第三章弯曲一-四.ppt

1、第三章 弯曲,弯曲是将材料弯成一定形状和角度零件的成形方法。 在生产中，弯曲件的形状很多，如V形件、U形件、形件等。这些零件可以在压力机上用模具弯曲，也可用专用弯曲机进行折弯或滚弯（见右图）。,为了简化问题，本课程只讨论板料。 描述弯曲程度的三个参数如右图： 弯曲角 弯曲（中心）角 要注意区分，在不同资料 上有时混淆。 两者互为补角：+=180 弯曲半径 r,一.弯曲概述,1.弯曲的变形过程 如右图，凸模下降接触工件，材料先发生弹性变形， 接着发生塑性变形，弯曲程度逐渐加大， 、r下降，到最后，板料与凸、凹模完全贴合。 2.实现弯曲的条件： 外因：有弯矩的作用； 内因：材料可发生塑性变形。粉笔

2、等脆性材料宁折不弯。,3.弯曲件的弹性回跳（又称回弹）,变形物体在外力去除后，弹性变形部分会立即消失，产生弹性回复。弯曲件回弹的结果，是其弯曲半径和弯曲角与模具发生差异，与弯曲件要求的形状和角度不一致。这种差异将影响板料的弯曲质量，即形状和尺寸精度。,生产实践证明，弯曲件的弹性回跳值，与板料性质相对弯曲半径r/t（t板厚）和模具结构等因素有关。图3-3示出板料弯曲过程中的应力分布情况。开始弯曲时，相对弯曲半径r/t较大，板料内部仅发生弹性弯曲。由于外层纤维受拉。内层纤维受压，所以弯曲区内、外层的切向应力最大，在板的中间层，应力和应变为零（图3一3a）。凸模下行，r/t值不断减小弯曲变形程度逐步

3、增大。表层的切向应力首先达到屈服点，并逐步向板料中心扩展。这时板料内部处于弹塑性变形状态（图3一3b）。凸模继续下行，rt值继续减小，变形程度继续增大，饭料内、外层和中心的切向应力全部超过屈服点进入全塑性弯曲（图33c）。由此可见，板料在弯曲过程中在弯曲过程中随着r/t的不断减小由弹性变形状态发展到塑性变形状态，最终使板料产生永久变形。,4.应变中性层位置的内移,板料弯曲时，沿变形区的切向，外层纤维受拉，内层纤维受压，在拉伸与压缩之间存在着一个既不伸长、也不压缩的纤维层，称为应变中性层。应变中性层位置的分析用于弯曲件毛坯长度的计算。,毛坯截面上的应力，在外层的拉应力过渡到内层压应力时，发生突然

4、变化的或应力不连续的纤维层（P47图33c），称为应力中性层，应力中性层位置的分析用于计算弯曲应力和应力分析。,设板料的原来长度l、宽度b和厚度t，弯曲后成为外径R、内径r、厚度t（ 为变薄系数）和弯曲角的形状（P48图3.4）。则有 变形前后金属体积不变 塑性弯曲后应变中性层长度不变 将Rrt代入后可得塑性弯曲时应变中性层位置0（rt/2） (3-3) 当r/t4时，由试验测定出系数1（见P48表31）。则由式（33）可知：,此时0r t/2 r t/2，弯曲中r减小、 减小，导致0减小。 即弯曲中随变形程度的逐渐增加，应变中性层位置从几何中间层位置开始逐步向内移动。 为了便于在冲压生产中实

5、际计算，应变中性层与板的最内缘纤维的距离表示为： x0t 0 -r= 2t/2-r(1- ) 系数x0和的值可查P48表31。,5.弯曲区板料厚度的变薄,弯曲中当r/t4时，应变中性层位置向内明显移动，结果使外层拉伸变薄区范围逐步扩大，内层压缩增厚区范围不断缩小，外层的减薄量会大于内层的增厚量，从而使弯曲区板料厚度t变薄。 弯曲时的厚度变薄会影响零件的尺寸精度和质量，在拟定弯曲工艺和模具设计时，应采取相应的措施。,6.板料长度的增加,一般弯曲件宽度方向尺寸b比厚度方向尺寸大得多，弯曲前后的板料宽度b可近似认为不变。根据金属塑性变形时体积不变的条件，弯曲区板料变薄必然使板料长度增加。相对弯曲半径

6、r/t越小，减薄量越大，板料长度的增加量也越大。 因此，对于r/t值较小的弯曲件（ r/t4），在计算弯曲件的毛坯长度时，必须考虑弯曲后的板料增长，并通过多次试验才能得出合理的毛坯展开尺寸。,7.板料横截面的畸变、翘曲和拉裂,畸变和翘曲：相对宽度较小（b/t 3)的板料弯曲时，外层沿切向受拉，引起板料宽度和厚度的收缩；内层受压，使板宽和板厚增加，所以弯曲变形使板料横截面变为梯形，同时内外层发生微小的翘曲（P49图35a）。相对宽度较大（b/t 3)的板料弯曲时，宽度方向的伸长和压缩收到限制，材料不易流动，因此横截面形状变化不大，仍为矩形，仅在端部可能出现翘曲和不平（P49图35b）。,拉裂：塑

7、性弯曲时，外缘表层的切向拉引力最大，当外层的合成应力超过板料的抗拉强度b时，就会沿着板料折弯线方向拉裂，如图35c所示。相对弯曲半径r/t越小，变形程度越大，最外层纤维的切向拉裂的可能性也越大。,四.弯曲力计算和设备选择,弯曲力是拟订板料弯曲加工工艺和选择设备的重要依据之一。 板料弯曲时，开始是弹性弯曲，其后是变形区内外层纤维首先进入塑性状态，并逐渐向板中心扩展进行自由弯曲。 板料经自由弯曲后开始与凸、凹模表面全面接触，此时如果凸模继续下行，零件受到模具挤压继续弯曲，弯曲力急剧增大，称为校正弯曲。校正弯曲的目的在于减少回弹、提高弯曲质量。,P56图39示出各弯曲阶段弯曲力和弯曲行程的变化关系。可以看出，各阶段的弯曲力是不同的，弹性弯曲阶段的弯曲力较小，可以略去不计；自由弯曲阶段的弯曲力不随行程的变化而变化；校正弯曲力。随行程急剧增加。,1.自由弯曲力,右图为V形件自由弯曲阶段的外力作用情况。,有下列经验公式： 对于V形件最大自由弯曲力为F自 对于U形件最大自由弯曲力为F自 式中k安全系数，一般取k1.3； b弯曲件宽度；t弯曲件厚度； r弯曲半径； b材料抗拉强度MPa,2.校正弯曲力 校正弯曲力 F校Ap 式中 ：A弯曲件校正部分在水平面上的投影面积（参见右图） p单位面积上的校正力，