弯曲又称压弯是将.doc

PAGE PAGE 21 第4章 弯曲 弯曲(又称压弯)是将板料、棒料、管料等弯成一定角度、曲率和形状的工艺方法，它在冲压生产中占有很大比例。弯曲件的基本类型，如图4.1所示。弯曲件可用滚弯机、压弯机、折弯机等设备进行加工，但最常见的是用弯曲模在普通压力机上进行压弯。 图4.1 弯曲件的基本类型 4.1 弯曲过程分析 4.1.1 弯曲变形过程 图4.2所示为板料在V形模内的弯曲变形过程。在弯曲开始时，板料在凸模作用下，产生弹性变形，如图4.2(a)所示；随着凸模下压，板料与凹模工作表面逐渐靠紧，弯曲半径由r0变为r1，弯曲力臂则由L0变为L1，如图4.2(b)所示；凸模继续下压，板料弯曲区逐渐减小，直到与凸模三点接触，此时曲率半径已由r1变为r2，弯曲力臂也由L1变为L2，如图4.2(c)所示；此后，板料直边部分则向与以前相反的方向变形，直至圆角、直边与模具全部贴合，如图4.2(d)所示，此为弯曲过程的塑性变形阶段。以上整个过程均为自由弯曲。而在行程终了时，凸、凹模对板料进行墩压，致使冲床和模具产生弹性变形，弯曲力瞬间急剧增加，使制件形状获得校正，这就是校正弯曲。 (a) (b) (c) (d) 图4.2 弯曲过程 综上所述，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。 4.1.2 弯曲变形的特点 为了分析板料在弯曲时的变形情况，可在长方形的板料侧面上画出正方形网格，对它进行弯曲，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 (a) 弯曲前 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 (b) 弯曲后 变形，弯曲内侧材料受到切向压缩后，便向宽度 图4.3 弯曲变形分析 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。 此外在弯曲区域内制件的厚度有变薄现象。 4.1.3 弯曲的应力与应变状态 如前所述，平板坯料在塑性弯曲时，因其相对宽度B／t的不同，其应力、应变的性质也不同。板料弯曲时的应力应变状态如图4.4所示，分析如下： (a) (b) 图4.4 弯曲时应力应变状态 (a)窄板(B＜3t) (b) 宽板(B＞3t) 1.应变状态 切向(长度方向)ε1 弯曲变形区内区为压缩应变，外区为拉伸应变。该应变为绝对值最大的主应变εmax。 径向(厚度方向)ε2 因为弯曲变形时，切向主应变ε1为绝对值最大的主应变εmax。根据塑性变形体积不变条件可知，另外两个方向则产生与ε1符号相反的应变。由此可以判断：在弯曲变形区的内区，因切向主应变ε1为压应变，所以径向的应变ε2为拉应变；在弯曲变形区的外区，因切向主应变ε1为拉应变，故径向应变ε2为压应变。 轴向(宽度方向)ε3 根据相对宽度B／t的不同，分两种情况：对于B／t＜3的窄板，因金属在宽度方向可以自由变形，故在内区，宽度方向应变ε3与切向应变ε1符号相反为拉应变。在外区ε3则为压应变；对于B／t＞3的宽板，由于宽度方向受到材料彼此之间的制约作用，不能自由变形，无论内区还是外区应变很小，可以近似认为宽度方向的应变ε3＝0。 由此可见，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 切向(长度方向)σ1 内区受压，切向应力为压应力；外区受拉，切向应力为拉应力。 径向(厚度方向)σ2 塑性弯曲时，由于变形区曲率增大，以及金属各层之间的相