第四章彎曲工藝與磨具設計

1、4.1 彎曲變形過程分析 4.2 彎曲件質(zhì)量分析及控制 4.3 彎曲工藝計算 4.4 彎曲工藝設計 4.5 彎曲模設計 4.6 彎曲模設計舉例 能根據(jù)彎曲件的廢品形式分析其產(chǎn)生的原因，熟能根據(jù)彎曲件的廢品形式分析其產(chǎn)生的原因，熟 悉解決的措施。悉解決的措施。 能完成典型彎曲件的工藝與模具設計。能完成典型彎曲件的工藝與模具設計。 能力要求 彎曲定義 彎曲彎曲是指在沖壓生產(chǎn)中，利用模具將制件彎曲成一是指在沖壓生產(chǎn)中，利用模具將制件彎曲成一 定角度和形狀的加工方法。定角度和形狀的加工方法。 彎曲示例 生活中的彎曲零件 用模具成形彎曲件一 用模具成形彎曲件二 彎曲使用的模具叫彎曲模彎曲使用的模具叫彎曲

2、模 擴展閱讀 4.1 彎曲變形過程分析彎曲變形過程分析 4.1.1 彎曲變形過程彎曲變形過程 V V形彎曲件的彎曲過程 l0l1l2l r0r1r2r 彎曲方式 a）自由彎曲 b）校正彎曲 a1b1 4.1.2 彎曲變形特點 彎曲后 彎曲前 寬板彎曲窄板彎曲 彎曲毛坯的橫截面變化情況 彎曲變形區(qū)的變形特點 工件分成了直邊和圓角兩個部分，變形主要發(fā)生在圓角部分，工件分成了直邊和圓角兩個部分，變形主要發(fā)生在圓角部分， 圓角是彎曲變形的主要變形區(qū)圓角是彎曲變形的主要變形區(qū)。 變形區(qū)變形不均勻：外區(qū)切向受拉伸長；內(nèi)區(qū)切向受壓縮短，變形區(qū)變形不均勻：外區(qū)切向受拉伸長；內(nèi)區(qū)切向受壓縮短， 出現(xiàn)出現(xiàn)應變中性

3、層應變中性層變形前后長度不發(fā)生變化的金變形前后長度不發(fā)生變化的金 屬層。屬層。 變形區(qū)厚度變薄，變形區(qū)厚度變薄，t/tt/t1 1，變薄程度與，變薄程度與r r 的大小有的大小有 關。關。 橫截面的變化：寬板不變，窄板內(nèi)區(qū)變寬、外區(qū)變窄。橫截面的變化：寬板不變，窄板內(nèi)區(qū)變寬、外區(qū)變窄。 4.1.3 彎曲變形區(qū)的應力應變狀態(tài)彎曲變形區(qū)的應力應變狀態(tài) 4.2 彎曲件質(zhì)量分析及控制 4.2.1 彎裂 4.2.2 回彈 4.2.3 偏移 4.2.4 板料橫截面的畸變和翹曲變形 4.2.5 變形區(qū)變薄和彎曲件長度增加 4.2.1 彎裂彎裂 彎裂彎裂是指彎曲變形區(qū)外層材料產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。是指彎曲變形區(qū)外層

4、材料產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。 產(chǎn)生彎裂的主要原因是彎曲變形程度超出被彎材料的成形產(chǎn)生彎裂的主要原因是彎曲變形程度超出被彎材料的成形 極限。極限。 彎裂可以避免。彎裂可以避免。 1. 1. 彎曲變形程度 r/t表示彎曲變形程度大小。 r/t越小，彎曲變形程度越大，有一最小相對彎曲半徑rmin/t 2.2. 最小相對彎曲半徑及其影響因素 1)1)材料的力學性能：塑性好，材料的力學性能：塑性好， r rmin min/t /t小。小。 2)2)板料的纖維方向：彎曲線與板料的纖維方向：彎曲線與 纖維方向垂直，纖維方向垂直，r rmin min/t /t小小 最小相對彎曲半徑是指板料彎曲時最外層纖維瀕于拉裂時的

