冲压模具设计与制造(3-3、4)

1、复习上次课内容复习上次课内容1.1.板料弯曲的变形特点板料弯曲的变形特点？最小弯曲半径最小弯曲半径 2.2.表示弯曲变形程度的参数是什么？表示弯曲变形程度的参数是什么？表示弯曲时成形极限表示弯曲时成形极限的的参数是什么？参数是什么？ 3.3.提高弯曲极限变形程度的方法提高弯曲极限变形程度的方法？3.33.3 弯弯曲件曲件的回弹的回弹 塑性弯曲时伴随有弹性变形，塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，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，这种现象而与模具尺寸不一

2、致，这种现象叫叫回弹回弹。一、回弹现象一、回弹现象弯曲回弹的表现形式：弯曲回弹的表现形式： 曲率减小曲率减小弯曲中心角减小弯曲中心角减小 材料的力学性能材料的力学性能二、影响回弹的因素二、影响回弹的因素ES/越大，回弹越大。越大，回弹越大。材料的力学性能对回弹值的影响材料的力学性能对回弹值的影响1 1、3 3退火软钢退火软钢2-2-软锰黄铜软锰黄铜4-4-经冷变形硬化的软钢经冷变形硬化的软钢 材料软硬即：材料的屈服点越高，即：材料的屈服点越高，弹性模量弹性模量E 越小，弯曲越小，弯曲弹性回跳越大弹性回跳越大相对弯曲半径相对弯曲半径越大，回弹越大。越大，回弹越大。tr /tr /变形程度对弹性恢

3、复值的影响变形程度对弹性恢复值的影响 弯曲中心角弯曲中心角 越大，越大，变形区的长度越长，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，回弹积累值也越大，故回弹角故回弹角越大。越大。变形程度变形区域弯曲方式及弯曲模弯曲方式及弯曲模 （1 1）在无底凹模内作自由弯曲时在无底凹模内作自由弯曲时（图（图3.3.43.3.4），回弹最大。，回弹最大。 （2 2）在有底凹模内作校正弯曲时在有底凹模内作校正弯曲时（图（图3.1.33.1.3），回弹较小。，回弹较小。 校正弯曲校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小。 校正弯曲时圆角部分的较小正回弹与直边部分负回弹的抵校正弯曲时

4、圆角部分的较小正回弹与直边部分负回弹的抵销销 ，回弹可能出现，回弹可能出现正正、零零或是或是负负三种情况。三种情况。 （3 3）在弯曲在弯曲U U形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。形件时，凸、凹模之间的间隙对回弹有较大的影响。间隙越大，回弹角也就越大，如间隙越大，回弹角也就越大，如图图3.3.53.3.5所示。所示。 工件的形状工件的形状 一般而言，弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，一般而言，弯曲件越复杂，一次弯曲成形角的数量越多，回弹量就越小。回弹量就越小。 1 1大变形程度（大变形程度（ 5 5）自由弯曲时的回弹值）自由弯曲时的回弹值 tr / 卸载后弯曲件圆角半径的变化

5、是很小的，可以不予考虑，卸载后弯曲件圆角半径的变化是很小的，可以不予考虑，而仅考虑弯曲中心角的回弹而仅考虑弯曲中心角的回弹变化。变化。 弯曲中心角为弯曲中心角为9090时部分材料的平均回弹角见表时部分材料的平均回弹角见表3-33-3。 当弯曲件弯曲中心角不为当弯曲件弯曲中心角不为9090时，其回弹角可用下式计算：时，其回弹角可用下式计算：9090方法方法: :先先根据经验数值和简单的计算来根据经验数值和简单的计算来初步初步确定模具工作部分尺确定模具工作部分尺寸，然后在试模时进行寸，然后在试模时进行修正修正。 三、回弹值的确定三、回弹值的确定2 2小变形程度（小变形程度（ 10 10）自由弯曲时

6、的回弹值）自由弯曲时的回弹值 tr / 凸模工作部分的圆角半径和角度可按凸模工作部分的圆角半径和角度可按下式进行计算：下式进行计算：) 1)(180(310000psprrEtrrr1.1.改进弯曲件的设计改进弯曲件的设计四、减少回弹的措施（1）尽量）尽量避免选用过大的避免选用过大的r/tr/t 。如。如有可能，在弯曲区压制有可能，在弯曲区压制加强筋加强筋，以，以提高零件的刚度，抑制回弹。提高零件的刚度，抑制回弹。Es/（2）尽量选用）尽量选用 小、力学小、力学性能稳定和板料厚度波动小性能稳定和板料厚度波动小的材料。的材料。2.2.采取适当的弯曲工艺采取适当的弯曲工艺（1 1）采用）采用校正弯

