弯曲工艺与弯曲模设计.ppt

折彎工藝與折彎模設計,By TTDC 2008/08/14,折彎的應用為何？,折彎的應用為何？,折彎的應用為何？,折彎的應用為何？,1.有哪些因素影響彎曲的工藝性？,折彎工藝與折彎模設計,2.彎曲件毛坯展開尺寸計算的依據是什麼？,3.彎曲力如何計算？,折彎件的工程安排,彎曲件的工程安排應根據工件形狀、精度等級、生產批量以及材料的力學性質等因素進行考慮。彎曲工程安排合理，則可以簡化模具結構、提高工件質量和勞動生產率。,折彎件的工程安排,形狀簡單的折彎件：採用一次折彎成形； 形狀複雜的折彎件：採用二次或多次折彎成形。 批量大而尺寸較小的折彎件： 盡可能採用級進模或複合模。 需多次折彎時： 先彎兩端，後彎中間部分，前次折彎應考慮後次折彎有可靠的定位，後次折彎不能影響前次已成形的形狀。 折彎件形狀不對稱時： 盡量成對折彎，然後再剖切（圖3.7.1）,一、折彎件的工程安排原則,折彎件的工程安排,二、典型折彎件的工程安排,一次折彎,二次折彎,第一次折彎,第二次折彎,折彎件的工程安排,二、典型折彎件的工程安排（續）,三次折彎,第一次折彎,第二次折彎,第三次折彎,折彎件的工程安排,二、典型折彎件的工程安排（續）,四次折彎,第一次折彎,第二次折彎,第三次折彎,第四次折彎,折彎模典型結構,一、折彎模的分類與設計特點,設計時應考慮以下要點： 1、 坯料的定位要準確、可靠； 2、模具結構不應妨礙坯料的轉動和移動； 3、模具結構應保證折彎時上下模間水平方向的錯移力得到平衡； 4、折彎結束時，折彎件應校正； 5、坯料的安放和折彎件的取出要方便、迅速、生產效率高、操作安全； 6、回彈量較大的材料，應考慮便於修正的可能。,折彎模典型結構,V形件折彎模,一、單工程折彎模,形折彎模的一般結構形式 1凸模 2定位板 3凹模 4定位尖 5頂桿 6形頂板7頂板8定料銷9反側壓塊,折彎模典型結構,一、單工程折彎模（續）,1-凸模 2支架 3定位板（或定位銷）4活動凹模 5轉軸 6支承板 7頂桿,這種結構特別適用於有精確孔位的小零件、坯料不易放平穩的帶窄條的零件以及沒有足夠壓料面的零件。,折彎模典型結構,U形件折彎模,一、單工程折彎模（續）,圖a所示為開底凹模，用於底部不要求平整的製件。圖用於底部要求平整的折彎件。圖c用於料厚允差較大而外側尺寸要求較高的折彎件，其凸模為活動結構，可隨料厚自動調整凸模橫向尺寸。圖d用於料厚允差較大而內側尺寸要求較高的折彎件，凹模兩側為活動結構，可隨料厚自動調整。,折彎角小於90的U形折彎模,動畫,折彎模典型結構,一、單工程折彎模（續）,形件一次折彎模,兩次成形折彎模,形件複合折彎模,帶擺塊的形件折彎模,Z形件折彎模,形件折彎模,圖a結構簡單，但由於沒有壓料裝置，壓彎時坯料容易滑動，只適用於要求不高的零件。圖b為有頂板和定位銷的Z形件折彎模，能有效防止坯料的偏移。反側壓塊的作用是克服上、下模之間水平方向的錯移力，同時也為頂板導向，防止其竄動。,折彎模典型結構,一、單工程折彎模（續）,圓形件折彎模,（1）直徑d5mm的小圓形件,（2）直徑d20mm的大圓形件,帶擺動凹模的一次折彎成形模,兩道工程折彎大圓,三道工程折彎大圓,小圓一次壓彎模,自動推件圓形件一次折彎模,折彎模典型結構,一、單工程折彎模（續）,鉸鏈件折彎模,其它形狀折彎件的折彎模,滾軸式折彎模,帶擺動凸模折彎模,帶擺動凹模的折彎模,卷圓的原理：,通常是採用推圓法,鉸支板折彎模,折彎模典型結構,對於批量大、尺寸較小的折彎件，為了提高生產率，操作安全，保證產品質量等，可以採用級進折彎模進行多工位的衝裁、壓彎、切斷連續工藝成形。