第三 彎曲工藝及彎曲模具設計 復習題答案

1、第三章 彎曲工藝及彎曲模具設計 復習題答案一、 填空題1. 將板料、型材、管材或棒料等 彎成一定角度、一定曲率，形成一定形狀的零件的沖壓方法稱為彎曲。2. 彎曲變形區(qū)內應變等于零的金屬層稱為應變中性層。3. 窄板彎曲后起橫截面呈扇形狀。窄板彎曲時的應變狀態(tài)是立體的，而應力狀態(tài)是平面。 4. 彎曲終了時，變形區(qū)內圓弧部分所對的圓心角稱為彎曲中心角。5. 彎曲時，板料的最外層纖維瀕于拉裂時的彎曲半徑稱為最小彎曲半徑。6. 彎曲時，用相對彎曲半徑表示板料彎曲變形程度，不致使材料破壞的彎曲極限半徑稱最小彎曲半徑。7. 最小彎曲半徑的影響因素有材料的力學性能、彎曲線方向、材料的熱處理狀況、彎曲中心角。8

2、. 材料的塑性越好，塑性變形的穩(wěn)定性越強，許可的最小彎曲半徑就越小。9. 板料表面和側面的質量差時，容易造成應力集中并降低塑性變形的穩(wěn)定性，使材料過早破壞。對于沖裁或剪切坯料，若未經退火，由于切斷面存在冷變形硬化層，就會使材料塑性降低，在上述情況下均應選用較大的彎曲半徑。軋制鋼板具有纖維組織，順纖維方向的塑性指標高于垂直于纖維方向的塑性指標。10. 為了提高彎曲極限變形程度，對于經冷變形硬化的材料，可采用熱處理以恢復塑性。11. 為了提高彎曲極限變形程度，對于側面毛刺大的工件，應先去毛刺；當毛刺較小時，也可以使有毛刺的一面處于彎曲受壓的內緣（或朝向彎曲凸模），以免產生應力集中而開裂。12. 為

3、了提高彎曲極限變形程度，對于厚料，如果結構允許，可以采用先在彎角內側開槽后，再彎曲的工藝，如果結構不允許，則采用加熱彎曲或拉彎的工藝。13. 在彎曲變形區(qū)內，內層纖維切向受壓而縮短應變，外層纖維切向受受拉而伸長應變，而中性層則保持不變。14. 板料塑性彎曲的變形特點是：（1）中性層內移。（2）變形區(qū)板料的厚度變薄。（3）變形區(qū)板料長度增加。（4）對于細長的板料，縱向產生翹曲，對于窄板，剖面產生畸變。15. 彎曲時，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，使彎曲件的形狀和尺寸發(fā)生變化而與模具尺才不一致，這種現象叫回彈。其表現形式有_曲率減小、彎曲中心角減小兩個方面。16. 相對彎

4、曲半徑rt越大，則回彈量越大。17. 影響回彈的因素有：（1）材料的力學性能。（2）變形程度。（3）彎曲中心角。（4）彎曲方式及彎曲模。（5）沖件的形狀。18. 彎曲變形程度用rt 來表示。彎曲變形程度越大，回彈愈小，彎曲變形程度越小，回彈愈大。19. 在實際生產中，要完全消除彎曲件的回彈是不可能的，常采取改進彎曲件的設計，采取適當的彎曲工藝，合理設計彎曲模等措施來減少或補償回彈產生的誤差，以提高彎曲件的精度。20. 改進彎曲件的設計，減少回彈的具體措施有：（1）盡量避免選用過大的相對彎曲半徑（2）盡量選用S/E小，力學性能穩(wěn)定和板料厚度波動小的材料。21. 在彎曲工藝方面，減小回彈最適當的措

