第三章 弯曲-08课件.ppt

第三章 弯 曲 定义：弯曲是将板料、棒料、管料或型材等弯成一定形状和角度零件的成形方法。是板料冲压中常见的成形加工工序之一。 弯曲件的形状：很多——如V形件、U形件、 形件、Ω形件以及其他形状的零件。 弯曲方式：压力机上——模具弯曲； 专用弯曲机——折弯或滚弯。 见图3-1所示。 第一节 板料的弯曲现象及其原因 如图所示为弯曲变形的坐标网格变化图： 观察变形后位于工件侧壁的坐标网格变化(图4-2)，可以看出：在弯曲中心角α的范围内，正方形网格变成了扇形，而板料的直边部分，除靠近圆角的直边处网格略有微小变化外，其余仍保持原来的正方形方格。可见塑性变形区主要在弯曲件的圆角部分； 坐标网格变化图说明弯曲后内缘的金属切向受压而缩短，外缘的金属切向受拉而伸长。由内、外表面至板料中心，其缩短和伸长的程度逐渐变小。其间必有一层金属，它的长度在变形前后保持不变，称为应变中性层。 一、弯曲件的弹性回跳——弹性回复，简称回弹 图3-3：板料弯曲过程中的应力分布情况——由于外层纤维受拉，内层纤维受压，所以弯曲区内、外层的切向应力最大，在板的中间层，应力和应变为零(图3-3a)。板料在弯曲过程中随着r/t的不断减小，由弹性变形状态发展到塑性变形状态，最后使板料产生永久变形。 二、中性层位置的内移 （★ ★ ） 应变中性层：板料弯曲时，外层纤维受拉，内层纤维受压，在拉伸与压缩之间存在着一个既不伸长、也不压缩的纤维层，称为应变中性层——应变中性层用于弯曲件毛坯长度计算。 应力中性层：毛坯截面上的应力，在外层的拉应力过渡到内层压应力时，发生突然变化的或应力不连续的纤维层(图3-3c)，称为应力中性层——应力中性层用以计算弯曲应力和应力分析。 分析： 1、弹性弯曲：应变中性层与应力中性层相重合，其应变、应力为零，中性层位置一定通过板料横截面中心，可用曲率半径ρ0表示，即ρ0=r+t/2，如图3-3a所示。 2、塑性弯曲：设板料的原来长度、宽度和厚度分别为 、b和t（图3-4），弯曲后成为外径R、内径r、厚度ξt (ξ为变薄系数)和弯曲角为α的形状。根据变形前后金属的体积不变，得： 塑性弯曲后，应变中性层长度不变，所以： 联解式(3-1)和式(3-2)后，并以 代入，得塑性弯曲时的应变中性层位置： 分析： 由式（3-3）可以看出：塑性弯曲时应变中性层位置与r/t、系数ξ的数值有关。 弯曲时，随着凸模下行，相对弯曲半径r/t和系数ξ是不断变化的，所以板料塑性弯曲时的应变中性层位置，也在不断改变、逐步移动。 在r/t≤4的情况下弯曲，由试验测定系数ξ1(见表3-1)，因此，由式(3-3)可知，当ξ1时，应变中性层位置ρ0将小于 。 而 为塑性弯曲时的中心位置， 则表示了塑性弯曲时应变中性层位置向内移动。 由表3-1看出：系数ξ值随r/t大小变化，r/t愈小，ξ值也愈小，应变中性层的内移量就愈大。——凸模下行，变形程度不断增加，应变中性层位置逐步向内移动，变形量愈大，中性层的内移量也愈大。 结论：由应变中性层内移可知，应变中性层处的纤维在弯曲前期的变形是切向压缩，而弯曲后期必然是伸长变形，才能补偿弯曲前期的纤维缩短，使其切向应变为零。而弯曲后期的纤维伸长变形，一般来说，仅发生在应力中性层的外层纤维上。由此可见，应力中性层在塑性弯曲时也是从板料中间向内层移动的，且内移量比应变中性层还大。 补充： 三、弯曲区板料厚度的变薄 板料弯曲时，以中性层为界，外层纤维受拉使厚度减薄，内层纤维受压使板料增厚。在r/t≤4的塑性弯曲时，中性层位置向内移动。 内移结果：外层拉伸变薄区范围逐步扩大，内层压缩增厚区范围不断减小，外层的减薄量会大于内层增厚量，从而使弯曲区板料厚度变薄。 规律：r/t愈小，变形程度愈大，系数ξ就愈小，弯曲区的变薄现象也愈严重