第四章 弯曲PPT课件

主讲教师 汉锦丽 贺磊 飞机钣金工岗位基础理论与实践 目录 第一章金属变形基本理论第二章模线样板第三章钣金分离工艺第四章弯曲第五章拉深成形第六章橡皮成形第七章拉形成形第八章旋压成形第九章落压成形第十章其他钣金成形工艺方法 第四章弯曲 第一节压弯第二节滚弯第三节拉弯第四节管子弯曲 第四章弯曲 教学目标 知道机械弯曲的定义 方法 知道管子弯曲时的受力情况 掌握手工弯管方法 掌握机械弯管的方法 芯棒的作用 知道弯管常见质量故障 原因分析及排除方法 教学重点 压弯的原理 定义 弯曲力的计算 板材 型材的滚弯原理 拉弯的定义 设备与原理 手工弯管的方法 教学难点 压弯方法 板材 型材的滚弯工艺方法 拉弯工艺方法 机械弯管的方法 芯棒的作用 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 弯曲的定义把板料 管材或型材等弯成一定曲率或角度 并得到一定形状零件的冲压工序称为弯曲 弯曲零件种类很多 如汽车纵梁 自行车车把 仪表电器壳等 最常见的弯曲是在压力机上用弯曲模压弯 此外还有折弯机上的折弯 拉弯机上的拉弯 辊弯机上的辊弯以及辊压成形等 1 机械弯曲 是将板料 条料 型材等 用机械的方法在塑性变形的范围内沿直线弯成一定的角度或一定的弧度的操作 2 机械弯曲的方法 压弯 滚弯 拉弯 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 1 压弯原理 由于板料具有一定的塑性 能用弯曲的方法将其弯成所需的各种形状 在板料上加压产生弯矩 而使其弯曲成形的方法 1 自由弯曲阶段 2 接触弯曲阶段 3 矫正弯曲阶段 2 压弯变形特点 1 压弯时 材料产生外拉内压 中间不受拉也不受压 2 弯曲变形受最小弯曲半径的限制和回弹的影响 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 3 弯曲力的计算弯曲力与下列因素有关 1 金属的力学性能 2 毛料的厚度和宽度 3 弯曲时的变形程度 4 其他因素 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 4 板料弯曲变形过程 1 自由弯曲阶段 2 接触弯曲阶段 3 矫正弯曲阶段 a b 自由弯曲 c 接触弯曲 d 矫整弯曲 图1 1弯曲变形过程 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 5 弯曲工件的加工形式 图1 2弯曲工件的加工形式 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 6 弯曲变形过程分析图为V形弯曲时板料的受力情况 在板料A处 凸模1施加外力2F 在凹模2支承点B处 则产生反力并与这外力构成了弯曲力矩M F L 该弯曲力矩使板料产生弯曲变形 图1 3V形弯曲 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 板材在V形模内的校正弯曲过程 凸模下压 直边与凹模V形表面逐渐靠近 曲率径的弯曲力臂逐步变小 r0 r1 l0 l1 凸模继续下压 弯曲变形区进一步减小 板料与凸模三点接触 r1 r2 板料直边部分向与以前相反的方向变形 到时行程终了时 凸 凹模对弯曲件进行校正 使其直边 圆角与模具全部靠紧 图1 4弯曲过程 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 变形后工件侧壁坐标网及断面的变化 1 圆角部分的下方形网格变成扇形 远离圆角的两直边处网格没有变化 说明 变形区主要在圆有部分 靠近圆有的直边 仅有少量的变形 图1 5弯曲前后坐标网的变化 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 2 变形区内 板料处区 靠近凹模一边 纵向金属纤维受拉而变长内区金属 靠近凸模一边 纵向纤维受压而缩短在缩短和伸长两个变形区之间 有一层金属长度在变形前后保持不变 应变中性层 3 板材弯曲变形程度可用相对弯曲半径r