钣金与成型第3章弯曲

1、第 3 章 弯 曲 航空航天工程学部主讲：贺平 内容简介：内容简介：弯曲是冲压基本工序。本章在分析弯曲变形过弯曲是冲压基本工序。本章在分析弯曲变形过程及弯曲件质量影响因素的基础上，介绍弯曲工艺程及弯曲件质量影响因素的基础上，介绍弯曲工艺计算、工艺方案制定和弯曲模设计。涉及弯曲变形计算、工艺方案制定和弯曲模设计。涉及弯曲变形过程分析、弯曲半径及最小弯曲半径影响因素、弯过程分析、弯曲半径及最小弯曲半径影响因素、弯曲卸载后的回弹及影响因素、减少回弹的措施、坯曲卸载后的回弹及影响因素、减少回弹的措施、坯料尺寸计算、工艺性分析与工艺方案确定。料尺寸计算、工艺性分析与工艺方案确定。 重点内容：重点内容：1

2、.1.弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2.2.弯曲工艺计算方法；弯曲工艺计算方法；3.3.弯曲工艺性分析与工艺方案制定。弯曲工艺性分析与工艺方案制定。难点内容：难点内容：1 1弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2 2影响回弹的因素与减少回弹的措施影响回弹的因素与减少回弹的措施 ；3 3弯曲工艺计算。弯曲工艺计算。 弯曲概念：弯曲概念： 将板料（平直的坯料）、棒料、管料或型将板料（平直的坯料）、棒料、管料或型材等弯成具有一定形状和角度零件的成形方法材等弯成具有一定形状和角度零件的成形方法称为弯曲。称为弯曲。 弯曲件的形状可分为

3、弯曲件的形状可分为V V型、型、L L型、型、U U型、型、Z Z型、型、型、型等。型、型等。 （图（图3-13-1） 板料弯曲类型板料弯曲类型oV V、L L、U U型等件型等件 oO O型等圈圆型等件型等圈圆型等件o型材拉弯等件型材拉弯等件板料弯曲成形的典型方法板料弯曲成形的典型方法在压力机上用模具弯曲成形在压力机上用模具弯曲成形在专用弯曲机上的折弯或滚（辊）弯在专用弯曲机上的折弯或滚（辊）弯3.1 3.1 板料的弯曲现象及其原因板料的弯曲现象及其原因o弯曲件的弹性回弹弯曲件的弹性回弹o中性层位置的內移中性层位置的內移o弯曲变形区板料厚度的变薄弯曲变形区板料厚度的变薄o弯曲后板料长度的增加

4、弯曲后板料长度的增加o板料横截面的畸变、翘曲和表面拉裂板料横截面的畸变、翘曲和表面拉裂V形弯曲形弯曲.swf一、弯曲件的弹性回弹一、弯曲件的弹性回弹 V V形件的弯曲变形过程形件的弯曲变形过程 V形弯曲板材受力情况 弯曲过程 板料弯曲变形分析板料弯曲变形分析 应变中性层就是受拉与应变中性层就是受拉与受压的分层界线，其切向应受压的分层界线，其切向应变为零。变为零。 应变中性层并不与板厚应变中性层并不与板厚的几何中心层相重合，而向的几何中心层相重合，而向曲率中心方向移动，并随着曲率中心方向移动，并随着相对弯曲半径的减小，移动相对弯曲半径的减小，移动的距离将增大的距离将增大 。弯曲前后坐标网格的变化

5、弯曲前后坐标网格的变化 实际上：弹性与塑性是相伴、中心弹性层必然存在；实际上：弹性与塑性是相伴、中心弹性层必然存在； 相对弯曲半径、材料性质、模具结构等会影响回弹。相对弯曲半径、材料性质、模具结构等会影响回弹。弯曲变形区的切向应力状态弯曲变形区的切向应力状态-）弹性弯曲）弹塑性弯曲）纯塑性弯曲(r/t35)坯料弯曲变形区内切向应为的分布坯料弯曲变形区内切向应为的分布 二、中性层位置的內移二、中性层位置的內移、应变中性层、应变中性层 板料弯曲时，外层纤维受拉，内层纤维受压，在拉伸与板料弯曲时，外层纤维受拉，内层纤维受压，在拉伸与压缩之间存在着一个既不伸长、也不压缩的纤维层，称为应变压缩之间存在着

