沖壓工藝與模具設(shè)計第3章

1、彎曲工藝及彎曲模設(shè)計知識目標(biāo)1理解彎曲工藝的基本概念；2了解彎曲時板料的變形過程、變形特點(diǎn)及應(yīng)力應(yīng)變的狀態(tài) ；3理解彎曲件出現(xiàn)裂紋、回彈現(xiàn)象的原因及控制措施；4.理解彎曲件的工藝性分析；5.熟悉彎曲模的分類及典型結(jié)構(gòu)。技能目標(biāo)1.重點(diǎn)掌握彎曲件毛坯尺寸的計算及彎曲工藝力的計算；2.重點(diǎn)掌握彎曲模工作零件的設(shè)計基 本 概 念彎曲通過沖壓使板料、棒料和管料各部分之間形成一定角度從而獲得所需零件形狀的工藝方法稱為彎曲。彎曲帶中心角彎曲帶中心區(qū)對應(yīng)圓弧的中心角為彎曲帶中心角。彎曲力零件在沖壓行程結(jié)束時所需要的力為彎曲力 。彎曲回彈彎曲變形區(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

2、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)象稱為回彈，也叫回跳或彈復(fù)。彎曲件的工藝性彎曲件結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、材料性能對彎曲工藝的適應(yīng)性稱為彎曲件的工藝性?；?本 概 念中性層彎曲時，由于材料的連續(xù)性，在伸長和縮短兩個變形區(qū)域之間，必定有一層金屬纖維長度在彎曲變形前后保持不變，這一金屬層稱為應(yīng)變中性層 ，簡稱中性層。最小相對彎曲半徑在保證毛坯最外層纖維不發(fā)生破裂的前提下，所能達(dá)到的內(nèi)表面最小圓角半徑與厚度的比值 rmin/t 稱為最小相對彎曲半徑。彎曲件的基本類型 3.1.1彎曲時板料的變形過程3.1彎曲變形過程分析V形件彎曲過程 3.1.1彎曲時板料的變形過程3.1彎曲變形過程分析3.1.

3、2板料彎曲變形特點(diǎn)3.1彎曲變形過程分析 當(dāng)彎曲變形程度很小時，應(yīng)變中性層的位置基本上處于材料厚度的中心，但當(dāng)彎曲變形程度較大時，應(yīng)變中性層將向材料內(nèi)側(cè)移動，變形量愈大，內(nèi)移量愈大。提示：彎曲變形前后坐標(biāo)網(wǎng)格的變化 3.1.2板料彎曲變形特點(diǎn)3.1彎曲變形過程分析板料彎曲時橫截面的變形 3.1.3彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)3.1彎曲變形過程分析板料彎曲時的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 3.1.3彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)3.1彎曲變形過程分析切向方向1板寬方向3徑向方向23.1.3彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)3.1彎曲變形過程分析 由于窄板彎曲與寬板彎曲在板寬方向變形的特殊性，使得窄板彎曲時應(yīng)力狀態(tài)是平面的，應(yīng)變狀態(tài)

4、是立體的；而寬板彎曲時正好相反，應(yīng)變狀態(tài)是平面的，應(yīng)力狀態(tài)是立體的。提示：3.2.1彎曲裂紋及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制1.彎曲裂紋與最小相對彎曲半徑 最外層的伸長率外 為： 最小相對彎曲半徑與材料的伸長率的關(guān)系為 ： 板料彎曲時的變形情況 3.2.1彎曲裂紋及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制2.影響最小相對彎曲半徑的因素 1）材料的力學(xué)性能3）板料寬度 5）板料的邊緣情況及表面情況 2）彎曲件角度 4）板料的熱處理狀態(tài) 6）相對于板料的彎曲方向 3.2.1彎曲裂紋及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制材料纖維方向?qū)澢霃降挠绊?3.2.1彎曲裂紋及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制3.控制彎曲裂紋的措施

5、1234要選用表面質(zhì)量好且無缺陷的材料做彎曲件的毛坯。 在設(shè)計彎曲件時，應(yīng)使工件彎曲半徑大于其最小彎曲半徑（即 r件rmin），防止彎曲時由于變形程度過大產(chǎn)生裂紋 。 彎曲時，應(yīng)盡可能使彎曲線與板料軋制方向垂直或成大于角（一般取30）。 彎曲時毛刺會引起應(yīng)力集中而使工件開裂，故應(yīng)把有毛刺的一邊放在彎曲內(nèi)側(cè) 。 3.2.2彎曲回彈及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制1.回彈現(xiàn)象及回彈原因分析 1）彎曲半徑增大 2）彎曲件角度增大 彎曲件的回彈 3.2.2彎曲回彈及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制2.影響回彈的主要因素 1材料的力學(xué)性能 2相對彎曲半徑 彎曲件角度 彎曲方式 彎曲件的形狀 模具間隙 3456

