第三章弯曲模

第三章弯曲及弯曲模设计 重点 1 弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素 2 弯曲工艺计算方法 3 弯曲工艺性分析与工艺方案制定 4 弯曲模典型结构与结构设计 5 弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤 难点 1 弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素 2 影响回弹的因素与减少回弹的措施 3 弯曲工艺计算 第三章弯曲及弯曲模设计 第一节概述 第三章弯曲及弯曲模设计 弯曲是使材料产生塑性变形 形成一定曲率和角度零件的冲压工序 弯曲毛坯的种类 板料 棒料 型材 管材 第三章弯曲及弯曲模设计 第三章弯曲及弯曲模设计 第三章弯曲及弯曲模设计 弯曲成型工艺方法 压弯 折弯 拉弯 滚弯 辊弯 a 模具压弯 b 折弯 c 拉弯 d 滚弯 e 辊压 第三章弯曲及弯曲模设计 第二节弯曲变形分析 第三章弯曲及弯曲模设计 1 弯曲圆角部分是弯曲变形的主要变形区变形区的材料外侧伸长 内侧缩短 中性层长度不变 2 弯曲变形区的应变中性层应变中型层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维 3 变形区材料厚度变薄的现象变形程度愈大 变薄现象愈严重 4 变形区横断面的变形变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变 主要影响因素为板料的相对宽度 宽板 横断面几乎不变 窄板 断面变成了内宽外窄的扇形 第三章弯曲及弯曲模设计 1 弹性弯曲条件若材料的屈服应力为 s 则弹性弯曲的条件为 2 塑性弯曲的应力与应变条件 a 弹性弯曲 b 弹 塑性弯曲 c 塑性弯曲图3 9弯曲毛坯变形区的切向应力分布 弯曲时变形区的应力和应变 第三章弯曲及弯曲模设计 板料在塑性弯曲时 变形区内的应力应变状态取决于弯曲毛坯的想对宽度以及弯曲变形程度 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 第三章弯曲及弯曲模设计 最小相对弯曲半径1 最小相对弯曲半径的概念最小相对弯曲半径是指 在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下 弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值 用来表示 该值越小 板料弯曲的性能也越好 2 影响最小弯曲半径的因素 1 材料的力学性能 2 工件的弯曲中心角 3 板料的表面质量与剪切断面质量 4 板料宽度的影响 5 板材的方向性 第三章弯曲及弯曲模设计 板料纤维方向对弯曲半径的影响 第三章弯曲及弯曲模设计 影响回弹的因素1 材料的力学性能材料的屈服点越高 弹性模量E越小 弯曲弹性回跳越大 2 相对弯曲半径相对弯曲变径越大 则回弹也越大 3 弯曲中心角弯曲中心角a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 但对弯曲半径的回弹影响不大 第三节回弹 第三章弯曲及弯曲模设计 4 弯曲方式及弯曲模具结构采用校正弯曲时 工件的回弹小 5 弯曲件形状工件的形状越复杂 一次弯曲所成形的角度数量越多 使回弹困难 因而回弹角减小 6 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 7 非变形区的影响 第三章弯曲及弯曲模设计 改进零件的结构设计 补偿法修正模具结构 拉弯 第三章弯曲及弯曲模设计 软凸模弯曲 纵向加压弯曲 第三章弯曲及弯曲模设计 第四节弯曲件坯料尺寸计算 在进行弯曲工艺和弯曲模具设计时 要计算出弯曲件毛坯的展开尺寸 计算的依据是 变形区弯曲变形前后体积不变 应变中性层在弯曲变形前后长度不变 即 弯曲变形区的应变中性层长度 就是弯曲件的展开尺寸 1 应变中性层位置的确定 1 当弯曲变形程度不大时 时 可以认为应变中性层就在板料厚度的中心位置 2 而当弯曲变形程度较大时 时 应变中性层会向内表面偏移 这时 中性层位置的曲率半径可以通过以下的公式进行估算 式中 x为中性层位移系数 查教材表3 4 第三章弯曲及弯曲模设计 2 弯曲件毛坯展开尺寸计算 1 圆角半径的弯曲件 毛坯的展开长度 第三章弯曲及弯曲模设计 2 