弯曲工艺与模具设计ppt课件

弯曲工艺与模具设计 弯曲工艺与模具设计 教学目标 弯曲是冷冲压工艺中的基本工序 它是将平面的毛坯制成具有一定角度和尺寸要求的零件的塑性成形工艺 弯曲工艺根据被加工毛坯的形状 使用的工具和设备的不同 可分为压弯 折弯 扭弯 滚弯和拉弯等方法 弯曲工艺与模具设计 教学重点和难点 弯曲变形的过程分析 弯曲工艺及弯曲模具设计 弯曲模工作部分的设计 毛坯的定位 弯曲工艺与模具设计 案例导入 零件简图 如下图所示 零件名称 汽车备轮架加固板 材料 08钢板 厚度 4mm 生产批量 大量生产 该零件的加工包括冲裁与弯曲工序 先用冲裁工艺冲出弯曲毛坯 再用弯曲模将冲裁件弯曲成形 要求编制加工工艺方案 弯曲工艺与模具设计 弯曲工艺与模具设计 3 1概述3 2弯曲变形过程分析3 3弯曲件卸载后的回弹3 4弯曲件坯料尺寸的计算3 5弯曲力的计算3 6弯曲件的工艺性3 7弯曲模具的设计3 8弯曲模设计实训习题与练习 3 1概述 弯曲是使板料 型材 管材或棒料等产生塑性变形 将其弯成具有一定的角度和曲率形状零件的冲压成形工序 采用弯曲成形的零件种类繁多 如图3 1所示是采用弯曲方法加工的一些典型零件 弯曲工件可以用滚弯机 拉弯机 折弯机等设备进行加工 但最常用的是使用弯曲模进行压弯加工 本章将主要介绍压弯工艺和弯曲模的设计 3 1概述 图3 1弯曲成形的典型零件 3 2弯曲变形过程分析 3 2 1弯曲的变形过程3 2 2板料弯曲的塑性变形特点3 2 3弯曲变形区的应力应变状态3 2 4弯曲变形程度及其表示法3 2 5最小弯曲半径 3 2弯曲变形过程分析 V形工件的弯曲是最基本的弯曲变形 其弯曲过程如图3 2所示 板料的弯曲变形过程是围绕着弯曲圆角区域展开的 该区域为弯曲主要变形区 在开始弯曲时 凸模在A处施加的弯曲力为2F 此时在板料与凹模的接触支点B处则产生反作用力 与弯曲力构成弯曲力矩M F l1 2 使板料产生弯曲 在弯曲的初阶段 板料的弯曲内侧半径大于凸模的圆角半径 弯曲力矩很小 仅引起材料的弹性变形 随着凸模的下压 板料的直边与凹模V形表面逐渐靠紧 B点的位置沿着凹模斜面不断下移 弯曲内侧半径逐渐减小 即r1 r2 rn 同时弯曲力臂也逐渐减小 即l1 l2 ln 3 2 1弯曲的变形过程 3 2 1弯曲的变形过程 当弯曲圆角半径减小到一定值时 板料的内外表面首先开始出现塑性变形 并逐渐向板料内部扩展 变形由弹性变形过渡到 弹 塑性 变形 由于弯曲力臂l逐渐减小 因此弯曲力处于不断上升的趋势 当凸模 板料和凹模三者完全压紧 板料的弯曲内侧半径和弯曲力臂达到最小时 弯曲过程结束 凸模继续下行 板料在B点以上部分在与凸模的V形斜面接触后被反向弯曲 再与凹模斜面逐渐靠紧 弯曲力矩继续增加 直到凸模 板料和凹模三者完全压紧 变形由 弹 塑性 变形过渡到塑性变形 如果对弯曲件继续施压 则称为校正弯曲 在这之前的弯曲称为自由弯曲 自由弯曲是凸模 板料和凹模之间的线接触 而校正弯曲是它们之间的面接触 3 2 1弯曲的变形过程 3 2 1弯曲的变形过程 3 2 2板料弯曲的塑性变形特点 为了分析板料的弯曲变形规律 可以采用画网格的方法进行分析 如图3 3所示 先在板料毛坯侧面用机械刻线或照相腐蚀的方法制作出正方形网格 通过分析弯曲变形前后网格的变形情况 就可以分析出板料内部的受力情况 3 2 2板料弯曲的塑性变形特点 a 弯曲前 3 2 