t表示 r t越小 弯曲变形程度越大 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 4 变形区横截面的畸变当相对宽度b t 3时 弯曲厚板料横截面变为梯形且有微小翘曲 当相对宽度b t 3时 横截面形状变化不大 仅在端部可能出现翘曲和不平 同时板料外侧易出现拉裂 且相对弯曲半径愈小 拉裂愈容易出现 图1 6材料弯曲后的畸变 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 7 弯曲变形特点 1 中性层位置内移应变中性层 既不伸长也不缩短的板料纵截面纤维层 应力中性层 应力发生突然变化或不连续的板料纵截面纤维层 2 弯曲件的回弹弯曲变形结束 外力消除时 中性层附近弹性变形以及内外区变形中弹性部分的恢复所导致的弯曲件形状和尺寸与模具不一致的现象 3 变形区板厚的减小相对弯曲半径r t 4时 中性层内移 外层受拉减薄量大于内层受压增厚量 弯曲变形区板料厚度总体变薄 r t愈小 变薄程度愈大 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 8 纯塑性弯曲时应力 应变状态板料弯曲时 其变形主要表现在内 外层金属纤维的缩伸 就绝对值来看 切向应变为最大主应变 切向应力为最大主应力 变形区的应力应变状态主要与板材的相对弯曲半径r t 相对宽度b t等因素有关 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 9 窄板弯曲时应力 应变状态板料弯曲时 其变形主要表现在内 外层金属纤维的缩伸 就绝对值来看 切向应变为最大主应变 切向应力为最大主应力 变形区的应力应变状态主要与板材的相对弯曲半径r t 相对宽度b t等因素有关 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 切向的外层应变为正 内层为负 宽向和径向的外层应变为负 内层为正 切向的外层应力为正 内层为负 宽向的内外层应力均接近于零 自由变形 径向的内外层应力均为负 可见 窄板弯曲时 内外层处于立体应变状态和平面应力状态 图1 7窄板弯曲时应力 应变状态 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 10 宽板弯曲时应力 应变状态切向和径向的应变状态与窄板相同 宽向的内外层应变接近于零 切向和径向的应力状态与窄板相同 宽向的外层应力为正 内层应力为负 可见 宽板弯曲时 内外层处于平面应变状态和立体应力状态 切向的外层应变为正 内层为负 径向的外层应变为正 内层为负 切向的外层应力为正 内层为负 径向的内外层应力均为负 图1 8宽板弯曲时应力 应变状态 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 11 弯曲中的偏移及防止措施坯料在弯曲过程中沿制件的长度方向产生移动 使制件两边的高度不符合图样要求的现象 图1 9弯曲中的偏移 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 采用压料装置 使坯料在压紧的状态下逐渐弯曲成形 从而防止坯料的滑动 而且能得到较平整的制件 图1 10压料装置 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 利用坯料上的孔或设计工艺孔 用定位销插入孔内再弯曲 使坯料无法移动 图1 11定位销 第一节压弯 一 压弯原理及变形特点 将不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件弯曲 然后再切开 使坯料弯曲时受力均匀 不容易产生偏移 图1 12对称弯曲件 1 折弯机弯曲 1 应用 用来弯曲简单的直线零件 2 类型 普通折弯机和数控折弯机 2 闸压床弯曲 1 应用 飞机框肋上的缘条和长桁 2 性质 属于自由弯曲 3 冲压弯曲 1 应用 连接角片 卡箍及各种支架 2 模具类型 V形件弯曲模 U形件弯曲模 