冷冲弯曲工艺与弯曲模具管理分析设计

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1,第五章 弯曲工艺与弯曲模具,第一节 弯曲变形分析,第二节 弯曲件的质量分析,第三节 弯曲件的结构工艺性,第四节 弯曲件毛坯展开尺寸的计算,第五节 弯曲力的计算,第六节 弯曲模工作部分结构参数的确定,第七节 弯曲件的工序安排,第八节 弯曲模的典型结构,第九节 连续弯曲模,2,第一节 弯曲变形分析,一、弯曲变形过程,二、弯曲变形的特点,三、弯曲变形时的应力、应变状态分析,3,一、弯曲变形过程,形件的弯曲，是板料弯曲中最基本的一种，其弯曲过程如图-所示。在开始弯曲时，板料的弯曲内侧半径大于凸模的圆角半径。随着凸模的下压，板料的直边与凹模形表面逐渐靠紧，弯曲内侧半径逐渐减小，即:,同时弯曲力臂也逐渐减小，即,当凸模、板料与凹模三者完全压合，板料的内侧弯曲半径及弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束。,由于板料在弯曲变形过程中弯曲内侧半径逐渐减小，因此弯曲变形部分的变形程度逐渐增加；又由于弯曲力臂逐渐减小，弯曲变形过程中板料与凹模之间有相对滑移现象。,凸模、板料与凹模三者完全压合后，如果再增加一定的压力，对弯曲件施压，则称为校正弯曲。没有这一过程的弯曲称为自由弯曲。,4,二、弯曲变形的特点,从板料弯曲变形后的情况可以发现：,厚度方向：由于内层长度方向缩短，因此厚度应增加，但由于凸模紧压板料，厚度方向增加不易。外层长度伸长，厚度要变薄。在整个厚度上，因为增厚量小于变薄量，因此材料厚度弯曲变形区内有变薄现象，使在弹性变形时位于板料厚度中间的中性层发生内移。,宽度方向：内层材料受压缩，宽度应增加。外层材料受拉伸，宽度要减小。,5,三、弯曲变形时的应力、应变状态分析,由于板料的相对宽度b/t直接影响板料沿宽度方向的应变，进而影响应力，因而，随着b/t的不同，具有不同的应力、应变状态。,（）长度方向（）厚度方向（）宽度方向,.应变状态,.应力状态,6,第二节 单工序冲裁模的典型结构,一、弯裂与最小相对弯曲半径的控制,二、弯曲时的回弹,三、弯曲时的偏移,7,一、弯裂与最小相对弯曲半径的控制,影响最小相对弯曲半径的因素有：,.材料的力学性能.弯曲件角度a.板材宽度的影响.板料的热处理状态.板料的边缘及表面状态.折弯方向,8,二、弯曲时的回弹,在材料弯曲变形结束，工件不受外力作用时，由于弹性恢复，使弯曲件的角度、弯曲半径与模具的形状尺寸不一致，这种现象称为回弹。,.影响回弹的因素,（）材料的力学性能（）相对弯曲半径（）弯曲件角度a（）弯曲方式（）模具间隙（）工件形状（）非变形区的影响,.回弹的表现形式,9,.回弹值的大小,由于影响弯曲回弹的因素很多，而且各因素又相互影响，因此，计算回弹角比较复杂，也不准确。生产中一般是按经验数表或按力学公式计算出回弹值作为参考，再在试模时修正。,10,.控制回弹的措施,（）改进零件的设计（）从工艺上采取措施（）从模具结构上采取措施,11,12,13,三、弯曲时的偏移,.偏移现象的产生,板料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会受到凹模圆角处摩擦阻力的作用。当板料各边所受的摩擦阻力不等时，有可能使毛坯在弯曲过程中沿工件的长度方向产生移动，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。,14,.