弯曲工艺与弯曲模设计.ppt

弯曲工艺与弯曲模设计 概述 3.1 弯曲模设计程序 3.2 审图与弯曲工艺性分析 3.3 弯曲成形工艺方案制定 3.4 弯曲件展开尺寸计算 3.5 弯曲时回弹补偿量的确定 3.6 弯曲力的计算 3.7 弯曲凸、凹模成形尺寸计算 3.8 弯曲模结构设计 3.9 弯曲件成形模具总体结构设计 3.10 弯曲成形质量问题分析 返回目录 概述 弯曲 ： 在冲压力的作用下，把平板坯料弯折成一 定角度和形状的一种塑性成型工艺。 分类：压弯、折弯、扭弯、滚弯和拉弯。 弯曲模 ： 弯曲工艺使用的冲模。 压弯的典型形状： 典型压弯工件： 弯曲过程及工作原理 3.1 弯曲模设计程序 审图 弯曲工艺性分析 冲压工艺方案制定 毛坯尺寸计算 回弹补偿量确定 冲压力及压力中心计算 凸、凹模结构设计 总体结构设计 冲压设备选择 冲压模装配图绘制 非标零件图绘制 课后思考 1、说明弯曲模设计的程序。 3.2 审图与弯曲工艺性分析 学习目标： 理解最小相对弯曲半径，掌握弯曲件的结构工 艺性要求，了解弯曲件在公差、材料上的要求。 教学要求： 能够根据弯曲件的工艺条件，查表确定最小相 对弯曲半径；根据弯曲件的结构工艺性要求改善弯 曲件的结构设计。 3.2.1 弯曲件结构工艺性要求 （ 1）工件的弯曲圆角半径应不小于允许的最小弯 曲半径； 最小弯曲半径 ： 导致材料开裂前的临界弯曲半径。 相对弯曲半径（ r/t）：表示弯曲变形程度的工艺 参数。 影响材料最小弯曲半径数值的因素： 1.材料的力学性能（塑性） 2.材料的热处理状态 (退火 、 加工硬化 ) 3.制件弯曲角大小 (以 90为界 ) 4.弯曲线方向 (与材料纹向的关系 ) 5.板料表面和冲裁断面质量（应力集中） 实例分析：弹簧接触片 材料： 机芯自停杆（弯曲线方向） 电位器接线片 （ 2）弯曲件上的孔应远离弯曲变形区或安排在 弯曲之后冲出；（安全距离查表） 分析： 修改毛坯形状 （ 3） 弯曲直边应有足够的高度； （ 4）移动在宽窄交界处的弯曲线或开工艺槽、孔； （ 5）对于开口制件，可在弯曲变形后再冲切槽； （ 6）弯曲件的形状和尺寸应尽可能对称，左右弯 曲半径应一致。 3.2.2 弯曲件精度 一般弯曲件的尺寸公差等级应在 IT13级以下， 角度公差应大于 15 。 3.2.3 弯曲件材料 要求具有足够的塑性、较低的屈服极限和较 高的弹性模数。 测验题 填空 1、弯曲变形程度用 表示。 2、最小相对弯曲半径 r min/ t表示 。 判断 1、在其它条件相同的情况下，弯曲线垂直于钢板轧制方 向允许的弯曲半径较小。（ ） 2、材料的机械性能对弯曲件影响较大，其中材料的塑性 越差，其允许的最小相对弯曲半径越小。（ ） 3、相对弯曲半径（ r / t）是表示零件结构工艺性好坏的 指标之一。（ ） 参考答案 课后思考 1、板料的弯曲变形有哪些特点？ 2、什么是最小弯曲半径？影响最小弯曲半 径的因素有哪些？ 3 、简述弯曲件的结构工艺性。 3.3 弯曲成形工艺方案制定 学习目标： 根据掌握 弯曲工序的安排与制定原则 ， 制 定 弯曲件成形工艺方案。 教学要求： 能对简单形状或非对称或批量大等条件的 弯 曲件进行工序安排。 3.3.1 弯曲工艺方案制定 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： （ 1）先外部后内部弯曲成形； （ 2）前道工序必须为后道工序准备定位； （ 3）后次弯曲不破坏前次弯曲的形状； （ 4）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； （ 5）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 （ 1） 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； （ 2） 非对称弯曲件应尽可能采用成对弯曲； （ 3） 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 材料： 机芯自停杆 3.3.2 弯曲件成形工艺方案的制定 弯曲工艺制定原则： （ 1）整体曲线弯曲件宜采用冲裁与弯曲分离的 工艺方案。 （ 2）小型弯曲件宜采用冲裁与弯曲结合的级进 工序模，大型弯曲件宜采用冲裁与弯曲分 离的工艺方案。 （ 3）采用级进工艺方案时，先用切废方式冲裁 出需弯曲部分，后由外至内进行弯曲。 （ 4）级进工艺方案按切废、冲孔、弯曲、切除 载体（落料）顺序安排。 播放动画 实例分析：弹簧接触片 材料： 机芯自停杆 测验题 计算 1、安排如图所示弯曲件的冲压工序。 参考答案 课后思考 1、弯曲件工序安排的一般原则是什么？ 3.4 弯曲件展开尺寸计算 学习目标： 了解中性层的概念及计算公式，掌握弯曲 毛 坯展开尺寸的计算。 教学要求： 能够利用公式计算弯曲半径 r/t 0.5的弯曲 件的展开尺寸；能够查表确定无圆角弯曲或弯曲 半径 r0.5t的弯曲件的展开尺寸。 3.4.1 中性层位置的确定 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。 ktr 实例分析 材料： 3.4.2 弯曲件展开尺寸计算 1.弯曲半径 r/t 0.5的弯曲件 计算步骤： （ 1）将标注尺寸转换成计算尺寸，即将直线部 分与圆弧部分分开标注。 实例分析 材料： （ 2）计算圆弧部分中性层曲率半径及弧长。 式中 圆弧对应的中心角以弧度表示。 S 弯曲角 与 圆弧对应的中心角 实例分析 6.4325.7 25.5a r c c os1 7.3125.775.11 10a r c s i n2 23 9.4275.11 8a r c s in4 mmS R 528.9180 7.316.4325.7 7 mmS R 299.15180 9.427.3175.11 5.11 0.5RS 0 . 5 0 . 7 0 5 3 . 1 4 = 2 . 2 1 5 m mRS = r + kt= 0.5 + 0.4 1 0.5 = 0.7 05 / =1Rt （ 3）计算总展开长度，即各相关的弧长及直线 相加。 弧直 SLL 实例分析 0 . 5 7 1 1 . 51 R 2 R R = + 2 + 2 + 2 + 2 = 9 + 2 . 2 1 5 2 + 9 2 + 9 . 5 2 8 2 + 1 5 . 2 9 9 2 8 1 m m L L S L S S 1 = 9 m mL 2 1 5 1 7 . 2 5 s i n 4 3 . 6 9L m m 2.无圆角弯曲或弯曲半径 r0.5t的弯曲件 毛坯尺寸可用下表所列经验公式。 形状复杂或精度要求高的弯曲件，需反复试 验弯曲，才能确定弯曲件毛坯尺寸。 测验题 填空 1、弯曲件展开长度的计算依据是 。 判断 1、 弯曲件的中性层一定位于工件 1 / 2料厚位置。（ ） 计算 1、计算如图所示弯曲件的坯料长度。 参考答案 课后思考 1、如何计算弯曲件的展开尺寸？ 3.5 弯曲时回弹补偿量的确定 学习目标： 了解回弹的概念，能够计算简单形状的弯 曲 件的回弹量。 教学要求： 能够查表确定相对弯曲半径 r/t58时的回弹 角和回弹半径。 回弹：弯曲件在去掉外力后，因弹性回复而使弯 曲半径和弯曲角变化。 表现：回弹主要使得弯曲半径和弯曲角度变大， 其差值称为回弹量。 播放动画 1）相对弯曲半径 r/t58时，弯曲变形后的回弹 角和弯曲半径变化都较大，凸模圆角半径和 中心角可按下式计算： 式中 rp 凸模的圆角半径； r 制件的圆角内层半径； s 弯曲材料的屈服极限； E 弯曲材料的弹性模数； t 毛坯厚度； p 凸模的圆角半径所对弧长的中心角； 工件的圆角半径所对弧长的中心角。 