第三章弯曲工艺及弯曲模设计.ppt

第3章 弯曲工艺及弯曲模设计 弯曲是根据需要，通过模具和压力机把板料、型材、管材、棒料等弯曲成一定角度和曲率，从而形成所需要形状零件的冲压工艺方法。 冲压时，若折弯线是直线则为弯曲，折弯线是曲线或圆弧则属于翻边，不属于弯曲。 3.1 弯曲的基本原理 图3.3所示为V形件的校正弯曲过程图 1．弹性变形阶段 当凸模下降到与板料接触时，在接触部分产生集中载荷，使板料弯曲。 2．弹-塑性变形阶段 随着凸模的继续下压，弯矩继续增大，当内、外表面产生的切向应力达到材料的屈服极限σs时，便进入塑性变形阶段。 3．塑性变形阶段 凸模继续下降，直到板料与凸模呈三点接触状态，如图3.3（c）所示，这时曲率半径减小成r2，此时弹性变形所占比例可以忽略，故此阶段为完全塑性变形阶段。 在行程终了，对板料进行校正，使其圆角、直边完全与凸模贴合，最终形成V形弯曲件，如图3.3（d）所示。 弯曲过程中的实测压力曲线如图3.3（e）所示。 OA为弹性变形阶段 3.1.2 弯曲变形的规律 分析弯曲变形规律，了解弯曲变形时金属的流动情况，通常采用网格法，如图3.4所示。 由图3.4可知： ① 弯曲中心角a的范围内，正方形网格变成扇形；而远离a的直边部分网格形状不变，所以弯曲变形只发生在弯曲件的圆角部分。 ② 在弯曲区内，纤维沿厚度方向变形不同。aa＞a′a′，表示内缘纤维受压变短； bb＜b′b′，表示外缘纤维受拉变长。 内外缘之间长度保持不变的一层称为应变中性层。 ③ 板料的弯曲变形程度可用相对弯曲半径r/t来表示 r/t越小，表明弯曲变形程度越大。 ⑤ 变形区内板料横断面的变化视板料的宽窄有所不同。 在宽板弯曲 （B/t＞3）时，横断面形状几乎不变，仍然保持矩形如图3.5（b）所示； 而窄板弯曲（B/t＜3）时，断面由矩形变成了扇形，如图3.5（a）所示。 3.1.3 弯曲变形的应力与应变 1．变形区的应力状态 图3.6所示为板料弯曲变形区的应力分布图 ① 弹性弯曲阶段 板料断面应力分布为直线，如图3.6（a）所示。弯曲圆弧内侧受压，是压应力；外侧受拉，是拉应力。 2．变形区的应变状态 板料的宽度B将直接影响变形区的应力和应变状态，如图3.7所示。 ② 径向 沿着板料的宽度和厚度方向，必然产生与绝对值最大的应变εθ（切向）符号相反的应变。 ③ 宽向 对于窄板，材料在宽度方向上可自由变形，所以在外区的应变εB为压应变，内区为拉应变。 对于宽板，由于材料沿宽度方向流动受到阻碍，几乎不能变形，内、外区在宽度方向的应变εB＝0。 3.2 弯曲件的质量分析 弯曲件的主要质量问题: 回弹（弹复）、滑移、弯裂等。 弹性恢复往往表现为弯曲部分曲率半径和角度在外力卸去前后会产生变化。 我们把加工终了卸去外力后，从模具中取出的工件与加工中工件在模具里的形状不完全一致的现象称为回弹或弹性回跳。 如图3.8所示，回弹程度通常用Δ表示。 1．弹性回跳的表现形式 （1）弯曲半径增大 卸载前板料的内半径rρ在卸载后增加至r，弯曲半径的增加量为:Δr＝r-rρ 2．影响回弹的因素 弯曲时弹性回复方向相反，即外区弹性缩短，而内区弹性伸长. 直接影响弯曲件的尺寸精度，影响回弹量的因素一般有以下几种 图3.9（a）所示两种材料屈服极限基本相同，但E1＞E2，在弯曲变形相同的条件下，回弹量ε ， 1 ＜ ε ， 2 ； 图3.9（b）所示两种材料弹性模数基本相同，但σs4＞σs3，在弯曲变形相同的条件下，回弹量ε ， 4＜ ε ， 3 。 （2）相对弯曲半径r/t 其他条件相同时，r/t越小，弯曲板料的切向变形程度越大，总变形量中塑性变形比例大，回弹值小。 当r/t＜0.2～0.3时，回弹可能为负值或零。 （3）弯曲方式 板料弯曲方式有自由弯曲和校正弯曲。 3．回弹值的确定 实际生产中通常是利用经验数值和简单的计算先初步确定回弹值，然后在试模时进行修正。 ① 当r/t＜5～8时，只考虑角度的回弹。可按表3.1、表3.2、表3.3初步确定回弹值，然后修正 校正弯曲时，回弹角作如下修正 Δ =KΔ 90° 不是90°的角按下式修正 Δ x=（ /90°）Δ 90° ② 当r/t＜8～10时，在弯曲变形后，弯曲半径变化大，要分别计算弯曲半径和弯曲角的回弹值，再调试修正。 弯曲板料时： 凸模的圆角半径: rp=1/［（1/r）+（3σs/Et）］ 凸模圆弧所对中心角：p=（r/rp） 式中 rp， p——凸模的圆角半径（mm）和凸模圆弧所对中心角（°）； r， ——弯曲件的圆角半径（mm）和弯曲件弯曲角（°）；