克服偏移的措施,）采用压料装置，使毛坯在压紧的状态下逐渐弯曲成形，从而防止毛坯的滑动，而且能得到较平整的工件。,）利用毛坯上的孔或设计工艺孔、用定位销插入孔内再弯曲，使毛坯无法移动。,）将不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件弯曲，然后再切开，使板料弯曲时受力均匀，不容易产生偏移。,）模具制造准确，间隙调整对称。,15,第三节 弯曲件的结构工艺性,一、最小弯曲半径,二、弯曲件孔边距,三、弯曲件的直边高度,四、增添工艺孔、槽或缺口,五、加添连接带,六、切口弯曲件的形状,16,一、最小弯曲半径,弯曲件的最小弯曲半径不得小于表-所列的数据，否则会造成变形区外层材料的破裂。当弯曲半径过小时，对于以下的薄料，可改变工件结构形状，如图-所示的形工件，将直角处清角改为凸底圆角的工件。对于厚料，则可先开槽后弯曲，如图-所示。,17,二、弯曲件孔边距,如不能满足上述条件，可采取冲凸缘形缺口或月牙槽的措施，见图-、。或在弯曲变形区冲出工艺孔，以转移变形区，见图-。,18,三、弯曲件的直边高度,19,四、增添工艺孔、槽或缺口,板料边缘需局部弯曲时，为了避免角部畸变与形成裂纹，应预先切槽或冲工艺孔。,20,五、加添连接带,边缘部分有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲出，弯曲时会出现叉口，甚至无法成形。这时，必须在缺口外留有连结带，弯曲后再将连接带切除,21,六、切口弯曲件的形状,切口弯曲件的切口弯曲工序一般在模内一次完成。为了便于使工件从凹模中推出，弯曲部分一般做成梯形或先冲出周边槽孔再弯曲。,七、弯曲件的尺寸公差,一般弯曲件的尺寸公差等级最好在级以下，角度公差最好大于，否则，应增加整形工序。,22,第四节 弯曲件毛坯展开尺寸的计算,一、弯曲中性层位置的确定,二、弯曲件毛坯展开长度计算,23,一、弯曲中性层位置的确定,24,二、弯曲件毛坯展开长度计算,.有圆角半径的弯曲,.无圆角半径的弯曲,有圆角半径的弯曲件，毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度和圆弧部分长度的总和。,无圆角半径弯曲件的展开长度根据毛坯与工件体积相等，并考虑弯曲材料变薄的情况进行计算。,25,第五节 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、压弯时的顶件力和卸料力,四、弯曲时压力机吨位的确定,26,一、自由弯曲时的弯曲力,27,二、校正弯曲时的弯曲力,28,三、压弯时的顶件力和卸料力,四、弯曲时压力机吨位的确定,29,一、弯曲凸模的圆角半径,二、弯曲凹模的圆角半径及其工作部分的深度,三、弯曲凸模和凹模之间的间隙,四、弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算,第六节 弯曲模工作部分结构参数的确定,30,一、弯曲凸模的圆角半径,当弯曲件的相对弯曲半径r / t较小时，凸模圆角半径等于弯曲件的弯曲半径，但必须大于最小弯曲圆角半径。若r/t小于最小相对弯曲半径，则可先弯成较大的圆角半径，然后再采用整形工序进行整形。,若弯曲件的相对弯曲半径r / t较大，精度要求较高时，凸模圆角半径应根据回弹值作相应的修正。,31,二、弯曲凹模的圆角半径及其工作部分的深度,32,三、弯曲凸模和凹模之间的间隙,33,四、弯曲凸模和凹模宽度尺寸的计算,34,第七节 弯曲件的工序安排,一个复杂的弯曲件一般要经多次弯曲才能成形。