冷冲压工艺与模具设计(弯曲教学).ppt

2020/11/15 1 第三章 弯曲工艺与模具设计 3-1弯曲变形过程及变形特点 3-2最小弯曲半径 3-3弯曲回弹 3-4弯曲件坯料尺寸的计算 3-5弯曲力的计算 3-6弯曲件的工艺性 3-7弯曲模设计 2020/11/15 2 3-1弯曲变形过程及变形特点 一 .弯曲 二 .弯曲变形过程 三 .板料塑性弯曲的变形特点 2020/11/15 3 一 .弯曲 1. 弯曲：将板料 、 型材 、 管材或棒材等弯 成一定的角度和曲率 ， 形成一定形状零 件的冲压方法 。 2. 弯曲变形利用模具在压力机 、 专用的折 弯机 、 滚弯机 、 拉弯机 、 弯管机等设备 上进行 。 2020/11/15 4 常见弯曲件 2020/11/15 5 二 .弯曲变形过程 弹性变形阶段 塑性变形阶段 自由弯曲 校正弯曲 2020/11/15 6 三 .板料塑性弯曲的变形特点 研究方法： 坐标网格法 自由弯曲时的应力应变状态 板料的弯曲状态与中性层位置 2020/11/15 7 1.中性层的内移 应力中性层：板料截面上的应力由外层的拉 应力过渡到内层的压应力 ， 其间金属的切向 应力为零的金属层 。 变形程度较小时 ， 应力中性层和应变中性层 相重合 ， 均位于板料截面中心的轨迹上 。 变形程度比较大时 ， 由于径向压应力的作用 ， 应力中性层和应变中性层都从板厚的中央向 内侧移动 ， 应力中性层的位移量大于应变中 性层的位移量 。 2020/11/15 8 弯曲变形过程中 ， 变形区切向受拉的外区 （ 拉 区 ） 使板料减薄 ， 切向受压的内区 （ 压区 ） 使 板料增厚 。 由于中性层向内移动 ， 拉区扩大 ， 压区减小 ， 板料的减薄将大于板料的增厚 ， 整 个板料便出现变薄现象 。 变形程度越大 ， 变薄 现象越严重 。 弯曲所用坯料一般属于宽板 ， 板 料宽度方向变形困难 ， 因而变形区厚度的减薄 将导致板料长度的增加 。 变形程度越大 ， 长度 增加量越大 。 2.变形区板料的厚度变薄和长度增加 2020/11/15 9 3.弯曲后的翘曲与 剖面畸变 细而长的板料弯曲件，弯曲后纵向产生 翘曲变形。板料弯曲件短而粗时，弯曲 后纵向产生翘曲不明显。 窄板弯曲 、 管材 、 型材弯曲后的剖面由 于径向压应力的作用 ， 剖面产生畸变 。 2020/11/15 10 3-2最小弯曲半径 一 .影响最小弯曲半径的因素 二 .提高弯曲极限变形程度的方法 2020/11/15 11 一 .影响最小弯曲半径的因素 最小弯曲半径：在板料不发生破坏条件 下 ， 所能弯曲成的零件内表面的最小圆 角半径 。 1. 材料的力学性能 2. 板料表面和侧面质量 3. 弯曲线的方向 4. 弯曲中心角 （ 弯曲角和弯曲中心角定义 ） 2020/11/15 12 二 .提高弯曲极限变形程度的方 法 1. 经冷变形硬化的材料 ， 可采用热处理恢复板材 塑性的方法 。 2. 清除冲裁毛刺 ， 毛刺较小时可以使毛刺的一面 处于弯曲受压的内缘 ， 以免应力集中而开裂 。 3. 对于低塑性的材料或厚板料 ， 采用加热弯曲 。 4. 采取两次弯曲的工艺方法 ， 弯曲 -退火 -弯曲 。 5.对于厚板料 ， 结构允许时可以采取先在弯角内 侧开槽后再进行弯曲的工艺 。 材料厚度对最小弯曲半径的影响 2020/11/15 13 开槽后再弯曲示意图 2020/11/15 14 3-3 弯曲回弹 一 .回弹现象 二 .影响回弹的因素 三 .回弹值的确定 四 .减少回弹的措施 2020/11/15 15 一 .回弹现象 弯曲件的回弹 回弹现象：弯曲时材料产生弹性变形 、 塑性 变形 ， 外载荷去除后 ， 塑性变形保留 ， 弹性 变形消失 ， 使弯曲件的形状和尺寸发生变化 。 弯曲时内区弹性伸长 ， 外区弹性缩短 ， 加剧 了工件形状和尺寸的改变 。 1. 曲率减小 2. 弯曲中心角减小 2020/11/15 16 二 .回弹值的确定 1. 小变形程度自由弯曲时的回弹值 2. 大变形程度自由弯曲时的回弹值 大变形程度时 ， 卸载后弯曲件圆角半径的 变化很小 ， 一般可不予考虑 ， 仅考虑弯曲 中心角的变化 。 