第三章_弯曲.ppt

第三章 弯曲,第一节 弯曲模基础,一、弯曲的类型,弯曲是使材料产生塑性变形，形成一定曲率和角度零件的冲压工序。,弯曲毛坯的种类：板料、棒料、型材、管材,常见的弯曲件,弯曲成型工艺方法： 压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯,常见的弯曲设备,二、弯曲变形过程,V型件的弯曲过程：,弯曲内侧半径逐渐减小 弯曲力臂也逐渐减小,（变形程度增加） （相对滑移）,自由弯曲和校正弯曲的区别：,回弹的大小。,坯料弯曲变形区内切向应为的分布,）弹性弯曲）弹塑性弯曲）纯塑性弯曲,弯曲前坐标网格的变化,弯曲后,弯曲前,2 弯曲变形的特点,二、弯曲变形的特点,板料弯曲前后的网格变化,1、弯曲变形主要发生在弯曲带中 心角范围内,2、变形区内，板料在长、宽、厚 三个方向都产生了变形。,长度方向：,厚度方向,中性层以内逐渐缩短，中性层以外逐渐伸长。,内侧厚度增加（受凸模限制） 外侧厚度变薄,厚度变薄 中性层内移,应变中性层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维,变形程度愈大，变薄现象愈严重。,变形区横断面的变形 变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因素为板料的相对宽度。 (宽板) ：横断面几乎不变； (窄板) ：断面变成了内宽外窄的扇形。,宽度方向,宽板（b/t3） 窄板（b/t3）,三、弯曲件的回弹,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，这种现象叫回弹。,1、 回弹现象,弯曲回弹的表现形式：,曲率半径减小 弯曲中心角减小,弯曲回弹的表示方法：,角度回弹量 曲率回弹量,材料的力学性能,二、影响回弹的因素,越大，回弹越大。,材料的力学性能对回弹值的影响 1、3退火钢 2-锰黄铜 4-经冷变形硬化的钢,3相对弯曲半径,越大，回弹越大。,小于0.2-0.3时，回弹角为零或负值越大。,弯曲方式与模具结构,校正弯曲时比自由弯曲时回弹最大。 弯曲形状对回弹影响很大，如U形件比V形件回弹量小。,在弯曲U形件时，间隙越大，回弹值和回弹角也就越大。,弯曲力,弯曲力越大，回弹值越小,6模具间隙,7毛坯与模具间的摩擦、材料板厚误差等。,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。,三、回弹值的确定, 5-8时，自由弯曲时的回弹值,弯曲半径和弯曲角度都有回弹，凸模的圆角半径和角度可按下式进行计算：,2 5-8时，弯曲件的弯曲半径变化不大，只考虑角度回弹值。,四、弯曲件的结构工艺性,具有足够的塑性，较低的屈点,1. 弯曲件的材料,脆性材料，易开裂，则较小的相对弯曲半径，回弹大，不利于成形。应采用较大的相对弯曲半径。也可利用加热弯曲。,较高的弹性模量,不开裂，有利于弯曲成形和工件质量的提高，保证 尺寸的准确。,弯曲件精度主要是指形状与尺寸的准确性、稳定性。与板材力学性质、厚度、模具结构、模具精度、工序数量与顺序 有关，还与弯曲件本身形状尺寸和结构有关。一般弯曲件的经济公差等级在IT13级以下，角度公差大于15´。,2弯曲件的精度,3弯曲半径 在保证坯料外表面纤维布发生破坏的前提下，弯曲件能够弯曲的内表面最小圆角尺寸，成为最小弯曲半径，相应的与板料厚度的比值成为最小相对弯曲半径。最小相对弯曲半径影响因素： （1） 材料的力学性能。 材料塑性越好，塑性指标数值越高，相应的相对弯曲半径越小。 （2） 弯曲中心角 弯曲只发生在圆角部分，直边不参与变形，并非如此 圆角的直边参与变形，使最小相对弯曲半径减小。,（3） 材料的纤维方向与弯曲线夹角的影响 顺着纤维方向的塑性指标高于垂直于纤维方向的塑性指标。则，弯曲线垂直于纤维方向比平行好。 当多向弯曲时，应让弯曲线与纤维方向有夹角，不小于30，最好45。 （4） 弯曲件宽度 相对弯曲直径相同的条件下，相对宽度越大，其应变轻度越大。 （5） 弯曲件板料厚度 板厚越大，最小弯曲半径也越大。 （6） 板料表面与端面质量的影响 板料表面与端面质量较差时，最小相对弯曲半径较大。毛刺处置内部 最小相对弯曲半径的确定：经验的实验数值。 考虑部分工艺因素经实验得出的数值，并进行修正，以满足客户要求。,4直边高度与孔边距,（1）直边高度 弯曲件的直边高度不宜过小，其值应为h2t,（2）孔边距 孔的位置处于变形区外。,5形状与尺寸的对称性,弯曲件形状与尺寸应对称分布。 防止弯曲时因圆角不同，摩擦阻力不同，造成工件尺寸精度不高，甚至弯曲失败。,6工艺孔、槽及缺口,为防止交接处因受力不均或应力集中而造成开裂、圆角部位畸变等缺陷，应预先在弯曲件上设置工艺上必须的工艺孔、槽和缺口。,五、提高弯曲件质量的措施,1弯曲件的质量要求,回弹、开裂、扭曲、偏移等缺陷,2减少回弹的方法,补偿法,校正法,采用校正弯曲代替自由弯曲,采用拉弯工艺,弯曲时，让毛坯内外层均受拉应力，使材料回弹方向一致，以减少回弹。,合理设计弯曲结构,3减少弯曲件开裂的方法,选择塑性好的材料，或者采用退火、正火处理后的材料； 毛坯的表面质量好，无划伤、潜伏裂纹等缺陷； 主要材料的纤维方向。,4减少弯曲件偏移的方法,板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会受到凹模园角处摩擦阻力的作用，当板料各边所受的摩擦队力不等时，毛坯在弯曲过程中朝阻力大的一侧偏移，有可能使工件两直边的高度不符合图样的要求，这种现象称为偏移。,采用压料装置,增加定位装置,工艺方案合理,5底部不平,原因：没有顶料装置或顶料力不够。 措施：采用顶料板，在弯曲时加大合理的预顶力。,6表面擦伤,表面擦伤就是弯曲后弯曲件外表面产生的划伤而留下的痕迹等。 原因：1、工作表面附有较硬的颗粒； 2、凹模的圆角半径太小； 3、凸模与凹模的间隙太小。 措施：清扫工作表面、采用合理的表面粗糙度值、 合理的圆角半径及凸模和凹模的间隙。,六、保证弯曲件质量的基本原则,选择合理的下料和制坯方式； 注意材料的轧制方向和毛刺的正反面； 正确确定毛坯展开尺寸，实现按理论或经验公式估算毛坯展开长度； 考虑弯曲件尺寸标注方式，注意带孔弯曲件的冲压工序安排，合理确定工序的组合； 尽量减少弯曲次数，提高弯曲件精度； 增加整形和校平工序。,1正确制定弯曲工艺方案,2模具设计、制造与日常维护,定位装置必须准确、可靠； 合理安排和设置压料装置； 合理设计模具的结构，较少回弹； 合理确定凹凸模的间隙、圆角半径及深度等相关参数。,第二节 弯曲成形工艺方案制定,弯曲工艺：指成形制件各弯曲部位的先后顺序以及弯曲工序的分散与集中的程度。,1.弯曲工序安排原则：,先外部后内部弯曲成形； 前道工序必须为后道工序准备定位； 后次弯曲不破坏前次弯曲的形状； 小型复杂件宜采用工序集中的工艺，大型件宜采用工序分散的工艺； 精度要求高的部位的弯曲宜采用单独工序弯曲，以便模具的调整与修正；,2.弯曲件的工序安排,简单弯曲件可一次弯曲成形，如V形件、U形件、Z形件；复杂弯曲件需二次或多次弯曲成形，但尺寸小、材料薄、形状较复杂的弹性接触件最好一次复合弯曲成形；,非对称弯曲件应尽可能采用成对弯曲；,批量大，尺寸小的弯曲件宜用连续模成型。