弯曲工艺及磨具设计课件

第4章弯曲工艺与模具设计4.1弯曲变形过程分析4.2弯曲件质量分析及控制4.3弯曲工艺计算4.4弯曲工艺设计4.5弯曲模设计4.6弯曲模设计举例能根据弯曲件的废品形式分析其产生的原因，熟能根据弯曲件的废品形式分析其产生的原因，熟悉解决的措施。悉解决的措施。能完成典型弯曲件的工艺与模具设计。能完成典型弯曲件的工艺与模具设计。能力要求 弯曲定义 弯曲弯曲是指在冲压生产中，利用模具将制件弯曲成一定是指在冲压生产中，利用模具将制件弯曲成一定角度和形状的加工方法。角度和形状的加工方法。弯曲示例生活中的弯曲零件用模具成形弯曲件一用模具成形弯曲件二弯曲使用的模具叫弯曲模弯曲使用的模具叫弯曲模扩展阅读4.1 弯曲变形过程分析弯曲变形过程分析4.1.1 弯曲变形过程弯曲变形过程 V形弯曲件的弯曲过程l0l1l2lr0r1r2r弯曲方式a）自由弯曲 b）校正弯曲a1b14.1.2 弯曲变形特点 弯曲后弯曲前宽板弯曲窄板弯曲弯曲毛坯的横截面变化情况弯曲变形区的变形特点工件分成了直边和圆角两个部分，变形主要发生在圆角部分，工件分成了直边和圆角两个部分，变形主要发生在圆角部分，圆角是弯曲变形的主要变形区圆角是弯曲变形的主要变形区。变形区变形不均匀：外区切向受拉伸长；内区切向受压缩短，变形区变形不均匀：外区切向受拉伸长；内区切向受压缩短，出现出现应变中性层应变中性层变形前后长度不发生变化的金变形前后长度不发生变化的金 属层。属层。变形区厚度变薄，变形区厚度变薄，t/tt/t1 1，变薄程度与，变薄程度与r r 的大小有的大小有关。关。横截面的变化：宽板不变，窄板内区变宽、外区变窄。横截面的变化：宽板不变，窄板内区变宽、外区变窄。4.1.3 弯曲变形区的应力应变状态弯曲变形区的应力应变状态4.2 弯曲件质量分析及控制4.2.1 弯裂4.2.2 回弹4.2.3 偏移4.2.4 板料横截面的畸变和翘曲变形4.2.5 变形区变薄和弯曲件长度增加4.2.1 弯裂弯裂 弯裂弯裂是指弯曲变形区外层材料产生裂纹的现象。是指弯曲变形区外层材料产生裂纹的现象。产生弯裂的主要原因是弯曲变形程度超出被弯材料的成形产生弯裂的主要原因是弯曲变形程度超出被弯材料的成形极限。极限。弯裂可以避免。弯裂可以避免。1.弯曲变形程度 r/t表示弯曲变形程度大小。r/t越小，弯曲变形程度越大，有一最小相对弯曲半径rmin/t2.最小相对弯曲半径及其影响因素1)1)材料的力学性能：塑性好，材料的力学性能：塑性好，r rminmin/t/t小。小。2)2)板料的纤维方向：弯曲线与板料的纤维方向：弯曲线与纤维方向垂直，纤维方向垂直，r rminmin/t/t小小最小相对弯曲半径是指板料弯曲时最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径与板料厚度的比值 影响最小相对弯曲半径的因素：3)3)板料的表面质量和侧边质量：表面质量和侧面质量好，板料的表面质量和侧边质量：表面质量和侧面质量好，r rminmin/t/t小小4)4)板料的厚度薄：板料的厚度薄：r rminmin/t/t小小 3.最小弯曲半径的值 见表4-2（1 1）弯曲变形区的内圆角半径）弯曲变形区的内圆角半径r r 称为称为弯曲半径。弯曲半径。（2 2）弯曲半径与板料厚度的比值）弯曲半径与板料厚度的比值r/t r/t 称为称为相对弯曲半径。相对弯曲半径。（3 3）弯曲时板料最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为）弯曲时板料最外层纤维濒于拉裂时的弯曲半径称为最小弯最小弯曲半径曲半径r rminmin。（4 4）最小弯曲半径与板料厚度的比值称为）最小弯曲半径与板料厚度的比值称为最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径r rminmin/t t。（5 5）制件被弯曲加工的角度，即弯曲后制件直边夹角的补角）制件被弯曲加工的角度，即弯曲后制件直边夹角的补角 1 1称为称为弯曲角。弯曲角。（6 6）弯曲后制件直边夹角的对角）弯曲后制件直边夹角的对角称为称为弯曲中心角弯曲中心角。（7 7）弯曲后制件直边的夹角）弯曲后制件直边的夹角称为称为弯曲件角度弯曲件角度。