冲模5、6章.doc

第四章 弯曲【本章重点】 弯曲件的质量分析，弯曲件毛坯对计算，弯曲模工作部分结构参数的确定。【本章难点】 弯曲变形区的变化及应力应变分析。【学时分配】 0.25，0.25，0.25，0.25，0.25，0.25，0.5，0.5，1，0.5。第一节 弯曲变形机理弯曲：将材料（板料、棒料、管材、型材等）弯成一定角度、曲率和形状的工件的冲压方法（各种典型弯曲件见P90图4-1）。常见弯曲方法：模具压弯、滚弯、折弯和拉弯（本章重点介绍在压力机上用模具压弯之工艺与模具设计）。一、弯曲变形过程（以最基本的V形弯曲为例，P91图4-2）现象：（1）板料内侧弯曲半径逐渐减小：（2）支点距离逐渐减小：（3）整个过程包括由弹性变形到塑性变形过程。凸模与板料接触并继续压下属于自由弯曲；随着板料与凹模接触并逐渐压紧，终了时凸凹模对弯曲件加压使直边、圆角与模具完全贴合。若需校正则加较大校正力（属校正弯曲）。二、弯曲变形区的变化网格法：为观察弯曲时金属流动情况，侧面制成网格，见P91图4-3。特点：1、在中心角范围内正方形网格变为扇形，两边网格仍为正方形。说明变形区主要在圆弧部分，直边部分未发生变形。2、在变形区内：（1）长度方向：内侧（靠近凸模一侧）纤维受压而缩短。外侧（靠近凹模一侧）纤维受拉而伸长。中间必有一层既不受拉也不受压，称中性层，长度不变（计算展开长度用）。（2）厚度方向：变形区内有变薄现象，且中性层内移。内层受压长度缩短而厚度增加但因凸模限制增加不了，外层受拉长度伸长而厚度减薄，结果总体变薄中性层内移。（3）宽度方向：毛坯断面形状发生变化（窄板、宽板有所不同），见P92图4-5。窄板：（b3t）内侧：纵向受压材料向宽度方向流动宽度增大小；外侧：纵向受拉材料不足，便由宽度方向补充宽度变窄。宽板：（b3t）材料向宽度方向流动困难，断面形状变化不方。三、弯曲变形区应力应变状态分析窄板与宽板有所不同，见P93图4-6。第二节 弯曲应力与弯矩计算（自阅）第三节 最小弯曲半径弯曲件的质量问题：弯裂、形状不准确。弯裂：弯曲半径（弯曲件内圆角半径为弯曲半径）越小，变形程度越大。为避免弯裂需控制弯曲半径。形状不准确：1、回弹造成（控制回弹）。 2、工件偏移造成。凹模圆角处阻力不等、间隙不对称。 措施：设压料装置，不对称工件组合弯后再切开。一、最小弯曲半径及其近似计算（一）最小弯曲半径及弯曲系数分析变形程度：最外层金属之伸长率： 简化条件：设中性层位置不变： 由任何条件： 所以： 由此可见：一定厚度的材料，弯曲半径越小外层材料伸长率越大，当达到并超过材料允许的伸长率后弯裂。弯曲系数（或相对弯曲半径）： 弯曲件内表面圆角半径与材料厚度之比，是衡量弯曲变形程度的重要标志，弯曲系数越小变形程度越大，减小到一定程度，板料外表面拉伸变形超过材料允许的变形程度拉裂。最小弯曲半径：保证弯曲件变形区外表面不发生拉裂破坏前提下，弯曲件之内表面所能获得的最小圆角半径。此时的弯曲系数称为最小弯曲系数 （二）最小弯曲半径的近似计算近似用板料断面收缩率表示，见P97。实际中很少计算而是用查表法确定。二、影响弯曲系数的因素1、材料的力学性能：塑性好可小，生产中常用提高塑性方法减小弯曲系数。2、弯曲线方向：轧制材料各向异性，顺纤维方向塑性指标高于垂直纤维方向。