2板料弯曲的塑性变形特点 b 弯曲后图3 3弯曲变形分析 3 2 3弯曲变形区的应力应变状态 3 2 3弯曲变形区的应力应变状态 3 2 3弯曲变形区的应力应变状态 2 宽板弯曲 1 应变状态宽板弯曲时 切向和厚度方向的应变与窄板相同 而在宽度方向 由于板料宽度大 变形阻力较大 弯曲后板宽基本不变 因此内 外层宽度方向的应变接近于零 2 应力状态切向和厚度方向的应力状态与窄板相同 而在宽度方向 由于材料不能自由变形 外层材料在宽度方向为拉应力 内层材料在宽度方向为压应力 综上所述 宽板弯曲时 内 外层应变状态是平面的 应力状态是立体的 如图3 5 b 所示 3 2 3弯曲变形区的应力应变状态 a b 图3 5自由弯曲时的应力应变状态 3 2 4弯曲变形程度及其表示法 3 2 4弯曲变形程度及其表示法 图3 6弯曲半径和弯曲中心角 3 2 4弯曲变形程度及其表示法 3 2 4弯曲变形程度及其表示法 图3 7坯料弯曲变形区内的切向应力分布 3 2 5最小弯曲半径 对于厚度一定的板料 相对弯曲半径r t越小 外层材料的伸长量越大 当r t减小到一定值以后 外层材料就会产生弯曲裂纹 在保证板料外层不发生破裂的前提下 所能达到的工件内表面最小圆角半径 称为最小弯曲半径rmin 生产中用它来表示材料弯曲时的成形极限 3 2 5最小弯曲半径 3 2 5最小弯曲半径 3 材料表面和剪切断面的质量弯曲件毛坯一般由冲裁或剪裁获得 板料剪切断面上的毛刺 裂口和冷作硬化以及板料表面的划伤 裂纹等缺陷的存在 容易造成弯曲时应力集中并降低塑性变形的稳定性 使材料过早地破坏 所以对于表面质量和剪切断面的质量较差的板料 应选用较大的最小弯曲半径 在实际生产中 经常采用清除冲裁毛刺 把有毛刺的表面朝向弯曲凸模 切除剪切断面上的冷作硬化层等措施来降低最小弯曲半径rmin 4 弯曲线的方向轧制钢板具有纤维组织 顺纤维方向的塑性指标高于垂直纤维方向的塑性指标 当工件的弯曲线与板料的纤维方向垂直时 可具有较小的最小弯曲半径 如图3 8 a 所示 反之 工件的弯曲线与板料的纤维方向平行时 其最小弯曲半径则大 如图3 8 b 所示 因此 在弯制r t较小的工件时 应尽可能使弯曲线垂直于板料的纤维方向 如果工件有两个互相垂直的弯曲线 应使两个弯曲线与板料的纤维方向成45 的夹角 如图3 8 c 所示 3 2 5最小弯曲半径 a b c 图3 8板料的纤维方向对rmin的影响 3 2 5最小弯曲半径 5 板料的相对宽度板料的相对宽度b t不同 弯曲时的应力 应变状态不一样 当相对宽度b t较小时 对最小弯曲半径的影响比较明显 但当b t 10时以后 影响变小 如图3 9所示 6 板料的厚度弯曲变形区内的切向应变在厚度方向按线性规律变化 在外层表面最大 在中性层为零 当板料厚度较小时 切向应变变化的梯度大 能很快由外层表面的最大值降为零 而当板料厚度较大时 与切向应变值最大的外层表面相邻近的金属层 可以起到阻止外层表面材料产生局部不稳定塑性变形的作用 使总变形程度加大 最小弯曲半径更小 3 2 5最小弯曲半径 图3 9板料的相对宽度对最小弯曲半径的影响 3 2 5最小弯曲半径 2 最小弯曲半径rmin的数值由于影响最小弯曲半径的因素很多 所以在实际应用中最小弯曲半径的数值一般用试验方法确定 各种金属材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值见表3 