第3章彎曲工藝與彎曲模

1、第三節(jié) 彎曲卸載后的回彈第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸計算第五節(jié) 彎曲力的計算第六節(jié) 彎曲件的工藝性第七節(jié) 彎曲件的工序安排第八節(jié) 彎曲模設(shè)計第一節(jié) 彎曲變形過程及變形特點第二節(jié) 最小彎曲半徑本章目錄第3章 彎曲彎曲是將板料、棒料、型材或管料等彎成一定形狀和角度的零件的一種沖壓成形工序。 彎彎曲曲成成形形典典型型零零件件 概述第四章 彎曲彎曲方法彎曲方法：彎曲模：彎曲模與沖裁模相比： 準(zhǔn)確準(zhǔn)確工藝計算難，模具動作復(fù)雜動作復(fù)雜、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)律性不強(qiáng)規(guī)律性不強(qiáng)。 彎曲所使用的模具。 彎曲方法可分為在壓力機(jī)上利用模具進(jìn)行的壓彎以及在專用彎曲設(shè)備上進(jìn)行的折彎、滾彎、拉彎等。 用模具成形的彎曲件之一、之二生活中的

2、彎曲件生活中的彎曲零件生活中的彎曲零件彎曲件的彎曲方法用用模模具具成成形形彎彎曲曲件件一一用用模模具具成成形形彎彎曲曲件件二二 1)彎曲變形區(qū)主要在彎曲件的圓角部分。 2)彎曲變形區(qū)內(nèi),在板料的外層切向纖維受拉而伸長,在內(nèi)層切向纖維受壓縮而縮短。 應(yīng)變中性層:在縮短和伸長兩變形區(qū)域之間,必有一層金屬纖維變形前后長度保持不變。 隨著彎曲逐漸進(jìn)行,應(yīng)變中性層逐漸內(nèi)移。 3)在彎曲變形區(qū)中,板料變形后產(chǎn)生厚度變薄現(xiàn)象。 (r/t ) , t t( ) t1 變薄系數(shù)=t1/t2.彈-塑性彎曲與純塑性彎曲概念 彎曲變形過程: 1.彈性彎曲階段; 2.彈-塑性彎曲階段:當(dāng)r/t=1/2(E/s)-1時,

3、處于臨界階段; r/t不斷減少,使得塑性變形由內(nèi)外表面向中心逐步擴(kuò)展。 3.純塑性彎曲階段: r/t進(jìn)一步減少,材料內(nèi)部基本上全是塑性變形區(qū),只有中間極薄的一層彈性變形區(qū),可以忽略不計。 五.板料塑性彎曲的變形特點 1.應(yīng)變中性層位置的內(nèi)移根據(jù)變形前后金屬體積不變條件:塑性彎曲后,其應(yīng)變中性層長度不變: l= R=r+t塑性彎曲后,其應(yīng)變中性層位置: =(r/t+ /2)t式中:變薄系數(shù), =t1/t1,其值由表4-1查得;展寬系數(shù), =b1/b,當(dāng)b/t3時, =1;b、b1分別為彎曲前后毛坯的寬度和平均寬度;t、t1分別為彎曲前后毛坯厚度.221()tlbRrbo360 一般生產(chǎn)中,板料的

4、b/t3,=1,可得: : r/t, 彎曲時,隨著凸模下行, r/t和不斷減少,所以板料的應(yīng)變中性層不斷內(nèi)移。 )r1=( +t=(r+t)t22第二節(jié) 最小彎曲半徑 最小彎曲半徑rmin:在保證彎曲件毛坯外表面纖維不發(fā)生破壞的條件下,工件所能彎成的內(nèi)表面最小圓角半徑。 一.影響最小彎曲半徑的因素1.材料的力學(xué)性能塑性指標(biāo)(、等)2.板料的軋制方向與彎曲線夾角的關(guān)系(1)彎曲件的彎曲線與板料軋制方向垂直時,最小彎曲半徑最小;(2)彎曲件的彎曲線與板料軋制方向平行時,最小彎曲半徑最大; 圖 板料的纖維方向?qū)澢霃降挠绊?.板料表面及沖裁斷面的質(zhì)量沖裁件斷面上的斷裂帶及毛刺在拉應(yīng)力作用下會產(chǎn)生應(yīng)

