弯曲工艺与弯曲模.ppt

第三节 弯曲卸载后的回弹,第四节 弯曲件毛坯尺寸计算,第五节 弯曲力的计算,第六节 弯曲件的工艺性,第七节 弯曲件的工序安排,第八节 弯曲模设计,第一节 弯曲变形过程及变形特点,第二节 最小弯曲半径,本章目录,第3章 弯曲,弯曲是将板料、棒料、型材或管料等弯成一定形状和角度的零件的一种冲压成形工序。,弯曲成形典型零件,概述,第四章 弯曲,弯曲方法：,弯曲模：,弯曲模与冲裁模相比： 准确工艺计算难，模具动作复杂、结构设计规律性不强。,弯曲所使用的模具。,弯曲方法可分为在压力机上利用模具进行的压弯以及在专用弯曲设备上进行的折弯、滚弯、拉弯等。,用模具成形的弯曲件之一、之二,生活中的弯曲件,生活中的弯曲零件,弯曲件的弯曲方法,用模具成形弯曲件一,用模具成形弯曲件二,1)弯曲变形区主要在弯曲件的圆角部分。 2)弯曲变形区内,在板料的外层切向纤维受拉而伸长,在内层切向纤维受压缩而缩短。 应变中性层:在缩短和伸长两变形区域之间,必有一层金属纤维变形前后长度保持不变。 随着弯曲逐渐进行,应变中性层逐渐内移。,3)在弯曲变形区中,板料变形后产生厚度变薄现象。 (r/t ), t t() t1 变薄系数=t1/t,2.弹-塑性弯曲与纯塑性弯曲概念,弯曲变形过程: 1.弹性弯曲阶段; 2.弹-塑性弯曲阶段:当r/t=1/2(E/s)-1时,处于临界阶段; r/t不断减少,使得塑性变形由内外表面向中心逐步扩展。 3.纯塑性弯曲阶段: r/t进一步减少,材料内部基本上全是塑性变形区,只有中间极薄的一层弹性变形区,可以忽略不计。,五.板料塑性弯曲的变形特点,1.应变中性层位置的内移,根据变形前后金属体积不变条件: 塑性弯曲后,其应变中性层长度不变: l= R=r+t 塑性弯曲后,其应变中性层位置: =(r/t+ /2)t 式中: 变薄系数, =t1/t1,其值由表4-1查得; 展宽系数, =b1/b,当b/t3时, =1; b、b1分别为弯曲前后毛坯的宽度和平均宽度; t、t1分别为弯曲前后毛坯厚度.,一般生产中,板料的b/t3,=1,可得: : r/t, 弯曲时,随着凸模下行, r/t和不断减少,所以板料的应变中性层不断内移。,第二节 最小弯曲半径,最小弯曲半径rmin:在保证弯曲件毛坯外表面纤维不发生破坏的条件下,工件所能弯成的内表面最小圆角半径。 一.影响最小弯曲半径的因素 1.材料的力学性能 塑性指标(、等),2.板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系 (1)弯曲件的弯曲线与板料轧制方向垂直时,最小弯曲半径最小; (2)弯曲件的弯曲线与板料轧制方向平行时,最小弯曲半径最大; 图 板料的纤维方向对弯曲半径的影响,3.板料表面及冲裁断面的质量 冲裁件断面上的断裂带及毛刺在拉应力作用下会产生应力集中,导致弯曲件从侧边开始破裂。,二.最小弯曲半径值确定,1.最小弯曲半径的近似理论计算 弯曲变形区外表面纤维的变形程度与弯曲半径有如下关系: 式中: 伸长率; r 弯曲件内表面圆角半径(mm); 变薄系数; t 材料厚度(mm); 应变中性层曲率半径(mm) 。,则弯曲半径 r= (1+)- t 若以断面收缩率表示变形程度,则与有如下关系: = /(1- ) 根据式(4-15), =(r/t+ /2)t,当板料宽度大于板料厚度3倍时,则 =(r/t+ /2)t 将上式与式(4-19)代入式(4-18),化简后得:,2.最小弯曲半径的经验值确定 表3-2 最小弯曲半径rmin/t,三.提高弯曲极限变形程度方法,1.弯曲件分两次弯曲。