弯曲工艺各参数定义：4.控制弯裂的措施（1 1）选择塑性好的材料进行弯曲，对冷作硬化的材料在弯）选择塑性好的材料进行弯曲，对冷作硬化的材料在弯 曲前进行退火处理。曲前进行退火处理。（2 2）采用）采用r/tr/t大于大于r rminmin/t/t的弯曲。的弯曲。（3 3）排样时，使弯曲线与板料的纤维组织方向垂直。）排样时，使弯曲线与板料的纤维组织方向垂直。（4 4）将有毛刺的一面朝向弯曲凸模一侧，或弯曲前去除毛）将有毛刺的一面朝向弯曲凸模一侧，或弯曲前去除毛 刺。避免弯曲毛坯外侧有任何划伤、裂纹等缺陷。刺。避免弯曲毛坯外侧有任何划伤、裂纹等缺陷。4.2.2 回弹回弹弯曲回弹是指弯曲件从模具中取出时，其形状和尺寸变得与模具不一致的现象，简称回弹或弹复或回跳。回弹的原因是塑性弯曲时的总变形是由塑性变形和弹性变形两部分组成，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。1.回弹的表现形式（）弯曲半径的改变，由加载时的rp变为卸载时的r（）弯曲件角度的改变，改变量：当时，称为正回弹当时，称为负回弹1）材料的力学性能:屈服极限越大、硬化指数越高，回弹量越大；弹性模量越大，回弹越小。2）相对弯曲半径:越大，回弹越大。3）弯曲中心角:越大，变形区的长度越长，回弹积累值也越大，故回弹增加。4）弯曲方式：校正弯曲的回弹比自由弯曲时大为减小。5）工件形状：形状越复杂、一次弯曲的角度越多，回弹越小。6）模具结构：带底凹模的回弹小。2.2.影响回弹的因素影响回弹的因素3.减少回弹的措施（1）改进弯曲件的设计并合理选材1）尽量避免选用过大的r/t。2）尽量选用屈服极限小、硬化指数小、弹性模量大的板料 进行弯曲。（2 2）采取适当的弯曲工艺,改变变形区的应力应变状态。1）采用校正弯曲代替自由弯曲。2）采用拉弯工艺 3）对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点s 降低。对回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。（3 3）合理设计弯曲模1）补偿法 2）将模具做成局部突起3）软模法4.2.3 偏移偏移 偏移偏移是指弯曲过程中板料毛坯在模具中发生移动的现象。是指弯曲过程中板料毛坯在模具中发生移动的现象。偏移的结果使弯曲件两直边的长度不符合图纸要求，因此必偏移的结果使弯曲件两直边的长度不符合图纸要求，因此必须消除偏移现象。须消除偏移现象。1.产生偏移的原因（1 1）弯曲件坯料形状左右不对称。）弯曲件坯料形状左右不对称。（2 2）坯料定位不稳定，压料效果不理想。）坯料定位不稳定，压料效果不理想。（3 3）模具结构左右不对称。）模具结构左右不对称。2.控制偏移的措施 1）选择可靠的定位和压料方式，采用合适的模具结构 2）对于小型不对称的弯曲件采用成对弯曲再剖切的工艺 4.2.4 板料横截面的畸变和翘曲变形4.2.5 变形区变薄和弯曲后长度增加变形区变薄和弯曲后长度增加 使得弯曲件毛坯尺寸难以精确确定。使得弯曲件毛坯尺寸难以精确确定。弯曲模设计步骤是先设计弯曲模，再设计落料模。弯曲模设计步骤是先设计弯曲模，再设计落料模。4.3 弯曲工艺计算弯曲工艺计算4.3.1 弯曲件毛坯尺寸的计算弯曲件毛坯尺寸的计算1.应变中性层的位置应变中性层是指弯曲变形前后长度保持不变的金属层。或弯曲 变形区切向应变为零的金属层。2.弯曲件毛坯长度的计算（1）圆角半径r 0.5t的弯曲件1）从弯曲件一端开始，将其分成若干段直线段和圆弧段。（2 2）圆角半径r0.5trr+2t（3）弯曲件孔边距离应满足：弯曲直角时，lmin=r+2t 3.对弯曲件的精度要求弯曲件的尺寸公差须符合GB/T13914-2002，角度公差符合GB/T13915-2002，未注形位公差符合GB/T13916-2002，未注形位公差尺寸的极限偏差符合GB/T15055-2007 4.对弯曲件的材料要求弯曲件的材料要具有良好的塑性，较小的屈强比，较大的弹性模量 5.对尺寸标注的要求3.4.2 弯曲件的工序安排弯曲件的工序安排）形状简单的弯曲件：采用一次弯曲成形。形状复杂的弯曲件：采用二次或多次弯曲成形。）