仍为矩形(见图5-4b)。,第五章 弯 曲,图5-4 弯曲变形区的横截面变化 a)窄板(B/t3) b)宽板(B/t3),第五章 弯 曲,二、塑性弯曲时变形区的应力与应变状态 由于板料的相对宽度(B/t)直接影响弯曲时板料沿宽度方向的应变，进而影响应力，因此板料在塑性弯曲时，随着B/t的不同，变形区具有不同的应力、应变状态。 1.应变状态 2.应力状态,第五章 弯 曲,表5-2

3、 板料弯曲时的应力应变状态,第五章 弯 曲,第二节 弯曲件的质量问题及控制 弯曲是一种变形工艺，由于弯曲变形过程中变形区应力应变分布的性质、大小和表现形态不尽相同，加上板料在弯曲过程中要受到凹模摩擦阻力的作用，所以在实际生产中弯曲件容易产生许多质量问题，其中常见是的是弯裂、回弹、偏移、翘曲与剖面畸变。,第五章 弯 曲,一、弯裂及其控制 弯曲时板料的外侧受拉伸，当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度以后，在板料的外侧将产生裂纹，此种现象称为弯裂。实践证明，板料是否会产生弯裂，在材料性质一定的情况下，主要与弯曲半径r与板料厚度t的比值r/t(称为相对弯曲半径)有关，r/t越小，其变形程度就越大，越容易

4、产生裂纹。,第五章 弯 曲,1.最小相对弯曲半径,图5-5 弯曲时的变形情况,第五章 弯 曲,图5-6 板料纤维方向rmin/t的影响,(1)材料的塑性及热处理状态 材料的塑性越好，其断后伸长率越大，由式(5-3)可以看出，rmin/t就越小。,第五章 弯 曲,(2)板料的表面和侧面质量 板料的表面及侧面(剪切断面)的质量差时，容易造成应力集中并降低塑性变形的稳定性，使材料过早地破坏。 (3)弯曲方向 板料经轧制以后产生纤维组织，使板料性能呈现明显的方向性。,第五章 弯 曲,(4)弯曲中心角 理论上弯曲变形区外表面的变形程度只与r/t有关，而与弯曲中心角无关，但实际上由于接近圆角的直边部分也产

5、生一定的变形，这就相当于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，从而可以减缓弯曲时弯裂的危险。,第五章 弯 曲,表5-3 最小相对弯曲半径rmin/t,第五章 弯 曲,表5-3 最小相对弯曲半径rmin/t,第五章 弯 曲,2.控制弯裂的措施,图5-7 在弯角处开工艺槽或压出工艺凸肩,第五章 弯 曲,图5-8 弯曲时的回弹,二、回弹及其控制 1.影响回弹的因素,第五章 弯 曲,图5-9 材料力学性能对回弹的影响,(1)材料的力学性能 由式(2-16)可知，卸载时弹性恢复的应变量与材料的屈服点s成正比，与弹性模量E成反比，即s/E的比值愈大，回弹也就愈大。,第五章 弯 曲,图5-

6、10 相对弯曲半径对回弹的影响,(2)相对弯曲半径r/t r/t越大，弯曲变形程度越小，中性层附近的弹性变形区域增加，同时在总的变形量中，弹性变形量所占比例也相应增大(由图5-10中的几何关系可以看出1/P2/Q)。,第五章 弯 曲,(3)弯曲角度(或弯曲中心角) 越小(或越大)，弯曲变形区域就越大，因而回弹积累越大，回弹也就越大。 (4)弯曲方式 在无底凹模内作自由弯曲时(图5-11)的回弹比在有底凹模内作校正弯曲时(图5-2)的回弹大。,图5-11 无底凹模内 的自由弯曲,第五章 弯 曲,(5)凸、凹模间隙 在弯曲U形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。 (6)弯曲件的形状 弯曲件