第一次采用较大的弯曲半径(大于rmin),然后退火,第二次再按工件要求的弯曲半径进行弯曲。 2.采用先退火以增加材料塑性再进行弯曲,或热弯。 3.先在弯曲件弯曲圆角内侧开槽,再进行弯曲。 图4-12 开槽后弯曲 a)U形件 b)V形件,第三节 弯曲卸载后的回弹,一.回弹原因及表现形式 回弹(也称为弹复):弯曲卸载后,由于中性层附近的弹性变形以及内、外层总变形中弹性变形部分的恢复,使弯曲件的弯曲中心角和弯曲半径变得和模具尺寸不一致的现象。,图 弯曲时的回弹 (1) rt r0 , r (2) t 0, ,弯曲回弹的表现形式有两种: (1)弯曲半径的改变(rt ro); (2)弯曲中心角的改变(t o ).,二.影响回弹的因素,1.材料的力学性能 s,回弹; E,回弹 2.相对弯曲半径r/t r/t ,回弹 3.弯曲中心角 , 4.弯曲方式及校正力大小 自由弯曲时的回弹角 校正弯曲时的回弹角 校正力,回弹值,二.影响回弹的因素,5.工件形状 U形件的回弹 V形件的回弹 形状复杂程度 ,回弹角 6.模具间隙 间隙, 回弹,三.回弹值的确定,1.理论计算 2.经验值选用,正确设计弯曲模 (1)作补偿角。 图 模具补偿克服回弹,四.提高弯曲件精度的措施,(2)对于U形件弯曲,可采用背压,也可将工件底部压出反向凸起弧面。,第四节 弯曲件毛坯尺寸计算,原理:根据弯曲件应变中性层在弯曲前后长度不变的特点,先确定应变中性层位置,再计算应变中性层长度,最后得出毛坯的长度。,第四节 弯曲件毛坯尺寸的计算,据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应等于中性层的展开长度。,一、弯曲中性层位置的确定,中性层位置以曲率半径,表示（右图），通常用下面经验公式确定：,一.弯曲应变中性层位置的确定,经验公式: =r+Kt 式中: K应变中性层位移系数,其值可查表3-1 。 表4-3 应变中性层位移系数,二.弯曲件毛坯尺寸计算,应按不同的情况分别对待 1.r 0.5t 的弯曲件 L=l1+l2+l0=l1+l2+/2(r+Kt) 式中: L 毛坯展开长度(mm); l1、l2 工件直边长度(mm); K 应变中性层位移系数; r 弯曲件内弯半径(mm); t 板厚(mm) 。,第四节 弯曲件毛坯尺寸的计算,第三章 弯曲,1.圆角半径r0.5t的弯曲件(续),按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，即,二.弯曲件毛坯尺寸计算,2. r 0.5t的弯曲件 根据弯曲前后体积相等原则可得: L=l1+l2+0.785t 修正: L=l1+l2+(0.40.6)t 图4-25 一个直角弯曲件,第五节 弯曲力计算 一.自由弯曲时弯曲力计算,V形件弯曲 U件弯曲 式中: F自由弯曲力(N); b弯曲件宽度(mm); r弯曲件内弯曲半径(mm); b材料抗拉强度(MPa); k系数,一般取k=11.3。,第五节 弯曲力计算 一.校正弯曲时弯曲力计算,F=qA 式中: F校正弯曲力(N); A 校正部分投影面积(mm2); q单位面积上的校正力(MPa), 值可按表3-4选取。 图3-35 校正弯曲示意图,四.压力机公称压力的确定,对于自由弯曲 F压机 1.3(F自+Q) 式中 F压机选用的压力机公称压力(kN); F自自由弯曲力(kN); Q有压料或顶件装置的压力(kN).,四.压力机公称压力的确定,对于校正弯曲 F压机 1.3F校 式中 F校校正弯曲力(kN) 。,第六节 弯曲件的工艺性,弯曲件的工艺性是指弯曲件结构形状、尺寸精度要求、材料选用及技术要求是否适合于弯曲加工的工艺要求。