Etr r s p 31 1 p p r r 实例分析 mm Etr r s R 46.6 5.0101 2003 7 1 1 31 1 5 7 59.81 46.6 7.316.437 7 7 R R r r mmr R 11.10 5.0101 2003 5.11 1 1 5 5.11 86.84 11.10 9.427.315.11 5.11R 展开图 测验题 判断 1、在弯曲工序中，冲压用材料过厚可能造成制件回弹加 大。（ ） 2、在其他条件相同的情况下仅凸模圆角不同，弯曲后凸 模圆角半径的回弹较小。（ ） 参考答案 课后思考 1、影响弯曲回弹的因素是什么？减小弯曲 回弹的措施有哪些？ 2、确定弯曲回弹值大小的方法有哪几种？ 3.6 弯曲力的计算 学习目标： 能够区别自由弯曲与校正弯曲，理解顶件 和 压料力对弯曲的作用。 教学要求： 能根据弯曲模的结构计算所需的弯曲力， 确 定相应的冲床吨位。 自由弯曲与校正弯曲 自由弯曲 1） V形弯曲 2） U形弯曲 校正弯曲 1） V形弯曲 2） U形弯曲 1. 自由弯曲力 V形件 U形件 F自 冲压行程结束时的自由弯曲力 k 安全系数，取 1.0 1.3 b 弯曲材料的宽度 t 弯曲材料的厚度 r 弯曲件的内弯曲半径 b 材料的强度极限 2.校正弯曲力 F校 =qA F校 校正弯曲时的弯曲力 A 校正部分垂直投影面积 q 单位面积上的校正力 3. 顶件力或压料力 FQ FQ=（ 0.3 0.8） F自 4. 压力机吨位的确定 有压料的自由弯曲 F公称压力 =（ F自 + FQ） /（ 0.75 0.8） 校正弯曲 F公称压力 =（ 1.5 2） F校 测验题 填空 1、 弯曲校正力的计算公式是 ，其中 表示 单位校正力。 参考答案 课后思考 1、自由弯曲与校正弯曲存在什么关系？ 3.7 弯曲凸、凹模成形尺寸计算 学习目标： 能够确定弯曲模凸、凹模的结构参数，理解 凸、凹模的各部分尺寸大小对弯曲模工作或弯曲 件质量的影响。 教学要求： 根据弯曲相对半径，设计凸模的圆角半径和 圆弧中心角；根据弯曲件的尺寸及厚度确定凸、 凹模的各部分尺寸。 3.7.1 凸模 凸模设计主要是圆角半径和圆弧中心角。 圆角半径应始终大于材料最小相对弯曲半径。 凸模圆角半径的确定方法： （ 1）当工件 r/t rmin/t时： （ 2）当工件 r/t rmin/t时： rp=r （ 3） 当工件 r/t rmin/t时： rp r 取 rp略大于 rmin， 并加整形工序。 Etr r s p 31 1 实例分析 凸模圆弧中心角 （ 1）当工件 r/t rmin/t时： （ 2）当工件 r/t rmin/t时： p p r r p 实例分析 3.7.2 凹模 凹模圆角半径各方向应一致，通常根据材料 的厚度 t选取。 当 t2mm 时 Rd=（ 36） t t=24mm时 Rd=（ 23） t t 4mm时 Rd=2t 凹模圆角半径不得小于 3mm 3.7.3 凸、凹模间隙 V形件弯曲：间隙由调整冲床的闭合高度获得。 U形件弯曲： 式中 Z 弯曲模凸、凹模间隙； t 材料厚度； 材料厚度偏差； c 间隙系数。 Z = t + + c t 实例分析 3.7.4 凸、凹模工作部分尺寸 U形件凸、凹模横向尺寸 （ 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）工件标注内形尺寸时，以凸模为基准，间 隙取在凹模上。（工件取单向公差 ） lmax， lmin 工件的最大，最小极限尺寸； Z 凸、凹模单边间隙； 工件公差； d， p 凹、凸模制造公差，一般按 IT9级选用， 也可按 d=p=/4选取。 测验题 计算 1、计算如图所示弯曲制件的模具工作部分尺寸。 参考答案 课后思考 1、如何确定弯曲模凸、凹模的尺寸？ 3.8 弯曲模结构设计 学习目标： 掌握 V形、 L形、 U形、 Z形件、四角形件， 圆形件等典型弯曲件的弯曲模结构及工作原理。 教学要求： 拆装上述几种模具，并观察其工作过程。 