1 3 2 5最小弯曲半径 3 2 5最小弯曲半径 3 提高弯曲极限变形程度的方法在一般的情况下 弯曲件变形区的变形程度应受到最小弯曲半径的限制 如果由于设计的需要 工件的弯曲半径小于表3 1所列数值时 为了提高弯曲极限变形程度 经常采取以下措施 1 对于塑性较低的材料 可以采用加热弯曲 2 经过冷作硬化的材料 可以采用退火等热处理方法恢复其塑性 再进行弯曲 3 采取两次弯曲的工艺方法 即第一次采用较大的弯曲半径 然后退火 第二次再弯曲至工件要求的半径尺寸 这样就使变形区域扩大 减小了外层材料的伸长率 4 对于厚度较大的板料 如结构允许 可以采取预先沿弯角变形区开槽 然后再进行弯曲的方法 如图3 10所示 3 2 5最小弯曲半径 a V形件开槽 b U形件开槽 图3 10开槽后弯曲 3 3弯曲件卸载后的回弹 3 3 1回弹现象3 3 2影响回弹的因素3 3 3回弹值的确定3 3 4减少回弹值的措施 3 3弯曲件卸载后的回弹 3 3 1回弹现象 弯曲变形与所有塑性变形一样 伴随有弹性变形 当外载荷去除后 弯曲过程中的塑性变形保留下来 而弹性变形会完全消失 使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致 这种现象称为回弹 由于弯曲时变形区的内 外层切向应力方向不一致 而弹性回复方向总是与弯曲变形方向相反 所以弯曲件卸载后就会出现外层材料弹性缩短而内层材料弹性伸长 结果是加剧了工件形状和尺寸的改变 所以与其他变形工序相比 弯曲过程的回弹现象是一个影响弯曲件精度的重要问题 在安排弯曲工艺与设计弯曲模时应认真考虑 弯曲回弹的表现形式有两个方面 如图3 11所示 3 3 1回弹现象 3 3 1回弹现象 图3 11弯曲后的回弹 3 3 1回弹现象 3 3 2影响回弹的因素 3 3 2影响回弹的因素 3 3 2影响回弹的因素 3 3 2影响回弹的因素 3 3 2影响回弹的因素 5 校正力增加校正力可以减小回弹值 自由弯曲时的回弹值比校正弯曲大 在校正弯曲时 板料在凸 凹模之间受到压缩作用 不仅使弯曲变形区外层的拉应力有所减小 而且在外层靠近中性层附近的切向还出现和内层切向一样的压缩应力 随着校正力的增加 压应力区向板料的外层表面逐步扩展 致使板料的全部或大部分断面均出现压缩应力 于是圆角部分的内 外层材料的回弹方向一致 所以板料校正弯曲时的回弹比自由弯曲时大为减小 而且 校正力越大 回弹值越小 3 3 2影响回弹的因素 6 模具间隙在弯曲U形件时 凸 凹模之间的间隙对弯曲件的回弹有较大的影响 间隙越大 回弹角也就越大 如图3 12所示 3 3 2影响回弹的因素 图3 12模具间隙对回弹的影响 3 3 3回弹值的确定 在设计及制造模具时 必须预先考虑材料的回弹 但是由于影响回弹值的因素很多 而且各因素又互相影响 所以很难进行较精确的计算 实际应用中一般方法是先根据经验数值和简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸 然后在试模时进行修正 3 3 3回弹值的确定 3 3 3回弹值的确定 图3 13大圆角半径自由弯曲时的回弹 3 3 3回弹值的确定 3 3 3回弹值的确定 3 3 3回弹值的确定 3 3 3回弹值的确定 3 3 4减少回弹值的措施 在实际弯曲加工中 要完全消除弯曲件的回弹是不可能的 但可以采取一些措施来减小或补偿回弹所产生的误差 