6、一个既不伸长、也不压缩的纤维层，称为应变中性层。中性层。、应力中性层、应力中性层 板料弯曲时，毛坯截面上的应力，在外层的拉应力过渡板料弯曲时，毛坯截面上的应力，在外层的拉应力过渡到内层压应力时，发生突然变化的或应力不连续的纤维层，称到内层压应力时，发生突然变化的或应力不连续的纤维层，称为应力中性层。为应力中性层。 o当板料处于弹性状态时：当板料处于弹性状态时：o 应力中性层与应变中性层相重合，且通过应力中性层与应变中性层相重合，且通过板料截面中心。板料截面中心。o当材料处于塑性状态时：当材料处于塑性状态时：o 应变中性层内移，其位置可以由体积不变应变中性层内移，其位置可以由体积不变条件来确定；

7、应力中性层也内移；应力中性层内条件来确定；应力中性层也内移；应力中性层内移量比应变中性层内移量大。移量比应变中性层内移量大。22()2tlbRrb1()()22rtrtt从公式中可见应变中性层位置从公式中可见应变中性层位置与与r/tr/t、变薄系数、变薄系数值有关。值有关。22()2tlbRrblRrt 其中其中是变薄系数是变薄系数可求出应变中性层位置可求出应变中性层位置应变中性层确定：应变中性层确定：变薄系数变薄系数r/t0.10.512340.820.920.960.990.9921.0说明：说明：（）实验表明当（）实验表明当r/tr/t时，系数时，系数 3)一、一、 近似简化计算近似简化

8、计算（将变形区的立体应力状态近似地简化（将变形区的立体应力状态近似地简化 为只有切向应力作用的单向应力状态）为只有切向应力作用的单向应力状态）三个假设（当变形程度较大时三个假设（当变形程度较大时, ,这种方法的计算结果误差较大）：这种方法的计算结果误差较大）： 1 1、弯曲后，变形区横截面（垂直于纤维的面）仍保持平面；、弯曲后，变形区横截面（垂直于纤维的面）仍保持平面； 2 2、弯曲前后板料的厚度和宽度不变，应力中性层位置仍在板料中间；、弯曲前后板料的厚度和宽度不变，应力中性层位置仍在板料中间； 3 3、内、外层的切向应力和切向应变关系与单向拉伸状态下的应力应变、内、外层的切向应力和切向应变关

9、系与单向拉伸状态下的应力应变关系完全一致。关系完全一致。 距离中性层距离中性层y y处的应变处的应变，则内、外层切向应力及由其形，则内、外层切向应力及由其形成的弯矩为：成的弯矩为：0000)1ln()(lnyyy)(0yKKnnttnKbtydybM)2()2(220202其中：其中：n n为材料加工硬化指数为材料加工硬化指数 K K为材料硬化系数为材料硬化系数 参见书中表参见书中表3-23-2所示。所示。 若材料，若材料，K Ks s时时 ( (无硬化无硬化) ) ： 若材料若材料1 1，K KE E 时时 ( (弹性弯曲弹性弯曲) : ) : 0312sEbtM 42sbtM二、二、 平面

10、应变状态计算变形区的应力与弯矩平面应变状态计算变形区的应力与弯矩三个假设：三个假设： 1 1、塑性弯曲后，弯曲区的横截面仍保持平面；、塑性弯曲后，弯曲区的横截面仍保持平面； 、板料宽度方向的变形忽略不计，变形区为平面、板料宽度方向的变形忽略不计，变形区为平面 应变状态。即：应变状态。即： 、弯曲变形区的等效应力与等效应变之间的关系、弯曲变形区的等效应力与等效应变之间的关系 与单向拉伸时应力应变关系完全一致。与单向拉伸时应力应变关系完全一致。0b求解步骤：求解步骤： 、由平面应变状态和塑性变形前后体积不变条件求径、由平面应变状态和塑性变形前后体积不变条件求径 向应变向应变 与切向应变与切向应变

11、，有：，有： 2 2、 由塑性原理知，平面应变条件下，有：由塑性原理知，平面应变条件下，有： 3 3、 根据根据MisesMises准则准则, ,可以求出等效应力与等效应变如下可以求出等效应力与等效应变如下 式式: :)1ln(0y2)(b1102()( ) (ln)13nnBCn 首 先 可 求 出32)()()(3223)()()(21222222bbbbii 根据等效应力与等效应变满足幂函数式准则幂函数式准则有CnKnn101)ln)(1()32( 利用边界条件可以分别求得变形区外层与内层的径向、切向、利用边界条件可以分别求得变形区外层与内层的径向、切向、宽向三个方向的主应力分布情况。宽