弯曲件的工序安排与工件形状尺寸、公差等级、产量以及材料的性能等有关。弯曲工艺安排得合理与否，直接影响到工件质量、劳动生产率及模具结构。弯曲件弯曲工序安排的方法一般是：,）对于形状简单的弯曲件，如形、形、形件等，可以一次压弯成形。 ）对于形状较复杂的弯曲件，一般要采用两次或多次压弯成形。但对于特别小的工件，应尽可能用一副复杂的模具成形，这样有利于弯曲件的定位，使工人操作方便、安全，并保证弯曲件的准确性。批量较大的弯曲件也应尽可能一次弯曲成形。,）弯曲时，一般先弯两端部分的角，后弯中间部分的角。前次弯曲必须考虑后次弯曲有可靠的定位，后次弯曲不影响前次已成形的部分。,35,36,37,一、形件弯曲模,二、形件弯曲模,三、四角形件弯曲模,四、圆形件弯曲模,五、其它形状零件弯曲模,第八节 弯曲模的典型结构,38,一、V形件弯曲模,形件形状简单，能一次弯曲成形。形件的弯曲方法有两种，一种是沿弯曲件的角平分线方向弯曲，称为形弯曲；一种是垂直于一直边方向的弯曲，称为形弯曲。,39,二、V形件弯曲模,.一般形件弯曲模,形件弯曲模,一般形件弯曲模凸模 定位板 凹模 压料板,40,.闭角弯曲模,41,三、四角形件弯曲模,.四角形件两次弯曲模,42,.四角形件一次弯曲模,43,四、圆形件弯曲模,44,45,46,47,五、其它形状零件弯曲模,48,49,第九节 连续弯曲模,一、典型结构举例,二、多工位连续模的排样设计,三、条料的正常送进及送料精度,四、步距精度确定,五、多工位连续模的自动检测保护装置,50,一、典型结构举例,51,上图所示为冲孔落料弯曲连续模。所冲工件如右图上部所示。板料从右边送进。从排样图中可以看出，其冲压过程为：第一步由侧刃切边定位，第二步冲出工件上的圆孔、槽及两个工件之间的分离长槽，第三步空位，第四步压弯、第五步空位，第六步切断，使工件成形。此模具采用弹压导板模架，各凸模与凸模固定板之间呈间隙配合（普通导柱模多为过渡配合），凸模的装拆、更换方便。凸模由弹压导板导向，导向准确。导板由卸料螺钉与上模连接。这种导向结构能消除因压力机导向误差对模具的影响，模具寿命长，零件质量好。弯曲凹模镶块与凹模之间做成镶拼形式，以便冲孔凹模磨损刃磨后能通过磨削凹模镶块的底面来调整两者的高度，保证工件的高度尺寸。凹模在镶块左边的上面做成和工件底部同样的形状，目的是为了方便工件的推出。,该副模具所冲工件的形状虽然并不复杂，但其尺寸不大，槽与孔的尺寸都较小，且左右形状不对称，从弯曲工艺的角度分析，其工艺性较差，若采用单工序模进行冲压，则工件的形状和尺寸都不易得到保证，而且工人操作不方便也不安全。采用连续模冲压，这些问题均可得到圆满解决。,52,二、多工位连续模的排样设计,多工位连续模排样设计的内容包括： ）确定模具的工位数目、各工位加工的内容及各工位冲压工序顺序的安排； ）确定被冲工件在条料上的排列方式； ）确定条料载体的形式； ）确定条料宽度和步距尺寸，从而确定了材料利用率； ）确定导料与定距方式、弹顶器的设置和导正销的安排； ）基本上确定了模具各工位的结构。,排样图设计的好坏，对模具设计的影响很大，是属于总体设计的范畴。一般都要设计出多种方案加以分析、比较、综合与归纳，以确定一个经济、技术效果相对较合理的方案。衡量排样设计的好坏主要是看其工序安排是否合理，能否保证冲件的质量并使冲压过程正常、稳定地进行，模具结构是否简单，制造、维修是否方便，能否得到较高的材料利用率，是否符合制造和使用单位的习惯和实际条件等等。