,二、級進模,折彎模典型結構,對於尺寸不大的折彎件，還可以採用複合模，即在壓力機一次行程內，在模具同一位置上完成落料、折彎、衝孔等幾種不同工程。,三、複合模,折彎模典型結構,對於小批生產或試制生產的零件，一般採用通用折彎模。 圖3.8.20是經多次V形折彎製造複雜零件的例子。 圖3.8.21是折彎機上用的通用折彎模。 圖3.8.22為通用V形折彎模。 圖3.8.23為通用U形、,四、通用折彎模,形件折彎模結構簡圖。,折彎模結構設計,1.模具結構應能保證坯料在折彎時不發生偏移: 用定料銷定位（圖3.8.3b），定料銷裝在頂板上時應注意防止頂板與凹模之間產生竄動（3.8.1e）、（圖3.8.9b）; 工件無孔時可採用定位尖（圖3.8.1b）、頂桿（圖3.8.7）、頂板（圖3.8.1d、圖3.8.6）等措施防止坯料偏移。,一、折彎模結構設計應注意的問題,折彎模結構設計,2.模具結構不應妨礙坯料在合模過程中應有的轉動和移動 （圖3.8.7 、3.8.20）。 3.模具結構應能保證折彎時產生的水平方向的錯移力得到平衡（圖3.8.1e、圖3.8.9b、圖3.8.13）。,一、折彎模結構設計應注意的問題（續）,取等於工件的折彎半徑，但不應小於表3.2.2所列的最小折彎半徑 值rmin。 當/10時，則應考慮回彈，將凸模圓角半徑 加以修正。,折彎模結構設計,1.凸模圓角半徑,二、折彎模工作部分尺寸的設計,當工件的相對折彎半徑/較小時，凸模圓角半徑,折彎模結構設計,二、折彎模工作部分尺寸的設計（續）,2.凹模圓角半徑,凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在折彎時坯料會發生偏移。,t2mm時，,（36）,24時，,（23）,4時，,2,V形折彎凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑,折彎模結構設計,3.凹模深度,二、折彎模工作部分尺寸的設計（續）,V形件折彎模：,U形件折彎模：,凹模深度過小，則坯料兩端未受壓部分太多，工件回彈大且不平直，影響工件質量。若過大，則浪費模具鋼材，且需衝床有較大的工作行程。,凹模深度及底部最小厚度值可查表3.9.1.但應保證凹模開口寬度之值不能大於折彎坯料展開長度的0.8倍。,對於彎邊高度不大或要求兩邊平直的U形件，則凹模深度應大於零件的高度,圖中 值H0見表3.9.2；對於彎邊高度較大，而平直度要求不高的U形件，可採用圖3.9.1c所示的凹模形式，凹模深度L0值見表3.9.3。,折彎模結構設計,二、折彎模工作部分尺寸的設計（續）,4.凸、凹模間隙,V形折彎模的凸、凹模間隙是靠調整壓機的閉合高度來控制的，設計時可以不考慮。,U形件折彎模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計算：,式中 C間隙係數，可查 表3.9.4。,當工件精度要求較高時，其間隙應適當縮小，取Z/2t。,折彎模結構設計,5.U形件折彎凸、凹模橫向尺寸及允差,二、折彎模工作部分尺寸的設計（續）,決定原則： 工件標注外形尺寸時，應以凹模為基準件，間隙取在凸模上。 工件標注內形尺寸時，應以凸模為基準件，間隙取在凹模上。,折彎模結構設計,5.U形件折彎凸、凹模橫向尺寸及允差（續）,二、折彎模工作部分尺寸的設計（續）,（2）尺寸標注在外形上,（）尺寸標注在外形上,凹模尺寸,凸模尺寸,凸模尺寸,凹模尺寸,凸、凹模的製造允差，可採用79級精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級。