批量大而尺寸较小的弯曲件：尽可能采用级进模或复合模。）需多次弯曲时：先弯两端，后弯中间部分，前次弯曲应考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不能影响前次已成形的形状。）弯曲件形状不对称时：尽量成对弯曲，然后再剖切。典型弯曲件的工序安排一次弯曲二次弯曲第一次弯曲第二次弯曲三次弯曲第一次弯曲第二次弯曲第三次弯曲四次弯曲第一次弯曲第二次弯曲第三次弯曲第四次弯曲弯曲件的工序安排比较灵活工件的形状工件的形状精度要求精度要求批量大小批量大小一次弯曲2次弯曲4次弯曲弯曲模的结构分析弯曲模的结构分析弯曲模的零件设计弯曲模的零件设计3.5 弯曲模设计4.5.1 弯曲模类型及结构弯曲模类型及结构1.V形件弯曲模形件精弯模1-凸模2-定位板3-活动凹模4-支撑板5-顶杆V V形精弯模形件精弯模2.L形件弯曲模3.U形件弯曲模U形弯曲模闭角形件的弯曲模闭角形弯曲件模具一1凸模2转动凹模3弹簧 闭角形弯曲件模具二闭角形弯曲件模具二4四角形件弯曲模 四角形件一次成形弯曲模四角形件两次成形弯曲模1凸凹模2凹模3活动凸模4顶杆 5-下模座 6-定位板 7-推件块 8-推杆四角形件复合弯曲模四角形件复合弯曲模带摆块的四角形件弯曲模 1凹模2活动凸模3摆块4垫板5推件块凹模摆动四角形件弯曲模5.Z形件弯曲模 Z形件一次弯曲模分左右两步弯曲Z形件的弯曲模分左右两步弯曲Z形件的弯曲模6.圆形件弯曲模小圆2次弯曲模第一次弯曲U形第一次弯卷圆小圆一次弯曲模小圆一次弯曲模1支撑2凸模3摆动凹模4顶板带摆动凹模圆形件一次弯曲成形模带摆动凹模大圆形件一次弯曲成形模两道工序弯曲大圆首次弯曲二次弯曲三道工序弯曲大圆首次弯曲二次弯曲三次弯曲铰链件分铰链件分2 2次弯曲模次弯曲模7.铰链件弯曲模铰链件一次弯曲模8.其它弯曲模（1）切断弯曲复合模（2）级进弯曲模 级进弯曲模4.5.2 弯曲模具零件设计弯曲模具零件设计（1 1）凸模圆角半径）凸模圆角半径（2 2）凹模圆角半径）凹模圆角半径（3 3）凹模深度）凹模深度（4 4）凸凹模间隙）凸凹模间隙（5 5）U U形弯曲凸、凹形弯曲凸、凹 模的宽度尺寸模的宽度尺寸1.工作零件的设计（1）凸模圆角半径 凹模圆角半径的大小影响弯曲过程中 的弯曲力、弯曲模寿命和弯曲件质量。（2）凹模圆角半径（3 3）凹模深度）凹模深度（4）凸、凹模间隙c 凸、凹模间隙大小影响到弯曲力、弯曲模寿命和弯曲件质量。V形弯曲件的模具间隙不需要设计，可通过调整压力机闭合高度得到钢板 c=（1.051.15）t 有色金属 c=（11.1）t当对弯曲件的精度要求较高时，间隙值应适当减小，可以取c=t。（5 5）U U形弯曲凸、凹模的宽度尺寸形弯曲凸、凹模的宽度尺寸2.定位零件的设计 由于送进弯曲模的毛坯是单个毛坯，因此弯曲模中使由于送进弯曲模的毛坯是单个毛坯，因此弯曲模中使用的定位零件是定位板或定位销。用的定位零件是定位板或定位销。3.压料、卸料、送料零件设计刚性接触4.固定零件的设计 包括：模柄、上模座、下模座、导柱、导套、垫板、固定板、螺钉、销钉等，参考冲裁模设计。练习练习3 3加工图示零件，试绘制出具有典型结构的弯曲模装配图，要求采用导柱导套导向、刚性推件装置推件、顶件装置顶件，定位板定位。复习思考题一复习思考题一1.1.什么是弯曲？什么是弯曲？2.2.简述弯曲变形特点。简述弯曲变形特点。3.3.什么是应变中性层？什么是应变中性层？4.4.什么是弯曲半径？什么是弯曲半径？5.5.什么是最小相对弯曲半径？什么是最小相对弯曲半径？6.6.什么是弯曲角？什么是弯曲角？7.7.什么是弯曲中心角？什么是弯曲中心角？复习思考题二复习思考题二1.1.什么是回弹？简述回弹的表现、回弹的原因、减小回弹的什么是回弹？简述回弹的表现、回弹的原因、减小回弹的措施。措施。2.2.什么是弯裂？简述弯裂的原因。什么是弯裂？简述弯裂的原因。3.3.什么是偏移？简述克服偏移的措施。什么是偏移？简述克服偏移的措施。4.4.什么是最小相对弯曲半径？简述影响最小相对弯曲半径的什么是最小相对弯曲半径？简述影响最小相对弯曲半径的因素。因素。5.简述弯曲凹模圆角半径对弯曲过程的影响。6.简述弯曲模具间隙对弯曲过程的影响。