5、施是采用校正彎曲。22. 為了減小回彈，在設計彎曲模時，對于軟材料（如10鋼，235，62等）其回彈角小于5，可采用在彎曲模上作出補償角、并取小的凸模、凹模間隙的方法。對于較硬的材料（如45鋼，50鋼，275等），為了減小回彈，設計彎曲模時，可根據回彈值對模具工作部分的形狀和尺寸進行修正。23. 當彎曲件的彎曲半徑r0.5t時，坯料總長度應按中性層展開原理計算，即L1+L2+(r+xt)/180。24. 彎曲件的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸、精度、材料以及技術要求等是否符合彎曲加工的工藝要求。25. 彎曲件需多次彎曲時，彎曲次序一般是先彎外角，后彎內角；前次彎曲應考慮后次彎曲有可靠的定位，后次

6、彎曲不能影響前次以成形的形狀。26. 當彎曲件幾何形狀不對稱時，為了避免壓彎時坯料偏移，應盡量成對彎曲的工藝。27. 對于批量大而尺寸小的彎曲件，為了使操作方便、定位準確可靠和提高生產率，應盡量采用級進模或復合模。28. 彎曲時，為了防止出現偏移，可采用壓料和定位兩種方法解決。29. 彎曲模結構設計時，應注意模具結構應能保證坯料在彎曲時轉動和移動。30. 對于彎曲高度不大或要求兩邊平直的形件，設計彎曲模時，其凹模深度應大于零件的高度。31. 對于形件彎曲模，應當選擇合適的間隙，間隙過小，會使工件彎邊厚度變薄，降低凹模壽命，增大彎曲力；間隙過大，則回彈大，降低工件的精度。二、 判斷題（正確的打，

7、錯誤的打）1. 自由彎曲終了時，凸、凹模對彎曲件進行了校正。 （ ）2. 從應力狀態(tài)來看，窄板彎曲時的應力狀態(tài)是平面的，而寬板彎曲時的應力狀態(tài)則是立體的。 （ ）3. 窄板彎曲時的應變狀態(tài)是平面的，而寬板彎曲時的應變狀態(tài)則是立體的。（ ）4. 板料的彎曲半徑與其厚度的比值稱為最小彎曲半徑。 （ ）5. 彎曲件兩直邊之間的夾角稱為彎曲中心角。 （ ）6. 對于寬板彎曲，由于寬度方向沒有變形，因而變形區(qū)厚度的減薄必然導致長度的增加。r/t愈大，增大量愈大。 （ ）7. 彎曲時，板料的最外層纖維瀕于拉裂時的彎曲半徑稱為相對彎曲半徑。（ ）8. 沖壓彎曲件時，彎曲半徑越小，則外層纖維的拉伸越大。 （

8、）9. 減少彎曲凸、凹模之間的間隙，增大彎曲力，可減少彎曲圓角處的塑性變形。 （ ）10. 采用壓邊裝置或在模具上安裝定位銷，可解決毛坯在彎曲中的偏移問題。 （ ）11. 塑性變形時，金屬變形區(qū)內的徑向應力在板料表面處達到最大值。 （ ）12. 經冷作硬化的彎曲件，其允許變形程度較大。 （ ）13. 在彎曲變形區(qū)內，內緣金屬的應力狀態(tài)因受壓而縮短，外緣金屬受拉而伸長。 （ ）14. 彎曲件的回彈主要是因為彎曲變形程度很大所致。 （ ）15. 一般來說，彎曲件愈復雜，一次彎曲成形角的數量愈多，則彎曲時各部分相互牽制作用愈大，則回彈就大。 （ ）16. 減小回彈的有效措施是采用校正彎曲代替自由彎曲

9、。 （ ）17. 彎曲件的展開長度，就是彎曲件直邊部分長度與彎曲部分的中性層長度之和。 （ ）18. 當彎曲件的彎曲線與板料的纖維方向平行時，可具有較小的最小彎曲半徑，相反，彎曲件的彎曲線與板料的纖維方向垂直時，其最小彎曲半徑可大些。 （ ） 19. 在彎曲r/t較小的彎曲件時，若工件有兩個相互垂直的彎曲線，排樣時可以不考慮纖維方向。 （ ） 三、 選擇題（將正確答案的序號填在題目的空缺處）1.表示板料彎曲變形程度大小的參數是_B_。A、y/ B、r/t C、E/S2.彎曲件在變形區(qū)的切向外側部分_A_。A、受拉應力 B、受壓應力 C、不受力3.彎曲件在變形區(qū)內出現斷面為扇形的是_B_。A、寬

