第三章 弯曲工艺与弯曲模设计.ppt

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1、1,第三章 弯曲工艺与弯曲模设计,基本要求：了解弯曲工艺及弯曲变形过程及其特点，掌握弯曲模件最小弯曲半径和弯曲力的计算，掌握弯曲模工作部分的设计。,2,3.1、概述,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，形成所需形状零件的冲压工序。,弯曲方法：,弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。,3,3.1、概述,弯曲件的弯曲方法,模具压弯,折弯,滚弯,拉弯,4,3.1、概述,弯曲模：,本章与第2章相比：准确工艺计算难，模具动作复杂、结构设计规律性不强。,弯曲所使用的模具。,5,3.2、弯曲变形分析,V形弯曲是最基本的弯曲变

2、形。,一、弯曲变形过程,1.弯曲变形时板材变形区受力情况分析,变形区主要在弯曲件的圆角部分，板料受力情况如图所示。,1-凸模 2-凹模,6,3.2、弯曲变形分析,2.弯曲变形过程：弹性变形塑性变形弯曲校正,自由弯曲,校正弯曲,弹性弯曲,塑性弯曲,弯曲效果：,表现为弯曲半径和弯曲角的变化。,7,3.2、弯曲变形分析,二、弯曲时材料的流动情况,(1)变形区主要在弯曲件的圆角部分，圆角区内的正方形网格变成了扇形。在远离圆角的两平直部分，几乎没有变形。 (2)变形区内，板料外区(靠凹模一边)的金属切向受拉而伸长，内区（靠凸模一边）的金属切向受压而缩短。,由内、外表面至板料中心，其缩短和伸长两个区之间，

3、总存在一层金属，其长度在变形前后没有变化，成为中性层。 中性层向板料内区移动。,弯曲后,弯曲前,8,3.2、弯曲变形分析,(3)当相对弯曲半径（r/t）较小时。弯曲变形区中的板料在弯曲后产生厚度变薄现象。 (4)弯曲变形区内板料横截面的变化有两种情况； 对于窄板(b3t)，外区受拉引起宽度收缩，内部受压引起宽度伸长，故原矩形断面变成了扇形。 对于宽板(b3t)，弯曲后横截面无明显变化，仍保持为矩形。,窄板（B3t）,9,3.2、弯曲变形分析,型材、管材弯曲后的剖面畸变,10,3.2、弯曲变形分析,三、塑性弯曲变形区的应力、应变状态,平面应变状态,平面应力状态,11,3.2、弯曲变形分析,弯曲时

4、，外表面在切向拉应力的作用下产生切向伸长变形：,相对弯曲半径（ r/t）：,四、变形程度及其表示方法,表示板料弯曲变形程度的大小。,a,a,b,b,o,o,12,3.2、弯曲变形分析,最小弯曲半径rmin：在板料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。故也常用最小弯曲半径rmin表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。,五、最小弯曲半径,1.影响最小弯曲半径的因素,（）材料的力学性能,（）材料表面和侧面的质量、 应力集中或加工硬化,（）弯曲线的方向与钢板的纤维方向,（）弯曲中心角越小，半径越小,13,3.2、弯曲变形分析,2最小弯曲半径rmin的数值,参见表31,3提高弯

5、曲极限变形程度的方法,（1）经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。,（2）清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。,（3）对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。,（4）采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。,（5）对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲。,14,3.3、弯曲卸载后的回弹,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，这种现象叫回弹。,一、回弹现象,弯曲回弹的表现形式：,弯曲半径变大,弯曲角变大，弯曲中心角减小,15,3.3、弯曲卸载后的回弹,材料的力学性能,二、影响回弹的因

6、素,材料的力学性能对回弹值的影响 1、3退火软钢 2-软锰黄铜 4-经冷变形硬化的硬钢,16,3.3、弯曲卸载后的回弹,相对弯曲半径,弯曲半径越大，弹性变形比例大，塑性变形比例小，回弹越大。,弯曲中心角,弯曲中心角越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹越大。,弯曲方式及弯曲模,（1）自由弯曲时，回弹最大。,（2）校正弯曲使塑性变形稳定，回弹较小。,（3）在弯曲U形件时，凸、凹模间隙越大，回弹角也就越大。,工件的形状：弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹量就越小,17,3.3、弯曲卸载后的回弹,先根据经验数值初步确定模具工作尺寸，然后在试模时进行修正。,三、回弹值的确定,小变形