5、彎曲半徑與板 料厚度的比值 影響最小相對彎曲半徑的因素： 3)3)板料的表面質(zhì)量和側(cè)邊質(zhì)量：表面質(zhì)量和側(cè)面質(zhì)量好，板料的表面質(zhì)量和側(cè)邊質(zhì)量：表面質(zhì)量和側(cè)面質(zhì)量好， r rmin min/t /t小小 4)4)板料的厚度薄：板料的厚度?。?r rmin min/t /t小小 3.最小彎曲半徑的值 見表4-2 （1 1）彎曲變形區(qū)的內(nèi)圓角半徑）彎曲變形區(qū)的內(nèi)圓角半徑r r 稱為稱為彎曲半徑。彎曲半徑。 （2 2）彎曲半徑與板料厚度的比值）彎曲半徑與板料厚度的比值r/t r/t 稱為稱為相對彎曲半徑。相對彎曲半徑。 （3 3）彎曲時板料最外層纖維瀕于拉裂時的彎曲半徑稱為）彎曲時板料最外層纖維瀕于拉裂

6、時的彎曲半徑稱為最小最小 彎曲半徑彎曲半徑r rmin min。 。 （4 4）最小彎曲半徑與板料厚度的比值稱為）最小彎曲半徑與板料厚度的比值稱為最小相對彎曲半徑最小相對彎曲半徑 r rmin min/ /t t。 。 （5 5）制件被彎曲加工的角度，即彎曲后制件直邊夾角的補角）制件被彎曲加工的角度，即彎曲后制件直邊夾角的補角 1 1稱為稱為彎曲角。彎曲角。 （6 6）彎曲后制件直邊夾角的對角）彎曲后制件直邊夾角的對角稱為稱為彎曲中心角彎曲中心角。 （7 7）彎曲后制件直邊的夾角）彎曲后制件直邊的夾角稱為稱為彎曲件角度彎曲件角度。 彎曲工藝各參數(shù)定義： 4.4.控制彎裂的措施 （1 1）選擇塑

7、性好的材料進行彎曲，對冷作硬化的材料在彎）選擇塑性好的材料進行彎曲，對冷作硬化的材料在彎 曲前進行退火處理。曲前進行退火處理。 （2 2）采用）采用r/tr/t大于大于r rmin min/t /t的彎曲。的彎曲。 （3 3）排樣時，使彎曲線與板料的纖維組織方向垂直。）排樣時，使彎曲線與板料的纖維組織方向垂直。 （4 4）將有毛刺的一面朝向彎曲凸模一側(cè)，或彎曲前去除毛）將有毛刺的一面朝向彎曲凸模一側(cè)，或彎曲前去除毛 刺。避免彎曲毛坯外側(cè)有任何劃傷、裂紋等缺陷。刺。避免彎曲毛坯外側(cè)有任何劃傷、裂紋等缺陷。 4.2.2 回彈回彈 彎曲回彈是指彎曲件從模具中取出時，其形狀和尺寸變得與模具不一致的現(xiàn)象

8、， 簡稱回彈或彈復或回跳。 回彈的原因是塑性彎曲時的 總變形是由塑性變形和彈性 變形兩部分組成，當外載荷 去除后，塑性變形保留下來，而彈性變 形會完全消失。 1. 1. 回彈的表現(xiàn)形式 p - 0 0 （）彎曲半徑的改變，由加載時的rp變?yōu)樾遁d時的r （）彎曲件角度的改變，改變量： 當時，稱為正回彈 當時，稱為負回彈 1）材料的力學性能:屈服極限越大、硬化指數(shù)越高，回彈量越大； 彈性模量越大，回彈越小。 2）相對彎曲半徑:越大，回彈越大。 3）彎曲中心角:越大，變形區(qū)的長度越長，回彈積累值也越大， 故回彈增加。 4）彎曲方式 ：校正彎曲的回彈比自由彎曲時大為減小。 5）工件形狀： 形狀越復雜、

9、一次彎曲的角度越多，回彈越小。 6）模具結(jié)構(gòu)： 帶底凹模的回彈小。 2. 2. 影響回彈的因素影響回彈的因素 3. 3. 減少回彈的措施 （1）改進彎曲件的設計并合理選材 1）盡量避免選用過大的r/t。 2）盡量選用屈服極限小、硬化指數(shù)小、彈性模量大的板料 進行彎曲。 （2 2）采取適當?shù)膹澢に? ,改變變形區(qū)的應力應變狀態(tài)。 1）采用校正彎曲代替自由彎曲。 2）采用拉彎工藝 3）對冷作硬化的材料須先退火，使其屈服點s 降低。對回 彈較大的材料，必要時可采用加熱彎曲。 （3 3）合理設計彎曲模 1）補償法 2 2）將模具做成局部突起 3）軟模法 4.2.3 偏移偏移 偏移偏移是指彎曲過程中板