无圆角半径的弯曲 无圆角半径弯曲件的展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则 考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄因素 采用经过修正的公式来进行计算 见教材表3 3 4 3 铰链弯曲件铰链弯曲和一般弯曲件有所不同 铰链弯曲常用推卷的方法成形 在弯曲卷圆的过程中 材料除了弯曲以外还受到挤压作用 板料不是变薄而是增厚了 中性层将向外侧移动 因此其中性层位移系数K 0 5 图3 3 13所示为铰链中性层位置示意图 第三章弯曲及弯曲模设计 第五节弯曲工力的计算弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据 生产中常用经验公式概略计算弯曲力 作为设计弯曲工艺过程和选择冲压设备的依据 1 自由弯曲时的弯曲力 V形弯曲件弯曲力 U形弯曲件弯曲力 2 校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲是在自由弯曲阶段后 进一步使对贴合凸模 凹模表面的弯曲件进行挤压 其校正力比自由压弯力大得多 由于这两个力先后作用 校正弯曲时只需计算校正弯曲力 V形弯曲件和U形弯曲件均按下式计算 第三章弯曲及弯曲模设计 第6节弯曲件的工艺性1 弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径必须小于最小弯曲半径 否则要采用工艺措施 如 热弯 多次弯曲等 2 弯曲件形状与尺寸的对称性弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称 高度也不应相差太大 当冲压不对称的弯曲件时 因受力不均匀 毛坯容易偏移 尺寸不易保证 为防止毛坯的偏移 在设计模具结构时应考虑增设压料板 或增加工艺孔定位 弯曲件形状应力求简单 边缘有缺口的弯曲件 若在毛坯上先将缺口冲出 弯曲时会出现叉口现象 严重时难以成形 这时必须在缺口处留有连结带 弯曲后再将连接带切除 第三章弯曲及弯曲模设计 弯曲件形状对弯曲过程的影响 第三章弯曲及弯曲模设计 防止孔变形的措施 孔边距 第三章弯曲及弯曲模设计 5 防止弯曲边交接处应力集中的措施当弯曲所示弯曲件时 为防止弯曲边交接处由于应力集中 可能产生的畸变和开裂 可预先在折弯线的两端冲裁卸荷孔或卸荷槽 也可以将弯曲线移动一段距离 以离开尺寸突变处 第三章弯曲及弯曲模设计 6 弯曲件尺寸的标注应考虑工艺性弯曲件尺寸标注不同 会影响冲压工序的安排 如所示的弯曲件尺寸标注 孔的位置精度不受毛坯展开尺寸和回弹的影响 可简化冲压工艺 采用先落料冲孔 然后再弯曲成形 b c 图所示的标注法 冲孔只能安排在弯曲工序之后进行 才能保证孔位置精度的要求 在不存在弯曲件有一定的装配关系时 应考虑图a 的标注方法 第三章弯曲及弯曲模设计 第7节弯曲工序的安排弯曲件的弯曲工序安排是在工艺分析和计算后进行的工艺设计工作 形状简单的弯曲件 如V形件 U形件 Z形件等都可以一次弯曲成形 形状复杂的弯曲件 一般要多次弯曲才能成形 弯曲工序的安排对弯曲模的结构 弯曲件的精度和生产批量影响很大 1 弯曲件工序安排的原则 原则 1 对多角弯曲件 因变形会影响弯曲件的形状精度 故一般应先弯外角 后弯内角 前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位 并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状 原则 2 结构不对称弯曲件 弯曲时毛坯容易发生偏移 应尽可能采用成对弯曲后 再切开的工艺方法 原则 3 批量大 尺寸小的弯曲件 应采用级进模弯曲成形工艺以提高生产率 原则 4 如果弯曲件上孔的位置受弯曲过程影响而且精度要求较高 则应在弯曲后再冲孔 否则孔的位置精度无法保证 第三章弯曲及弯曲模设计 图3 36成对弯曲 第三章弯曲及弯曲模设计 级进模弯曲成形 第三章弯曲及弯曲模设计 二次弯曲成形 三次弯曲成形 第三章弯曲及弯曲模设计 第8节弯曲模的典型结构设计弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排 最简单的弯曲模只有一个垂直运动 复杂的弯曲模具除了垂直运动外 还有一个乃至多个水平动作 弯曲模结构设计要点为 1 弯曲毛坯的定位要准确 可靠 尽