《彎曲成形工藝》

將板料毛坯、棒料、管材和型材完成具有一定曲率、一定角度和形狀的沖壓成形工序稱之為彎曲第6章彎曲成形工藝圖6-1幾種典型的彎曲件1整理ppt2整理ppt3整理ppt彎曲成型工藝方法：壓彎、折彎、拉彎、滾彎、輥彎〔a〕模具壓彎；〔b〕折彎；〔c〕拉彎；〔d〕滾彎；〔e〕輥壓6.2彎曲件的加工形式6.1彎曲變形分析6.1.1彎曲變形過程彎曲變形過程：如圖4.1.2所示，彎曲變形的過程一般可分為彈性彎曲變形、彈-塑性彎曲變形、塑性彎曲變形、校正四個(gè)階段。板材在V形模內(nèi)的校正彎曲過程:凸模下壓，直邊與凹模V形外表逐漸靠近，曲率半徑的彎曲力臂逐步變?。簉0→r1,l0→l1；凸模繼續(xù)下壓，彎曲變形區(qū)進(jìn)一步減小，板料與凸模三點(diǎn)接觸：r1→r2，板料直邊局部向與以前相反的方向變形；到時(shí)行程終了時(shí)，凸、凹模對(duì)彎曲件進(jìn)行校正，使其直邊、圓角與模具全部靠緊。

5整理ppt圖6.3彎曲前后坐標(biāo)網(wǎng)的變化6.1.2板料彎曲變形特點(diǎn)通過網(wǎng)格試驗(yàn)觀察彎曲變形特點(diǎn)〔如圖4.1.3〕。6整理ppt1、圓角處為變形區(qū)

此處的正方形網(wǎng)格變成了扇形。在遠(yuǎn)離圓角的兩直邊，沒有變形，靠近圓角處的直邊，有少量變形。2、彎曲變形區(qū)的應(yīng)變中性層應(yīng)變中型層是指在變形前后金屬纖維的長(zhǎng)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(duì)寬度。(窄板)b/t≤3：斷面變成了內(nèi)寬外窄的扇形(寬板)b/t≥3：橫斷面幾乎不變7整理ppt窄板彎曲時(shí)，寬度方向的變形不受約束，外側(cè)受拉收縮，內(nèi)側(cè)受壓增厚。寬板彎曲時(shí)，在寬度方向上的變形會(huì)受到相鄰局部材料剪切應(yīng)力的制約，材料不易流動(dòng)，因此橫斷面形狀根本保持為矩形。8整理ppt

