弯曲工艺及模具设计教学课件2

项目三弯曲工艺与模具设计【能力目标能够进行一般复杂程度弯曲模的设计【知识目标】1.熟悉弯曲变形的过程及特点2掌握控制弯曲回弹的方法与措施3.了解控制偏移的方法与措施4.熟悉弯曲中性层位置的确定方法5能够正确判定弯曲件的工艺性6掌握弯曲模工作部分设计7熟悉弯曲模的典型结构项目引入弯曲是将金属材料(包括板材、线材管材、型材及毛坯料等)沿弯曲线弯成定的角度和形状的工艺方法。它是冲压基本工序之一,广泛应用于制造大型结构零件,如飞机机翼、汽车大梁等,也可用于生产中、小型机器及电子仪器仪表零件,如铰链、电子元器件等。图3-1是用弯曲方法加工的典型零件示例根据所使用的工具与设备的不同,弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯拉弯等,如图3-2所示。各种弯曲方法尽管所用设备与工具不同,但其变形过程及特点有共同规律。本章将主要介绍在生产中应用最多的压弯工艺与弯曲模设计。弯曲所使用的模具叫弯曲模,它是弯曲过程必不可少的工艺装备。与冲裁模相比较,弯曲模准确工艺计算难,模具动作复杂、结构设计规律性不强。本项目以图3-3所示的支承板的弯曲模设计为载体,综合训练学生确定弯曲成形工艺和设计弯曲模具的初步能力零件名称:支承板生产批量:中批量材料:10钢料厚:2mm生产零件图:如图3-3所示。图33支零件图二、相关知识一)弯曲变形过程及特点1弯曲变形过程本章以Ⅴ形件弯曲为例说明弯曲变形过程,如图3-4所示在开始弯曲时,毛坯的弯曲内侧半径太于凸模的圆角半径。随着凸模的下压,毛坯的直迈与凹模形表面逐渐靠近,弯曲内侧半径逐渐减小,即0>>2>r同时弯曲力臂也逐渐减小,即0>/>12>/k凸模、毛坯与凹模三者完全压合,毛坯的内侧弯曲半径及弯曲力臂达到最小时,弯曲过程结束。弯曲分自由弯曲和校正弯曲。自由弯曲是指当弯曲终了时,凸模、凹模和毛坯三者吻合后,凸模不再下压。校正弯曲是指在凸模和毛坯三者吻合后,凸模继续下,使毛坯产生进一步塑性变形,从而对弯曲件进行校正2弯曲变形特点为观察板料弯曲时的金属流动情况,便于分析材料的变形特点,可以采用在弯曲前的板料侧表面设置正方形网格的方法。通常用机械刻线或照腐蚀制作网格,然后用工具显微镜观察测量弯曲前后网格的尺寸和形状变化情况,如图3-5所示。图3.5弯曲前后坐标网格的变化弯曲前,材料侧面线条均为直线,组成大小一致的正形小格,纵向网格线长度。弯曲后,通过观察网格形状的变化,可以看出弯变形具有以下特点(1)弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域弯曲后,弯曲件分成了圆角和直边两部分,变形主要发生在弯曲中心角范围内,中心角以外基本上不变形。(2)在变形区内,毛坯在长、宽、厚三个方向都产生了变形,但变形不均匀1)长度方向网格由正方形变成了扇形,靠近凹模一侧(外区)的长度伸长,靠近凸模一侧(内区)的长度缩短即弧bb>线段bb,弧a<线段a。由内、外表面至毛坯中心,其缩短和伸长的程度逐渐变小。在缩短和伸长的两个变形区之间,必然有一个层面,其长度在变形前后没有化,这一层面称为应变中性层。2)厚度方向内区厚度增加,外区厚度减小,但由于内区凸模紧压毛坯,厚度方向变形较困难,所以内侧厚度的增加量小于外侧厚度的变薄量,因此材料厚度在弯曲变形区内3)宽度方向分为两种情况,一种是窄板(b/3)弯曲,宽度方向变形不受约束,断面变成了内宽外窄的扇形,另种是宽板环宽度与厚度之比b/t>3)弯曲料在宽度方向的变形会受到相邻金属的限制;横断面几平不变基保持为矩形,图3-6a)、(b)所示为两种情况下的断化情况。由于窄板弯曲时变形区断面发生畸变,因此弯曲件的侧面尺寸有一定要求或和其它零件有配合要求压增加后续辅助工序。实际生产当中的弯曲大部分宽板弯由。于a)牢板弯b)宽板弯曲图36形区的横戳面变化情况二)弯曲件质量分析1.弯裂(1)最小弯曲半径弯曲半径是指弯曲件内侧的曲率半径(图3-5中的r)。由弯曲变形可知,弯曲时板料的外侧受拉伸,当外侧的拉伸应力超过材料的抗拉强度时板料的外侧将产生裂纹,这种现象称为弯裂。弯曲件是否弯裂:在相同板料厚度的条件下,主要与弯曲半径关,r小,弯曲变形程度越弯由平径mn,即在板辉不茇生破坏的条件下所能弯成零件内表面的最小圆角半径称为最小弯曲半径min,并用它来表示弯曲时的成形极限最小弯曲半径min受材料的力学性能、板料表面质量和断面质板料的厚度、板料的宽度、弯曲中心角、弯复票,仅最不径的数值一般角试验方法确定。各种金属材料在不同状态下的最小弯曲半径的数值,参见表(2)控制弯裂的措施1)要选用表面质量好、无缺陷的材料做毛坯。若毛坯有缺陷,应在弯曲前清除掉,否则弯曲时会在缺陷处开裂2)对于比较脆的材料、厚料及冷作硬化的材料,可采用加热弯曲的方法,或者采用先退火增加材料塑性再进行弯曲的方法3)弯曲半径小的工件时,应预先去掉毛刺,并采用退火方法消除毛坯的硬化层,如果毛刺较小,也可把有毛刺的边朝向弯曲凸模面,以避免应力集中而便工件开裂4)一般情况下,在设计时不