12、向三个方向的主应力分布情况。 参见书中参见书中3-223-22，2323，2424，2525，2626，2727表达式，这些是考虑了表达式，这些是考虑了硬化现象的应力变化规律。硬化现象的应力变化规律。1 1、塑性条件：、塑性条件： 外区：外区： 内区：内区：s31ss假设材料为理想刚塑性，求解变形区（内区、外区）三个主应力。假设材料为理想刚塑性，求解变形区（内区、外区）三个主应力。2 2、平面应变条件、平面应变条件 外区：外区： 内区：内区：2)(3122)(b2)(b3 3、微分平衡方程、微分平衡方程 外区：外区：内区：内区：dd)(dd)( 由边界条件：由边界条件：0,0,rR解得外区应力

13、分布：解得外区应力分布：ln(1 ln)(1 2ln)2sssbRRR 解得内区应力分布：解得内区应力分布： 13srslnrsln1rsbln212 将应力中性层以及板料将应力中性层以及板料K及值代入应力表达式可得任及值代入应力表达式可得任意时刻的各向应力分布情况，如下图所示。意时刻的各向应力分布情况，如下图所示。222 20011,()()241()2R rrt rrttrt 即:表明塑性弯曲后,应力中性层从中心向内移动:RrMbd 弯矩 在应力中性层，处于内层与外层径向应力互相平衡，在应力中性层，处于内层与外层径向应力互相平衡， 由切向应力形成的由切向应力形成的rR000lnln，可得：

14、，故由外内3.4 3.4 弯曲力计算和设备选择弯曲力计算和设备选择变形过程中变形过程中弯曲力是变弯曲力是变化的，测量化的，测量结果表明分结果表明分三个阶段。三个阶段。-弯曲力计算是工艺制定弯曲力计算是工艺制定及设备选择的重要依据。及设备选择的重要依据。- -弹性弹性 2- 2-自由弯曲自由弯曲 3-3-校正弯曲校正弯曲一、自由弯曲力一、自由弯曲力 以凹模斜面交点为直角坐以凹模斜面交点为直角坐标系原点，其任意点的外力弯标系原点，其任意点的外力弯矩为，受凹模平行与垂直于矩为，受凹模平行与垂直于凸模方向的各分力共作用。凸模方向的各分力共作用。1 ()()c ot () 222bFMxhyFt g凹外

15、凹其中自由弯曲力;b凹模口部宽度 h-凹模深度; 凹模角; 摩擦系数约为0.12cot22FyhxbM凹外2,sbtFb外内凹在 x=0,y=h外 ,令 M=M不 计 加 工 硬 化 ,可 以 求 得 通过对通过对V V型件的理论分析型件的理论分析, ,弯曲力与模具尺寸、弯曲力与模具尺寸、板料厚度、材质、宽度等有关。此外还与弯曲形板料厚度、材质、宽度等有关。此外还与弯曲形式有关，实践中通常采用经验公式或者对理论公式有关，实践中通常采用经验公式或者对理论公式进行必要的修正。式进行必要的修正。220.60.7:,bbbKbtFrtKbtFrtK对于V型件弯曲:对于U型件弯曲:其中为安全系数 一般取

16、K=1.3,为材料强度极限其它如前二、校正弯曲力二、校正弯曲力 校正弯曲是在弯曲成形后，继续对零件进行增压，从而减少回校正弯曲是在弯曲成形后，继续对零件进行增压，从而减少回弹、提高质量。弹、提高质量。 校校其中：校正部分的投影面积；其中：校正部分的投影面积； 单位校正力，查冲压手册单位校正力，查冲压手册三、冲压设备选择三、冲压设备选择压力机额定压力的确定压力机额定压力的确定 （仅从受力角度选）（仅从受力角度选） 计算的弯曲力限制在压力机额定压力的计算的弯曲力限制在压力机额定压力的75%-80%75%-80%，并据此去确，并据此去确定机械压力机的额定压力。定机械压力机的额定压力。 校形弯曲时，最

