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文档简介

2019 12 19 1 北京铁路局石家庄职工培训基地主讲 邢建章职务 工程师e maii xingjz55 2019 12 19 2 把平板毛坯 型材 管材等弯成一定的曲率 角度 从而形成一定形状的零件 这样的加工方法称为弯形 第七章弯形与压延 7 1弯形加工基础知识 一 钢材的弯曲变形过程及特点 图7 1材料的弯曲变形过程 过渡到塑性变形 材料发生弹性变形 材料发生断裂破坏 弯曲定义 把钢材按照图纸要求完成工件 2019 12 19 3 图7 2板料弯曲时横截面的变化 a 窄板b 宽板 横截面便产生扇形畸变 横截面无显著变形 无论宽板 窄板 在变形区内材料的厚度均有变薄现象 这种材料变薄的现象 在材料的弯形加工中应该予以考虑 中性层 在内层和外层中间 存在金属既不伸长 也不缩短的一个层面 2019 12 19 4 二 钢材的变形特点对弯形加工的影响 钢材弯曲变形特点对弯形加工的影响 主要有以下几方面 1 弯形力弯形是使被弯曲材料发生塑性变形 而塑性变形只有在材料内应力超过其屈服点时 才能发生 2 弹复现象弯形时 材料的变形由弹性变形过渡到塑性变形 通常材料在发生塑性变形时 总还有部分弹性变形存在 影响弹复的因素 1 材料的力学性能 2 材料的相对弯形半径 3 弯形角 4 其他因素 2019 12 19 5 3 最小弯形半径材料在不发生破坏的情况下 所能弯曲的最小曲率半径 称为最小弯形半径 影响最小弯形半径的因素 1 材料的力学性能 2 弯形角 3 材料的方向性 4 材料的表面质量与剪断面质量 5 其他因素 最小弯曲率半径 材料不被破坏弯度最小的叫做最小弯曲率半径 2019 12 19 6 4 横截面变形 图7 3材料纤维方向与弯曲线的关系 图7 4扁钢与钢管弯形 弯制扁钢圈时出现内侧变厚 外侧变薄 见图7 4a 弯管时则出现椭圆截面 见图7 4b 等 在这些情况下 就需采用一些特殊的工艺措施来限制横截面的变形 以保证弯形件的质量 2019 12 19 7 三 钢材加热对弯形加工的影响 钢材的加热温度规范 一般在技术文件中规定 表7 1为常用材料的热弯形温度 表7 1常用材料的热弯形温度 2019 12 19 8 7 2压弯 一 压弯力的特点及压弯力的计算 1 压弯的特点在压力机床上使用压弯模进行弯形的加工方法 称为压弯 图7 5材料压弯时的三种变形方式 a 自由弯形b 接触弯形c 校正弯形 2019 12 19 9 2 压弯力计算 为使材料能够在足够的压力下成形 必须计算其压弯力 作为选择压力机床工作压力的重要依据 在生产中常用经验公式计算压弯力 见表7 2 表7 3计算压弯力的经验公式 2019 12 19 10 表7 3单位面积上的校正力q值n mm2 表中f 压弯力 n b 弯形件的宽度 mm t 弯形件的厚度 mm r凸 凸模圆角半径 mm l 凹模槽口两支点间距离 mm b 材料的抗拉强度 mpa c 系数 取c 1 1 3 k 系数 取k 0 3 0 6 a 校正部分投影面积 mm2 q 单位面积上的校正力 n mm2 mpa 见表7 3 2019 12 19 11 二 压弯模 冷作工所用的压弯模 多数采用焊接制成 并且尽量少用或不用切削加工零件 这样 制作方便 可以缩短模具制造周期 还可以多利用生产边角料 降低生产加工成本 图7 6压弯模具结构形式 a b 整体铸造后加工c d 型钢焊制 2019 12 19 12 当采用接触弯形或校正弯形时 制作压弯模应考虑以下几个方面 1 压弯模具工作部分尺寸确定 a u形模b v形模 图7 7压弯模工作部分结构 2019 12 19 13 表7 4压弯模工作部分尺寸及系数c u形件弯形时 凸模与凹模间的间隙值可按下式确定 z tmax ct 7 1 式中tmax 材料最大厚度 mm c 系数 按表7 4选取 t 材料名义厚度 mm v形件弯形时 凸 凹模的间隙是靠调整压床闭合高度来控制的 不需要在制造模具时确定 2019 12 19 14 2 解决弹复的措施 接触弯形或校正弯形 主要靠模具解决弹复问题 其措施如下 图7 8利用模具结构 形状解决弹复 1 修正模具形状 2 采用加压校正法 图7 9利用压边装置减少弹复 1一凸模2 