3.8.1 V形件的弯曲 （ 1） V形件弯曲 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。 a）有压料装置 b）无压料装置 V形件弯曲 折板式弯曲模 播放动画 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 a）竖边无校正 b）竖边可校正 L形件弯曲 （ 2） L形件弯曲 适用于两直边长度相差不大的情况 1-凸模 2-挡块 3-凹模 4-定位销钉 5-反顶板 垂直于一条直边的方向弯曲，多用于级进 模之中，适用于两直边长度相差较大的情况。 3.8.2 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。 顺出件 U形件弯曲模 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 活动凸模式结构 活动凹模式结构 活动式结构形件弯曲模 凸模或凹模为活动结构，在冲压过程中对 侧壁和底部可以进行校正。 转轴式凹模弯曲模 适用于弯曲角小于 90o的 U形件 播放动画 转轴式 凹模 弯曲模 斜楔式凹模弯曲模 斜楔式凹模弯曲模 3.8.3 形件弯曲 一次弯曲成形 a适用于尺寸精度不高， H(810)t、 t 1mm的弯曲件 b适用于弯曲半径较小，尺寸精度较高的弯曲件 一次弯曲成形复合模 播放动画 播放动画 摆块式复合弯曲模 复合弯曲模 二次弯曲成形 适用于 （ 1215)t， 弯曲半径较小，尺寸精度 要求较高的弯曲件。 3.8.4 Z形件弯曲 简单形件弯曲模 1-定位板 2-凸模 3-凹模 4-顶板 播放动画 形件复合弯曲模 3.8.5 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 一次成形 播放动画 转动凹模弯曲模 复合弯曲模 播放动画 小圆形件弯曲模 适合 d mm的小圆形件 3.8.6 铰链件弯曲 一般分两次成形 播放动画 测验题 设计 1、弯曲制件如图所示， 画出模具结构草图。 参考答案 课后思考 1、弯曲模结构设计时应注意些什么？ 3.9 弯曲件成形模具总体结构设计 学习目标： 通过连续弯曲模的总体结构设计，掌握弯 曲 件排样在材料纹理、特殊结构及切废等方面的处 理。 教学要求： 根据实例分析，掌握弯曲模的设计方案， 总 体结构设计。 3.9.1 排样与材料纹向 实例分析：弹簧接触片 机芯自停杆 3.9.2 切废形式处理 实例分析 3.9.3 连续弯曲模 1-凸凹模 2-推杆 3-卸料板 4-冲孔凸模 5-挡块 6-弯曲凸模 7-凹模座 8-冲孔凹模 实例分析一 折弯切断连续模 注：按 “ Esc”键，退出动画的全屏状态 实例分析二 连续弯曲模 实例分析三 切断弯曲连续模 播放动画 播放动画 播放动画 实例分析四 综合实例分析 材料为 08钢板，年产量 5万件，要求无严重 划伤，无冲压毛刺，不允许孔产生变形。 工艺分析 10+0.036 4- 5+0.03 08钢 R1.5 基本工序：冲孔、落料、弯曲 工艺方案及模具结构形式 弯曲工序 冲孔工序 10， 4- 5 工艺方案 1 工艺方案 2 工艺方案 3 工艺方案 4 工艺方案 5 工艺方案 6 比较上述几种方案： 方案 1 优点： 模具结构简单，模具寿命长、制造周期短， 投产快；工件的回弹容易控制，尺寸和形状精 确，表面质量高；除第一工序外，各工序皆能 用中 10孔和一个侧面定位，定位基准一致且与 设计基准重合，操作也比较方便。 缺点 : 工序分散，需用模具、压力机和操作人员 多，劳动量大。 方案 2 优点：模具结构简单，投产快，寿命长。 缺点：回弹难于控制，尺寸和形状不精确而且 工序分散，劳动量大，占用设备多。 方案 3 优点：工序比较集中，占用设备和人员小。 缺点：模具寿命短，工件表面有刮伤，厚度有 变薄，回弹不能控制，尺寸和形状不够准确。 方案 4 工序比较集中，本质上与方案二相同，模具为 连续模，结构较为复杂。 