17、大弯曲力总是在凸模处于下止点时出现。校形弯曲时，最大弯曲力总是在凸模处于下止点时出现。 选择压力机时，要使其额定压力有足够的富余选择压力机时，要使其额定压力有足够的富余对于自由弯曲：对于自由弯曲：压机压机（1.21.21 1.3.3）（）（自弯自弯P P） 其中其中 有压料或推件装置的压力有压料或推件装置的压力 P=P=（0.3 0.3 0.8 0.8）自弯自弯对于校正弯曲：对于校正弯曲：压机压机 （1.21.21 1.3.3）校正校正 通常压力选择都远大于实际弯曲压力的需要。通常压力选择都远大于实际弯曲压力的需要。 3.5 3.5 弯曲件毛坯（展开）长度计算弯曲件毛坯（展开）长度计算 众所周

18、知：弯曲变形中其应变中性层的长度不变，众所周知：弯曲变形中其应变中性层的长度不变，这是弯曲件展开尺寸计算的基础。这是弯曲件展开尺寸计算的基础。 书中介绍了各种弯曲件毛料尺寸的计算公式，有书中介绍了各种弯曲件毛料尺寸的计算公式，有的尺寸标注在零件外侧、有的标注在内侧，有的一处的尺寸标注在零件外侧、有的标注在内侧，有的一处弯曲变形、也有的多处弯曲变形。但是无论是那一种弯曲变形、也有的多处弯曲变形。但是无论是那一种形式，计算中都涉及中性层内移、变形程度、弯曲半形式，计算中都涉及中性层内移、变形程度、弯曲半径等许多因素，通常各种冲压手册根据需要制出了许径等许多因素，通常各种冲压手册根据需要制出了许多表

19、格供使用者查阅。多表格供使用者查阅。例 计算图示弯曲件的坯料展开长度。3.6 3.6 最小相对弯曲最小相对弯曲r rminmin/t/t半径的确定半径的确定 在弯曲件外边缘处切向拉应力与拉应变最大在弯曲件外边缘处切向拉应力与拉应变最大, ,当拉应力当拉应力超过材料许可极限时将发生破裂。此时变形程度最大超过材料许可极限时将发生破裂。此时变形程度最大, ,防止防止材料拉裂的材料拉裂的r rminmin/t/t称为最小相对弯曲半径。称为最小相对弯曲半径。一、最小相对弯曲半径的理论计算一、最小相对弯曲半径的理论计算。可由单向拉伸实验确定及截面收缩率其中或是故为最小，达到极限时当maxminmaxmin

20、0121;1121/;1/212/2/trtrtrtrtrty 实践结果证实弯曲时实践结果证实弯曲时maxmax比单向拉伸时的延伸率大多比单向拉伸时的延伸率大多, ,说说明它还受其它因素影响。明它还受其它因素影响。o材料的力学性能材料的力学性能( (如延伸率、断面收缩率）如延伸率、断面收缩率）o板料的纤维方向板料的纤维方向o弯曲角的大小弯曲角的大小o板料的厚度板料的厚度o板料的表面质量与端面质量板料的表面质量与端面质量二、最小相对弯曲半径的影响因素二、最小相对弯曲半径的影响因素板材纤维板材纤维方向性对方向性对弯曲的影弯曲的影响响原因：轧制的影响，板料成形中各向异性不可避免。原因：轧制的影响，板

21、料成形中各向异性不可避免。弯曲角的影响原因：原因：直边部直边部分参与了变形。分参与了变形。厚度厚度的影的影响响原因原因：厚度越大同样弯曲半径其变形程度越大。：厚度越大同样弯曲半径其变形程度越大。 表面与端面表面与端面质量差，如划伤、质量差，如划伤、裂纹、毛刺、冷裂纹、毛刺、冷作硬化等都会影作硬化等都会影响最小相对弯曲响最小相对弯曲半径。半径。 目前主要依靠经验法来确定，查冷压手册。目前主要依靠经验法来确定，查冷压手册。三、最小相对弯曲半径的确定三、最小相对弯曲半径的确定四、防止弯裂的措施四、防止弯裂的措施选料无缺陷、有缺陷要爱弯曲前处理；选料无缺陷、有缺陷要爱弯曲前处理；尽可能使弯曲半径大于尽