,53,（一）工位设计,进行工位设计就是要确定模具工位的数目、各工位加工的内容及各工位冲压工序顺序的安排。,.工位设计原则,）简化模具结构）保证冲件质量）尽量减少空位,.各工位冲压工序在排样设计中的顺序安排,）对于纯冲裁的多工位连续模排样）对于冲裁弯曲的多工位连续模排样,54,55,（二）分段切除时，相关部位的相接,相关部位的相接可用以下三种方法：,.搭接,.平接,56,.切接,57,（三）确定条料载体的形式,.双侧载体,58,.单侧载体,59,.中间载体,60,（四）其它因素,排样时，应合理布置冲裁和成形工位的相对位置，使冲压负荷尽可能平衡，以便使冲压中心接近设备的冲压中心。,对于有倒冲或切断，切口的部位，应注意毛刺方向。因为倒冲时，毛刺留在上表面，切断和切口时，被切开工件的毛刺一边在上面，另一边在下面。,61,三、条料的正常送进及送料精度,（一）保证条料的正常送进,条料的正常送进是指将合格的条料在正常的工作状态下送至指定位置，这是保证多工位连续模顺利工作的先决条件。,影响模具正常送进的主要障碍来自于以下几个方面：冲裁毛刺或油垢；带有弯曲、成形的零件在条料上成形后或进行弯曲、成形工位的凹模工作平面高低不平；模具内各种侧向或倒向工作机构的故障以及冲压时条料的额外变形和位移产生的送料障碍等。,62,（二）保证条料的送进精度,多工位连续模一般都用侧刃或自动送料机构粗定位，用导正销精定位。,采用自动送料机构时，在第工位就应冲出导正用的工艺孔，第工位即设置导正销。在以后送进时，由于导正销的位置及尺寸误差，可在其后的每步再设置若干导正销，以纠正首次导正销形成的送料误差。导正销孔一般选在条料载体或余料上。对于较厚的料，也可用零件上的孔作导正用，但在最后工位应予以精修。在产品尺寸要求较严的工位上应设置导正销。采用双排导正销有利于增加条料的横向稳定性，可以提高送料精度。,63,四、步距精度确定,步距精度直接影响冲件的精度。步距误差和积累误差不仅影响分段切除中切口汇合点的位置和轮廓形状，以至给冲件的外形尺寸带来误差，并对形孔间及内、外形间的相对位置造成影响。但步距精度过高，虽可冲高精度的冲件，但模具制造难度也将增大。因此，设计模具时，应根据零件的具体情况合理地确定步距精度。,步距精度与零件的精度等级、形状的复杂程度、模具的工位数、采用的定位方式以及材料种类和厚度等因素有关。采用导正销定距的多工位连续模，步距精度可按如下经验公式确定：,64,65,五、多工位连续模的自动检测保护装置,对于带自动送料装置的多工位连续模应采用自动检测保护装置，监察整个冲压过程中模具或条料发生的各种故障，并使压力机自动停止运转。,常用的自动检测保护装置主要有对原材料的检测，当材料厚度或宽度超差，纵向或横向弯曲以及条料用完时发出信号：对条料误进给的检测，当条料未达到指定位置时发出信号；对出件的检测，当冲件或废料未自动排除或料斗装满时发出信号。,在模具中常用的自动检测方法是用接触销对导正孔检测条料是否已送到位。,图-,所示为这种接触式传感方式的检测装置。这种装置用接触销同被检测物接触，而微动开关同压力机控制电路组成回路。接触销类似导正销，也可直接借用导正销作为接触销，其直径小于导正孔。当条料未送到位，接触销退回，通过微动开关启动紧急停止装置。一副模具可设置一个或几个误进给检测销钉。这种接触式的检测装置，通过机械方式，靠微动开关控制紧急停止的回路，反应较慢，不能用于高速冲床。,图,-,为对整个冲压过程进行自动检测的控制方框图。从图中可清楚看出需要检测的内容及各个检测装置在系统中设置的部位。,66,67,68,