10、板 B、窄板 C、薄板4.彎曲件的最小相對彎曲半徑是限制彎曲件產生_C_。A、變形 B、回彈 C、裂紋5.塑性彎曲時，由于變形區(qū)的曲率增大，以及金屬各層之間的相互擠壓作用，從而引起變形區(qū)內的徑向壓應力在板料表面_A_，由表及里逐漸_E_，應力至中性層處達到_C_。A、達到最大 B、達到最小 C、等于零 D、增大 E、減小 F、最大 G、最小 6.材料的塑性好，則反映了彎曲該沖件允許_B_。A、回彈量大 B、變形程度大 C、相對彎曲半徑大7.為了避免彎裂，則彎曲線方向與材料纖維方向_A_。A、垂直 B、平行 C、重合8.為了提高彎曲極限變形程度，對于較厚材料的彎曲，常采用_B_。A、清除毛刺后彎

11、曲 B、熱處理后彎曲 C、加熱 9.需要多次彎曲的彎曲件，彎曲的次序一般是_C_，前次彎曲后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。A、先彎中間部分，后彎兩端 B、先彎成V形，后彎成U形 C、先彎兩端，后彎中間部分10.為保證彎曲可靠進行，二次彎曲間應采用_C_處理。A、淬火 B、回火 C、退火11.對塑性較差的材料彎曲，最好采用_C_的方法解決。A、增大變形程度 B、減小相對彎曲半徑 C、加熱12.在進行彎曲模結構設計時，應注意模具結構能保證彎曲時上、下模之間水平方向的錯移力_C_。A、達到最大值 B、等于零 C、得到平衡13.材料_A_ ，則反映該材料彎曲時回彈小。A

12、、屈服強度小 B、彈性模量小 C、經冷作硬化14.相對彎曲半徑r/t大，則表示該變形區(qū)中_B_。A、回彈減小 B、彈性區(qū)域大 C、塑性區(qū)域大15.彎曲件形狀為_A_ ，則回彈量最小。A、形 B、V形 C、U形16.r/t較大時，彎曲模的凸模圓角半徑_C_制件圓角半徑。A、 B、 C、17.彎曲件上壓制出加強肋，用以_A_。A、增加剛度 B、增大回彈 C、增加變形18.采用拉彎工藝進行彎曲，主要適用于_B_的彎曲件。A、回彈小 B、曲率半徑大 C、硬化大19.不對稱的彎曲件，彎曲時應注意_B_。A、防止回彈 B、防止偏移 C、防止彎裂20.彎曲件為_B_，無需考慮設計凸、凹模的間隙。A、形 B、

13、V形 C、U形四、問答題1. 彎曲變形的過程是怎樣的？雖然各種彎曲件的形狀及其使用的彎曲方式有所不同，但從其變形的過程和特點來看卻有共同的規(guī)律。其中的板料壓彎工藝是彎曲變形中運用最多的一種，板料從平面彎曲成具有一定角度和形狀，其變形過程是圍繞著彎曲圓角區(qū)域展開的，所以彎曲件的圓角部分是彎曲變形的主要變形區(qū)。彎曲變形的過程如圖3-1所示。將毛坯4放在凹模1上面的定位板2上面，如圖(a) 圖3-1 彎曲變形過程所示，凸模3在壓力機滑塊的帶動下向下運動，凸模就逐漸將平板毛坯向下壓，板料受壓產生彎曲變形。隨著凸模的不斷下壓，板料彎曲半徑逐漸減小，如圖（b）所示。直到壓力機滑塊下降到下死點位置時，板料被