22、可能使弯曲半径大于r rminmin，否则需要二次成形；，否则需要二次成形；选择弯曲线与纤维方向相垂直；选择弯曲线与纤维方向相垂直；使弯曲件坯料有毛刺侧放在弯曲内区。使弯曲件坯料有毛刺侧放在弯曲内区。.7 .7 弯曲回弹弯曲回弹 弯曲回弹的表现形式有两个方面：弯曲回弹的表现形式有两个方面： 曲率减小 弯曲中心角减小 0*yMyEI 卸载引起的应力变化量卸载后的残余应力一、一、 回弹量的确定回弹量的确定1 1、理论计算、理论计算 以以V V形弯曲件为例，用曲率变化量形弯曲件为例，用曲率变化量、角度变化量、角度变化量表达回弹量大小。表达回弹量大小。 回弹相当于一个假想弯矩作用的回弹相当于一个假想弯

23、矩作用的结果。结果。其中：为板料的惯性矩。其中：为板料的惯性矩。 计算出卸载后的应力变化规律如右图示计算出卸载后的应力变化规律如右图示：理论计算与实际上仍存在较大差异，在生产中要重视实际修正。这也正是因为回弹是多因素影响的结果。理论计算与实际上仍存在较大差异，在生产中要重视实际修正。这也正是因为回弹是多因素影响的结果。0100000001000000*2)2(3)1 (;2)2(311;KtnEKtnEKEIMKEIMyyynn理：置变化但长度不变的原同样利用应变中性层位可得出而其中，同理：2 2、回弹量的实际确定、回弹量的实际确定校正弯曲时的回弹值校正弯曲时的回弹值 校正弯曲的回弹可用试验所

24、得的公式计算，公式见表校正弯曲的回弹可用试验所得的公式计算，公式见表3.3.23.3.2，符号如图，符号如图3.3.73.3.7所示。所示。二、二、 影响弯曲件回弹量的因素影响弯曲件回弹量的因素 影响回弹量的主要因素是影响回弹量的主要因素是弯曲间隙值弯曲间隙值。 影响弯曲件回弹的其他因素有：影响弯曲件回弹的其他因素有： 材料性能、变形程度、弯曲件形状、弯曲角、材料性能、变形程度、弯曲件形状、弯曲角、 模具结构与成形工艺等。模具结构与成形工艺等。屈服极限屈服极限s s、K K弹性模量、弹性模量、1 1、材料性能：、材料性能：弯曲回弹弯曲回弹、1、3退火软钢2-软锰黄铜4-经冷变形硬化的软钢材料的

25、力学性能对回弹值的影响材料的力学性能对回弹值的影响 材料的屈服点材料的屈服点s s越高，弹性模量越高，弹性模量E E越小，弯曲弹性越小，弯曲弹性回跳越大。这一点从图曲线上很容易理解，回跳越大。这一点从图曲线上很容易理解，a)a)图所示的图所示的两种材料的屈服极限基本相同，但两种材料的屈服极限基本相同，但E E。在弯曲变。在弯曲变形程度相等的情况下，卸载后的两种材料的回弹量却不形程度相等的情况下，卸载后的两种材料的回弹量却不一样一样( (2 2 1 1) )。b)b)图所示的两种材料的弹性模数基图所示的两种材料的弹性模数基本相同（本相同（E E=E=E），而屈服极限不同（），而屈服极限不同（ 4

26、 4 3 3），），在弯曲变形程度相同的条件下，卸载后的回弹量则不同，在弯曲变形程度相同的条件下，卸载后的回弹量则不同，经冷作硬化而屈服极限较高的软钢的回弹大于屈服极限经冷作硬化而屈服极限较高的软钢的回弹大于屈服极限较低的退火软钢。较低的退火软钢。 2 2、变形程度、变形程度 变形程度大，回弹小，即小，则回弹小。变形程度大，回弹小，即小，则回弹小。 3 3、弯曲中心角、弯曲中心角 弯曲角弯曲角愈大，相同弯曲半径的成形中参与变形愈大，相同弯曲半径的成形中参与变形的材料愈多，弹性回弹量愈大。的材料愈多，弹性回弹量愈大。4 4、模具结构、成形工艺、模具结构、成形工艺 压料、校形、凸凹模间隙等都会影响