方案 5 本质上与方案三相同，只是采用了结构较为复 杂的连续模。 方案 6 优点：工序最集中，只用一副模具完成全部工 序，具有方案 1的各项优点。 缺点是模具结构复杂，安装、调试、维修困难， 制造周期长。 综合上述，考虑到该零件精度要求较高，批量 不大，故生产中选择了第 1种方案。 课后思考 1、排样与材料纹向存在什么关系？ 3.10 弯曲成形质量问题分析 学习目标： 理解回弹、偏移、弯裂的现象及其分析其 产 生原因，找出相对应的解决措施。 教学要求： 掌握从弯曲件设计、工艺措施、模具设计 三 方面减少回弹、偏移和弯裂对弯曲件的影响。 3.10.1 回弹 播放动画 减少回弹的措施 1.改进弯曲件的设计 （ 1）在弯曲变形区压制加强筋或成形折边； （ 2） 选用 s/E小、机械性能稳定和板料厚度波动 小的材料。 2.采取适当的工艺措施 （ 1）用校正弯曲代替自由弯曲； （ 2）采用拉弯工艺弯曲 r/t大的弯曲件。 3.模具结构设计 （ 1） 弯曲一般材料，在凸模和凹模上做等于回 弹角的斜度； （ 2）弹幅较大的材料，可将凸模和顶板做成圆 弧曲面； （ 3）合理选择模具间隙和凹模直壁的深度； （ 4）弯曲厚度在 0.8mm以上的塑性材料，可在 凸模上做突起处集中压力，对圆角处校正； （ 5）使用弹性凹模弯曲成形； （ 6）采用强力顶件器； 3.10.2 偏移 播放动画 解决措施： （ 1） 采用压料装置； （ 2）设计合理的定位板（外形定位）或定位销 （内形定位）； 3.10.3 弯裂 弯裂：外层纤维受拉变形而断裂 开裂原因： （ 1） 弯曲线方向 （ 2）板料表面和冲裁断面的质量 剪切表面有缺陷，不光洁，有毛刺 采取措施： 1） 采用表面质量好无缺陷的材料； 2）工件弯曲半径小于最小弯曲半径； 3） 弯曲线与材料的纤维方向垂直； 4）毛坯中有毛刺的一面作为弯曲内侧。 测验题 填空 1、 弯曲件最容易出现影响工件质量的问题有 、 和 等。 参考答案 课后思考 1、弯曲过程中坯料可能产生回弹的原因有 哪些？如何解决回弹？ 2、弯曲过程中坯料可能产生偏移的原因有 哪些？如何减少和克服偏移？ 3、弯曲过程中坯料可能产生弯裂的原因有 哪些？如何解决弯裂？ 本章小结 本章按照弯曲模的设计程序，以三个弯曲件 为案例，分析了弯曲模的设计过程，重点在弯曲 件的工艺分析、工艺计算以及弯曲模的结构设计 方面的基础知识，同时也强调了设计中需要注意 的一些要点。 通过本章的学习，学生应能够举一反三，独 立的完成中等复杂程度的弯曲模的设计。 测验题 填空 1、弯曲变形程度用 相对弯曲半径（ r / t ） 表示。 2、最小相对弯曲半径 r min/ t表示 材料的弯曲变形极限 。 判断 1、在其它条件相同的情况下，弯曲线垂直于钢板轧制方 向允许的弯曲半径较小。（ ） 2、材料的机械性能对弯曲件影响较大，其中材料的塑性 越差，其允许的最小相对弯曲半径越小。（ ） 3、相对弯曲半径（ r / t）是表示零件结构工艺性好坏的 指标之一。（ ） 返 回 测验题 答：由零件图可知加工该零件包括冲孔，落料，弯曲三 个工序。 工序安排如下： 1、冲孔，落料 2弯曲 R5一角 3弯曲 R0.8两角 返 回 测验题 填空 1、弯曲件展开长度的计算依据是 弯曲前后中性层长度不 变 。 判断 1、 弯曲件的中性层一定位于工件 1 / 2料厚位置。（ ） 计算 1、计算弯曲件的坯料长度。 解： 返 回 测验题 判断 1、在弯曲工序中，冲压用材料过厚可能造成制件回弹加 大。（ ） 2、在其他条件相同的情况下仅凸模圆角不同，弯曲后凸 模圆角半径的回弹较小。（ ） 返 回 测验题 填空 1、 弯曲校正力的计算公式是 F校 = Ap ，其中 p 表示 单 位校正力。 返 回 测验题 返 回 测验题 模具结构草图 返 回 测验题 填空 1、 弯曲件最容易出现影响工件质量的问题有 弯裂 、 偏移 和 回弹 等。 返 回