以提高弯曲件的精度 1 改进弯曲件的设计 1 可以在工件的弯曲变形区压制出加强筋 以提高工件的刚度 减少回弹 如图3 15所示 2 设计出有利于弯曲变形的工件形状 尽量避免选用过大的相对弯曲半径r t 3 选择适合的弯曲件材料 尽量选用屈服强度 s小 弹性模量E大 力学性能稳定和板料厚度波动小的材料 3 3 4减少回弹值的措施 图3 15在弯曲变形区压制出加强筋 3 3 4减少回弹值的措施 2 采取适当的弯曲工艺 1 采用校正弯曲代替自由弯曲 2 对冷作硬化的材料 应先退火 使其屈服点 s降低 对回弹较大的材料 必要时可采用加热弯曲 3 采用拉弯工艺 在弯曲相对弯曲半径很大的工件时 由于弯曲变形程度很小 变形区横截面大部分或全部处于弹性变形状态 回弹很大 甚至根本无法成形 这时可采用拉弯工艺 如图3 16所示 拉弯的特点是工件在弯曲变形过程中承受一定的拉伸应力 使变形区坯料截面内的合成应力大于材料的屈服强度 工件的内层材料由压应变转化为拉应变 从而使材料的整个截面都处于塑性拉伸变形的范围 卸载时坯料内 外层的回弹方向一致 所以大大减小了工件的回弹 拉弯工艺主要适用于长度和曲率半径都比较大的零件 3 3 4减少回弹值的措施 图3 16拉弯工艺示意图 3 3 4减少回弹值的措施 3 合理设计弯曲模 1 对于厚度在0 8mm以上的材料 如果塑性较好 相对弯曲半径又不大时 可以改变凸模结构 把凸模做成局部凸起 如图3 17所示 这样使凸模的作用力集中在变形区 可以改变应力状态以达到减小回弹的目的 但易产生压痕 2 对于较硬的材料 如45 50 Q275和H62 硬 等 可以根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正 3 对于较软的材料 如Q215 Q235 10 20和H62 软 等 当其回弹角小于5 时 可以在凸模或凹模上作出补偿角 并减小凸 凹模之间的间隙 如图3 18所示 3 3 4减少回弹值的措施 a b 图3 17通过改变凸模结构来减小回弹 3 3 4减少回弹值的措施 图3 18通过模具补偿角来减小回弹 3 3 4减少回弹值的措施 4 对于U形件弯曲 常用以下方法减小回弹 当相对弯曲半径较小时 可以采取增加背压的方法 如图3 17 b 所示 使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相抵消 当相对弯曲半径较大时 可以将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形 如图3 19 a 所示 当工件从凹模中取出时 其底部圆弧面部分回弹伸直 使两侧直边产生负回弹 从而抵消了圆角部分的正回弹 采用摆动式凹模 这是克服回弹的有效方法 如图3 19 b 所示 此时凸模侧壁应有补偿回弹角 当材料厚度负偏差较大时 可以设计成凸 凹模间隙可调的弯曲模 如图3 19 c 所示 5 采用橡胶或聚氨酯弯曲模 采用橡胶或聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲成形 能够减小回弹 如图3 20所示 可以排除弯曲过程中毛坯材料不变形区的变形与回弹 增加变形区的附加压力 减少回弹量 另外 弯曲过程中 可以通过调节凸模压入橡胶或聚氨酯凹模的深度 控制弯曲力的大小 更有利于控制弯曲角度 