5、力集中,導(dǎo)致彎曲件從側(cè)邊開始破裂。 二.最小彎曲半徑值確定1.最小彎曲半徑的近似理論計算 彎曲變形區(qū)外表面纖維的變形程度與彎曲半徑有如下關(guān)系:式中: 伸長率; r 彎曲件內(nèi)表面圓角半徑(mm); 變薄系數(shù); t 材料厚度(mm); 應(yīng)變中性層曲率半徑(mm) 。 (r+t)-r+t-=則彎曲半徑 r= (1+)- t若以斷面收縮率表示變形程度,則與有如下關(guān)系: = /(1- )根據(jù)式(4-15), =(r/t+ /2)t,當(dāng)板料寬度大于板料厚度3倍時,則 =(r/t+ /2)t將上式與式(4-19)代入式(4-18),化簡后得:t2-2-r=2(+-1)tmaxminmax2-2-r=2(+-

6、1)t如不考慮材料變薄 取則maxminmax1-2,=1, r=22.最小彎曲半徑的經(jīng)驗值確定表3-2 最小彎曲半徑rmin/t材料 正火或退火的 硬化的 彎曲線方向與軋制方向垂直與軋制方向平行與軋制方向垂直與軋制方向平行鋁,退火純銅,黃銅H62,05 0 0.3 0.3 0.8 1.0 2.0 0.4 0.8 0.2 0.50810 0 0.4 0.4 0.81520 0.1 0.5 0.5 1.02530 0.2 0.6 0.6 1.23540 0.3 0.8 0.8 1.5三.提高彎曲極限變形程度方法 1.彎曲件分兩次彎曲。第一次采用較大的彎曲半徑(大于rmin),然后退火,第二次再按

7、工件要求的彎曲半徑進(jìn)行彎曲。 2.采用先退火以增加材料塑性再進(jìn)行彎曲,或熱彎。 3.先在彎曲件彎曲圓角內(nèi)側(cè)開槽,再進(jìn)行彎曲。 圖4-12 開槽后彎曲 a)U形件 b)V形件第三節(jié) 彎曲卸載后的回彈一.回彈原因及表現(xiàn)形式回彈(也稱為彈復(fù)):彎曲卸載后,由于中性層附近的彈性變形以及內(nèi)、外層總變形中彈性變形部分的恢復(fù),使彎曲件的彎曲中心角和彎曲半徑變得和模具尺寸不一致的現(xiàn)象。 圖 彎曲時的回彈 (1) rt r0 , r (2) t 0, 彎曲回彈的表現(xiàn)形式有兩種:(1)彎曲半徑的改變(rt ro);(2)彎曲中心角的改變(t o ).二.影響回彈的因素1.材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能 s ,回彈

8、; E ,回彈2.相對彎曲半徑相對彎曲半徑r/t r/t ,回彈3.彎曲中心角彎曲中心角 , 4.彎曲方式及校正力大小彎曲方式及校正力大小自由彎曲時的回彈角 校正彎曲時的回彈角 校正力 ,回彈值二.影響回彈的因素5.工件形狀工件形狀 U形件的回彈 V形件的回彈 形狀復(fù)雜程度 ,回彈角6.模具間隙模具間隙 間隙 , 回彈三.回彈值的確定 1.理論計算 2.經(jīng)驗值選用spsprr =(2 + 1)=(2 + 1)EtEt正確設(shè)計彎曲模(1)作補(bǔ)償角。 圖 模具補(bǔ)償克服回彈四.提高彎曲件精度的措施(2)對于U形件彎曲,可采用背壓,也可將工件底部壓出反向凸起弧面。 第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸計算 原理原理

9、:根據(jù)彎曲件應(yīng)變中性層在彎曲前后長度不變的特點,先確定應(yīng)變中性層位置,再計算應(yīng)變中性層長度,最后得出毛坯的長度。 第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸的計算據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長度應(yīng)等于中性層的展開長度坯料長度應(yīng)等于中性層的展開長度。一、彎曲中性層位置的確定 中性層位置以曲率半徑曲率半徑rKt表示（右圖），通常用下面經(jīng)驗公式確定：一.彎曲應(yīng)變中性層位置的確定 經(jīng)驗公式: =r+Kt 式中: K應(yīng)變中性層位移系數(shù),其值可查表3-1 。 表4-3 應(yīng)變中性層位移系數(shù) r/t0.10.20.30.40.50.60.70.8 11.2 K0.21 0.22 0.23 0.24 0.25 0.26 0.28

10、0.30.32 0.33 r/t1.31.5 22.5 3 4 5 6 78 K0.34 0.36 0.38 0.39 0.40.42 0.44 0.46 0.48 0.5二.彎曲件毛坯尺寸計算 應(yīng)按不同的情況分別對待 1.r 0.5t 的彎曲件L=l1+l2+l0=l1+l2+/2(r+Kt)式中: L 毛坯展開長度(mm); l1、l2 工件直邊長度(mm); K 應(yīng)變中性層位移系數(shù); r 彎曲件內(nèi)彎半徑(mm); t 板厚(mm) 。 第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸的計算第三章 彎曲1.圓角半徑r0.5t的彎曲件(續(xù)) 1212()180180zLllllrKt 按中性層展開的原理，坯料總長度應(yīng)

