第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计.doc

第三章 弯曲工艺与弯曲模具设计 3.1 ? 弯曲变形过程及变形特点 3.2?? 弯曲卸载后弯曲件的回弹 3.3?? 弯曲成形工艺设计 3.4?? 弯曲模具设计 ?? ? ? ? 典型的弯曲零件 ? ? ? ? ? ? ? 第三章 　弯曲工艺与弯曲模具设计 ? 本章学习要求 1.? 掌握弯曲工艺计算方法； 2.? 掌握弯曲模典型结构及特点； 3.? 掌熟悉弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤； 4.? 了解弯曲变形规律及弯曲件质量的影响因素。 ? ??弯曲是使材料产生塑性变形，形成有一定角度或一定曲率形状零件的冲压工序。弯曲的材料可以是板料、型材，也可以是棒料、管材。弯曲工序除了使用模具在普通压力机上进行外，还可以使用其它专门的弯曲设备进行。例如在专用弯曲机上进行折弯或滚弯 ，在拉弯设备上进行拉弯等 ，各种常见弯曲件如图 3-1 所示。 ??????? 图 3.0.1 各种常见弯曲件 3.1 ? 弯曲变形过程及变形特点 3.1.1 弯曲变形过程 ? ??在压力机上采用压弯模具对板料进行压弯是弯曲工艺中运用最多的方法。弯曲变形的过程一般经历弹性弯曲变形、弹-塑性弯曲变形、塑性弯曲变形三个阶段。现以常见的V 形件弯曲为例，如图3.1.1 所示。板料从平面弯曲成一定角度和形状，其变形过程是围绕着弯曲圆角区域展开的，弯曲圆角区域为主要变形区。 ??????????????????????????????? ? ??弯曲开始时，模具的 凸 、凹模分别与板料在 A 、B 处相接触。 设 凸模在 A 处施加的弯曲力为 2F （见图 3.1.1 a ）。这时在 B 处（凹模与板料的接触支点则产生反作用力并与弯曲力构成弯曲力矩M = F·（L 1 /2） ，使板料产生弯曲。在弯曲的开始阶段，弯曲圆角半径r很大，弯曲力矩很小,仅引起材料的弹性弯曲变形。 图3.1.1 弯曲过程 ? ? ??随着凸模进入 凹模深度的增大， 凹模与板料的接触处位置发生变化，支点 B 沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂 L 逐渐减小，即 L n L 3 L 2 L 1 。 同时弯曲圆角半径 r 亦逐渐减小，即 r n r 3 r 2 r 1 ，板料的弯曲变形程度进一步加大。 ? ??弯曲变形程度可以用相对弯曲半径 r/t表示，t为 板 料的厚度。 r/t越小，表明弯曲变形程度越大。一般认为当相对弯曲半径r/t200时，弯曲区材料 即开始进入弹-塑性弯曲阶段，毛坯变形区内（弯曲半径发生变化的部分）料厚的内外表面首先开始出现塑性变形，随后塑性变形向毛坯内部扩展。在弹-塑性弯曲变形过程中，促使材料变形的弯曲力矩逐渐增大，弯曲力臂L继续减小，弯曲力则不断加大。 ? ??凸模继续下行，当相对弯曲半径 r/t200时， 变形由弹 -塑性弯曲逐渐过渡到塑性变形。这时弯曲圆角变形区内弹性变形部分所占比例已经很小，可以忽略不计，视板料截面都已进入塑性变形状态。最终，B 点以上部分在与凸模的V形斜面接触后被反向弯曲，再与凹模斜面逐渐靠紧，直至板料与凸 、凹模完全贴紧。 ? ? ??若弯曲终了时， 凸模与板料、凹模三者贴合后凸模不再下压，称为自由弯曲。若凸模再下压，对板料再增加一定的压力，则称为校正弯曲,这时弯曲力将急剧上升。 校正弯曲与自由弯曲的 凸模下止点位置是不同的，校正弯曲使弯曲件在下止点受到刚性镦压 ，减小了工件的回弹 （进一步论述见本章第 3.2.2节）。 3.1.2 板料弯曲的塑性变形特点 ? ??为了观察板料弯曲时的金属流动情况，便于分析材料的变形特点，可以采用在弯曲前的板料侧表面设置正方形网格的方法。通常用机械刻线或照相腐蚀制作网格，然后用工具显微镜观察测量弯曲前后网格的尺寸和形状变化情况，如图 3.1.2a〕 所示。 ? ??弯曲前，材料侧面线条均为直线 , 组成大小一致的正方形小格，纵向网格线长度aa =bb。弯曲后，通过观察网格形状的变化，（如图 3.1.2b 所示）可以看出弯曲变形具有以下特点： 图3.1.2 弯曲变形分析 一 ． 弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域 ??? 可以观察到位于弯曲圆角部分的网格发生了显著的变化，原来的正方形网格变成了扇形。靠近圆角部分的直边有少量变形，而其余直边部分的网格仍保持原状，没有变形。说明弯曲变形的区域主要发生在弯曲圆角部分。 二 ． 弯曲变形区内的中性层 ?? 在弯曲圆角变形区内，板料内侧（靠近 凸 模一侧）的纵向网格线长度缩短，愈靠近内侧愈短。比较弯曲前后相应位置的网格线长度，可以看出圆弧 为最短， 远小于弯曲前的直线长度 ，说明 内侧材料受压缩。而板料外侧（靠近凹模一侧）的纵向网格线长度伸长，愈靠近外侧愈长。最外侧的圆弧长度为最长，明显大于弯