以获得满足精度要求的弯曲件 6 采用纵向加压法 弯曲过程结束后 在弯曲件直边端部纵向加压 使弯曲变形的内 外层都受到压应力 卸载时内 外层的回弹趋势相反而减少回弹 可得到较精确的弯边尺寸 但这种方法对毛坯精度要求较高 纵向加压法如图3 21所示 3 3 4减少回弹值的措施 3 3 4减少回弹值的措施 图3 20橡胶或聚氨酯弯曲模 3 3 4减少回弹值的措施 图3 21采用纵向加压法来减少回弹 3 4弯曲件坯料尺寸的计算 3 4 1弯曲中性层位置的确定3 4 2弯曲件坯料尺寸的计算 3 4弯曲件坯料尺寸的计算 3 4 1弯曲中性层位置的确定 3 4 1弯曲中性层位置的确定 图3 22中性层的位置 3 4 1弯曲中性层位置的确定 3 4 2弯曲件坯料尺寸的计算 中性层位置确定后 根据弯曲件的形状 弯曲半径和弯曲方法的不同 其毛坯材料展开尺寸的计算方法也不同 冲压工艺与模具设计 4 3弯曲工艺计算 五种弯曲情况 角度弯曲件 有圆角 无圆角 Z形弯曲件 折弯压平弯曲件 卷圆弯曲件 铰链形弯曲件 冲压工艺与模具设计 4 3弯曲工艺计算 1 有圆角 圆角半径r 0 5t 的弯曲件图 a 中 毛坯的展开长度图 b 中 毛坯的展开长度 冲压工艺与模具设计 案例 4 3弯曲工艺计算 根据毛料展开长度公式 由r t 2 查表4 7知X 0 405 L 25 37 12 586 74 58mm 冲压工艺与模具设计 4 3弯曲工艺计算 2 无 小 圆角半径r 0 5t的弯曲件 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 采用经过经验公式进行计算 弯曲次数 系数 单角 为0 5多角弯曲 0 25 冲压工艺与模具设计 4 3弯曲工艺计算 2 Z形弯曲件 L A B Z 根据材料厚度t及Z形弯曲高度H查表所得 冲压工艺与模具设计 4 3弯曲工艺计算 3 折弯压平弯曲件 L A B f 冲压工艺与模具设计 4 3弯曲工艺计算 卷圆弯曲件 中性层曲率半径 系数 根据t查表得 冲压工艺与模具设计 铰链形弯曲件 推弯 4 3弯曲工艺计算 3 4 2弯曲件坯料尺寸的计算 3 4 2弯曲件坯料尺寸的计算 a b 图3 23圆角半径r 0 5t的弯曲件 3 4 2弯曲件坯料尺寸的计算 2 圆角半径r 0 5t的弯曲件当圆角半径r 0 5t时 由于弯曲变形时不仅工件的圆角变形区严重变薄 而且与其相邻的直边部分也会变薄 所以应按变形区在弯曲变形前后体积不变的原则确定坯料长度 通常采用经验公式进行计算 经验公式如表3 5所列 在实际弯曲过程中 确定坯料长度时还应考虑多种因素的影响 包括材料的力学性能 模具状况 弯曲方式等 否则会产生较大的误差 所以上述公式只能用于形状比较简单 尺寸精度要求不高的弯曲件 而对于形状比较复杂或精度要求较高的弯曲件 在利用上述公式初步计算出坯料长度后 还需要经过反复试弯 不断修正 才能最后确定坯料的形状及尺寸 3 4 2弯曲件坯料尺寸的计算 3 5弯曲力的计算 3 5 1自由弯曲时的弯曲力3 5 2校正弯曲时的弯曲力3 5 3顶件力或压料力3 5 4压力机公称压力的确定 3 5弯曲力的计算 弯曲力是模具计算中的重要环节 也是选择压力机的重要依据 由于弯曲力受工件形状 材料性能 弯曲方法 模具结构等多种因素的影响 用理论分析的方法进行准确计算非常困难 目前在生产中经常采用经验公式进行计算 3 5 1自由弯曲时的弯曲力 