7、形状复杂时，一次弯曲成形角的数量较多，则弯曲时各部分互相牵制的作用越大，弯曲中拉伸变形的成分越大，故回弹值就小。,第五章 弯 曲,2.回弹值的确定 (1)小变形程度(r/t10)自由弯曲时的回弹值 当r/t10时，弯曲件的角度和圆角半径的回弹都较大。 (2)大变形程度(r/t58)自由弯曲时的回弹值 r/t58时，弯曲件的圆角半径回弹量很小，可以不予考虑，因此只需确定角度的回弹值。,第五章 弯 曲,图5-13 在弯曲件结构上考虑减小回弹,第五章 弯 曲,表5-4 单角自由弯曲90时的平均回弹角,第五章 弯 曲,(3)校正弯曲时的回弹值 校正弯曲时也不需考虑弯曲半径的回弹，只考虑弯曲角的回弹值。

8、,表5-5 V形件校正弯曲时的回弹角,第五章 弯 曲,图5-14 拉弯工艺 a)拉弯过程 b)只弯曲时断面上的应力分布 c)拉弯时断面上的应力分布,拉弯工艺,第五章 弯 曲,图5-15 补偿回弹,补偿回弹,第五章 弯 曲,图5-16 增大局部变形程度减小回弹,在弯曲件端部加压减小回弹,第五章 弯 曲,图5-17 增大拉应变减小回弹,增大拉应变减小回弹,第五章 弯 曲,图5-18 在弯曲件端部加压减小回弹,在弯曲件端部加压减小回弹,第五章 弯 曲,图5-19 采用软凹模弯曲减小回弹,采用软凹模弯曲减小回弹,第五章 弯 曲,三、偏移及其控制 在弯曲过程中，坯料沿凹模边缘滑动时要受到摩擦阻力的作用，

9、当坯料各边所受到的摩擦力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，从而使弯曲后的零件两直边长度不符合图样要求，这种现象称为偏移，如图520所示。,第五章 弯 曲,图5-20 弯曲时的偏移现象,第五章 弯 曲,1.产生偏移的原因 (1)弯曲件坯料形状不对称 如图5-20a、b所示，由于弯曲件坯料形状不对称，弯曲时坯料的两边与凹模接触的宽度不相等，使坯料沿宽度大的一边偏移。,第五章 弯 曲,(2)弯曲件两边折弯的个数不相等 如图5-20c、d所示，由于两边折弯的个数不相等，折弯个数多的一边摩擦力大，因此坯料会向折弯个数多的一边偏移。 (3)弯曲凸、凹模结构不对称 如图5-20e所示，在V形件弯曲中，如果

10、凸、凹模两边与对称线的夹角不相等，角度大的一边坯料所受凸、凹模的压力大，因而摩擦力也大，所以坯料会向角度大的一边偏移。,第五章 弯 曲,2.控制偏移的措施 1)采用压料装置，使坯料在压紧状态下逐渐弯曲成形，从而防止坯料的滑动，而且还可得到平整的弯曲件，如图5-21所示。 2)利用毛坯上的孔或弯曲前冲出工艺孔，用定位销插入孔中定位，使坯料无法移动，如图5-22a、b所示。 3)根据偏移量大小，调节定位元件的位置来补偿偏移，如图5-22c所示。,第五章 弯 曲,4)对于不对称的零件，先成对地弯曲，弯曲后再切断，如图5-22d所示。 5)尽量采用对称的凸、凹结构，使凹模两边的圆角半径相等，凸、凹模间

11、隙调整对称。,第五章 弯 曲,图5-21 控制偏移的措施(一),第五章 弯 曲,图5-22 控制偏移的措施(二) 1、10凸模 2导正销 3定位板 4、7、13凹模 5顶板 6、12坯料 8弯曲件 9定位销 11定位块,第五章 弯 曲,四、翘曲与剖面畸变 对于细而长的板料弯曲件，弯曲后一般会沿纵向产生翘曲变形，如图523所示。这是因为沿板料宽度方向(折弯线方向)零件的刚度小，塑性弯曲后，外区(a区)宽度方向的压应变和内区(b区)宽度方向的拉应变得以实现，结果使折弯线凹曲，造成零件的纵向翘曲。当板弯件短而粗时，因为零件纵向的刚度大，宽度方向的应变被抑制，弯曲后翘曲则不明显。翘曲现象一般可通过采用

