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第3章 弯曲 3.1 弯曲过程分析 图3.1 弯曲件的基本类型 3.1.1 弯曲变形过程 弯曲过程是由自由弯曲和校正弯曲组成，而自 由弯曲包括弹性变形和塑性变形这两个阶段。 图3.2 弯曲过程 3.1.2 弯曲变形的特点 变形前 变形后 图3.3 弯曲变形分析 如图4.3所示。观察网格的变化，可看出弯曲 时变形的特点： 1.弯曲时，在弯曲中心角α的范围内，网格发生显著 变形，而板料的平直部分，网格仍保持原来的状态 (正方形)。这表明弯曲变形区域主要是在制件的圆 角部分，直线部分则不产生塑性变形。 2.分析网格的纵向线条可以看出，在弯曲前aa＝bb， 弯曲后则aa＜bb。由此可见，在弯曲区域内，纤维 沿厚度方向变形是不同的，即弯曲后，内层纵向纤 维受压缩而缩短，外层纵向纤维受拉伸而伸长，由 内外表面至板料中心，其伸长和缩短的程度逐渐变 小，其间存在一层纤维既不伸长也不缩短，这层纤 维称为变形中性层。 3.从弯曲件变形区域的横断面来看，变形有以下两 种情况，如图4.4所示： (1)对于窄板(B＜3t)，在宽度方向产生显著变形，弯曲内侧材料受到切向压缩后，便向宽度方向流动，内侧宽度增加，在弯曲区外侧的材料受到切向拉延后，外侧宽度减小，断面略呈扇形。 (2)对于宽板(B＞3t)，由于弯曲时宽度方向变形阻力大，材料不易流动，因此弯曲后在宽度方向无明显变化，断面仍为矩形。 3.1.3 弯曲的应力与应变状态 图3.4 弯曲时应力应变状态 窄板(B＜3t) 宽板(B＞3t) 1.应变状态 (1)切向(长度方向)ε1 (2)径向(厚度方向)ε2 (3)轴向(宽度方向)ε3 窄板弯曲时的应变状态是立体(三向)的，而宽板 弯曲的应变状态是平面的。 2.应力状态 (1)切向(长度方向)σ1 (2)径向(厚度方向)σ2 (2)轴向(宽度方向)σ3 从应力状态来看，窄板弯曲时的应力状态是平 面的，宽板则是立体(三向)的。 3.2 弯曲件的质量分析 3.2.1 弯曲裂纹和最小弯曲半径 1.影响最小弯曲半径的因素主要有以下几方面： (1)材料的机械性能 (2)材料的热处理状态 (3)制件弯曲角的大小 (4)弯曲线方向 (5)板料表面和冲裁断面的质量 最小弯曲半径数值由试验方法确定。表3.1所列 为最小弯曲半径数值。 表3.1 最小弯曲半径 2.提高弯曲极限变形程度的方法 (1)经冷变形硬化的材料 (2)清除冲裁毛刺 (3)对于比较脆的材料及厚料，可以进行加热弯曲。 (4)当弯曲件的弯曲半径小于最小弯曲半径时，应分 两次或多次弯曲。即先弯成具有较大圆角半径的 弯角，而后再弯成所要求的弯曲半径。这样就使 变形区域扩大，减小了外层材料的伸长率。 (5)对于较厚材料的弯曲，如结构允许，可以采取先 在弯角内侧开槽后再进行弯曲的工艺 。如图3.5 所示。 3.2.2 弯曲件的回弹 1.回弹现象 弯曲回弹的表现有两个方面，如图3.6所示： 图3.6 弯曲回弹现象 (1)曲率减小 如以ΔK表示曲率的减小量则: ΔK＝1／rp—1／r 弯曲半径的增加量为：Δr＝r—rp 式中：ΔK——曲率回弹量； Δr——弯曲半径回弹量 (2)弯角增大 Δα＝α—αp 式中：Δα——弯曲角度的回弹量(回弹角) 2 影响回弹的主要因素有： (1)材料的力学性能 (2)材料相对弯曲半径r/t 当其它条件相同时，回弹 角随r/t值的增大而增大。 (3)弯曲工件的形状 (4)模具间隙 (5)校正程度 3.回弹值的确定 (1)查表法 表3.2 单角90°校正弯曲时的回弹角 (2)计算法 弯曲板件时，凸模圆角半径和中心角可按下式计算：