3 5 1自由弯曲时的弯曲力 3 5 2校正弯曲时的弯曲力 3 5 2校正弯曲时的弯曲力 3 5 3顶件力或压料力 3 5 4压力机公称压力的确定 3 6弯曲件的工艺性 3 6 1弯曲件的精度3 6 2弯曲件的材料3 6 3弯曲件的结构工艺性3 6 4弯曲件的工序安排 3 6弯曲件的工艺性 弯曲件的工艺性是指弯曲零件的结构形状 尺寸 精度 材料以及技术要求等是否适合于弯曲加工的工艺要求 弯曲件如果具有良好的工艺性 就能简化弯曲的工艺过程和弯曲模具结构 并能提高工件的质量 3 6 1弯曲件的精度 弯曲件的精度受坯料定位 偏移 翘曲和回弹等因素的影响 弯曲的工序数目越多 精度也越低 一般弯曲加工中弯曲件的角度偏差见表3 7 弯曲件的尺寸公差见表3 8 3 6 1弯曲件的精度 3 6 1弯曲件的精度 3 6 1弯曲件的精度 3 6 2弯曲件的材料 弯曲件的材料如果具有足够的塑性 并且屈服强度 s小 弹性模量E大 力学性能稳定 则有利于弯曲成形和工件质量的提高 例如软钢 软黄铜和铝等材料的弯曲成形性能好 而脆性较大的材料 如磷青铜 铍青铜 弹簧等 则不利于弯曲成形 3 6 3弯曲件的结构工艺性 1 弯曲半径弯曲件的弯曲半径不能小于材料的最小弯曲半径 否则 在弯曲变形区外层表面会出现裂纹 如果要求弯曲件的弯曲半径小于材料的最小弯曲半径时 可以参照本章第2节中有关提高弯曲极限变形程度的方法予以解决 弯曲件的最大弯曲半径一般不加以限制 只要能控制回弹量 保证工件的精度即可 3 6 3弯曲件的结构工艺性 2 弯曲件的形状弯曲件的形状应该对称 弯曲半径左右一致 如果弯曲件不对称 由于板料与模具之间的摩擦阻力不均匀 坯料在弯曲过程中会产生滑动 造成偏移 如图3 26所示 为了防止偏移现象的发生 应在模具上增加压料装置 或者在弯曲件上增加工艺孔定位 3 6 3弯曲件的结构工艺性 图3 26弯曲时的偏移 3 6 3弯曲件的结构工艺性 3 弯曲件的直边高度弯曲件的直边高度不宜过小 否则无法保证弯曲件的直边平直 应使H 2t 如图3 27所示 如果H 2t时 为了得到形状准确的零件 则需要在弯曲圆角处预先压槽 再弯曲 如图3 28所示 或者增加直边高度 弯曲后再切掉多余部分 如图3 27所示 3 6 3弯曲件的结构工艺性 图3 27弯曲件的直边高度 3 6 3弯曲件的结构工艺性 图3 28弯曲圆角处预先压槽 3 6 3弯曲件的结构工艺性 如果所弯直边带有斜角 则当斜边进入弯曲变形区会产生扩张变形 不能弯曲到要求的角度 而且此处也容易开裂 如图3 29 a 所示 避免这种缺陷的方法是增添侧面直边如图3 29 b 所示 或者改变弯曲件的结构 如图3 29 c 所示 4 弯曲件的孔边距离弯曲有孔的工件时 如果预先冲好的孔位于弯曲变形区内 则弯曲时由于材料的塑性流动 孔要发生变形 因此必须使孔处于弯曲变形区之外 如图3 30 a 所示 从孔边到弯曲半径r中心的距离L与板料的厚度有关 当t 2mm时 L t 当t 2mm时 L 2t 如果孔边至弯曲半径r中心的距离过小 为了防止弯曲时孔变形 可在弯曲线上冲工艺孔 如图3 30 b 所示 或切工艺槽 如图3 30 c 所示 由工艺孔或工艺槽来吸收弯曲变形应力 以转移变形范围 如果孔的精度要求较高 则应弯曲后再冲孔 3 6 3弯曲件的结构工艺性 a b c 图3 29侧面有斜边的弯曲件 3 6 3弯曲件的结构工艺性 a b c 图3 