27、回弹及弯曲压料、校形、凸凹模间隙等都会影响回弹及弯曲件的质量。板料弯曲方式有自由弯曲和校正弯曲。在件的质量。板料弯曲方式有自由弯曲和校正弯曲。在无底的凹模中自由弯曲时，回弹大；在有底的凹模内无底的凹模中自由弯曲时，回弹大；在有底的凹模内作校正弯曲时，回弹值小。原因是：校正弯曲力较作校正弯曲时，回弹值小。原因是：校正弯曲力较大，可改变弯曲件变形区的应力状态，增加圆角处的大，可改变弯曲件变形区的应力状态，增加圆角处的塑性变形程度。塑性变形程度。5 5、弯曲件形状、弯曲件形状工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，各工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，各部分的回弹值相互牵制以及弯

28、曲件表面与模具表面之间的摩擦部分的回弹值相互牵制以及弯曲件表面与模具表面之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态（一般可以增大弯曲变影响，改变了弯曲件各部分的应力状态（一般可以增大弯曲变形区的拉应力），使回弹困难，因而回弹角减小。形区的拉应力），使回弹困难，因而回弹角减小。 如如形件的形件的回弹值比回弹值比U U形件小，形件小，U U形件又比形件又比V V形件小。形件小。6 6、模具间隙、模具间隙在压弯在压弯U U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。间隙小，材料被挤压，回弹就小。间隙对回弹的影响间隙对回弹的影

29、响 7 7、非变形区的影响、非变形区的影响 变形区和非变形区是相对的，非变形区并非一点也不变变形区和非变形区是相对的，非变形区并非一点也不变形，即然有变形，多少要产生与变形区相反的回弹。在对形，即然有变形，多少要产生与变形区相反的回弹。在对V V形件形件(r(rt t0.20.20.3)0.3)进行校正弯曲时，由于对非变形区的进行校正弯曲时，由于对非变形区的直边部分有校直作用，所以弯曲后直边区的回弹和圆角区回直边部分有校直作用，所以弯曲后直边区的回弹和圆角区回弹方向是相反的。最终零件表现得的回弹是二者的叠加，则弹方向是相反的。最终零件表现得的回弹是二者的叠加，则角度回弹量角度回弹量可能为正、零

30、或负值。当直边的回弹大于圆可能为正、零或负值。当直边的回弹大于圆角的回弹，此时就会出现负回弹，弯曲件的角度反而小于弯角的回弹，此时就会出现负回弹，弯曲件的角度反而小于弯曲凸模的角度。曲凸模的角度。三、减少回弹的措施三、减少回弹的措施 从弯曲件结构设计从弯曲件结构设计 1 1、在易产生回弹部位设置加强筋；、在易产生回弹部位设置加强筋； 2 2、设计的弯曲件、设计的弯曲件r/tr/t在在1-21-2范围内，避免变形程度过小；范围内，避免变形程度过小； 3 3、从成形工艺从成形工艺1 1、采用校正弯曲代替自由弯曲。、采用校正弯曲代替自由弯曲。 2 2、对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点降低。对回弹

31、对冷作硬化的材料须先退火，使其屈服点降低。对回弹较大的材料，必要时可采用加热弯曲。较大的材料，必要时可采用加热弯曲。 3 3、弯曲相对弯曲半径很大的弯曲件时，由于变形程度很小，、弯曲相对弯曲半径很大的弯曲件时，由于变形程度很小，变形区横截面大部分或全部处于弹性变形状态，回弹很变形区横截面大部分或全部处于弹性变形状态，回弹很大，甚至根本无法成形，这时可采用拉弯工艺。大，甚至根本无法成形，这时可采用拉弯工艺。 拉弯用模具拉弯用模具 拉弯时断面内切向应变的分析拉弯时断面内切向应变的分析 拉弯特点是在弯曲之前先使坯料承受一定的拉伸应力，其拉弯特点是在弯曲之前先使坯料承受一定的拉伸应力，其数值使坯料截面

32、内的应力稍大于材料的屈服强度。随后在拉力数值使坯料截面内的应力稍大于材料的屈服强度。随后在拉力作用的同时进行弯曲。上图所示为工件在拉弯曲中沿截面高度作用的同时进行弯曲。上图所示为工件在拉弯曲中沿截面高度的应变分布。图的应变分布。图a a为拉伸时的应变；图为拉伸时的应变；图b b为普通弯曲时的应变；为普通弯曲时的应变；图图c c为拉弯总的合成应变；图为拉弯总的合成应变；图d d为卸载时的应变；图为卸载时的应变；图e e为最后永久为最后永久变形。从图变形。从图d d可看出，拉弯卸载时坯料内、外区弹复方向一致，可看出，拉弯卸载时坯料内、外区弹复方向一致，故大大减小工件的回弹。所以拉弯主要用于长度和曲

