弯曲工艺设计

1、情景：弯曲模具设计与制造弯曲工艺设计2情景：弯曲模具设计与制造弯曲模具设计与制造3复习：冲裁模具设计p冲裁工艺的特点p冲裁工艺方法p冲裁模具的结构特点p 载体（a）4本情景的任务：锁扣板弯曲模具设计与制造材料：Q235钢料厚：t=1.8mm批量生产100，000件 5导入导入p弯曲成形在工业生产中的应用。n大型结构件，如飞机机翼、汽车大梁、锅炉炉体等；n小型机器及电子仪器仪表零件，如铰链、电子元器件等p弯曲件实物 6用用模模具具成成形形弯弯曲曲件件一一空调翅板（左侧）空调电控支架电视机配件管夹7弯曲概述弯曲弯曲：弯曲方法弯曲方法：弯曲模：本章与第2章相比： 准确准确工艺计算难，模具动作复杂动作

2、复杂、结构设计规律性不强规律性不强。 将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冲压工序。弯曲所使用的模具。 弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。 生活中的弯曲件（一） （二）8压弯的典型形状：压弯的典型形状：典型压弯工件：典型压弯工件：9(Max stress)(Zero stress)(Max stress)弯曲变形分析V形弯曲是最基本的弯曲变形。一、弯曲变形过程1.弯曲变形时板材变形区受力情况分析变形区主要在弯曲件的圆角部分，板料受力情况如图所示。2.弯曲变形过程校正弯曲弹性弯曲塑性弯曲弯曲效

3、果：表现为弯曲半径和弯曲中心角的变化（减小）。 内区：长度缩短中性层中性层：变形前后长度不变。外区：长度增加101中性层的内移中性层的内移二、板料弯曲的变形特点11二、板料弯曲的变形特点变形区板料厚度变薄厚度变薄和长度增加长度增加弯曲件尺寸难准确确定弯曲变形区的横截面变化情况弯曲变形区的横截面变化情况 窄板（B/t3） 宽板（B/t3） 12二、板料弯曲的变形特点细而长的板料弯曲后的纵向翘曲纵向翘曲与窄板弯曲后的剖面畸变剖面畸变管材、型材弯曲后的剖面畸变型材、管材弯曲后的剖面畸变型材、管材弯曲后的剖面畸变13二、板料弯曲的变形特点4.回弹回弹14二、板料弯曲的变形特点5.偏移:最小阻力定律黑色

4、竖线：设计弯曲线红色竖线：实际弯曲线15相对弯曲半径相对弯曲半径（ r/tr/t）：三、变形程度及其表示方法弯曲中心角为: 弯曲件直边夹角的补角 表示板料弯曲变形程度的大小。 16最小弯曲半径最小弯曲半径r rminmin： 在板料不发生破坏的条件下，所能弯成零件内表面的最小圆角半径。 常用最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径r rminmin/t/t表示弯曲时的成形极限。其值越小越有利于弯曲成形。 四、最小弯曲半径1.1.影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素（）材料的力学性能（）材料表面和侧面的质量（）弯曲线的方向（）弯曲中心角： 小，直边缓解了变形， rmin可以小些。 17最小弯曲半

5、径最小弯曲半径r rminmin的数值的数值四、最小弯曲半径（续）参见表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 （1）经冷变形硬化的材料，可热处理后再弯曲。 （2）清除冲裁毛刺，或将有毛刺的一面处于弯曲受压的内缘。 （3）对于低塑性的材料或厚料，可采用加热弯曲。 （4）采取两次弯曲的工艺方法，中间加一次退火。 （5）对较厚材料的弯曲，如结构允许，可采取开槽后弯曲。18锁扣板锁扣板最小弯曲半径最小弯曲半径r rminmin的数值的数值 退火，垂直：rmin=0.1t=0.18硬化，平行：rmin=1t=1.8实际工件最小的r=0.3，可见，只要材料处于退火状态，并且弯折线垂直于纤

6、维方向即可完成弯曲。本弯曲任务分析材料：Q235钢料厚：t=1.8mm批量生产100，000件 1 1锁扣板弯曲后可能会出现的问题锁扣板弯曲后可能会出现的问题 （1）偏移 （2）回弹19弯弯曲曲成成形形典典型型零零件件 20弯曲件的弯曲方法弯曲件的弯曲方法 模具压弯折弯滚弯拉弯21形形件件弯弯曲曲模模1下模板 2、5圆柱销 3弯曲凹模 4弯曲凸模 6模柄 7顶杆 8、9螺钉 10定位板22V V形形弯弯曲曲板板材材受受力力情情况况1-1-凸模凸模 2-2-凹模凹模 23弯弯曲曲过过程程24纤纤维维方方向向对对的的影影响响rmin/t25生活中的弯曲零件生活中的弯曲零件(一一)电脑主机箱屏蔽屏蔽

7、盒盒发动机支架地板通道传真机零件灯具配件 26TOP COVERBOTTOM COVERBACK COVER生活中的弯曲零件生活中的弯曲零件(二二)2728开开槽槽后后进进行行弯弯曲曲29弯弯曲曲后后断断面面畸畸变变30注：1.当弯曲线与纤维方向成一定角度时，可采用垂直和平行纤维方向二者的中间值。 2.在冲裁或剪切后没有退火的毛坯弯曲时，应作为硬化的金属选用。 3.弯曲时应使有毛刺的一边处于弯角的内侧。 4.表中t为板料厚度。31弯曲件工艺性审查 一般弯曲件的经济公差等级在IT13IT13级以下级以下，角度公差大于15。 一、弯曲件的精度二、弯曲件的材料则有利于弯曲成形和工件质量的提高。具有足