工件3一压边装置4一凹模 2019 12 19 15 3 定位与防止偏移 弯形前 通常采用定位板或利用毛坯料上的孔来定位 防止弯形过程中毛坯料偏移 多采用托料装置 图7 10防止坯料偏移的措施 采用托料装置 毛坯料上的孔定位 图7一11自由弯形压弯模 图7一12压弯模内加垫块控制弯形件曲率 图7 13角钢压弯时的模具夹持 2019 12 19 16 三 压力机床 1 液压机 图7 14液压机工作原理 液压机是利用液体作为介质传递动力 根据所用介质容器中的液体各不同 分为油压机和水压机 液压机是利用 密闭部分压强相等 的原理 而获得巨大压力的 图7 15闭式水压机 l一固定横梁2一导向钢柱3一可动横梁4一活塞5一上横梁6 14 工作缸7一提升缸8 拉杆9一活塞10一上横板11一密封圈12 13一管路 2019 12 19 17 万吨水压机是什么 打个简单的比方 就是打铁的锤子 现代工业零部件越做越大 小锤子自然打不动 所以发明了水压机 中国第一重型机械集团公司 一重 总经理吴生富对记者这么解释 咱们的一万五千吨水压机 是全世界最大的锤子 2019 12 19 18 2 气压机 气压机是以压缩空气为动力的一种压力机床 分为直压式和杠杆式 适用于金属薄板压延 压印 成型及塑性材料的浅拉深工艺 如表壳 表底盖 表带 各种金银首饰 徽章 纪念币 眼镜 灯饰外壳的压制等 图7 17单缸直压式气压机 l一气缸2一活塞3一弹簧4一顶杆5 压力头6一工作台7一三通开关8一床身 2019 12 19 19 四 压弯的一般工艺要求 图7一18局部弯形的止裂措施 1 选择压力机床时 要同时满足所需弯形力和压弯工件所需空间尺寸范围两个要求 2 安装压弯模时 应尽量使模具压力中心与压力机床压力中心吻合 上 下模间隙均匀 装夹要牢固 3 弯形件的直边长度 一般不得小于板厚的两倍 以保证足够的弯曲力矩 4 为防止弯形件横截面畸变 板料弯形件宽度一般不得小于板厚的三倍 5 局部需要弯成折边的零件 为避免角上的弯裂 应预先钻出止裂孔 或将弯曲线外移一定距离 见图7 18 c 2019 12 19 20 7 3滚弯 一 滚弯的特点 在滚床上进行弯形的加工方式称为滚弯 如图7一19所示 滚弯时 板料置于滚床的上 下轴辊之间 当上轴辊下降 时 板料受到弯曲力矩的作用 发生弯曲变形 由于上 下轴辊的转动 并通过轴辊与板料间的摩擦力带动板料的移动 使板料受压位置连续不断地发生变化 从而形成平滑的弯曲面 完成滚弯成形 图7 19滚弯过程 冷滚 压成形的允许弯形半径r 不能以板料的最小弯曲半径为界线 而应大些 通常r 20t t为板厚 当r 20t时 则应进行热滚弯 2019 12 19 21 二 滚板机 1 滚板机的类型及其特点 滚板机的基本类型有对称式三辊滚板机 不对称式三辊滚板机和四辊滚板机三种 四辊滚板机 三辊滚板机 2019 12 19 22 三辊卷板机示意图 滚弯 在滚床上进行弯曲加工的方式 滚板机的类型 1 对称式三辊滚板机2 不对称式三辊四辊滚板机 2019 12 19 23 图7 22对称式三辊滚板机传动系统 1一活动轴承2一上轴辊3 下轴辊4 固定轴承5 平衡螺杆6 7 8 9 11 12 13 14 16 17 18 20 2l一齿轮10 摩擦式离合器15一电动机19 啮合式离合器22 25一联轴器23 27一蜗杆24 26 蜗轮28 30 升降丝杆29 蜗杆轴 2019 12 19 24 三 滚弯的工艺方法 1 柱面的滚制 图7 23在压力机上预弯板料端部 图7 24在滚板机上预弯板料 1一下模2一板料3一上模 l一下轴辊2一垫板3一板料4一上轴辊 图7 26板料在滚板机上找正位置 2019 12 19 25 图7 25留余量消除滚弯件的直边 1 板料的两端预弯 下料两端预弯措施 2 板料两端留余量 3 为使滚弯件不出现歪扭现象 见图7 26a 板料放入滚板机后要找正位置 4 调节轴辊间的距离 以控制滚弯件的曲率 5 较大的工件滚弯时 为避免其自重引起附加变形 应将板料分为三个区域 先滚压两侧区 再滚压中间区 6 滚制非圆柱面工件时 应依次按不同的曲率半径 在板料上划分区域 7 滚弯前 应将轴辊和板料表面清理干净 还要将板料上气割留下的残渣和焊接留下的疤痕除去 磨平 以免损伤工件和轴辊 2019 12 19 26 2 锥面的滚制 图7 27锥面的分段滚制 