11、等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，即 二.彎曲件毛坯尺寸計算 2. r 0.5t的彎曲件 根據(jù)彎曲前后體積相等原則可得: L=l1+l2+0.785t修正: L=l1+l2+(0.40.6)t 圖4-25 一個直角彎曲件第五節(jié) 彎曲力計算一.自由彎曲時彎曲力計算 V形件彎曲 U件彎曲 式中: F自由彎曲力(N); b彎曲件寬度(mm); r彎曲件內(nèi)彎曲半徑(mm);b材料抗拉強(qiáng)度(MPa); k系數(shù),一般取k=11.3。 20.6bkbtFrt20.7bkbtFrt第五節(jié) 彎曲力計算一.校正彎曲時彎曲力計算 F=qA式中: F校正彎曲力(N); A 校正部分投影面積(mm2); q單位面積

12、上的校正力(MPa), 值可按表3-4選取。 圖3-35 校正彎曲示意圖四.壓力機(jī)公稱壓力的確定 對于自由彎曲 F壓機(jī) 1.3(F自+Q)式中 F壓機(jī)選用的壓力機(jī)公稱壓力(kN); F自自由彎曲力(kN); Q有壓料或頂件裝置的壓力(kN).四.壓力機(jī)公稱壓力的確定 對于校正彎曲 F壓機(jī) 1.3F校式中F校校正彎曲力(kN) 。 第六節(jié) 彎曲件的工藝性 彎曲件的工藝性是指彎曲件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度要求、材料選用及技術(shù)要求是否適合于彎曲加工的工藝要求。 彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性 1.彎曲件的彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑不能小于該工件材料的最小彎曲半徑,否則在彎曲變形區(qū)外表面將產(chǎn)生拉裂,造成廢品。 2.彎曲

13、件的形狀 彎曲件的形狀應(yīng)對稱,彎曲半徑應(yīng)左右一致,以免板料與模具之間的摩擦阻力不均而產(chǎn)生工件側(cè)移。 2.彎曲件的形狀 彎曲件形狀應(yīng)力求簡單。 有些帶缺口的彎曲件,缺口要安排在彎曲成形以后切除。 否則,彎曲時切口處發(fā)生張口現(xiàn)象,嚴(yán)重時將難以成形。 圖4-30 帶缺口的彎曲件3.彎曲件上孔的位置t 2mm, l t;t 2mm, l 2t. 圖4-33 彎曲件上的孔邊距離4.彎曲件上增添工藝孔和工藝槽 圖4-34 防止尖角處撕裂的措施5.彎曲件上增添工藝孔和工藝槽6.定位工藝孔 圖4-35 定位工藝孔第七節(jié) 彎曲件的工序安排一.彎曲件工序安排原則1)簡單形狀精度不高的彎曲件,如V形、U形、 Z形件

14、,可以一次彎曲成形。 2)復(fù)雜形狀彎曲件,一般需采用兩次或多次彎曲成形。 一般先彎外角,后彎內(nèi)角。 前次彎曲要給后次彎曲留出可靠的定位,并保證后次彎曲不破壞前次已彎的形狀。 3)批量大、尺寸較小的彎曲件,為了提高生產(chǎn)率,可采用多工序的沖裁、彎曲、切斷等連續(xù)工藝成形。(avi4-64) 4)單面不對稱幾何形狀的彎曲件,若單個彎曲時毛坯容易發(fā)生偏移,可采用成對彎曲成形,彎曲后再切開。 二.典型彎曲件工序安排 圖4-36 一次彎曲成形示例二.典型彎曲件工序安排 圖4-37 二次彎曲成形示例二.典型彎曲件工序安排 圖4-38 三次彎曲成形示例第八節(jié) 彎曲模設(shè)計一.彎曲模的典型結(jié)構(gòu)為了保證彎曲件的精度,

15、在確定彎曲模結(jié)構(gòu)型式時應(yīng)考慮以下幾點:1)彎曲毛坯的定位要準(zhǔn)確、可靠,盡可能采用水平放置。 多次彎曲最好采用同一基準(zhǔn)定位。 2)保證毛坯在彎曲過程中不產(chǎn)生滑動偏移。 3)毛坯的安放和工件的取出要方便、安全。 4) 應(yīng)考慮凸模、凹模在制造及試模返修過程中可采取減小回彈辦法的可能性。 1.V形件彎曲模 圖4-39 無壓料裝置的V形件彎曲模 1模柄 2 上模座 3 導(dǎo)柱導(dǎo)套 4 、7 定位板 5 下模座 6 凹模 8 凸模 有壓料裝置的V形件彎曲模(avi4-3) 1頂桿 2 定位釘 3 模柄 4 凸模 5 凹模 6 下模座 圖4-40 防止毛坯偏移的措施 圖4-41 帶頂料及定料銷的彎曲模 1凹模