8、够的塑性，屈强比（bs/）小，Es/屈服点与弹性模量的比值（）小，tr/min脆较大的材料，则最小相对弯曲半径大，回弹大，不利于成形。32三、弯曲件的结构工艺性弯曲半径 弯曲件的弯曲半径r必须大于最小弯曲半径rmin（即相对弯曲半径r/t不能小于最小相对弯曲半径rmin/t ），否则要采用工艺措施，如：热弯、多次弯曲等。 r/t也不宜过大，因为过大时，回弹大，弯曲角度与弯曲半径的精度都不易保证。 弯曲件工艺性审查332弯曲件的形状 一般要求弯曲件形状对称，弯曲半径左右一致，则弯曲时坯料受力平衡而无滑动，不会产生偏移。 三、弯曲件的结构工艺性（续）343弯曲件直边高度 弯曲件的直边高度h不宜过小

9、（否则由于弯曲过程中不能产生足够的弯距，将无法保证弯曲件直边的平直），其值应为hr+2t三、弯曲件的结构工艺性（续）另外，防止弯曲根部裂纹的工件结构: 在局部弯曲某一段边缘时，为避免弯曲根部撕裂，应减小不弯曲部分的长度B，使其退出弯曲线之外，即br354防止弯曲根部裂纹的工件结构三、弯曲件的结构工艺性（续）或在弯曲部分与不弯曲部分之间切槽，或在弯曲前冲出工艺孔。 365弯曲件孔边距离tl 当t2mm时，tl2当t2mm时， 三、弯曲件的结构工艺性（续）376增添连接带和定位工艺孔增添连接带和定位工艺孔的弯曲件 三、弯曲件的结构工艺性（续）387尺寸标注 尺寸标注对弯曲件的工艺性有很大的影响。三

10、、弯曲件的结构工艺性（续）39锁扣板工艺分析p材料：Q235p精度：IT14级p结构n相对弯曲半径：r=0.30.1tn形状n直边高度h=4.62tn弯曲根部结构n孔边距n尺寸标注40四）弯曲卸载后弯曲件的回弹四）弯曲卸载后弯曲件的回弹 p 1）回弹现象）回弹现象 当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳（简称回弹）。p 回弹性的表现形式： (1)弯曲半径增大 (2)弯曲中心角的变化41材料的力学性能二、影响回弹的因素ES/越大，

11、回弹越大。材料的力学性能对回弹值的影响1、3退火软钢2-软锰黄铜4-经冷变形硬化的软钢 42相对弯曲半径二、影响回弹的因素（续）越大，回弹越大。tr /tr /变形程度对弹性恢复值的影响 43二、影响回弹的因素（续）弯曲中心角弯曲中心角 越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹角越大。4 4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，回弹量就越小。 44二、影响回弹的因素（续）5 5弯曲方式及弯曲模弯曲方式及弯曲模 （1）在无底凹模内作自由弯曲时（图），回弹最大。 （2）在有底凹模内作校正弯曲时（图），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

12、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销 ，回弹可能出现正正、零零或是负负三种情况。 （3）在弯曲U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，如所示。 45回弹值的确定方法: 先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寸，然后在试模时进行修正修正。 三、回弹值的确定解决回弹的方法： 1、补偿回弹； 2、减小回弹。46小变形程度（ 10）自由弯曲时的回弹值 三、回弹值的确定（续）tr / 凸模工作部分的圆角半径和角度可按下式进行计算：TTsTrrEtrrr3147 2大变形程度（ 5）自由弯曲时的回弹值 三、回弹值的确定（续）tr

13、/ 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变化。 弯曲中心角为90时部分材料的平均回弹角见表3-3。 当弯曲件弯曲中心角不为90时，其回弹角可用下式计算：909048 校正弯曲时的回弹值三、回弹值的确定（续） 校正弯曲的回弹可用试验所得的公式（见表）计算，符号如下图所示。V形件校正弯曲的回弹491.1.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）尽量避免选用过大的避免选用过大的r/tr/t 。如有可能，在弯曲区压制加强筋加强筋，以提高零件的刚度，抑制回弹。Es/（2）尽量选用 小、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。c)502.2.采取适当的弯曲

14、工艺采取适当的弯曲工艺四、减少回弹的措施（续）（1）采用校正弯曲校正弯曲代替自由弯曲。（2）对冷作硬化的材料须先退火退火，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加热弯曲。（3）采用拉弯工艺拉弯工艺。 工件在拉弯中沿截面高度的应变分布513.3.合理设计弯曲模合理设计弯曲模四、减少回弹的措施（续）（1）对于较硬材料，可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正修正。（2）对于软材料，其回弹角小于5时，可在模具上作出补偿补偿角角并取较小的凸、凹模间隙较小的凸、凹模间隙。（3）对于厚度在0.8mm以上的软材料， r/t又不大时，可采取如右图所示结构。523.3.合理设计弯曲模合理

15、设计弯曲模( (续）续）四、减少回弹的措施（续）（4）对于U形件弯曲 当r/t较小时,可采取增加背压背压的方法； 当r20t较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形弧形（图） ； 另一种克服回弹的有效方法：采用摆动式凹模摆动式凹模，而凸模侧壁应有补偿回弹角 （图3.3.13b）；当材料厚度负偏差较大时，可设计成凸、凹模间隙可调间隙可调的弯曲模（图3.3.13c）。（5）在弯曲件直边端部纵向加压纵向加压（图）。（6）用橡胶橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。（图）。53p该锁扣板的回弹值nr/t=0.3/1.80.175nr/t=4/1.82.25n所以，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变化。nb=375460MPa，90=2n采用补偿回弹的方法