Et r rr s T 31 T T r r 2020/11/15 17 三 减少回弹的措施 1. 改进弯曲件的设计 尽量避免选用过大的相对弯曲半径 。 尽量选用力学性能稳定和板料厚度波动 小的材料 。 结构允许的情况下在弯曲件弯曲区压制 加强筋 ， 以提高零件的刚度 。 2020/11/15 18 2. 采取适当的弯曲工艺 采用 校正弯曲 代替 自由弯曲 。 对冷作硬化材料进行退火热处理后再进 行弯曲 。 采用加热弯曲 。 相对弯曲半径很大的弯曲件采用 拉弯工 艺 。 拉弯时板料内部的切向应变 2020/11/15 19 3.合理设计弯曲模 对于较硬材料 ， 可根据回弹值对模具工 作部分形状和尺寸进行修正 。 （ 修正法 ） 对于软材料 ， 可采用在模具上做出补 偿角及小间隙进行弯曲 。 （ 补偿法 ） 采用小间隙进行弯曲 。 U形件采用背压法进行弯曲 。 2020/11/15 20 3-4 弯曲件坯料尺寸的计算 一 .弯曲件应变中性层位置的确定 二 .弯曲件坯料尺寸的计算 2020/11/15 21 一 .弯曲件应变中性层位置的确 定 p：弯曲件应变中性层半径 r：弯曲件内弯曲半径 t：材料厚度 x：应变中性层位移系数 xtr 2020/11/15 22 二 .弯曲件坯料尺寸的计算 )( 1 8 0 txrlL iiiiZ 2020/11/15 23 3-5弯曲力的计算 一 自由弯曲时的弯曲力 二 .校正弯曲时的弯曲力 三 .顶件力或压料力 2020/11/15 24 一 自由弯曲时的弯曲力 V形件 U形件 tr Bt8.0 b2 自F tr Bt b2 自F 2020/11/15 25 二 校正弯曲时的弯曲力 Ap校F 三 顶件力或压料力 自FF D )8.03.0( 2020/11/15 26 3-6弯曲件的工艺性 一 弯曲件的精度 二 弯曲件的材料 三 弯曲件的结构 2020/11/15 27 一弯曲件的精度 弯曲件的工艺性：弯曲件的形状 、 尺寸 、 精 度 、 材料及技术要求等对弯曲加工工艺的适 应性 。 弯曲件的精度受坯料定位 、 偏移 、 翘曲和回 弹等因素的影响 ， 弯曲的工序数目越多 ， 精 度越低 。 弯曲件尺寸公差按 GB/T13914-92， 角度公差 按 GB/T13915-92， 形位公差按 GB/T13916-92。 2020/11/15 28 二 弯曲件的材料 弯曲件的材料具有足够的塑性 ， 屈强比 小 ， 屈服点与弹性模量的比值小 ， 有利 于弯曲成形和工件质量的提高 。 2020/11/15 29 三 弯曲件的结构 弯曲半径、 弯曲件的形状、 弯曲高 度、 弯曲件孔边距离、 弯曲件的尺寸 2020/11/15 30 弯曲件的直边高度 2020/11/15 31 侧面为斜边的弯曲件 2020/11/15 32 弯曲件的孔边距离 2020/11/15 33 防止孔变形的措施 2020/11/15 34 预冲工艺槽、孔的弯曲件 2020/11/15 35 带有缺口的弯曲件 2020/11/15 36 切口弯曲件的形状 2020/11/15 37 3-7 弯曲模设计 一 .弯曲件的工序安排 二 .典型弯曲模结构 三 .弯曲模结构设计应注意的问题 四 .弯曲模工作部分尺寸的设计 2020/11/15 38 一 .弯曲件的工序安排 一次弯曲成形 二次弯曲成形 三次弯曲成形 2020/11/15 39 二 .典型弯曲模结构 1.有压料装置的 V形件弯曲模 2.U形件弯曲模 3.一次弯曲成形的复合弯曲模 4.夹角小于 90度的 U形件弯曲模 5.铰链弯曲卷圆模 6.Z形件弯曲模 7.闹钟双铃提环弯曲模 2020/11/15 40 Z形件弯曲模 1) Z形弯曲件 2) 弯曲模三维图 3) 弯曲模三维图（爆炸） 4) 弯曲模上模三维图（爆炸） 5) 弯曲模上模上部三维图（爆炸） 6) 弯曲模上模中间三维图（爆炸） 7) 弯曲模下模三维图（爆炸） 2020/11/15 41 三 .弯曲模结构设计注意问题 1. 模具结构应能保证坯料在弯曲时不发生 偏移 。 （ 弯曲偏移现象 ） 2. 模具结构不应妨碍坯料在合模过程中 应有的转动和移动 。 3. 