,实例分析：弹簧接触片,第三节 弯曲模设计实例,材料20钢，厚度0.5mm，中批量生产,一、弯曲件工艺性分析,二、回弹量的计算,三、展开长度的计算,确定原则：毛坯长度等于弯曲后零件中性层长度,1中性层的确定,中性层： 指金属在塑性变形过程中既没有伸长，亦没有缩短，其变形量为零的层面。,中性层位置计算公式：,式中： 弯曲中性层的曲率半径； r弯曲件内层的弯曲半径； t材料厚度； k中性层位置系数。,2毛坯展开长度的计算与确定,有圆角半径弯曲（R0.5t）,无圆角半径弯曲（R0.5t）,计算总展开长度,即各相关的弧长及直线相加,3弯曲力的计算,弯曲力的计算公式,自由弯曲与校正弯曲,V形弯曲 U形弯曲,V形弯曲 U形弯曲,自由弯曲,校正弯曲,式中： q单位校正力； A弯曲件校正部分的投影面积,压力机吨位的确定,有压料的自由弯曲,确定原则：压力机吨位大于弯曲时所有工艺力之和,保持架的弯曲力计算,直线段弯曲力,圆弧段弯曲力,校正弯曲力,5弯曲模工作部分尺寸计算,模具圆角半径的确定,（1） 凸模 圆角半径应小于或等于弯曲线内弯曲半径,（2） 凹模 凹模圆角半径不直接影响弯曲件的尺寸，但会擦伤毛坯表面，且对弯曲力也有影响。,（3） 凹模深度 凹模选择要合理。过小，毛坯两边自由长度太长，弯曲件弹复大，不平直；过大，凹模增大，成本增加，压力机行程也加大。,模具间隙的确定,以板厚为准，调整压力机闭合高度,过小，弯曲力大，零件侧壁变薄，凹模寿命降低；过大，回弹越大，精度降低。,凸、凹模工作部位的计算,弯曲件的凸、凹模横向尺寸,计算方法与尺寸标注有关,（1） 工件标注外形尺寸时，以凹模为基准，间隙取在凸模上。（工件取单向公差）,（2）弯曲件内形尺寸的标注,以凸模为基准，间隙取在凹模上,保持架凸、凹模尺寸确定,为方便线切割机床加工，凸、凹模结构由两部分组成的镶拼结构。 材料选用Cr12，淬火后得马氏体，回火析出大量碳化物，硬度和耐磨性均提高，热处理变形小。 热处理后硬度62-64HRC,6模具结构,弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状及弯曲工序的安排。最简单的弯曲模只有一个垂直运动；复杂的弯曲模具除了垂直运动外，还有一个乃至多个水平动作。弯曲模结构设计要点为： 弯曲毛坯的定位要准确、可靠，尽可能是水平放置。多次弯曲最好使用同一基准定位。 结构中要能防止毛坯在变形过程中发生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作简单。 模具结构尽量简单，并且便于调整修理。对于回弹性大的材料弯曲，应考虑凸模、凹模制造加工及试模修模的可能性以及刚度和强度的要求。,（1） 弯曲模的分类,弯曲模,弯曲角度,单角弯曲、双角弯曲、 四角弯曲,弯曲形状,V形、L形、U形、Z形件、四角形件、圆形件,组合形式,单工序、多工序,复杂程度,简单、复杂,（2）V形件弯曲,有压料装置 无压料装置,简单弯曲模 结构简单、制造加工容易，但生产效率、加 工精度低，只适用于小批量弯曲件生产。,折板式弯曲模,适用于精度要求较高，不对称、窄而长的V形弯曲件。,1-凸模 2-支柱 3-折板活动凹模 4-靠板 5-铰链 6-定位板 7-顶杆,U形件弯曲 顺出件形件弯曲模,适于高度较小、尺寸精度要求低、底部不要求平整的小型形件。,逆出件U形件弯曲模 可以对侧壁和底部进行校正,逆出件U形件弯曲模,Z形件弯曲 简单形件弯曲模,形件复合弯曲模,圆筒形件弯曲,一般分两次成形 第一次成形 第二次成形,大圆形件弯曲模 适用于圆筒直径d20mm的大圆,小圆形件弯曲模 适合dmm的小圆形件,转动凹模弯曲模,