10、料毛坯在模具中發(fā)生移動的現(xiàn)象。是指彎曲過程中板料毛坯在模具中發(fā)生移動的現(xiàn)象。 偏移的結(jié)果使彎曲件兩直邊的長度不符合圖紙要求，因此必偏移的結(jié)果使彎曲件兩直邊的長度不符合圖紙要求，因此必 須消除偏移現(xiàn)象。須消除偏移現(xiàn)象。 1.1.產(chǎn)生偏移的原因 （1 1）彎曲件坯料形狀左右不對稱。）彎曲件坯料形狀左右不對稱。 （2 2）坯料定位不穩(wěn)定，壓料效果不理想。）坯料定位不穩(wěn)定，壓料效果不理想。 （3 3）模具結(jié)構(gòu)左右不對稱。）模具結(jié)構(gòu)左右不對稱。 2. 2. 控制偏移的措施 1）選擇可靠的定位和壓料方式，采用合適的模具結(jié)構(gòu) 2）對于小型不對稱的彎曲件采用成對彎曲再剖切的工藝 4.2.4 板料橫截面的畸變和

11、翹曲變形 4.2.5 變形區(qū)變薄和彎曲后長度增加變形區(qū)變薄和彎曲后長度增加 使得彎曲件毛坯尺寸難以精確確定。使得彎曲件毛坯尺寸難以精確確定。 彎曲模設計步驟是先設計彎曲模，再設計落料模。彎曲模設計步驟是先設計彎曲模，再設計落料模。 4.3 彎曲工藝計算彎曲工藝計算 4.3.1 彎曲件毛坯尺寸的計算彎曲件毛坯尺寸的計算 1. 應變中性層的位置 應變中性層是指彎曲變形前后長度保持不變的金屬層?；驈澢?變形區(qū)切向應變?yōu)榱愕慕饘賹印?2.2.彎曲件毛坯長度的計算 （1）圓角半徑r 0.5t的彎曲件 1）從彎曲件一端開始，將其分成若干段直線段和圓弧段。 （2 2）圓角半徑r0.5trr+2t （3）彎曲

12、件孔邊距離應滿足： 彎曲直角時， lmin=r+2t 3.對彎曲件的精度要求 彎曲件的尺寸公差須符合GB/T13914-2002， 角度公差符合GB/T13915-2002， 未注形位公差符合GB/T13916-2002， 未注形位公差尺寸的極限偏差符合GB/T15055-2007 4.4.對彎曲件的材料要求 彎曲件的材料要具有良好的塑性，較小的屈強比， 較大的彈性模量 5.對尺寸標注的要求 3.4.2 彎曲件的工序安排彎曲件的工序安排 ）形狀簡單的彎曲件：采用一次彎曲成形。 形狀復雜的彎曲件：采用二次或多次彎曲成形。 ）批量大而尺寸較小的彎曲件：盡可能采用級進?；驈秃夏?。 ）需多次彎曲時：先

13、彎兩端，后彎中間部分，前次彎曲應考慮 后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響前次已成形的形 狀。 ）彎曲件形狀不對稱時：盡量成對彎曲，然后再剖切。 典型彎曲件的工序安排 一次彎曲 二次彎曲 第一次彎曲 第二次彎曲 三次彎曲 第一次彎曲 第二次彎曲 第三次彎曲 四次彎曲 第一次彎曲 第二次彎曲 第三次彎曲 第四次彎曲 彎曲件的工序安排比較靈活 工件的形狀工件的形狀 精度要求精度要求 批量大小批量大小 一次彎曲 2次彎曲 4次彎曲 彎曲模的結(jié)構(gòu)分析彎曲模的結(jié)構(gòu)分析 彎曲模的零件設計彎曲模的零件設計 3.5 彎曲模設計 4.5.1 彎曲模類型及結(jié)構(gòu)彎曲模類型及結(jié)構(gòu) 1. V形件彎曲模 形件精彎模 1