14、緊緊地壓在凸模、凹模之間，如圖（c）所示。這時，板料地內圓半徑與凸模地圓角半徑相同，彎曲變形結束。2. 彎曲變形有何特點？為了分析彎曲變形的特點，在彎曲毛坯的斷面上畫出間距相等的網格線，如圖3-2所示，圖（a）是彎曲變形前的網格，從圖（b）彎曲變形后的網格變化，可以看出彎曲變形有如下特點：圖3-2 彎曲變形的特點（1）、彎曲變形主要集中在彎曲圓角部分從圖（b）中我們看到，彎曲變形后板料兩端平直部分的網格沒有發(fā)生變化，而圓角部分的網格由原來的方形變成了扇形網格，這就說明彎曲變形集中在圓角部分。（2）、彎曲變形區(qū)存在一個變形中性層從對兩圖中的網格觀察，明顯的看見彎曲圓角部分的網格發(fā)生了顯著的變化：

15、靠近凸模一邊的金屬纖維層(aa)因為受到壓縮而縮短；靠近凹模一邊的纖維層（bb）因為受到拉伸而伸長。也就是說，彎曲變形時變形區(qū)的纖維由內、外表面至板料中部，其縮短與伸長的程度逐漸變小。由于材料的連續(xù)性，在兩個伸長與縮短的變形區(qū)域之間，必定有一層金屬纖維層的長度在彎曲前后保持不變（如圖中的OO），這一金屬層就稱為應變中性層。（3）、形區(qū)材料厚度變薄的現象板料彎曲時，如果彎曲變形程度較大，變形區(qū)外側材料受拉而伸長，使得厚度方向的材料流動過來進行補充，從而使厚度減薄，而內側材料受壓，使厚度方向的材料增厚。由于應變中性層的內移，外層的減薄量大于內層區(qū)域的增厚量，因此使彎曲變形區(qū)的材料厚度變薄。變形程度

16、愈大，變薄現象愈明顯。（4）、變形區(qū)橫斷面的變形對于相對寬度b/t（b為板料的寬度， t為板料的厚度）較窄的坯料（b/t3的窄板），在彎曲變形過程中，板料寬度方向的形狀及尺寸也會發(fā)生變化：在應變中性層以內的壓縮區(qū)橫截面的寬度和高度都增加，而在應變中性層以外的拉伸區(qū)橫截面的寬度和高度都減小，使整個橫截面變成扇形。對寬度較大的板料（b/t3的寬板），在彎曲時橫向變形受到大量材料的阻礙，寬度方向的尺寸及形狀基本保持不變。3. 什么是最小相對彎曲半徑？板料在彎曲時，彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大。如果板料的彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的變形極限而出現裂紋。所以，板料的最小彎曲半徑是在

17、保證變形區(qū)材料外表面不發(fā)生破壞的前提下，彎曲件的內表面所能彎成的最小圓角半徑，用rmin表示。最小彎曲半徑與板料厚度的比值rmin/t稱為最小相對彎曲半徑，它是衡量彎曲變形程度大小的重要指標。4. 影響最小相對彎曲半徑的因素有哪些？影響板料最小相對彎曲半徑數值的因素很多，其中主要有：（1）材料的機械性能與熱處理狀態(tài)材料的機械性能與熱處理狀態(tài)對最小相對彎曲半徑數值的影響較大，塑性好的材料，其允許有較小的彎曲半徑。所以在生產實際中，都將冷作硬化的材料，用熱處理方法提高其塑性，以獲得較小的彎曲半徑，增大彎曲變形的程度；或者對于塑性較低的金屬材料采用加熱彎曲的方法，以提高彎曲變形程度。（2）彎曲件的彎