30弯曲件的孔边距离 3 6 3弯曲件的结构工艺性 5 弯曲件上增添工艺孔和工艺槽为了防止弯曲过程中在尺寸突变的尖角处出现裂纹 应改变弯曲件形状 如图3 31 a 所示 可以减小工件不弯曲部分的长度B 使其退出弯曲线之外 即b r 如果零件的长度不能减小 应在尺寸的突变处冲出工艺槽 如图3 31 b 所示 或在弯曲前冲出工艺孔 如图3 31 c 所示 6 在弯曲件上增添连接带和定位工艺孔带有缺口的弯曲件 如果先在坯料上冲出缺口 再弯曲时会出现叉口现象 严重时甚至无法成形 所以应在缺口处留连接带 待弯曲成形后再将连接带切除 如图3 32 a 所示 当弯曲件形状复杂或者需要多道弯曲时 为了保证坯料在弯曲模内准确定位 或防止在弯曲过程中坯料的偏移 应在坯料上预先增添定位工艺孔 如图3 32 b 所示 3 6 3弯曲件的结构工艺性 3 6 3弯曲件的结构工艺性 3 6 4弯曲件的工序安排 弯曲件的工序安排和工序次数应根据工件形状的复杂程度 精度等级的高低 材料的力学性质 生产批量的大小等因素进行考虑 合理安排弯曲工序 可以简化模具结构 减少工序次数 提高工件质量和劳动生产率 3 7弯曲模具的设计 3 7 1弯曲模的典型结构3 7 2弯曲模工作部分的尺寸设计 3 7弯曲模具的设计 弯曲模的结构设计是在确定弯曲件工艺方案的基础上进行的 设计时主要应考虑弯曲件的形状 材料性能以及生产批量等因素 下面对一些比较典型的模具结构进行简单介绍 3 7 1弯曲模的典型结构 1 V形件弯曲模2 U形件弯曲模3 Z形件弯曲模4 形件弯曲模5 圆形件弯曲模6 铰链件弯曲模 3 7 2弯曲模工作部分的尺寸设计 3 7 2弯曲模工作部分的尺寸设计 1 凸模圆角半径2 凹模圆角半径3 凹模深度4 凸 凹模间隙5 凸模与凹模横向尺寸及公差 3 8弯曲模设计实训 弯曲工序通常在冲裁之后进行 或在连续模中进行 先冲裁后弯曲 通过弯曲模的设计实训 掌握冲裁与弯曲的工艺性分析和冲裁弯曲方案的确定方法 冲裁 弯曲的工艺流程 排样方法 工艺计算方法及计算过程 3 8弯曲模设计实训 1 实训内容零件简图 如图3 57所示 3 8弯曲模设计实训 图3 57汽车备轮架加固板零件图 3 8弯曲模设计实训 2 实训过程1 冲压件的工艺分析该零件为备轮架加固板 材料较厚 其主要作用是增加汽车备轮架强度 零件外形对称 无尖角 凹陷或其他形状突变 系典型的板料冲压件 零件外形尺寸无公差要求 壁部圆角半径 相对圆角半径r t为1 25 大于相关资料所示的最小弯曲半径值 因此可以弯曲成形 mm的8个小孔和两个腰圆孔分别均布在零件的三个平面上 孔距有位置要求 但孔径无公差配合 圆孔精度不高 弯曲角为90 也无公差要求 通过上述工艺分析 可以看出该零件为普通的厚板弯曲件 尺寸精度要求不高 主要是轮廓成形问题 又属于大量生产 因此可以用冲压方法生产 习题与练习 1 填空题 1 弯曲变形区内 的金属层称为应变中性层 2 窄板弯曲后的横截面呈 形状 窄板弯曲时的应变状态是 的 而应力状态是 3 弯曲终了时 称为弯曲中心角 4 弯曲时 板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为 5 弯曲时 用 表示板料弯曲变形程度 不致使材料破坏的弯曲极限半径称 6 材料的塑性 塑性变形的稳定性越强 许可的最小弯曲半径就 7 板料表面和侧面的质量差时 容易造成应力集中并降低塑性变形的 