图7 28小口减速法滚制锥面 b 滚板机上分段滚制 a 坯料分段及滚制顺序 在检查锥面工件的曲率时 对锥面的大口与小口都要进行测量 只有当锥面两口的曲率都符合要求时 工件曲率才算合格 锥面的滚制 1 调整上轴 使其与下轴辊成一定角度倾斜 2 为使上轴辊能始终接近压在锥面素线上 应使锥面素线上 应使锥面的大小口两端有不等的进给速度 2019 12 19 27 7 4压延 一 压延成形过程及特点 图7 29压延过程 图7 30压延时金属的流动 图7 31毛坯起皱 图7 32压延件厚度的变化情况 2019 12 19 28 带弹性压边圈的首次拉深模 正装 返回 2019 12 19 29 带弹性压边圈的首次拉深模 倒装 返回 2019 12 19 30 无压边圈的二次拉深模 正拉深 返回 2019 12 19 31 压边圈在上模的反向拉深模 返回 2019 12 19 32 压边圈在下模的反向拉深模 返回 2019 12 19 33 带弹性卸料板复合模 返回 2019 12 19 34 三大件 凸模 凹模 压边圈 三大尺寸要素 d r c 间隙 3 结构设计要点 1 用压边圈否 2 凸模设排气孔 作用 凹模要润滑 3 金属流动要均匀 调节q 设拉深筋 4 设置限位器 调节压边力 p209f8 12 冲压模具设计 三 拉深模 2019 12 19 35 现场实例 1 水壶嘴胀形2 水壶口收口 旋压 四 成形模 2019 12 19 36 二 压延力的计算 计算压延力的目的是为了正确地选择压延设备 压延力的计算与压延件的形状 尺寸和材料性质有关 一般采用经验公式 压制封头时压延力 用下式计算 压延中 为防止材料起皱而采用压边圈时 压边力必须适中 压边力太小起不到防皱作用 压边力太大又易引起材料拉裂 压边力q可用下式计算 压延时为什么采用压边圈 为防止材料起皱皮而采用压边圈 2019 12 19 37 q 单位压边力 对于钢q 0 011 0 016 热压时取下限 冷压时取上限 当采用压边圈压延时 总的压延力应包括压边力 即 2019 12 19 38 表7 5常见钢材的高温抗拉强度 107pa 2019 12 19 39 三 旋转体压延件的坯料尺寸计算 1 形状简单的旋转体压延件 在进行计算时 首先将压延件划分成若干个便于计算的组成部分 分别求出各部分的面积并相加 即可得到零件的总面积 a 然后按下式计算出圆形毛坯的直径 式中d0 毛坯直径 mm a 压延件的外表总面积 mm2 图7 33筒体坯料尺寸的确定 例如 图7 33所示的圆筒形件 按便于计算的原则 可以划分为三部分 各部分的面积分别为 2019 12 19 40 2 椭圆形封头 图7 34椭圆形封头 1 周长法 2 等面积法 3 经验法d0 d b h 2019 12 19 41 7 5水火弯板 一 水火弯板原理 用火焰局部加热材料时 被加热处金属的膨胀受到周围较冷金属的限制 而产生压缩应力 当加热温度达到600 700 时 压缩应力超过加热金属的屈服点 而使其产生压缩塑性变形 因此在冷却时形成收缩变形 图7 35钢板局部加热 冷却时的变形 若能适当控制加热速度 使板料加热处沿厚度方向存在较大的温度差 就会使加热面的冷却收缩量 远远大于其背面 也就形成了图7 35所示的角变形 水火弯板就是利用板材被局部加热 冷却所产生的角变形与横向变形达到弯曲成形的目的 2019 12 19 42 二 水火弯板工艺 1 火焰功率 2 加热温度和速度 水火弯板的加热温度随弯板材料的不同而有所不同 见表7 6 表7 6不同钢材加热温度和水火距离 2019 12 19 43 3 加热位置和方向 图7 36加热位置和方向的选择 图7 37帆形板的成形 a 扭曲板b 异向双曲率板 图7 38扭曲板和异向双曲率板的成形 2019 12 19 44 水火弯板的优点 1 成型效率高2 成型质量好3 适用面广 4 冷却方式 图7 39水火弯板的冷却方式 水火弯板的冷却方式有空冷和水冷两种 水冷又有正面 背面水冷之分 三 水火弯板的优点 水火弯板是主要用于板材弯形的加工方法 它具有以下优点 1 水火弯板比手工热弯曲成形的效率高 而且节约燃料 改善劳动条件 减轻劳动强度 2 成形质量好

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