6、3.2.2彎曲回彈及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制3.控制回彈的措施 231改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 從模具結(jié)構(gòu)上采取措施 從工藝上采取措施 3.2.2彎曲回彈及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.2.2彎曲回彈及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制補(bǔ)償法 3.2.2彎曲回彈及其控制3.2彎曲件的質(zhì)量控制校正法 3.3.1彎曲件的工藝性分析3.3彎曲成形的工藝設(shè)計1.彎曲半徑 壓槽后再進(jìn)行彎曲 3.3.1彎曲件的工藝性分析3.3彎曲成形的工藝設(shè)計2.彎曲件形狀與尺寸的對稱性 彎曲件形狀對彎曲過程的影響 帶有缺口的彎曲件 3.3.1彎曲件的工藝性分析3.3彎曲成形的工藝設(shè)計3.直邊高度 彎曲件直

7、邊高度對彎曲的影響 3.3.1彎曲件的工藝性分析3.3彎曲成形的工藝設(shè)計4.孔邊距 彎曲件孔邊距 3.3.1彎曲件的工藝性分析3.3彎曲成形的工藝設(shè)計5.局部邊緣彎曲 防止彎曲邊交接處應(yīng)力集中的措施3.3.1彎曲件的工藝性分析3.3彎曲成形的工藝設(shè)計6.彎曲件的尺寸精度 3.3.2彎曲件毛坯尺寸計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計1.彎曲件中性層位置 中性層位置可用其彎曲半徑確定 彎曲件中性層 3.3.2彎曲件毛坯尺寸計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計中性層位移系數(shù) 3.3.2彎曲件毛坯尺寸計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計2.彎曲件毛坯展開長度計算1）r0.5t 的彎曲件 1）r0.5t 的彎曲件 3.3.2彎

8、曲件毛坯尺寸計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計2）r 0.5t 的彎曲件 r0.5t 的彎曲件毛坯長度計算公式 3.3.2彎曲件毛坯尺寸計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計 3）鉸鏈?zhǔn)綇澢?鉸鏈?zhǔn)綇澢?3.3.3彎曲工藝力的計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計1.自由彎曲的彎曲力1）V 形件彎曲力 2）U 形件彎曲力 3.3.3彎曲工藝力的計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計2.校正彎曲的彎曲力單位面積校正力 q 3.3.3彎曲工藝力的計算3.3彎曲成形的工藝設(shè)計3.頂件力和壓料力4.彎曲時壓力機(jī)噸位的確定自由彎曲時，壓力機(jī)噸位的計算公式為: 校正彎曲時，由于校正力比頂件力或壓料力大得多，所以 F頂 可以忽略。即: 3

9、.3.4彎曲件的工序安排3.3彎曲成形的工藝設(shè)計（1）對于形狀簡單的彎曲件，如V形件、U形件、Z形件等可以 采用一次彎曲成形的方法。 一道工序彎曲成形 3.3.4彎曲件的工序安排3.3彎曲成形的工藝設(shè)計（2）對于形狀較復(fù)雜的彎曲件，一般需要采用兩次或多次彎曲 成形 。 二道工序彎曲成形 3.3.4彎曲件的工序安排3.3彎曲成形的工藝設(shè)計三道工序彎曲成形 3.3.4彎曲件的工序安排3.3彎曲成形的工藝設(shè)計（3）對于批量大而尺寸較小的彎曲件（如電子產(chǎn)品中的元器 件），為了提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，可以采用多工位級 進(jìn)沖壓的工藝方法，即在一副模具上安排沖裁、彎曲、切斷 等多道沖壓工序，連續(xù)地進(jìn)行沖壓成

10、形 。 （4）某些結(jié)構(gòu)不對稱的彎曲件，彎曲時毛坯容易發(fā)生偏移，可 以采取工件成對彎曲成形，彎曲后再切開的方法 。 3.3.4彎曲件的工序安排3.3彎曲成形的工藝設(shè)計成對彎曲成形3.3.4彎曲件的工序安排3.3彎曲成形的工藝設(shè)計（5）如果彎曲件上孔的位置會受彎曲過程的影響，而且孔的 精度要求較高時，該孔應(yīng)在彎曲后再沖，否則孔的位置精 度無法保證 。 彎曲件的孔位精度 3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)1.V 形件彎曲模V 形件彎曲模的一般結(jié)構(gòu)形式1凹模； 2定位板； 3凸模； 4定位尖； 5頂桿； 6V形頂板；7頂板； 8定位銷； 9反側(cè)壓塊3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)