6.1.3彎曲應(yīng)力與應(yīng)變

板料在塑性彎曲時(shí),變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)取決于彎曲毛坯的相對(duì)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。應(yīng)力：材料或構(gòu)件在單位截面上所承受的垂直作用力應(yīng)變：在外力作用下，單位長(zhǎng)度材料的伸長(zhǎng)量或縮短量，稱為應(yīng)變量在一定的應(yīng)力范圍〔彈性形變〕內(nèi)，材料的應(yīng)力與應(yīng)變量成正比，它們的比例常數(shù)稱為彈性模量6.2.1彎曲件的回彈卸載后彎曲件曲率和角度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為彎曲回彈〔簡(jiǎn)稱回彈〕。彎曲回彈表現(xiàn)為彎曲半徑和彎曲中心角的變化。彎曲回彈是不可防止的。1、影響回彈量的因素材料力學(xué)性能屈服強(qiáng)度愈高，彈性模量愈小，加工硬化愈嚴(yán)重，那么回彈量也愈大。相對(duì)彎曲半徑r/t相對(duì)彎曲半徑r/t越小，回彈值越小。曲率回彈：角度回彈：6.2彎曲件質(zhì)量分析與工藝設(shè)計(jì)10整理ppt彎曲中心角α彎曲中心角α越大，彎曲后回彈角Δα越大。曲件形狀形狀愈復(fù)雜，由于各局部相互牽制，回彈困難。模具間隙彎曲模具的間隙愈大，回彈也愈大，所以板料厚度允差愈大，回彈值愈不穩(wěn)定。模具圓角半徑和摩擦等都對(duì)彎曲件回彈量有影響。11整理ppt2、減少回彈的措施〔1〕改進(jìn)彎曲件設(shè)計(jì)和合理選材設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，在滿足使用條件下，應(yīng)選用屈服強(qiáng)度σs小、彈性模量E大、力學(xué)性能穩(wěn)定的材料，以減小彎曲時(shí)的回彈。在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋，以增加彎曲角的截面慣性矩，有利于抑制回彈；硬材料可預(yù)先進(jìn)行退火處理。12整理ppt〔2〕拉彎法對(duì)板料施加拉力，使其整個(gè)剖面上均切向受拉而彎曲的方法。主要用于大曲率半徑的彎曲零件。有時(shí)為提高精度，最后再加大拉力進(jìn)行所謂的“補(bǔ)拉〞。對(duì)于小型的單角或雙角彎曲件，可用減小模具間隙，使彎角處的材料作變薄擠壓拉伸，也可取得明顯的拉彎效果。13整理ppt〔3〕補(bǔ)償法利用回彈規(guī)律抑制回彈的方法。根據(jù)回彈趨勢(shì)和回彈量大小，預(yù)先對(duì)模具工作局部做相應(yīng)的形狀和尺寸修正，使零件的回彈得到補(bǔ)償。具體方法：?jiǎn)谓菑澢鷷r(shí)，將凸模的圓角半徑和頂角預(yù)先做小些，經(jīng)調(diào)試修磨補(bǔ)償回彈；有壓板時(shí)，可將回彈量做在下模上，并使上下模間隙為最小板厚。雙角彎曲時(shí)，可在凸模兩側(cè)做出回彈角或在模具底部做成圓弧形，以補(bǔ)償角部的回彈。14整理ppt15整理ppt〔4〕校正法彎曲變形終了時(shí)，對(duì)板料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)，以減小回彈量。通常，采用角部凸起或帶凸肩的凸模，校正壓縮量為板厚的2％~5％時(shí)，會(huì)得到較好的效果。16整理ppt〔5〕軟模彎曲用橡膠或聚氨酯代替剛性金屬凹模能減小回彈。通過調(diào)節(jié)凸模壓入橡膠或聚氨酯凹模的深度，控制彎曲力的大小，以獲得滿足精度要求的彎曲件。圖3-26軟凹模彎曲17整理ppt

6.2.2彎裂分析及工藝設(shè)計(jì)1.最小相對(duì)彎曲半徑的概念最小相對(duì)彎曲半徑是指：在保證毛坯彎曲時(shí)外外表不發(fā)生開裂的條件下，彎曲件內(nèi)外表能夠彎成的最小圓角半徑與坯料厚度的比值，用rmin/t來表示。該值越小，板料彎曲的性能也越好。2.影響最小彎曲半徑的因素〔1〕材料的力學(xué)性能〔2〕工件的彎曲中心角〔圖6-13〕〔3〕板材的纖維方向〔圖6-14〕〔4〕板料的沖裁斷面質(zhì)量和外表質(zhì)量〔5〕板料寬度的影響〔圖6-15〕〔6〕板料厚度的影響〔圖6-16〕圖6-13彎曲角對(duì)rmin/t的影響18整理ppt圖6-14板料纖維方向?qū)澢霃降挠绊?9整理ppt3.最小相對(duì)彎曲半徑經(jīng)驗(yàn)數(shù)值確實(shí)定6.2.3彎曲中的偏移及防止措施坯料在彎曲過程中沿制件的長(zhǎng)度方向產(chǎn)生移動(dòng)，使制件兩邊的高度不符合圖樣要求的現(xiàn)象。21整理ppt采用壓料裝置，使坯料在壓緊的狀態(tài)下逐漸彎曲成形，從而防止坯料的滑動(dòng)，而且能得到較平整的制件。22整理ppt利用坯料上的孔或設(shè)計(jì)工藝孔，用定位銷插入孔內(nèi)再?gòu)澢?，使坯料無(wú)法移動(dòng)23整理ppt將不對(duì)稱形狀的彎曲件組合成對(duì)稱彎曲件彎曲，然后再切開，使坯料彎曲時(shí)受力均勻，不容易產(chǎn)生偏移24整理ppt6.3彎曲工藝計(jì)算6.3.1彎曲力的計(jì)算擬定彎曲工藝和選擇設(shè)備的重要依據(jù)。由變形過程的自由彎曲階段和校正彎曲階段對(duì)應(yīng)有自由彎曲力和校正彎曲力。⑴自由彎曲力彎曲力的數(shù)值與板料尺寸及其力學(xué)性能、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)、凹模支點(diǎn)間距和彎曲形式等多種因素有關(guān)。生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗(yàn)公式：式中b-板寬，t–板厚，r–彎曲半徑，k–平安系數(shù)，U形件取0.91，V形件取0.78。25整理ppt⑵校正彎曲力為提高彎曲件的精度，減小回彈，在板材自由彎曲終了階段，凸模繼續(xù)下行將彎曲件壓靠在凹模上，其實(shí)質(zhì)是對(duì)彎曲件的圓角和直邊進(jìn)行精壓，即校正彎曲。此時(shí)，彎曲件受到凸、凹模的擠壓，彎曲力急劇增大。