,式中,折彎模結構設計,三、斜楔滑塊機構設計,一般的衝壓加工方向為垂直方向，而當工件加工方向要求是水平或傾斜一定角度時，則應採用斜楔滑塊機構。通過斜楔滑塊機構可將壓力機滑塊的垂直運動轉化為凸模、凹模的水平運動或傾斜運動，從而進行衝側孔、折彎等工程的加工。下面主要介紹滑塊水平運動的情況。,折彎模結構設計,1.斜楔、滑塊之間的行程關係,三、斜楔滑塊機構設計,斜楔角一般取40，為了增大滑塊行程s，也可取45、50等。一般要求斜楔的有效行程s1應大於滑塊的行程s。,與s/ s1的關係見 表3.9.5。,折彎模結構設計,三、斜楔滑塊機構設計,2.斜楔滑塊的結構設計,復位機構，一般採用彈簧，有時也用氣缸等裝置。此外，還應設置後擋塊均衡側向力和進行滑塊後退限位，在大型模具上也可把後擋塊與模座鑄成一體。為保證滑塊的運動精度，滑塊導滑必須可靠，滑塊在導滑槽內的運動要平穩，無卡緊、上下竄動和左右晃動現象，一般滑塊與導滑槽間應上、下與左、右各有一對平面呈動配合，配合精度為H8/g7或H8/h8。如果滑面單位面積的壓力如果超過50兆帕時，應設置防磨板，以提高使用壽命。,彎曲變形的過程與特點,V型彎曲變形的過程,彎曲前後坐標網絡的變化,1.彎曲圓角部分是彎曲變形的主要變形區 變形區的材料外側伸長，內側縮短，中性層長度不變。 2.彎曲變形區存在應變中性層 應變中型層是指在變形前後金屬纖維的長度沒有發生改變的那一層金屬纖維。 3. 變形區材料厚度變薄的現象 變形程度愈大，變薄現象愈嚴重。 4.變形區橫斷面的變形 變形區橫斷面形狀尺寸發生改變稱為畸變。主要影響因素為板料的相對寬度。 (寬板) 橫斷面幾乎不變； (窄板) 斷面變成了內寬外窄的扇形。,板料彎曲變形特點,彎曲時變形區的應力和應變,板料在塑性彎曲時,變形區內的應力應變狀態取決於彎曲毛坯的想對寬度 以及彎曲變形程度。 窄板彎曲的應力狀態是平面的，應變狀態是立體的。 寬板彎曲的應力狀態是立體的，應變狀態是平面的。,當彎曲結束，外力去除後，塑性變形留存下來，而彈性變形則完全消失。彎曲變形區外側因彈性恢復而縮短，內側因彈性恢復而伸長，產生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應尺寸不一致的現象。這種現象稱為彎曲件的彈性回跳（簡稱回彈）。,彎曲卸載後彎曲件的回彈,回彈現象,圖3.2.1彎曲件的彈性回跳,(1)彎曲半徑增大 卸載前板料的內半徑 (與 凸模的半徑吻合)在卸載後增加 至 。彎曲半徑的增加量為： (2)彎曲中心角的變化 卸載前彎曲中心角為 (與 凸模頂角相吻合)，卸載後變化 為 。彎曲件角度的變化量為：,回彈性的表現形式,1.材料的力學性能 材料的屈服點 越高，彈性模量E越小，彎曲彈性回跳越大。 2.相對彎曲半徑 相對彎曲變徑 越大，則回彈也越大。 3.彎曲中心角 彎曲中心角 越大，表明變形區的長度越長，故回彈的積累值越大，其回彈角越大。但對彎曲半徑的回彈影響不大。,影響回彈的因素,4.彎曲方式及彎曲模具結構 採用校正彎曲時，工件的回彈小。 5.彎曲件形狀 工件的形狀越複雜，一次彎曲所成形的角度數量越多，使回彈困難，因而回彈角減小。 6.模具間隙 在壓彎U形件時，間隙大，材料處於鬆動狀態，回彈就大；間隙小，材料被擠壓，回彈就小。 7.非變形區的影響,影響回彈的因素,減少回彈的措施,1.材料選擇 應盡可能選用彈性模數大的，屈服極限小，機械性比較穩定的材料。 2.改進彎曲件的結構設計 設計彎曲件時改進一些結構，加強彎曲件的剛度以減小回彈。