7、程度（ 10）自由弯曲时的回弹值,凸模工作部分的圆角半径和角度可按下式进行计算：,18,3.3、弯曲卸载后的回弹,2大变形程度（ 5）校正弯曲时的回弹值,变形程度在卸载前后变化不大，故卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲角的回弹变化。 弯曲角为90时部分材料的平均回弹角见表3-2。 当弯曲件弯曲角不为90时，其回弹角可用下式计算：,19,3.3、弯曲卸载后的回弹,1.改进弯曲件的设计,四、减少回弹的措施,（1）尽量避免选用过大的r/t 。如有可能，在弯曲区压制加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。,（2）尽量选用 小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。,20,3.3、

8、弯曲卸载后的回弹,2.采取适当的弯曲工艺,（1）采用校正弯曲代替自由弯曲。动态轻压下技术的应用。 （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）对弯曲半径很大的零件，采用拉弯工艺。,21,3.3、弯曲卸载后的回弹,3.合理设计弯曲模,（1）对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。 （2）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。,22,3.3、弯曲卸载后的回弹,（3）对于厚度在0.8mm以上的软材料， r/t又不大时，可采取如图所示凸模做成局部突起的结构。,23,3.3、弯曲卸载后的回弹,

9、（4）对于U形件弯曲当r/t较小时,可采取增加背压的方法 ；,当r/t较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形；,（5）在弯曲件直边端部纵向加压。 （6）用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。,24,3.4、弯曲件坯料尺寸的计算,据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。,一、弯曲中性层位置的确定,中性层位置以曲率半径,x中性层位移系数，见表3-3。,式中：,表示（右图），通常用下面经验公式确定：,25,3.4、弯曲件坯料尺寸的计算,对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接采用展开的方法计算坯料长度。对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式初

10、步计算坯料长度后，还需反复试弯不断修正，才能最后确定坯料的形状及尺寸。,二、弯曲件坯料尺寸的计算,1.圆角半径r0.5t的弯曲件,按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即,26,3.4、弯曲件坯料尺寸的计算,2.圆角半径r0.5t的弯曲件,弯曲程度较大，弯曲角和直边处渐薄严重，按变形前后体积不变条件确定坯料长度。,弯曲前的体积： V0Lbt 弯曲后的体积： 由V0V可得Ll1l20.785t,27,3.5、弯曲力的计算,V形件弯曲力,一、自由弯曲时的弯曲力,U形件弯曲力,自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； 弯曲件的宽度； 弯曲材料的厚度； 弯曲件的内弯曲半径；,

11、式中：,材料的抗拉强度； 安全系数，一般取1.3。,28,3.5、弯曲力的计算,式中：,二、校正弯曲时的弯曲力,校正弯曲应力； A垂至于凸模运动方向的校正部分投影面积； p单位面积校正力，其值见表3-4。,若弯曲模设有顶件装置或压料装置，其顶件力,三、顶件力或压料力,（或压料力,)可近似取自由弯曲力的3080。即,29,3.5、弯曲力的计算,对于有压料的自由弯曲,四、压力机公称压力的确定,对于校正弯曲,校正力发生在接近下死点的位置，故与自由弯曲力并非重叠关系，且校正力比压料力大许多。,30,3.6、弯曲件的工艺性,一般弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15。,一、弯曲件的精度,

12、弯曲件的工艺性指零件的精度、材料、形状、尺寸等是否符合弯曲加工的工艺要求。,具有足够的塑性，屈强比（ ）小,二、弯曲件的材料,脆性较大的材料， 则最小相对弯曲半径,屈服点与弹性模量的比值（ ）小,则有利于弯曲成形和工件质量的提高。,大，回弹大，不利于成形。,31,3.6、弯曲件的工艺性,弯曲半径弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则，要多次弯曲，增加工序数；也不宜过大，因为过大时，受到回弹的影响，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。,三、弯曲件的结构,32,3.6、弯曲件的工艺性,2弯曲件的形状一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动，发生偏移现象。,33,3