3、弯曲角：越大越小。由于板料纤维的互相牵扯作用，在直边部分影响下外层纤维拉应力状态得以缓和，越大缓和作用越大）。4、板料表面质量和剪切断面质量：划伤、裂纹、毛刺、硬化（应力集中）易裂，大。5、弯曲件宽度和厚度： 相对宽度。窄板b/t3 宽度方向可自由流动缓解外层拉应力状态可降低。三、最小弯曲系数的经验确定见P98表4-1，有了可知第四节 弯曲的回弹由于弹性恢复，使弯曲件的角度，弯曲半径与模具尺寸形状不一致的现象称为回弹。一、回弹的表现形式1、弯曲半径增大；2、弯曲角度增大。二、影响回弹的因素1、材料的力学性能：屈服点越高，弹性投量越小回弹值越大。2、弯曲系数越大，回弹越大（越大说明变形程度越小，断面中有较大的弹程区回弹大）。3、弯曲件角度越小，弯曲变形区域越大回弹积累越大回弹角度大。4、弯曲方式：校正弯曲可增加圆角处塑性变形比自由弯曲回弹小。5、模具间隙：U形弯曲时：间隙大（材料处于松动状动）回弹大。6、工件形状：复杂（各部回弹互相牵制）回弹小。三、回弹值的确定弯曲回弹不可避免，但若将其值确定出来，则可以预先修正模具工作部分尺寸，一定程度上抵消回弹的影响，弯曲件精度。（一）大半径自由弯曲回弹10，弯曲半径较大，变形程度较小，回弹大造成弯曲半径和角度变化显著，应分别予以计算：1、弯曲半径的回弹 见P99式4-23、4-24。2、弯曲角的回弹见P100式4-25、4-26。（二）小半径自由弯曲之回弹。K5时，弯曲半径值回弹不大，只考虑角度回弹（可查P100表4-2）。（三）校区弯曲的回弹角见P100表4-3。第五节 提高弯曲件精度的措施（关键是控制回弹）一、改进零件设计 常用方法：压加强肋筋、压成边翼。二、在冲压工艺上采取措施1、用校正弯曲代替自由弯曲苑；2、对冷作硬化材料进行退火（降低），弯曲后淬硬；3、用拉弯代替压弯（可大大减小回弹）；4、小批生产用钳工校正回弹。三、在模具结构上采取措施1、补偿法（1）单角弯曲：凸模圆角半径和顶角预先做小些，经调试修磨补偿回弹。（2）双角弯曲：两侧作出回弹角或凹模底部做成弧形。2、校正法（既是工艺措施又是模具措施）弯曲行程结束时施工加一定的校正力，迫使内层材料产生切向拉伸应变，减少回弹。第六节 弯曲力的计算（经验公式概略计算）一、自由弯曲力（不对工件圆角及直边进行校正）V形弯曲 ： U形弯曲： ，式中各代号的含义分别是：二、校正弯曲力（比压弯力大得多，且两力是先后作用，故校正弯曲力只计算校正力） 式中：-校正部分投影面积， -单位面积上的校正力，按P106表4-4选取。三、顶件力和推件力四、弯曲时压力机压力的确定有压料的自由弯曲：校正弯曲： 第七节 弯曲件毛坯尺寸的计算如前：弯曲时中性层长度不变，以它作为毛坯展开长依据。但形状复杂或精度要求高时，需经工艺试验确定准确尺寸。一、弯曲中性层位置的确定（以曲率半径表示）1、理论分析（1）弯曲变形程度很小时（较大） 可近似记为： （2）弯曲变形程度较大时（较小）中性层内移： 。，可依据弯曲前后体积不变的条件求得。弯曲前：变形区的体积：，因中性层长度不变，故。弯曲后： 由，并简化得P107式（434），即： 由此可见:中性层位置与板厚t、弯曲半径r、变薄系数、变宽系数有关，用理论公式计算麻烦，实践中不用。