模具结构应能保证弯曲时上 、 下模之间 水平方向的力得到平衡 。 2020/11/15 42 四 .弯曲模工作部分尺寸设计 1. 凸模圆角半径 工件的相对弯曲半径 r/t较小时 ， 凸模 圆角半径取工件的弯曲内半径 。 （ 不应 小于许可的最小弯曲半径 。 ） 工件的相对弯曲半径 r/t较大时 ， 考虑 到弹性回弹 ， 凸模圆角半径加以修正 。 2020/11/15 43 2.凹模圆角半径 凹模圆角半径不能过小 ， 以免擦伤工件 表面 ， 影响冲模寿命 。 凹模两边的圆角 半径应一致 。 t2rmm4t t32rmm42t t632 A A A 时 ）（时 ）（时 rmmt 2020/11/15 44 3. 凹模深度 V形件弯曲模凹模深度及底部最小厚 凹模开口宽度 LA不能大于弯曲坯料展 开长度的 0.8倍 。 U形件弯曲模 ， 对于弯边高度不大或 要求两边平直的 U形件 ， 则凹模深度 应大于零件的高度 。 2020/11/15 45 4. 凸、凹模间隙 V形件弯曲模的凸、凹模间隙靠调 整压力机闭合高度来控制的。 U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙 C间隙系数， C 0.03 0.2 Ctt CttZ m a x 2020/11/15 46 5.U形件弯曲凸、凹模横向尺寸的计算 工件尺寸的标注 计算原则：工件标注外形尺寸时，应以 凹模为基准件，间隙取在凸模上。工件 标注内形尺寸时，应以凸模为基准件， 间隙取在凹模上。 2020/11/15 47 工件标注外形尺寸 ALL A 0m a x )75.0( 0)2( T ZLL AT 2020/11/15 48 工件标注内形尺寸 凸、凹模的制造公差，采用 IT7 IT9。 0 m i n )75.0( TLL T AZLL TA 0)2( 2020/11/15 49 结束语 谢谢使用本课件，欢迎您提出宝贵意见。 祝您学习进步，工作顺利！ 联系电话： 0518-5690852； 13961373299 E-mail： 2020/11/15 50 弯曲件 2020/11/15 51 弯曲模三维图形 2020/11/15 52 弯曲模三维图形（爆炸） 2020/11/15 53 弯曲模上模三维图形（爆炸） 2020/11/15 54 上模上部三维图形（爆炸） 2020/11/15 55 上模中间三维图形（爆炸） 2020/11/15 56 弯曲模下模三维图形（爆炸） 2020/11/15 57 自由弯曲时的应力应变 2020/11/15 58 弯曲变形特点 中性层 B 窄板（ B / t3) 弯曲件横截面内的变化弯曲件纵截面内的变化 2020/11/15 59 板料的弯曲状态及中性层位置 2020/11/15 60 弯曲剖面畸变 2020/11/15 61 断面质量对最小相对弯曲半径的影响 2020/11/15 62 材料厚度对最小弯曲半径的影响 2020/11/15 63 弯曲回弹 2020/11/15 64 弯曲角与弯曲中心角 2020/11/15 65 改进弯曲件的结构以减小回弹 2020/11/15 66 自由弯曲 2020/11/15 67 校正弯曲 2020/11/15 68 拉弯工艺 2020/11/15 69 拉弯时断面内切向应变分布 2020/11/15 70 小间隙拉弯示意图 2020/11/15 71 用补偿法修正模具结构 2020/11/15 72 用校正法修正模具结构 2020/11/15 73 纵向加压弯曲 2020/11/15 74 弯曲件坯料尺寸的计算 2020/11/15 75 一次弯曲成形 2020/11/15 76 二次弯曲成形 2020/11/15 77 三次弯曲成形 2020/11/15 78 弯曲模及工件尺寸标注 2020/11/15 79 有 压 料 装 置 的 V 形 件 弯 曲 模 2020/11/15 80 U形件弯曲模 2020/11/15 81 一次弯曲成形的复合弯曲模 2020/11/15 82 夹角小于 90的 U形件弯曲模 2020/11/15 83 铰链弯曲卷圆模 2020/11/15 84 Z形件弯曲模