頂件力和壓料力可近似取彎曲力的30％-80％。式中F-彎曲件校正局部面積(mm2)；q-單位校正力。壓力機(jī)公稱壓力取工藝力的1.2-1.3倍26整理ppt模具結(jié)構(gòu)和彎曲方式等多種因素，對(duì)彎曲變形區(qū)應(yīng)力狀態(tài)有一定的影響，也會(huì)使應(yīng)變中性層的位置發(fā)生改變，6.3.2彎曲件毛坯長(zhǎng)度的計(jì)算計(jì)算原那么：應(yīng)變中性層在彎曲前后長(zhǎng)度不變應(yīng)變中性層位置—用曲率半徑表示，與彎曲半徑、板厚和應(yīng)變中性層位移系數(shù)x等有關(guān)。27整理ppt圖6-21圓角r>0.6t彎曲件〔1〕有圓角彎曲半徑〔r>0.6t〕28整理ppt⑵無(wú)圓角半徑或r＜0.5t的彎曲件根據(jù)彎曲前后材料體積不變條件來確定毛坯的長(zhǎng)度。

考慮變薄，一般：

L彎曲=(0.4~0.8)t另外，一次同時(shí)彎曲三個(gè)角、一次彎曲四個(gè)角、分兩次彎曲三或四個(gè)角等的毛坯尺寸計(jì)算公式可參考有關(guān)資料。29整理pptR=9t=1X=0.5r>0.6t變薄不嚴(yán)重，按中性層展開r/t=9/1=9例題1〔3〕鉸鏈彎曲件

鉸鏈彎曲和一般彎曲件有所不同，鉸鏈彎曲常用推卷的方法成形。在彎曲卷圓的過程中，材料除了彎曲以外還受到擠壓作用，板料不是變薄而是增厚了，中性層將向外側(cè)移動(dòng)，因此其中性層位移系數(shù)K≥0.6。圖6.3.13所示為鉸鏈中性層位置示意圖。圖6.3.12鉸鏈中性層位置圖6.3.13鉸鏈彎曲件6.4彎曲模簡(jiǎn)介彎曲模的結(jié)構(gòu)主要取決于彎曲件的形狀及彎曲工序的安排。最簡(jiǎn)單的彎曲模只有一個(gè)垂直運(yùn)動(dòng)；復(fù)雜的彎曲模具除了垂直運(yùn)動(dòng)外，還有一個(gè)乃至多個(gè)水平動(dòng)作。彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn)為：(1)彎曲毛坯的定位要準(zhǔn)確、可靠，盡可能是水平放置。屢次彎曲最好使用同一基準(zhǔn)定位。(2)結(jié)構(gòu)中要能防止毛坯在變形過程中發(fā)生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、平安和操作簡(jiǎn)單。(3)模具結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單，并且便于調(diào)整修理。對(duì)于回彈性大的材料彎曲，應(yīng)考慮凸模、凹模制造加工及試模修模的可能性以及剛度和強(qiáng)度的要求。33整理ppt

6.4.1典型彎曲模具的結(jié)構(gòu)1.V形件彎曲模這類形狀的彎曲件可以用兩種方法彎曲：〔1〕是沿著工件彎曲角的角平分線方向彎曲，稱為V形彎曲；(如圖6-23〕〔2〕是垂直于工件一條邊的方向彎曲，稱為L(zhǎng)形彎曲(如圖6-24)〔3〕對(duì)于精度要求較高，形狀復(fù)雜、定位較困難的V形件〔如圖6-25〕，可以采用折板式彎曲模。

34整理ppt1-下模座；2、5-銷釘；3-凹模；4-凸模；6-上模座；7-頂桿；8-彈簧；9、11-螺釘；10-可調(diào)定位板圖6-23V形件彎曲模1-凹模；2-凸模；3-定位釘；4-壓料板；5-靠板圖6-24L形件彎曲模35整理ppt1-凸模；2-支架；3-定位板；4-活動(dòng)凹模；5-轉(zhuǎn)軸；6-支承板；7-頂桿圖6-25V形件精彎模36整理ppt1