彎曲工藝與彎曲模設(shè)計.ppt

折彎工藝與折彎模設(shè)計,By TTDC 2008/08/14,折彎的應(yīng)用為何？,折彎的應(yīng)用為何？,折彎的應(yīng)用為何？,折彎的應(yīng)用為何？,1.有哪些因素影響彎曲的工藝性？,折彎工藝與折彎模設(shè)計,2.彎曲件毛坯展開尺寸計算的依據(jù)是什麼？,3.彎曲力如何計算？,折彎件的工程安排,彎曲件的工程安排應(yīng)根據(jù)工件形狀、精度等級、生產(chǎn)批量以及材料的力學(xué)性質(zhì)等因素進(jìn)行考慮。彎曲工程安排合理，則可以簡化模具結(jié)構(gòu)、提高工件質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率。,折彎件的工程安排,形狀簡單的折彎件：採用一次折彎成形； 形狀複雜的折彎件：採用二次或多次折彎成形。 批量大而尺寸較小的折彎件： 盡可能採用級進(jìn)?；蜓}合模。 需多次折彎時： 先彎兩端，後彎中間部分，前次折彎應(yīng)考慮後次折彎有可靠的定位，後次折彎不能影響前次已成形的形狀。 折彎件形狀不對稱時： 盡量成對折彎，然後再剖切（圖3.7.1）,一、折彎件的工程安排原則,折彎件的工程安排,二、典型折彎件的工程安排,一次折彎,二次折彎,第一次折彎,第二次折彎,折彎件的工程安排,二、典型折彎件的工程安排（續(xù)）,三次折彎,第一次折彎,第二次折彎,第三次折彎,折彎件的工程安排,二、典型折彎件的工程安排（續(xù)）,四次折彎,第一次折彎,第二次折彎,第三次折彎,第四次折彎,折彎模典型結(jié)構(gòu),一、折彎模的分類與設(shè)計特點,設(shè)計時應(yīng)考慮以下要點： 1、 坯料的定位要準(zhǔn)確、可靠； 2、模具結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙坯料的轉(zhuǎn)動和移動； 3、模具結(jié)構(gòu)應(yīng)保證折彎時上下模間水平方向的錯移力得到平衡； 4、折彎結(jié)束時，折彎件應(yīng)校正； 5、坯料的安放和折彎件的取出要方便、迅速、生產(chǎn)效率高、操作安全； 6、回彈量較大的材料，應(yīng)考慮便於修正的可能。,折彎模典型結(jié)構(gòu),V形件折彎模,一、單工程折彎模,形折彎模的一般結(jié)構(gòu)形式 1凸模 2定位板 3凹模 4定位尖 5頂桿 6形頂板7頂板8定料銷9反側(cè)壓塊,折彎模典型結(jié)構(gòu),一、單工程折彎模（續(xù)）,1-凸模 2支架 3定位板（或定位銷）4活動凹模 5轉(zhuǎn)軸 6支承板 7頂桿,這種結(jié)構(gòu)特別適用於有精確孔位的小零件、坯料不易放平穩(wěn)的帶窄條的零件以及沒有足夠壓料面的零件。,折彎模典型結(jié)構(gòu),U形件折彎模,一、單工程折彎模（續(xù)）,圖a所示為開底凹模，用於底部不要求平整的製件。圖用於底部要求平整的折彎件。圖c用於料厚允差較大而外側(cè)尺寸要求較高的折彎件，其凸模為活動結(jié)構(gòu)，可隨料厚自動調(diào)整凸模橫向尺寸。圖d用於料厚允差較大而內(nèi)側(cè)尺寸要求較高的折彎件，凹模兩側(cè)為活動結(jié)構(gòu)，可隨料厚自動調(diào)整。,折彎角小於90的U形折彎模,動畫,折彎模典型結(jié)構(gòu),一、單工程折彎模（續(xù)）,形件一次折彎模,兩次成形折彎模,形件複合折彎模,帶擺塊的形件折彎模,Z形件折彎模,形件折彎模,圖a結(jié)構(gòu)簡單，但由於沒有壓料裝置，壓彎時坯料容易滑動，只適用於要求不高的零件。圖b為有頂板和定位銷的Z形件折彎模，能有效防止坯料的偏移。反側(cè)壓塊的作用是克服上、下模之間水平方向的錯移力，同時也為頂板導(dǎo)向，防止其竄動。,折彎模典型結(jié)構(gòu),一、單工程折彎模（續(xù)）,圓形件折彎模,（1）直徑d5mm的小圓形件,（2）直徑d20mm的大圓形件,帶擺動凹模的一次折彎成形模,兩道工程折彎大圓,三道工程折彎大圓,小圓一次壓彎模,自動推件圓形件一次折彎模,折彎模典型結(jié)構(gòu),一、單工程折彎模（續(xù)）,鉸鏈件折彎模,其它形狀折彎件的折彎模,滾軸式折彎模,帶擺動凸模折彎模,帶擺動凹模的折彎模,卷圓的原理：,通常是採用推圓法,鉸支板折彎模,折彎模典型結(jié)構(gòu),對於批量大、尺寸較小的折彎件，為了提高生產(chǎn)率，操作安全，保證產(chǎn)品質(zhì)量等，可以採用級進(jìn)折彎模進(jìn)行多工位的衝裁、壓彎、切斷連續(xù)工藝成形。,二、級進(jìn)模,折彎模典型結(jié)構(gòu),對於尺寸不大的折彎件，還可以採用複合模，即在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，在模具同一位置上完成落料、折彎、衝孔等幾種不同工程。