比如：在變形區壓加強肋或壓成形邊翼，增加彎曲件的剛性，使彎曲件回彈困難（如下圖）,減少回彈的措施,3. 從工藝（工序）上採取措施 (1)採用熱處理工藝 對一些硬材料和已經冷作硬化的材料，彎曲前先進行退火處理，降低其硬度以減少彎曲時的回彈，待彎曲後再淬硬。在條件允許的情況下，甚至可使用加熱彎曲。 (2)增加校正工序 運用校正彎曲工序，對彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區的應力應變狀態，以減少回彈量。 (3)採用拉彎工藝 對於相對彎曲半徑很大的彎曲件，由於變形區大部分處於彈性變形狀態，彎曲回彈量很大。這時可以採用拉彎工藝。,減少回彈的措施,4. 從模具結構採取措施 (1) 補償法 利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點，按預先估算或試驗所得的回彈量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和幾何形狀，以相反方向的回彈來補償工件的回彈量(如右圖) 。,減少回彈的措施,4. 從模具結構採取措施 (2)校正法 可以改變凸模結構，使校正力集中在彎曲變形區，加大變形區應力應變狀態的改變程度（迫使材料內外側同為切向壓應力、切向拉應變 ）如下圖。,減少回彈的措施,4. 從模具結構採取措施 (3) 縱向加壓法 在彎曲過程完成後，利用模具的 突肩在 彎曲件的端部縱向加壓（如下圖 ）, 使彎曲變形區橫斷面上都受到壓應力，卸載時工件內外側的回彈趨勢相反，使回彈大為降低。利用這種方法可獲得較精確的彎邊尺寸，但對毛坯精度要求較高。,減少回彈的措施,4. 從模具結構採取措施 (4) 壓筋彎曲法 利用壓筋（槽）阻隔材料壓延應力，並使之加工硬化效果從而達到目的。,彎曲件毛坯展開尺寸計算,（1）圓角半徑 的彎曲件，如圖。 圖(b)中，毛坯的展開長度 圖(a)中，毛坯的展開長度,彎曲件毛坯展開尺寸計算,（2）無圓角半徑的彎曲( ) 無圓角半徑彎曲件的展開長度一般根據彎曲前後體積相等的原則，考慮到彎曲圓角變形區以及相鄰直邊部分的變薄因素，採用經過修正的公式來進行計算，查表可得。,彎曲成型力的計算,彎曲力是設計彎曲模和選擇壓力機噸位的重要依據。生產中常用經驗公式概略計算彎曲力，作為設計彎曲成型過程和選擇衝壓設備的依據。 1.自由彎曲時的彎曲力 V形彎曲件彎曲力： U形彎曲件彎曲力：,一般而言，取相對剪切力的1/41/3做概算,彎曲成型力的計算,2. 校正彎曲時的彎曲力 校正彎曲是在自由彎曲階段後，進一步使對貼合凸模、凹模表面的彎曲件進行擠壓，其校正力比自由壓彎力大得多。由於這兩個力先後作用，校正彎曲時只需計算校正彎曲力。V形彎曲件和U形彎曲件均按下式計算： 式中： 為校正彎曲時的彎曲力( N )； 為校正部分垂直投影面積( )； 為單位面積上的校正力( ) 。,一般而言，取相對剪切力的1/31/2做概算,圖面說明,附註：,形件折彎模,凸模,凹模,弹簧,凸模活动镶块,凹模活动镶块,凹模活动镶块,定位銷,轉軸,頂板,折彎角小於90的形折彎模 1凸模 2轉動凹模 3彈簧,形件一次成形折彎模,）首次折彎 ）二次折彎 1凸模 2定位板 3凹模 4頂板 5下模形,形件兩次成形折彎模,動畫,1凸凹模 2凹模 3活動凸模 4頂桿,形件複合折彎模,帶擺塊的 形件折彎模,1凹模 2活動凸模 3擺塊 4墊板 5推板,動畫,1頂板 2定位銷 3反側壓塊 4凸模 5凹模 6上模座 7壓塊 8橡皮 9凸模托板 10