使材料过早破坏 对于冲裁或剪切坯料 若未经退火 由于切断面存在冷变形硬化层 就会使材料 在上述情况下均应选用 的弯曲半径 轧制钢板具有纤维组织 纤维方向的塑性指标高于 纤维方向的塑性指标 习题与练习 8 为了提高弯曲极限变形程度 对于经冷变形硬化的材料 可采用 以恢复塑性 对于侧面毛刺大的工件 应 当毛刺较小时 也可以使有毛刺的一面处于 以免产生应力集中而开裂 对于厚料 如果结构允许 可以采用先 再 的工艺 如果结构不允许 则采用 的工艺 9 在弯曲变形区内 内层纤维切向 应变 外层纤维切向受 应变 而中性层 10 板料塑性弯曲的变形特点是 对于细长的板料 纵向产生翘曲 对于窄板 剖面产生畸变 11 弯曲时 当外载荷去除后 塑性变形 而弹性变形 使弯曲件 这种现象叫回弹 其表现形式有 两个方面 12 相对弯曲半径r t越大 则回弹量 13 弯曲变形程度用 来表示 弯曲变形程度越大 回弹 弯曲变形程度越小 回弹 14 在实际生产中 要完全消除弯曲件的回弹是不可能的 常采取 等措施来减少或补偿回弹产生的误差 以提高弯曲件的精度 15 为了减小回弹 在设计弯曲模时 对于软材料 如10钢 Q235 H62等 其回弹角小于5 可采用 并取小的凸模 凹模间隙的方法 对于较硬的材料 如45钢 50钢 Q275等 为了减小回弹 设计弯曲模时 可根据回弹值 进行修正 习题与练习 16 弯曲件的工艺性是指弯曲件的 尺寸 材料以及技术要求等是否符合弯曲加工的工艺要求 17 弯曲件需多次弯曲时 弯曲次序一般是先弯 后弯 前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的 后次弯曲不能影响前次已成形的形状 18 当弯曲件几何形状不对称时 为了避免压弯时坯料偏移 应尽量 的工艺 19 对于批量大而尺寸小的弯曲件 为了使操作方便 定位准确可靠和提高生产率 应尽量采用 20 弯曲时 为了防止出现偏移 可采用 和 两种方法解决 21 弯曲模结构设计时 应注意模具结构应能保证坯料在弯曲时 22 对于U形件弯曲模 应当选择合适的间隙 间隙过小 会使工件 降低 增大 间隙过大 则回弹 降低 习题与练习 2 判断题 正确的打 错误的打 1 自由弯曲终了时 凸 凹模对弯曲件进行了校正 2 从应力状态来看 窄板弯曲时的应力状态是平面的 而宽板弯曲时的应力状态则是立体的 3 板料的弯曲半径与其厚度的比值称为最小弯曲半径 4 弯曲件两直边之间的夹角称为弯曲中心角 5 对于宽板弯曲 由于宽度方向没有变形 因而变形区厚度的减薄必然导致长度的增加 r t越大 增大量越大 6 弯曲时 板料的最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为相对弯曲半径 7 冲压弯曲件时 弯曲半径越小 则外层纤维的拉伸越大 习题与练习 8 减少弯曲凸 凹模之间的间隙 增大弯曲力 可减少弯曲圆角处的塑性变形 9 采用压边装置或在模具上安装定位销 可解决毛坯在弯曲中的偏移问题 10 塑性变形时 金属变形区内的径向应力在板料表面处达到最大值 11 在弯曲变形区内 内缘金属的应力状态因受压而缩短 外缘金属受拉而伸长 12 弯曲件的回弹主要是因为弯曲变形程度很大所致 13 一般来说 弯曲件越复杂 一次弯曲成形角的数量越多 则弯曲时各部分相互牵制作用越大 则回弹就大 14 弯曲件的展开长度 就是弯曲件直