,三、複合模,折彎模典型結(jié)構(gòu),對於小批生產(chǎn)或試制生產(chǎn)的零件，一般採用通用折彎模。 圖3.8.20是經(jīng)多次V形折彎製造複雜零件的例子。 圖3.8.21是折彎機(jī)上用的通用折彎模。 圖3.8.22為通用V形折彎模。 圖3.8.23為通用U形、,四、通用折彎模,形件折彎模結(jié)構(gòu)簡圖。,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,1.模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證坯料在折彎時不發(fā)生偏移: 用定料銷定位（圖3.8.3b），定料銷裝在頂板上時應(yīng)注意防止頂板與凹模之間產(chǎn)生竄動（3.8.1e）、（圖3.8.9b）; 工件無孔時可採用定位尖（圖3.8.1b）、頂桿（圖3.8.7）、頂板（圖3.8.1d、圖3.8.6）等措施防止坯料偏移。,一、折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,2.模具結(jié)構(gòu)不應(yīng)妨礙坯料在合模過程中應(yīng)有的轉(zhuǎn)動和移動 （圖3.8.7 、3.8.20）。 3.模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證折彎時產(chǎn)生的水平方向的錯移力得到平衡（圖3.8.1e、圖3.8.9b、圖3.8.13）。,一、折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)注意的問題（續(xù)）,取等於工件的折彎半徑，但不應(yīng)小於表3.2.2所列的最小折彎半徑 值rmin。 當(dāng)/10時，則應(yīng)考慮回彈，將凸模圓角半徑 加以修正。,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,1.凸模圓角半徑,二、折彎模工作部分尺寸的設(shè)計,當(dāng)工件的相對折彎半徑/較小時，凸模圓角半徑,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、折彎模工作部分尺寸的設(shè)計（續(xù)）,2.凹模圓角半徑,凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在折彎時坯料會發(fā)生偏移。,t2mm時，,（36）,24時，,（23）,4時，,2,V形折彎凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,3.凹模深度,二、折彎模工作部分尺寸的設(shè)計（續(xù)）,V形件折彎模：,U形件折彎模：,凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，工件回彈大且不平直，影響工件質(zhì)量。若過大，則浪費模具鋼材，且需衝床有較大的工作行程。,凹模深度及底部最小厚度值可查表3.9.1.但應(yīng)保證凹模開口寬度之值不能大於折彎坯料展開長度的0.8倍。,對於彎邊高度不大或要求兩邊平直的U形件，則凹模深度應(yīng)大於零件的高度,圖中 值H0見表3.9.2；對於彎邊高度較大，而平直度要求不高的U形件，可採用圖3.9.1c所示的凹模形式，凹模深度L0值見表3.9.3。,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,二、折彎模工作部分尺寸的設(shè)計（續(xù)）,4.凸、凹模間隙,V形折彎模的凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓機(jī)的閉合高度來控制的，設(shè)計時可以不考慮。,U形件折彎模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計算：,式中 C間隙係數(shù)，可查 表3.9.4。,當(dāng)工件精度要求較高時，其間隙應(yīng)適當(dāng)縮小，取Z/2t。,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,5.U形件折彎凸、凹模橫向尺寸及允差,二、折彎模工作部分尺寸的設(shè)計（續(xù)）,決定原則： 工件標(biāo)注外形尺寸時，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上。 工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,5.U形件折彎凸、凹模橫向尺寸及允差（續(xù)）,二、折彎模工作部分尺寸的設(shè)計（續(xù)）,（2）尺寸標(biāo)注在外形上,（）尺寸標(biāo)注在外形上,凹模尺寸,凸模尺寸,凸模尺寸,凹模尺寸,凸、凹模的製造允差，可採用79級精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級。