半圆形件弯曲模 闭角弯曲模 圆管形件弯曲模 Z形件弯曲模 4 自动弯曲机上的弯曲成形 第一节压弯 二 压弯方法 第二节滚弯 一 滚弯设备 概述1 滚弯定义 通过旋转的滚轴 使毛料弯曲的方法叫滚弯 2 滚弯的实质 连续不断的弯曲 3 应用 用于板材 型材的弯曲 1 三轴滚弯机 分为对称式和不对称式两类 1 上滚轮 2 下滚轮 3 手柄 4 导轮 图1 13三轴滚弯机 第二节滚弯 一 滚弯设备 2 四轴滚弯机1 上滚轮 2 侧滚轮 3 下滚轮 4 侧滚轮 5 6 7 手柄 8 机座 9 制动手柄3 多轴滚弯机 图1 14四轴滚弯机 图1 15多轴滚弯机 第二节滚弯 二 滚弯基本原理 1 板材滚弯 板料滚弯时 毛料在滚轴作用力和摩擦力的连续加载下 通过滚轴产生塑性弯曲变形 2 型材滚弯 型材滚弯使用的多为四轴滚弯机 1 2 导轮 3 弯曲轮 4 支承轮 图1 16板材滚弯 图1 17型材滚弯 第二节滚弯 三 滚弯的特点 1 通用性好 2 零件的回弹可通过调整滚轮的位置的方法加以补偿 3 滚弯机床结构简单 使用和维护方便 4 滚弯成形效率低 精度不高 第二节滚弯 四 滚弯工艺 1 板材滚弯 1 等曲度零件的滚弯 在滚弯过程中 保持上滚轴上下不动 三根滚轴相互平行 2 变曲度零件的滚弯 在滚弯过程中 三根滚轴保持相互平行 并随时改变上滚轴的上下位置 3 锥形零件滚弯 采用分段滚弯的方法 2 型材滚弯 1 滚轮的典型结构 2 型材滚弯常见质量故障 原因分析和排除方法 第三节拉弯 一 拉弯的基本原理 1 拉弯的定义 型材零件在弯曲过程中施加一定的拉力 使其产生拉伸弯曲变形 简称拉弯 2 拉弯的过程 a 预拉夹紧毛料 b 沿拉弯模弯曲毛料 c 补拉成形 图1 18拉弯的过程 第三节拉弯 一 拉弯的基本原理 3 拉弯的基本原理 是在毛料弯曲的同时 加以切向拉力 改变了毛料断面内的应力状态 减小或基本消除弯曲回弹 从而提高零件的准确度 a 简单弯曲时板料中产生的应力状态 b 拉伸时板料中产生的应力状态 图1 19拉弯的应力状态 第三节拉弯 二 拉弯的特点 1 回弹小 精度高 可拉制相对弯曲半径大的零件 2 模具结构简单 不用修回弹角 三 拉弯设备1 转台式拉弯机 台面连同模具在工作过程中旋转 而拉伸作动筒固定不动 2 转臂式拉弯机 台面固定不动 由两侧转臂连同拉伸作动筒环绕模具旋转 第三节拉弯 四 拉弯工艺 1 一次拉弯 1 一次拉弯适用于变形较小的中小型型材零件的拉弯 2 工艺过程下料 淬火 在淬火后材料的时效期内预拉 保持拉力不变 将型材毛料弯曲至贴合模具外形 补拉 检验 2 两次拉弯 1 两次拉弯用于变形程度大的大中型型材零件的拉弯 2 工艺过程下料 退火 预拉 不变预拉力绕拉弯模弯曲 淬火 弯至贴膜后进行补拉 修正检验 第三节拉弯 四 拉弯工艺 3 拉力及毛料长度的确定 1 拉力计算拉力的大小 用经过试验确定的表压来控制 2 拉弯零件毛料的长度L l1 2 r l2 l3 式中 L 零件的展开长度 l1 零件展开长度 l2 加持余量 l3 模具距夹头间的尺寸 r 模具端头圆角 4 拉弯模及夹块 第三节拉弯 五 拉弯常见质量故障 原因分析与排除方法 表1 1 第四节管子弯曲 一 管子弯曲受力分析 1 管子外侧受到拉力易变薄或开裂 2 管子内侧收到压力易起皱 3 管子截面发生压扁成椭圆形 4 回弹 二 常用弯管方法1 手工弯管 1 弯曲小直径管子 2 手工装砂热弯 第四节管子弯曲 二 常用弯管方法 机械弯管 1 绕弯 芯棒的作用 从管材内部支撑管壁 预防管材截面畸变和管壁起皱 防皱块的作用 插在弯管模胎和管子之间 前端应紧靠管壁和弯管模胎相切处 有效地填补了弯管模胎和管子内侧之间的空隙 起着从外面支撑管壁 防止起皱的作用 2 滚弯 3 冲模压弯 4 拉弯 5 热弯 6 推弯 第四节管子弯曲 三 弯管常见质量故障 原因分析与排除方法 表1 2 第四节管子弯曲 三 弯管常见质量故障 原因分析与排除方法 表1 3 第四章弯曲 知道机械弯曲的定义 方法 掌握压弯的原理 定义 弯曲力的计算 工艺方法 压弯常见质量故障 原因分析与排除方法 知道滚弯的定义 设备 掌握板材 型材的滚弯原理和工艺方法 知道型