模具设计与制造第三章作业.doc

第三章 弯曲模作业参考答案3-1.板料弯曲的变形过程是怎样的？其塑性变形区在何处？答：以V形件弯曲的变形过程为例。在弯曲开始时，板料是自由弯曲，随着凸模的下压，板料的直边与凹模工作表面逐渐靠模，曲率半径和弯曲力臂逐渐变小。凸模继续下压，板料弯曲变形区进一步减小，曲率半径和弯曲力臂不断变小，继而板料直边部分向以前相反方向弯曲。直至板料直边、圆角与模具全部靠模。塑性变形区域主要发生在弯曲圆角部位，内侧受应力板材压缩变短；外侧受拉应力，板材伸长；而中性层长度不变。3-2.弯曲变形区内，板料的横截面会发生什么变化？为什么会产生这种变化？答：1）弯曲变形区内，板料的横截面变化分两种情况： 宽板（板料宽度大于3倍板料厚度：b 3t），弯曲后横截面无明显变化，仍保持为矩形； 窄板（板料宽度小于3倍板料厚度：b3t），弯曲后原横截面矩形断面变成了扇形。由于弯曲凸模对板料内侧摩擦力的影响不同、和板料宽度不同板料内外侧受压受拉影响塑性变形程度不同导致窄板弯曲的应力状态是平面的，应变状态是立体的；宽板弯曲的应力状态是立体的，应变状态是平面的。3-3.什么是最小弯曲半径？影响最小弯曲半径的因素有哪些？答：1） 最小弯曲半径：在保证毛坯外层纤维不发生破坏的条件下，所能弯曲零件内表面的最小圆角半径，称为最小弯曲半径。2） 影响最小弯曲半径的主要因素有： 材料的机械性能。塑性越好的的材料外层纤维允许的变形程度的变形程度大，则允许的最小弯曲半径越小；塑性差，则最小弯曲半径变大。板材状态也对弯曲半径有很大影响，硬材料或冷作硬化的材料允许的最小弯曲半径大。 弯曲线方向。当弯曲线方向与纤维方向垂直时，则最小弯曲半径小；当两者平行时，最小弯曲半径大。 板材表面质量和侧面质量。当板材表面和侧面质量差时，由于易产生应力集中和塑性降低使材料过早破坏，故应采用较大的弯曲半径。如果板料未去毛刺时，可将有毛刺一边（方向）置于凸模一侧也可提高弯曲变形成型极限，减少零件外侧产生裂纹的可能。 弯曲角度的大小。当弯曲角较小时，其变形区不大，故圆角中段的变形程度也得以降低，这时相应的相对弯曲半径就可以小些。弯曲中心角越小，圆角中段变形程度的降低越多，所以最小弯曲半径可以更小些。 板料宽度的影响。宽板弯曲时材料外侧由于与凹模摩擦力大，材料沿板宽反向流动的可能性就小，外侧裂纹的可能也就大，这时相对弯曲半径也就应该大。 弯曲模间隙。间隙小材料外侧纤维流动困难也使得弯曲半径变小。3-4.当要求工件圆角半径小于材料许可的最小弯曲半径时，采取什么措施可防止工件外层纤维出现裂纹？答： 1） 采用多次弯曲成形，降低每次材料变形程度，避免变形区发生剧烈变形。2） 多次弯曲中间辅以退火工序，降低材料的冷作硬化效应。3） 工件弯曲前去毛刺，或把毛刺面置于弯曲内测（朝向凸模），以提高弯曲变形的成形极限。4） 弯曲U型件时，适当加大弯曲模的间隙也可以提高变形程度。3-5.什么是回弹？回弹对工件精度有什么影响？影响回弹值大小的主要因素有哪些？答：1） 当变形结束时，工件从模具中取出以后，由于弹性恢复，零件外层纤维将发生收缩、内层发生伸长，使弯曲后工件的弯曲角和弯曲半径发生变化，因而所得工件与模具的形状尺寸不一致，这种现象称为弯曲件的回弹。2） 回弹使得弯曲后的工件与模具尺寸不一致，脱模后的工件材料外层纤维受拉伸应力作用外层纤维有变小的趋势，内层纤维释放压缩变形而使纤维变长，这样就发生弯曲工件的弯曲角变小、弯曲半径变大。3） 影响回弹值大小的主要因素是： 工件材料的机械性能。材料的屈服强度越高，弹性模量越小，则回弹越大。 相对弯曲半径（也即变形程度）。相对弯曲半径越大（也即变形程度越小）回弹角也就越大。 弯曲角。弯曲中心角越大，表明变形区的长度越长，故回弹的积累值越大，其回弹角越大。 弯曲方式及弯曲模具结构。采用校正弯曲时，工件的回弹小。 弯曲件形状 。工件形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，材料各部分牵扯使回弹困难，因而回弹角减小 模具间隙 。在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。 非变形区的影响。如:弯曲线长度越长,回弹值也越大； V形件凹模槽口的宽度对回弹影响也很大等。 3-6.生产中采取哪些措施控制回弹？答：1) 材料选择应尽可能选用弹性模数大的，屈服极限小，机械性比较稳定的材料.2) 改进弯曲件的结构设计 设计弯曲件时改进一些结构，加强弯曲件的刚度以减小回弹。比如：在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难。3) 从工艺上采取措施 （三个方法） 采用热处理工艺 对一些硬材料和已经冷作硬化的材料，弯曲前先进行退火处理，降低其硬度以减少弯曲时的回弹，待弯曲后再淬硬。在条件允许的情况下，甚至可使用加热弯曲. 增加校正工序 运用校正弯曲工序，对弯曲件施加较大的校正压力，可以改变其变形区的应力应变状态，以减少回弹量. 采用拉弯工艺 对于相对弯曲半径很大的弯曲件，由于变形区大部分处于弹性变形状态，弯曲回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺 4) 从模具结构采取措施(四种方法) 补偿法 利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量。 校正法 可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变形区应力应变状态的改变程度（迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变 ） 纵向加压法 在弯曲过程完成后，利用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压, 使弯曲变形区横断面上都受到压应力，卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，使回弹大为降低。利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。 采用聚氨酯弯曲软模 利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲。弯曲时金属板料随着凸模逐渐进入聚氨酯凹模，激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲的效果，从而减少回弹。 3-9.弯曲过程中，工件发生偏移的原因是什么？偏移对工件质量有何影响？生产中采取哪些措施解决偏移问题。答：1） 工件在模具中成型过程中所受到的摩擦力不同是导致工件发生偏移的主要原因。如：冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移；凹模圆角半径过大，会影响坯料定位的准确性也会发生偏移现象； 凹模两边的圆角要求制造均匀一致，当两边圆角有差异时，毛坯两侧移动速度不一致，也会发生偏移；工件尺寸高度不同,弯曲时受力不均匀；凸凹模装配不正或间隙不一致以及模具粗糙度、斜度、深度不同（或不对称）等都会发生弯曲工件偏移现象。2） 偏移会产生工件的形状尺寸与要求不同，影响工件精度。3） 设计形状、尺寸工件要对称；模具设计要有可靠定位措施；凹模圆角半径适当，不可影响坯料定位；模具制造时注意模具圆角、粗糙度、间隙等要均匀、一致。3-13.弯曲模中有哪些定位措施？答：为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时，应考虑：压料板，增加工艺孔用定位钉（或销）定位；根据模具结构设置定位夹、定位板、顶杆、顶板；对于毛料不易放平稳的窄条的工件以及没有足够压料面的V形工件可以采用带翻板的