,式中,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、斜楔滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計,一般的衝壓加工方向為垂直方向，而當(dāng)工件加工方向要求是水平或傾斜一定角度時，則應(yīng)採用斜楔滑塊機(jī)構(gòu)。通過斜楔滑塊機(jī)構(gòu)可將壓力機(jī)滑塊的垂直運動轉(zhuǎn)化為凸模、凹模的水平運動或傾斜運動，從而進(jìn)行衝側(cè)孔、折彎等工程的加工。下面主要介紹滑塊水平運動的情況。,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,1.斜楔、滑塊之間的行程關(guān)係,三、斜楔滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計,斜楔角一般取40，為了增大滑塊行程s，也可取45、50等。一般要求斜楔的有效行程s1應(yīng)大於滑塊的行程s。,與s/ s1的關(guān)係見 表3.9.5。,折彎模結(jié)構(gòu)設(shè)計,三、斜楔滑塊機(jī)構(gòu)設(shè)計,2.斜楔滑塊的結(jié)構(gòu)設(shè)計,復(fù)位機(jī)構(gòu)，一般採用彈簧，有時也用氣缸等裝置。此外，還應(yīng)設(shè)置後擋塊均衡側(cè)向力和進(jìn)行滑塊後退限位，在大型模具上也可把後擋塊與模座鑄成一體。為保證滑塊的運動精度，滑塊導(dǎo)滑必須可靠，滑塊在導(dǎo)滑槽內(nèi)的運動要平穩(wěn)，無卡緊、上下竄動和左右晃動現(xiàn)象，一般滑塊與導(dǎo)滑槽間應(yīng)上、下與左、右各有一對平面呈動配合，配合精度為H8/g7或H8/h8。如果滑面單位面積的壓力如果超過50兆帕?xí)r，應(yīng)設(shè)置防磨板，以提高使用壽命。,彎曲變形的過程與特點,V型彎曲變形的過程,彎曲前後坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的變化,1.彎曲圓角部分是彎曲變形的主要變形區(qū) 變形區(qū)的材料外側(cè)伸長，內(nèi)側(cè)縮短，中性層長度不變。 2.彎曲變形區(qū)存在應(yīng)變中性層 應(yīng)變中型層是指在變形前後金屬纖維的長度沒有發(fā)生改變的那一層金屬纖維。 3. 變形區(qū)材料厚度變薄的現(xiàn)象 變形程度愈大，變薄現(xiàn)象愈嚴(yán)重。 4.變形區(qū)橫斷面的變形 變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。主要影響因素為板料的相對寬度。 (寬板) 橫斷面幾乎不變； (窄板) 斷面變成了內(nèi)寬外窄的扇形。,板料彎曲變形特點,彎曲時變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變,板料在塑性彎曲時,變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)取決於彎曲毛坯的想對寬度 以及彎曲變形程度。 窄板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是平面的，應(yīng)變狀態(tài)是立體的。 寬板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是立體的，應(yīng)變狀態(tài)是平面的。,當(dāng)彎曲結(jié)束，外力去除後，塑性變形留存下來，而彈性變形則完全消失。彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)而伸長，產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應(yīng)尺寸不一致的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為彎曲件的彈性回跳（簡稱回彈）。,彎曲卸載後彎曲件的回彈,回彈現(xiàn)象,圖3.2.1彎曲件的彈性回跳,(1)彎曲半徑增大 卸載前板料的內(nèi)半徑 (與 凸模的半徑吻合)在卸載後增加 至 。彎曲半徑的增加量為： (2)彎曲中心角的變化 卸載前彎曲中心角為 (與 凸模頂角相吻合)，卸載後變化 為 。彎曲件角度的變化量為：,回彈性的表現(xiàn)形式,1.材料的力學(xué)性能 材料的屈服點 越高，彈性模量E越小，彎曲彈性回跳越大。 2.相對彎曲半徑 相對彎曲變徑 越大，則回彈也越大。 3.彎曲中心角 彎曲中心角 越大，表明變形區(qū)的長度越長，故回彈的積累值越大，其回彈角越大。但對彎曲半徑的回彈影響不大。,影響回彈的因素,4.