11、V 形精沖彎曲模1頂桿； 2支承板； 3轉(zhuǎn)軸； 4活動凹模；5定位板（或定位銷）； 6支架； 7凸模3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)2.U 形件彎曲模U 形件彎曲模1頂板； 2轉(zhuǎn)軸； 3定位銷； 4、9凹?；顒予倝K5凸?；顒予倝K； 6彈簧； 7凹模；8凸模 3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)3.Z 形件彎曲模 Z 形件彎曲模1凹模； 2凸模； 3反側(cè)壓塊； 4定位銷； 5頂板；6下模座； 7活動凸模； 8凸模托板；9橡膠； 10壓塊； 11上模座3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型

12、結(jié)構(gòu)4.圓形件彎曲模小圓彎曲模1芯棒； 2活動凹模； 3滑塊； 4側(cè)楔；5凸模； 6壓板； 7坯料； 8凹模 1）直徑 d5 mm的小圓形件 3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)大圓一次彎曲成形模1頂板； 2凸模； 3擺動凹模； 4支承； 5上模座； 6芯棒； 7反側(cè)壓塊； 8下模座2）直徑 d20 mm的大圓形件 3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)5.鉸鏈件彎曲模預(yù)彎模結(jié)構(gòu) 卷圓成形過程 3.4.1單工序彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)鉸鏈件彎曲模1凹模； 2斜楔； 3彈簧； 4凸模3.4.2級進(jìn)彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)連續(xù)工藝成形 3.4.2級進(jìn)彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)

13、構(gòu)沖孔、切斷、彎曲級進(jìn)模 1擋塊； 2頂件銷； 3凸凹模； 4沖孔凸模； 5沖孔凹模； 6彎曲凸模3.4.3復(fù)合彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)3.4.4通用彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)多次 V 形彎曲制造復(fù)雜形狀零件舉例 3.4.4通用彎曲模3.4彎曲模的典型結(jié)構(gòu)折彎機(jī)用彎曲模端面形狀 通用 V 形彎曲模1下模座； 2調(diào)節(jié)螺釘； 3定位板；4凹模； 5凸模 3.5.1凸、凹模圓角半徑3.5彎曲模工作零件設(shè)計1.凸模圓角半徑 當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑 r/t 較小時，凸模圓角半徑r凸應(yīng)與工件彎曲半徑相等，但不能小于材料所允許的最小彎曲半徑rmin。 當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑 r/t 較大（r/t10）

14、，且精度要求較高時，必須考慮回彈的影響，根據(jù)回彈值的大小對凸模圓角半徑進(jìn)行修正。3.5.1凸、凹模圓角半徑3.5彎曲模工作零件設(shè)計2.凹模圓角半徑 凹模圓角半徑 r凹 的大小對彎曲力以及彎曲件的質(zhì)量均有影響。過小的凹模圓角半徑會使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入時的阻力增大，彎曲力增加，并易使工件表面擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。V 形彎曲件的凹模深度 l0 和底部最小厚度 h 單位：mm彎曲件邊長 l材料厚度 t2244hl0hl0hl0102525505075751001001502022273237101515202025253030352227323742152530354032374247

15、303540503.5.2凹模深度3.5彎曲模工作零件設(shè)計3.5.2凹模深度3.5彎曲模工作零件設(shè)計彎曲模工作部分的尺寸 3.5.2凹模深度3.5彎曲模工作零件設(shè)計U 形彎曲件凹模的 h0值 單位：mm U 形彎曲件的凹模深度 l0 單位：mm 3.5.3凸、凹模的間隙3.5彎曲模工作零件設(shè)計U 形件凸、凹模的單邊間隙值一般可按下式計算： V 形件彎曲時，凸、凹模的間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來控制的，設(shè)計時可以不予考慮。 3.5.3凸、凹模的間隙3.5彎曲模工作零件設(shè)計U 形件彎曲模凸、凹模間隙系數(shù) c 值 3.5.4凸、凹模工作部分尺寸確定3.5彎曲模工作零件設(shè)計彎曲模及彎曲件的尺寸標(biāo)注 3.5.4凸、凹模工作部分尺寸確定3.5彎曲模工作零件設(shè)計1.標(biāo)注外形尺寸的彎曲件 2.標(biāo)注內(nèi)形尺寸的彎曲件 3.6彎曲模設(shè)計實例保持架零件圖 3.6彎曲模設(shè)計實例3.6.1彎曲零件工藝分析工件彎曲工序圖 3.6彎曲模設(shè)計實例3.6.1彎曲零件工藝分析異向彎曲件 1帶柄矩形上模座；2、12墊板；3凸模固定板； 4凸模； 5推桿；6頂件塊； 7銷；8螺栓； 9凹模； 10彈頂器； 11凹模固定板； 13下模座3.6彎曲模設(shè)計實例3.6.2模具結(jié)構(gòu)模具工作過程：將落料后的坯料放在凹模上，并使中部的兩個突耳進(jìn)入凹模固定板的槽中。當(dāng)模具下行時，凸模中部和