7、曲校正弯曲代替自由弯曲。代替自由弯曲。（2 2）对冷作硬化的材料须先）对冷作硬化的材料须先退火退火，使其屈服点，使其屈服点s s降低。对回降低。对回弹较大的材料，必要时可采用弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲加热弯曲。（3 3）采用采用拉弯工艺拉弯工艺。 对于相对弯曲半径很大的对于相对弯曲半径很大的弯曲件，由于变形区大部弯曲件，由于变形区大部分处于弹性变形状态，弯分处于弹性变形状态，弯曲回弹量很大。这时可以曲回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺采用拉弯工艺3.3.合理设计弯曲模合理设计弯曲模（1 1）用补偿法修正模具结构用补偿法修正模具结构（2 2）校正法校正法 （3）纵向加压法纵向加压法 （4）

8、采用橡胶或聚氨酯做弯曲模的凹模采用橡胶或聚氨酯做弯曲模的凹模 3.43.4弯曲件展开长度的确定弯曲件展开长度的确定据中性层的定义，弯曲件的据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度坯料长度应等于中性层的展开长度。一、弯曲中性层位置的确定 中性层位置以中性层位置以曲率半径曲率半径表示（右表示（右图），图），与相对弯与相对弯曲半径有关系。曲半径有关系。 （1 1）当弯曲变形程度不大时）当弯曲变形程度不大时（ ）：）：应变中性层应变中性层在板料厚度的中心位置；在板料厚度的中心位置； 3/ tr （2 2）而当弯曲变形程度较大（）而当弯曲变形程度较大（ ）：）： 应变中性层会向内表面偏移：

9、应变中性层会向内表面偏移： 3/ trxtr x为中性层位移系数，查教材表为中性层位移系数，查教材表3-3。 对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接采对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可直接采用下面介绍的方法计算坯料长度。用下面介绍的方法计算坯料长度。 对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式对于形状比较复杂或精度要求高的弯曲件，在利用下述公式初步计算坯料长度后，还需反复初步计算坯料长度后，还需反复试弯试弯不断不断修正修正，才能最后确定坯，才能最后确定坯料的形状及尺寸。料的形状及尺寸。二、弯曲件坯料尺寸的计算二、弯曲件坯料尺寸的计算计算的依据是：计算的依据是：

10、 1)变形区弯曲变形前后体积不变；变形区弯曲变形前后体积不变； 2)应变中性层在弯曲变形前后长度不变。即：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弯曲变形区的应变中性层长度，就是弯曲件的展开尺寸. 1.1.圆角半径圆角半径r0.5tr0.5t的弯曲件的弯曲件 )(1801802121xtrllllLz 按中性层展开的原理，坯料总按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即部分长度之和，即 2.2.圆角半径圆角半径r0.5tr0.5t的弯曲件的弯曲件 按变形前后按变形前后体积不变体积不变条件

11、确定坯料长度。通常采用经验公条件确定坯料长度。通常采用经验公式计算式计算： btbtllbt4VLV2210）（弯曲后体积：弯曲前体积：tll785. 0LVV210得：由3.3.铰链弯曲件铰链弯曲件 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，因此其中向外侧移动，因此其中 性层位移系数性层位移系数K K0.50.5。 铰链中性层位置 例例3.

12、4.13.4.1 计算计算下下图所示弯曲件的坯料展开长度。图所示弯曲件的坯料展开长度。 无底凹模内的自由弯曲无底凹模内的自由弯曲形件弯曲模形件弯曲模1 1下模板下模板 2 2、5 5圆柱销圆柱销 3 3弯曲凹模弯曲凹模 4 4弯曲凸模弯曲凸模 6 6模柄模柄 7 7顶杆顶杆 8 8、9 9螺钉螺钉1010定位板定位板 间间隙隙对对回回弹弹的的影影响响 克服回弹措施克服回弹措施利用弯曲件不同部位回弹方利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算向相反的特点，按预先估算或试验所得的回弹量，修正或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的和几何

13、形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量回弹来补偿工件的回弹量克服回弹措施克服回弹措施可以改变凸模结构，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、切向拉应变变 ）坯料端部加压弯曲坯料端部加压弯曲在弯曲过程完成后，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，