彎曲方式及彎曲模具結(jié)構(gòu) 採用校正彎曲時，工件的回彈小。 5.彎曲件形狀 工件的形狀越複雜，一次彎曲所成形的角度數(shù)量越多，使回彈困難，因而回彈角減小。 6.模具間隙 在壓彎U形件時，間隙大，材料處於鬆動狀態(tài)，回彈就大；間隙小，材料被擠壓，回彈就小。 7.非變形區(qū)的影響,影響回彈的因素,減少回彈的措施,1.材料選擇 應(yīng)盡可能選用彈性模數(shù)大的，屈服極限小，機(jī)械性比較穩(wěn)定的材料。 2.改進(jìn)彎曲件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 設(shè)計彎曲件時改進(jìn)一些結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)彎曲件的剛度以減小回彈。比如：在變形區(qū)壓加強(qiáng)肋或壓成形邊翼，增加彎曲件的剛性，使彎曲件回彈困難（如下圖）,減少回彈的措施,3. 從工藝（工序）上採取措施 (1)採用熱處理工藝 對一些硬材料和已經(jīng)冷作硬化的材料，彎曲前先進(jìn)行退火處理，降低其硬度以減少彎曲時的回彈，待彎曲後再淬硬。在條件允許的情況下，甚至可使用加熱彎曲。 (2)增加校正工序 運用校正彎曲工序，對彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，以減少回彈量。 (3)採用拉彎工藝 對於相對彎曲半徑很大的彎曲件，由於變形區(qū)大部分處於彈性變形狀態(tài)，彎曲回彈量很大。這時可以採用拉彎工藝。,減少回彈的措施,4. 從模具結(jié)構(gòu)採取措施 (1) 補償法 利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點，按預(yù)先估算或試驗所得的回彈量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和幾何形狀，以相反方向的回彈來補償工件的回彈量(如右圖) 。,減少回彈的措施,4. 從模具結(jié)構(gòu)採取措施 (2)校正法 可以改變凸模結(jié)構(gòu)，使校正力集中在彎曲變形區(qū)，加大變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的改變程度（迫使材料內(nèi)外側(cè)同為切向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)變 ）如下圖。,減少回彈的措施,4. 從模具結(jié)構(gòu)採取措施 (3) 縱向加壓法 在彎曲過程完成後，利用模具的 突肩在 彎曲件的端部縱向加壓（如下圖 ）, 使彎曲變形區(qū)橫斷面上都受到壓應(yīng)力，卸載時工件內(nèi)外側(cè)的回彈趨勢相反，使回彈大為降低。利用這種方法可獲得較精確的彎邊尺寸，但對毛坯精度要求較高。,減少回彈的措施,4. 從模具結(jié)構(gòu)採取措施 (4) 壓筋彎曲法 利用壓筋（槽）阻隔材料壓延應(yīng)力，並使之加工硬化效果從而達(dá)到目的。,彎曲件毛坯展開尺寸計算,（1）圓角半徑 的彎曲件，如圖。 圖(b)中，毛坯的展開長度 圖(a)中，毛坯的展開長度,彎曲件毛坯展開尺寸計算,（2）無圓角半徑的彎曲( ) 無圓角半徑彎曲件的展開長度一般根據(jù)彎曲前後體積相等的原則，考慮到彎曲圓角變形區(qū)以及相鄰直邊部分的變薄因素，採用經(jīng)過修正的公式來進(jìn)行計算，查表可得。,彎曲成型力的計算,彎曲力是設(shè)計彎曲模和選擇壓力機(jī)噸位的重要依據(jù)。生產(chǎn)中常用經(jīng)驗公式概略計算彎曲力，作為設(shè)計彎曲成型過程和選擇衝壓設(shè)備的依據(jù)。 1.自由彎曲時的彎曲力 V形彎曲件彎曲力： U形彎曲件彎曲力：,一般而言，取相對剪切力的1/41/3做概算,彎曲成型力的計算,2. 校正彎曲時的彎曲力 校正彎曲是在自由彎曲階段後，進(jìn)一步使對貼合凸模、凹模表面的彎曲件進(jìn)行擠壓，其校正力比自由壓彎力大得多。由於這兩個力先後作用，校正彎曲時只需計算校正彎曲力。V形彎曲件和U形彎曲件均按下式計算： 式中： 為校正彎曲時的彎曲力( N )； 為校正部分垂直投影面積( )； 為單位面積上的校正力( ) 。,一般而言，取相對剪切力的1/31/2做概算,圖面說明,附註：,形件折彎模,凸模,凹模,彈簧,凸?；顒予倝K,凹模活動鑲塊,凹?；顒予倝K,定位銷,轉(zhuǎn)軸,頂板,折彎角小於90的形折彎模 1凸模 2轉(zhuǎn)動凹模 3彈簧,形件一次成形折彎模,）首次折彎 ）二次折彎 1凸模 2定位板 3凹模 4頂板 5下模形,形件兩次成形折彎模,動畫,1凸凹模 2凹模 3活動凸模 4頂桿,形件複合折彎模,帶擺塊的 形件折彎模,1凹模 2活動凸模 3擺塊 4墊板 5推板,動畫,1頂板 2定位銷 3反側(cè)壓塊 4凸模 5凹模 6上模座 7壓塊 8橡皮 9凸模托板 10