14、-凸模 2-定位板 3-活動凹模 4-支撐板 5-頂桿 V V形精彎模 形件精彎模 2. L2. L形件彎曲模 3.U形件彎曲模 U U形彎曲模 閉角形件的彎曲模 閉角形彎曲件模具一 1凸模2轉(zhuǎn)動凹模3彈簧 閉角形彎曲件模具二 閉角形彎曲件模具二 4四角形件彎曲模 四角形件一次成形彎曲模 四角形件兩次成形彎曲模 1凸凹模 2凹模 3活動凸模 4頂桿 5-下模座 6-定位板 7-推件塊 8-推桿 四角形件復合彎曲模 四角形件復合彎曲模 帶擺塊的四角形件彎曲模 1凹模 2活動凸模 3擺 塊 4墊板 5推件塊 凹模擺動四角形件彎曲模 5. Z5. Z形件彎曲模 Z形件一次彎曲模 分左右兩步彎曲Z Z

15、形件的彎曲模 分左右兩步彎曲Z Z形件的彎曲模 6. 6. 圓形件彎曲模 小圓2次彎曲模 第一次彎曲U形 第一次彎卷圓 小圓一次彎曲模 小圓一次彎曲模 1支撐 2凸模 3擺動凹模 4頂板 帶擺動凹模圓形件一次彎曲成形模 帶擺動凹模大圓形件一次彎曲成形模 兩道工序彎曲大圓 首次彎曲 二次彎曲 三道工序彎曲大圓 首次彎曲二次彎曲 三次彎曲 鉸鏈件分鉸鏈件分2 2次彎曲模次彎曲模 7. 鉸鏈件彎曲模 鉸鏈件一次彎曲模 8. 8. 其它彎曲模 （1）切斷彎曲復合模 （2）級進彎曲模 級進彎曲模 4.5.2 彎曲模具零件設計彎曲模具零件設計 （1 1）凸模圓角半徑）凸模圓角半徑 （2 2）凹模圓角半徑）

16、凹模圓角半徑 （3 3）凹模深度）凹模深度 （4 4）凸凹模間隙）凸凹模間隙 （5 5）U U形彎曲凸、凹形彎曲凸、凹 模的寬度尺寸模的寬度尺寸 1.工作零件的設計 （1）凸模圓角半徑 凹模圓角半徑的大小影響彎曲過程中 的彎曲力、彎曲模壽命和彎曲件質(zhì)量。 （2）凹模圓角半徑 （3 3）凹模深度）凹模深度 （4）凸、凹模間隙c 凸、凹模間隙大小影響到彎曲力、彎曲模壽命和彎曲件質(zhì)量。 V形彎曲件的模具間隙不需要設計，可通 過調(diào)整壓力機閉合高度得到 鋼板 c=（1.051.15）t 有色金屬 c=（11.1）t 當對彎曲件的精度要求較高時，間隙值應適當減小， 可以取c=t。 （5 5）U U形彎曲凸

17、、凹模的寬度尺寸形彎曲凸、凹模的寬度尺寸 2.2.定位零件的設計 由于送進彎曲模的毛坯是單個毛坯，因此彎曲模中使由于送進彎曲模的毛坯是單個毛坯，因此彎曲模中使 用的定位零件是定位板或定位銷。用的定位零件是定位板或定位銷。 3.3.壓料、卸料、送料零件設計 剛性接觸 4.固定零件的設計 包括：模柄、上模座、下模座、導柱、導套、墊板、 固定板、螺釘、銷釘?shù)?，參考沖裁模設計。 練習練習3 3 加工圖示零件，試繪制出具有典型結(jié)構(gòu)的彎曲模裝配圖，要求采用導柱導套導向、 剛性推件裝置推件、頂件裝置頂件，定位板定位。 復習思考題一復習思考題一 1.1.什么是彎曲？什么是彎曲？ 2.2.簡述彎曲變形特點。簡述彎曲變形特點。 3.3.什么是應變中性層？什么是應變中性層？ 4.4.什么是彎曲半徑？什么是彎曲半徑？ 5.5.什么是最小相對彎曲半徑？什么是最小相對彎曲半徑？ 6.6.什么是彎曲角？什么是彎曲角