18、曲中心角彎曲中心角是彎曲件的圓角變形區(qū)圓弧所對應的圓心角。理論上彎曲變形區(qū)局限于圓角區(qū)域，直邊部分不參與變形。但由于材料的相互牽制作用，接近圓角的直邊也參與了變形，擴大了彎曲變形區(qū)的范圍，分散了集中在圓角部分的彎曲應變，使變形區(qū)外表面的受拉狀態(tài)有所減緩，因此減小有利于降低最小彎曲半徑的數值。（3）彎曲線的方向沖壓用的金屬板料一般都是冷扎鋼板，板料也就呈纖維狀組織。板料在橫向、縱向及厚度方向上，都呈現出不同的機械性能。一般來講，鋼板在縱向（軋制方向）的抗拉強度比在橫向（寬度方向）要好，所以彎曲線垂直于軋制方向，則允許有最小的彎曲半徑，而彎曲線線平行于軋制方向，則允許的最小彎曲半徑數值要大些。（4

19、）板料表面與側面的質量影響彎曲用的毛坯一般都是沖裁或剪裁獲得，材料剪切斷面上的毛刺、裂紋和冷作硬化以及表面的劃傷和裂紋等缺陷，都會造成彎曲時的應力集中，從而使得材料容易破裂。所以表面質量和斷面質量差的板料在彎曲時，其最小相對彎曲半徑的數值較大。（5）彎曲件的相對寬度彎曲件的相對寬度愈大，材料沿寬度方向的流動阻力就愈大。因此，相對寬度較小的窄板，其相對彎曲半徑的數值可以取得小些。5. 影響板料彎曲回彈的主要因素是什么？在彎曲的過程中，影響回彈的因素很多，其中主要有以下幾個方面：（1）材料的機械性能材料的屈服極限s愈高、彈性模量愈小，彎曲變形的回彈也愈大。（2）相對彎曲半徑r/t相對彎曲半徑r/t

20、愈小，則回彈值愈小。因為相對彎曲半徑愈小，變形程度愈大。反之，相對彎曲半徑愈大，則回彈值愈大。這就是曲率半徑很大的彎曲件不易彎曲成形的原因。（3）彎曲中心角彎曲中心角愈大，表示變形區(qū)的長度愈大，回彈的積累值愈大，因此彎曲中心角的回彈愈大，但對曲率半徑的回彈沒有影響。（4）模具間隙彎曲模具的間隙愈大，回彈也愈大。所以，板料厚度的誤差愈大，回彈值愈不穩(wěn)定。（5）彎曲件的形狀彎曲件的幾何形狀對回彈值有較大的影響。比如，形件比形件的回彈要小些，這是因為形件的底部在彎曲過程中有拉伸變形的成分，故回彈要小些。（6）彎曲力彎曲力的大小不同，回彈值也有所不同。校正彎曲時回彈較小，因為校正彎曲時校正力比自由彎曲

21、時的彎曲力大很多，使變形區(qū)的應力與應變狀態(tài)與自由彎曲時有所不同。6. 彎曲工藝對彎曲毛坯有什么特殊要求？工件在彎曲前，毛坯的準備工作對彎曲件的質量有著很重要的意義。彎曲時，制件出現的破裂等質量問題，很大一部分原因是由于坯料的質量低劣造成的。所以，彎曲前，對毛坯的合理處理十分重要。生產中，一般要注意以下幾個方面：（1）彎曲的毛坯表面在彎曲前應該保持光滑，斷面毛刺較高的應該先去除毛刺。如果毛刺高度低，不易去除，則彎曲時可以使其靠近凸模的一面，這樣在彎曲后毛刺處于工件的內層。如果毛刺在外表面（靠近凹模一側），則由于外層受拉伸作用，在毛刺的周圍易產生應力集中現象，促使工件外層破裂。（2）彎曲前的毛坯準備時應該注意彎曲時工件的彎曲線方向與板料軋制方向保持垂直，否則，容易在工件的彎曲變形區(qū)外側產生裂紋甚至破裂現象。如果工件上有兩個方向的彎曲，這時彎曲線與軋制方向最好能保持不