,弯曲件的结构工艺性,1.弯曲件的弯曲半径 弯曲件的弯曲半径不能小于该工件材料的最小弯曲半径,否则在弯曲变形区外表面将产生拉裂,造成废品。,2.弯曲件的形状,弯曲件的形状应对称, 弯曲半径应左右一致,以 免板料与模具之间的摩 擦阻力不均而产生工件 侧移。,2.弯曲件的形状,弯曲件形状应力求简单。 有些带缺口的弯曲件,缺 口要安排在弯曲成形以 后切除。 否则,弯曲时切 口处发生张口现象,严重 时将难以成形。 图4-30 带缺口的弯曲件,3.弯曲件上孔的位置,t 2mm, l t; t 2mm, l 2t. 图4-33 弯曲件上的孔边距离,4.弯曲件上增添工艺孔和工艺槽,图4-34 防止尖角处撕裂的措施,5.弯曲件上增添工艺孔和工艺槽,6.定位工艺孔,图4-35 定位工艺孔,第七节 弯曲件的工序安排,一.弯曲件工序安排原则 1)简单形状精度不高的弯曲件,如V形、U形、 Z形件,可以一次弯曲成形。 2)复杂形状弯曲件,一般需采用两次或多次弯曲成形。 一般先弯外角,后弯内角。 前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位,并保证后次弯曲不破坏前次已弯的形状。 3)批量大、尺寸较小的弯曲件,为了提高生产率,可采用多工序的冲裁、弯曲、切断等连续工艺成形。(avi4-64) 4)单面不对称几何形状的弯曲件,若单个弯曲时毛坯容易发生偏移,可采用成对弯曲成形,弯曲后再切开。,二.典型弯曲件工序安排,图4-36 一次弯曲成形示例,二.典型弯曲件工序安排,图4-37 二次弯曲成形示例,二.典型弯曲件工序安排,图4-38 三次弯曲成形示例,第八节 弯曲模设计,一.弯曲模的典型结构 为了保证弯曲件的精度,在确定弯曲模结构型式时应考虑以下几点: 1)弯曲毛坯的定位要准确、可靠,尽可能采用水平放置。 多次弯曲最好采用同一基准定位。 2)保证毛坯在弯曲过程中不产生滑动偏移。 3)毛坯的安放和工件的取出要方便、安全。 4) 应考虑凸模、凹模在制造及试模返修过程中可采取减小回弹办法的可能性。,1.V形件弯曲模,图4-39 无压料装置的V形件弯曲模 1模柄 2 上模座 3 导柱导套 4 、7 定位板 5 下模座 6 凹模 8 凸模,有压料装置的V形件弯曲模(avi4-3) 1顶杆 2 定位钉 3 模柄 4 凸模 5 凹模 6 下模座,图4-40 防止毛坯偏移的措施,图4-41 带顶料及定料销的弯曲模 1凹模 2 顶板 3 定料销 4 凸凹模 5 反侧压块,第八节 弯曲模典型结构,第四章 弯曲,折板式弯曲模 (精度要求高,avi4-44),1-凸模 2支架 3定位板（或定位销）4活动凹模 5转轴 6支承板 7顶杆,2.U形件弯曲模,图4-42 U形件弯曲模 1模柄 2 上模座 3 凸模 4 推杆 5 凹模 6 下模座 7 顶料装置 8 顶板 9 、 10 定位销,图4-43 弯曲角小于900的弯曲模(见avi4-46),3.Z形件弯曲模(见flash4-51,avi4-51a),图4-44 Z形件弯曲模 1顶板 2 托板 3 橡胶 4 压块 5 上模座 6、7 凸模 8 下模座 9 反侧压块,4.帽罩形件弯曲模,图4-45 两次弯曲四角形件(c图有误),4.帽罩形件弯曲模,图4-46 一次弯曲四角形件(1)(见avi4-49),第四章 弯曲,一次弯曲四角形件(2)(见avi4-50),1凹模 2活动凸模 3摆块 4垫板 5推板,5.圆形件弯曲模,(1)一段通心的圆筒形件应尽量采用标准规格的管材用切断方法获得,不仅质量有保证,而且加工费很低。 (2)大直径圆筒形件: 滚弯 (3)中小直径圆筒形件: 模具 弯曲模结构形式设计依据: (1)工件直径;(2)尺寸精度;(3)生产批量,5.圆形件弯曲模(圆形件直径5mm)(见avi4-53)(avi4-54,avi4-54-2),图4-47 小圆形件一次弯曲成形模 1模柄 2 上模板 3 垫板 4 凸模 5 导柱 6 芯轴 7 弹簧 8 支架 9 导套 10 圆柱销 11 下模座 12 垫板 13 凹模 14 凹模镶块 15 压料板 16 固定板 17 弹簧 18 卸料螺钉 19 内六角螺钉,图4-48 摆动式圆形件一次成形弯曲模 (5mm圆形件直径20mm) 1模柄 2凸模支架 3芯棒 4凹模支架 5成形滑块 6 摆动块 7 限制块 8 拉簧 9 底座 10 滑板 11 螺钉 12 导柱 13 芯轴 14 滚套,图4-49 a)波浪形压弯模(圆形件直径20 mm) 1螺塞 2 定位板 3 顶料杆 4 凹模 5 压料杆 6 凸模 b)弯圆模 1 支架 2 凸模 3 凹模 4 定位钉 5 定位块,第三章 弯曲,大圆一次弯曲成形模(带摆动凹模的一次弯曲成形模)(avi4-57) (8mm圆形件直径30mm) 1支撑 2凸模 3摆动凹模 4顶板,其它形状弯曲件的弯曲模,由于品种繁多,其工序安排和模具设计只能根据弯曲件的形状和尺寸精度等要求来考虑,不可能有一个统一不变的弯曲方法。,滚轴式弯曲模(avi4-60),1凸模 2定位板 3凹模 4滚轴 5挡板,带摆动凸模弯曲模(avi4-61),摆动凸模,压料装置,凹模,带摆动凹模的弯曲模(avi4-62),定位板,摆动凹模,凸模,第三章 弯曲工艺与弯曲模设计,(avi4-59ab) 立式卷圆模预弯模(铰链件弯曲模),第四章 弯曲,卧式卷圆模(铰链件弯曲模)(avi4-59c),凸、凹模间隙C,3.5.2弯曲模工作部分尺寸的计算,凸、凹模间隙： 指弯曲模中凸、凹模之间的单边间隙，用C表示。,弯曲V形件时：凸、凹模间隙靠压力机调节控制，无须模具结构保证。,凸、凹模间隙C,钢板：C（1.051.15）t； 有色金属: C（11.1）t。,弯曲U形件时，凸、凹模间隙由模具保证。,弯曲模凸、凹模间隙值的经验公式：,凸、凹模宽度尺寸（U形件）计算,工件标注外形尺寸时：,确定凹模为基准件。,凹模宽度计算：,工件标注双向对称偏差（L）时，x0.5； 工件标注单向偏差（ )时，x=0.75。 d取IT7IT9,凸模宽度计算：,按凹模实际尺寸配制，保证单边间隙C。,工件标注内形尺寸时：,确定基准：以凸模为基准件。,凸模宽度计算：,工件标注双向对称偏差（L）时，x0.5； 工件标注单向偏差（ )时，x=0.75。 d取IT7IT9,凹模宽度计算：,按凸模实际尺寸配制，保证单边间隙C。,凸、凹模圆角半径计算,凸模圆角半径rp：,当rrmin时：rp=r,当rrmin： 先取rprmin弯曲成形； 再增加一套整形工序，使rp=r,凸模圆角半径rp应根据回弹值做相应修正。,式中： r 弯曲件内侧弯曲半径，mm； s 材料的屈服强度，MPa； E 材料的弹性模量，MPa； t 弯曲件厚度，mm。,当r精度要求较高时：,凹模圆角半径rd：,rd根据板料厚度t取值（或按表3.5查取）：,当t2mm时：rd （36）t 当t24mm时：rd （24）t 当t4mm时：rd 2t,凹模入口处圆角半径rd：,注意：凹模入口处两侧的圆角半径rd应相等,凹模深度：,指弯曲件的弯曲边在凹模内的非变形区的直线段长度,凹模深度过小，两边自由部分过大，造成弯曲件回弹量大，工件不平直； 凹模深度过大，则增大了凹模尺寸，浪费模具材料，且需要大行程的压力机。,经验取值：按表3.5,