16、 2 頂板 3 定料銷 4 凸凹模 5 反側(cè)壓塊第八節(jié) 彎曲模典型結(jié)構(gòu)第四章 彎曲折板式彎曲模(精度要求高,avi4-44)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 2.U形件彎曲模 圖4-42 U形件彎曲模 1模柄 2 上模座 3 凸模 4 推桿 5 凹模 6 下模座 7 頂料裝置 8 頂板 9 、 10 定位銷 圖4-43 彎曲角小于900的彎曲模(見avi4-46)3.Z形件彎曲模(見flash4-51,avi4-51a) 圖4-44 Z形件彎曲模1頂板 2 托板 3 橡膠 4 壓塊 5 上模座 6、7 凸模 8 下模座 9 反側(cè)壓塊4.帽罩形件彎曲模

17、圖4-45 兩次彎曲四角形件(c圖有誤)4.帽罩形件彎曲模 圖4-46 一次彎曲四角形件(1)(見avi4-49)第四章 彎曲一次彎曲四角形件(2)(見avi4-50)1凹模 2活動凸模 3擺塊 4墊板 5推板 5.圓形件彎曲模 (1)一段通心的圓筒形件應(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的管材用切斷方法獲得,不僅質(zhì)量有保證,而且加工費很低。 (2)大直徑圓筒形件: 滾彎 (3)中小直徑圓筒形件: 模具彎曲模結(jié)構(gòu)形式設(shè)計依據(jù): (1)工件直徑;(2)尺寸精度;(3)生產(chǎn)批量5.圓形件彎曲模(圓形件直徑5mm)(見avi4-53)(avi4-54,avi4-54-2) 圖4-47 小圓形件一次彎曲成形模1模柄 2

18、 上模板 3 墊板 4 凸模 5 導(dǎo)柱 6 芯軸 7 彈簧 8 支架 9 導(dǎo)套 10 圓柱銷 11 下模座 12 墊板 13 凹模 14 凹模鑲塊 15 壓料板 16 固定板 17 彈簧 18 卸料螺釘 19 內(nèi)六角螺釘 圖圖4-48 擺動式圓形件一次成形彎曲模擺動式圓形件一次成形彎曲模 (5mm圓形件直徑20mm)1模柄 2凸模支架 3芯棒 4凹模支架 5成形滑塊6 擺動塊 7 限制塊 8 拉簧 9 底座 10 滑板 11 螺釘 12 導(dǎo)柱 13 芯軸 14 滾套 圖4-49 a)波浪形壓彎模(圓形件直徑20 mm) 1螺塞 2 定位板 3 頂料桿 4 凹模 5 壓料桿 6 凸模 b)彎圓模

19、 1 支架 2 凸模 3 凹模 4 定位釘 5 定位塊第三章 彎曲 大圓一次彎曲成形模大圓一次彎曲成形模(帶擺動凹模的一次彎曲成形模帶擺動凹模的一次彎曲成形模)(avi4-57) (8mm圓形件直徑圓形件直徑30mm) 1支撐 2凸模 3擺動凹模 4頂板其它形狀彎曲件的彎曲模 由于品種繁多,其工序安排和模具設(shè)計只能根據(jù)彎曲件的形狀和尺寸精度等要求來考慮,不可能有一個統(tǒng)一不變的彎曲方法。 滾軸式彎曲模滾軸式彎曲模(avi4-60)(avi4-60)1凸模2定位板 3凹模4滾軸5擋板 帶擺動凸模彎曲模帶擺動凸模彎曲模(avi4-61)(avi4-61)擺動凸模壓料裝置凹模帶擺動凹模的彎曲模帶擺動凹模的彎曲模(avi4-62)(avi4-62)定位板擺動凹模凸模第三章 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(avi4-59ab)(avi4-59ab)立式卷圓模立式卷圓模預(yù)彎模預(yù)彎模(鉸鏈件彎曲模鉸鏈件彎曲模)第四章 彎曲臥式卷圓模臥式卷圓模( (鉸鏈件彎曲模鉸鏈件彎曲模)(avi4-59c) u凸、凹模間隙C 3.5.2彎曲模工作部分尺寸的計算凸、凹模間隙： 指彎曲模中凸、凹模之間的單邊間隙，用C表示。 彎曲V形件時：凸、凹模間隙靠壓力機(jī)調(diào)節(jié)控制，無須模具結(jié)構(gòu)保證。u凸、凹模間隙C 鋼板：C（1.051.15）t；有色金屬: C（11.1）t