2、实际生产中的经验公式式中与变形程度有关的系数，见P108表45。注：变形很小时 （即时）。二、弯曲件毛坯展开长度的计算（一）r0.5t的弯曲件变薄不严重，断面畸变小。毛坯长度等于弯曲件各直边长度与变形区中性层弧长之和。注：精度要求高之件，在初步计算的基础上试弯。（二）r0.5t的弯曲件圆角处变薄严重，相邻直边亦有变形，查表（P108表4-6）计算。第八节 弯曲件的工艺性及改善措施良好的工艺性：可简化模具，提高生产率，提高精度，提高材料利用率，避免缺陷，降低成本。1、最小弯曲半短（变形程度受 限制）P98表4-1列出了常用材料的最小弯曲系数，弯曲半径不能小于，否则弯曲时外层纤维会破裂。改进方法：（1）薄料（1）：清角改为凸底图角。（2）厚料：先压槽后弯曲。（3）第一次采取大r弯曲，退火以后第二次达要求。2、弯曲件的直边高度为保证直边平直，要求H2t ，见P109图423。当H2t时可开槽后再弯或增加直边高度，弯后再切。3、孔边距：孔位于变形区畸变。改进；P110图4-25：a弯后冲孔，b在弯曲线上冲工艺孔。4、增添工艺孔、槽、缺口：P110图4-26防止尺寸突变处应力集中裂纹。5、定位工艺孔；P110图4-27防止滑移6、形状应对称：P110图4-28加压料板、定位销。7、尺寸公差：最好IT13以下，角度公差最好15分,否则应加整形。第九章 弯曲件的工序安排和模具结构一、工序安排复杂零件多次弯曲（安排合理否质量、生产率、模具结构）原则：1、形状简单弯曲件（V、U、L、Z）一次弯成，P111图4-29。2、形状复杂弯曲件：两次或多次弯成，P111图4-30，图4-31。一般：先弯两端部分的角，后弯中间部分的角。前次 考虑后次有可靠的定位；后次 考虑不影响前次已成形的形状。3、批量大，尺寸小弯的曲件：冲载、弯曲、切断多工序连续模，P112图4-32。4、单面不对称几何形状弯曲件：成对弯面后剖切。P112图4-33（防止滑移偏离）二、弯曲模的典型结构设计原则：（1）有合适的定位装置，保证毛坯能准确可靠定位（2）不产生滑动和偏移。（3）制造使用维修简单方便。实例学会自己看图：P112图4-34V形弯曲模；P113图4-36U形弯曲模；P114图4-37弯曲角大于90的弯曲模；P115图4-38、图4-39四角形件弯曲；P115图4-40铰链件弯曲模。第十节 弯曲模工作部分尺寸确定一、弯曲凸模的圆角半径（依据r，考虑回弹），r内侧弯曲半径。 K较小时，变形程度大，回弹小取=r；K较大时，考虑回弹影响，取r。 ，允许的最小弯曲半径。若 应取，然后增加一次整形，取=r二、凹模圆角半径及工作部分深度凹模圆角半径、凹模深度、见P116图4-41。实际生产中，常按板料厚度t及（见表47、48）选取。三、凸凹模间隙V形件：Z靠调节压力机装模高度实现，设计时不必给出。U形件：用单边间隙表示，Z过大：回弹大，制件精度低；Z过小：弯曲力大，边部减薄，划伤，拉长，寿命低。常取：钢板 有色 亦可按P117公式计算四、弯曲凸凹模宽度尺寸计算（U形件） 与工件尺寸标注有关（书上P118）,四个公式可简化为两个。1、工件标注外形尺寸：应以凹模为基准，间隙取向凸模 或按凹模实际尺寸配制，保证单边间隙Z2、工件标注内形尺寸，应以凸模为基准，间隙取向凹模 或按凸模实际尺寸配制，