12、校正弯曲的方法进行控制。,第五章 弯 曲,图5-23 弯曲后的翘曲现象,第五章 弯 曲,图5-24 型材、管材弯曲后的断面畸变,型材、管材弯曲后的断面畸变,第五章 弯 曲,第三节 弯曲件的工艺性 弯曲件的工艺性是指弯曲件的结构形状、尺寸、精度、材料及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求。具有良好工艺性的弯曲件，能简化弯曲工艺过程及模具结构，提高弯曲件的质量。 一、弯曲件的结构与尺寸 1.弯曲件的形状 2.弯曲件的相对弯曲半径 3.弯曲件的弯边高度 4.弯曲件的孔边距离,第五章 弯 曲,图5-25 增添连接带和定位工艺孔的弯曲件,增添连接带和定位工艺孔的弯曲件,第五章 弯 曲,图5-26 弯曲件

13、的弯边高度,弯曲件的弯边高度,第五章 弯 曲,图5-27 弯曲件的孔边距离,弯曲件的孔边距离,第五章 弯 曲,图5-28 防止弯曲时孔变形的措施,防止弯曲时孔变形,第五章 弯 曲,5.避免弯边根部开裂,图5-29 避免弯边根部开裂的措施,第五章 弯 曲,图5-30 弯曲件的尺寸标注,6.弯曲件的尺寸标注,第五章 弯 曲,二、弯曲件的精度 弯曲件的精度受坯料定位、偏移、回弹、翘曲等因素的影响，弯曲的工序数目越多，精度也越低。对弯曲件的精度要求应合理，一般弯曲件长度的尺寸公差等级在IT13级以下，角度公差大于15。弯曲件长度未注公差的极限偏差见表56；弯曲件角度的自由公差见表57。,第五章 弯 曲

14、,表5-6 弯曲件未注公差的长度尺寸的极限偏差(mm),表5-7 弯曲件角度的自由公差值,第五章 弯 曲,第四节 弯曲件的展开尺寸计算 为了确定弯曲前坯料的形状与大小，需要计算弯曲件的展开尺寸。弯曲件展开尺寸的计算基础是应变中性层在弯曲前后长度保持不变。,第五章 弯 曲,一、弯曲中性层位置的确定 根据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于弯曲件中性层的展开长度。由于在塑性弯曲时，中性层的位置要发生位移，所以，计算中性层展开长度，首先应确定中性层位置。中性层位置以曲率半径表示(见图531)，常用下面经验公式确定：,表5-8 中性层位移系数x值,第五章 弯 曲,二、弯曲件展开尺寸计算 弯曲件的展开长

15、度等于各直边部分长度与各圆弧部分长度之和。直边部分的长度是不变的，而圆弧部分的长度则需考虑材料的变形和中性层的位移。,图5-31 中性层位置,第五章 弯 曲,图5-32 r/t0.5的弯曲,1. r/t0.5的弯曲件,第五章 弯 曲,2. r/t0.5的弯曲件,表5-9 r/t0.5的弯曲件坯料长度计算公式,第五章 弯 曲,表5-10 卷圆时中性层位移系数值,第五章 弯 曲,图5-33 铰链式弯曲件,3.铰链式弯曲件,第五章 弯 曲,第五节 弯曲力的计算 弯曲力是设计弯曲模和选择压力机的重要依据之一，特别是在弯曲坯料较厚、弯曲线较长、相对弯曲半径较小、材料强度较大的弯曲件时，必须对弯曲力进行计

16、算。,图5-35 弯曲力的变化曲线 1弹性弯曲阶段 2自由弯曲阶段 3校正弯曲阶段,第五章 弯 曲,一、自由弯曲时的弯曲力 V形件的弯曲力,表5-11 系数a值,第五章 弯 曲,表5-12 系数c值,第五章 弯 曲,图5-34 V形支架,V形支架,第五章 弯 曲,二、校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲时的弯曲力比自由弯曲力大得多，一般按下式计算：,表5-13 单位面积校正力q,第五章 弯 曲,三、顶件力或压料力 若弯曲模有顶件装置或压料装置，其顶件力FD(或压料力FY)可以近似取自由弯曲力的30%80%，即 FD(FY)=(0.30.8)F自-(5-16) 四、压力机标称压力的确定 对于有压料的自由弯曲，压力机标称压力应为 p=(1.61.8)(F自+FY),第五章 弯 曲,第六节 弯曲件的工序安排 一、弯曲件工序安排的原则 1)对于形状简单的弯曲件，如V形件、U形件、Z形件等，可以一次弯曲成形。 2