13、.6、弯曲件的工艺性,3弯曲件直边高度弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为hr+2t 当弯曲的直边带有斜角，斜线不可能弯曲到要求的角度，容易开裂，改变形状。,34,3.6、弯曲件的工艺性,4防止弯曲根部裂纹的工件结构,35,3.6、弯曲件的工艺性,5弯曲件孔边距离,当t2mm时，,当t2mm时，,36,3.6、弯曲件的工艺性,6增添连接带和定位工艺孔,增添连接带和定位工艺孔的弯曲件,37,3.6、弯曲件的工艺性,7尺寸标注尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。,38,3.6、弯曲件的工艺性,四、 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

14、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。 弯曲件形状不对称时：尽量成对弯曲，然后再剖切。,39,3.6、弯曲件的工艺性,一次弯曲,二次弯曲,40,当/10时，则应考虑回弹，将凸模圆角半径 加以修正。,3.7、弯曲模工作部分尺寸的设计,一、凸凹模圆角半径,当工件的相对弯曲半径/较小时，凸模圆角半径取等于工件的弯曲半径，但不应小于最小弯曲半径值rmin。,41,3.7、弯曲模工作部分尺寸的设计,凹模两边的圆角半径应一致，否则在弯曲时坯料会发生偏移。,t2mm时，,（36）,24时

15、，,（23）,4时，,2,V形弯曲凹模的底部可开退刀槽或取圆角半径,42,3.7、弯曲模工作部分尺寸的设计,弯曲凹模深度是指工件位于凹模内的直边长度。凹模深度L0适当。若过小，工件两端的自由部分太多，弯曲零件回弹大。若过大，则过多消耗模具钢材。,二、凸凹模深度,弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度可查表 35。,弯曲U形件时，若弯边高度不大或要求两边平直，则凹模深度应大于零件的高度；如果弯曲件边长较大，且对平直度要求不高时，凹模深度L0可查表37。,43,3.7、弯曲模工作部分尺寸的设计,三、凸凹模间隙,V形弯曲模的凸、凹模间隙是靠调整压机的闭合高度来控制的，设计时可以不考虑。,U形件弯曲模的

16、凸、凹模单边间隙一般可按下式计算：,式中 C间隙系数，可查表38。,当工件精度要求较高时，其间隙应适当缩小，取Z/2t。,44,3.7、弯曲模工作部分尺寸的设计,四、U形件弯曲凸、凹模横向尺寸及公差,决定原则：工件标注外形尺寸时，应以凹模为基准件，间隙取在凸模上。工件标注内形尺寸时，应以凸模为基准件，间隙取在凹模上。,45,3.7、弯曲模工作部分尺寸的设计,（2）尺寸标注在内形上,（1）尺寸标注在外形上,凹模尺寸,凸模尺寸,凸模尺寸,凹模尺寸,凸、凹模的制造公差，可采用79级精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一级。,式中,46,3.8、弯曲模典型结构,一、V形件弯曲模,形弯曲模的一般结构形式

17、1凸模2定位板3凹模4定位尖5顶杆 6形顶板7顶板8定料销9反侧压块,敞开式弯曲模 定位夹 顶杆 V型顶板 定位销,47,3.8、弯曲模典型结构,通用弯曲模,48,3.8、弯曲模典型结构,V形精弯模,1凸模 2支架 3定位板（或定位销）4活动凹模 5转轴 6支承板 7顶杆,49,3.8、弯曲模典型结构,凸模,凹模,弹簧,凸模活动镶块,凹模活动镶块,二U形件弯曲模,50,3.8、弯曲模典型结构,弯曲角小于90的形弯曲模 1凸模 2转动凹模 3弹簧,51,3.8、弯曲模典型结构,三,帽形件一次弯曲模,两次成帽形弯曲模,帽形件弯曲模,52,3.8、弯曲模典型结构,帽形件复合弯曲模（先内角后外角）,1凹模 2活动凸模 3摆块 4垫板 5推板,53,3.8、弯曲模典型结构,1顶板 2定位销 3反侧压块 4凸模 5凹模 6上模座 7压块 8橡皮 9凸模托板 10活动凸模 11下模座,四Z形件弯曲模,54,3.8、弯曲模典型结构,五、冲孔、落料和弯曲的二工位级进模,凸凹模同时起落料凸模和弯曲凹模的作用,55,课后习题,1.弯曲程度用什么来衡量，为什么？ 2.什么是弯曲回弹，如何避免弯曲回弹？ 3.进行弯曲模设计时需要注意什么？,