33、率半径都故大大减小工件的回弹。所以拉弯主要用于长度和曲率半径都比较大的零件。比较大的零件。 一般小型弯曲件可采用在毛坯直边部分加压边力限制非变一般小型弯曲件可采用在毛坯直边部分加压边力限制非变形区材料的流动以增加变形区的拉应变。形区材料的流动以增加变形区的拉应变。压边力拉弯示意图压边力拉弯示意图 从模具结构上采取措施从模具结构上采取措施 1 1、对于较硬材料（如对于较硬材料（如4545、5050、Q275Q275和和H 62H 62（硬）等），可（硬）等），可根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。根据回弹值对模具工作部分的形状和尺寸进行修正。 2 2、对于软材料（如、对于软材料（如Q2

34、15Q215、Q235Q235、1010、2020和和H62H62（软）等），其（软）等），其回弹角小于回弹角小于5 5时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、时，可在模具上作出补偿角并取较小的凸、凹模间隙。凹模间隙。 3）对于厚度在对于厚度在0.8mm0.8mm以上的软材料，相对弯曲半径又不大时，可把凸模做以上的软材料，相对弯曲半径又不大时，可把凸模做成图成图a a、b b所示结构，使凸模的作用力集中在变形区，以改变应力状态达到减所示结构，使凸模的作用力集中在变形区，以改变应力状态达到减小回弹的目的，但易产生压痕。也可采用凸模角减小小回弹的目的，但易产生压痕。也可采用凸模角减小2 25 5的方

35、法来减小的方法来减小接触面积，减小回弹使压痕减轻（图接触面积，减小回弹使压痕减轻（图c c）。还可将凹模角度减小）。还可将凹模角度减小2 2，以此减，以此减小回弹，又能减小弯曲件纵向翘曲度（图小回弹，又能减小弯曲件纵向翘曲度（图d d）。）。 4 4） 对于对于U U形件弯曲，减小回弹常用的方法还有：当相对弯曲半径较小时可形件弯曲，减小回弹常用的方法还有：当相对弯曲半径较小时可采取增加背压的方法（前图采取增加背压的方法（前图b b）；当相对弯曲半径较大时，可采取将凸模端）；当相对弯曲半径较大时，可采取将凸模端面和顶板表面作成一定曲率的弧形（下图面和顶板表面作成一定曲率的弧形（下图a a）。这两

36、种方法的实质都是使底）。这两种方法的实质都是使底部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相补偿。另一种克服回弹的有效方法部产生的负回弹和角部产生的正回弹互相补偿。另一种克服回弹的有效方法是采用摆动式凹模，而凸模侧壁应有补偿回弹角（图是采用摆动式凹模，而凸模侧壁应有补偿回弹角（图b b），当材料厚度负偏），当材料厚度负偏差较大时，可设计成凸、凹模间隙可调的弯曲模（图差较大时，可设计成凸、凹模间隙可调的弯曲模（图c c）。）。 5 5）在弯曲件直边端部纵向加压，使弯曲变形的内、外区都成为）在弯曲件直边端部纵向加压，使弯曲变形的内、外区都成为压应力而减少回弹，可得到精确的弯边高度。压应力而减少回弹，可得到

37、精确的弯边高度。6 6）用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。通过调节凸）用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。通过调节凸模压入橡胶或聚氨酯凹模的深度，控制弯曲力的大小，以获模压入橡胶或聚氨酯凹模的深度，控制弯曲力的大小，以获得满足精度要求的弯曲件。得满足精度要求的弯曲件。一、弯曲件设计一、弯曲件设计.8.8弯曲件设计及弯曲模具工作部分尺寸计算弯曲件设计及弯曲模具工作部分尺寸计算 弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、材料弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、材料的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。具有良好冲压工艺性的弯曲件，不仅

38、能提高工件质量，具有良好冲压工艺性的弯曲件，不仅能提高工件质量，减少废品率，而且能简化工艺和模具结构，降低材料减少废品率，而且能简化工艺和模具结构，降低材料消耗。消耗。 弯曲件的结构，应具有良好的弯曲工艺性，这样可简化弯曲件的结构，应具有良好的弯曲工艺性，这样可简化工艺过程，提高弯曲件尺寸精度。弯曲件的结构工艺性分析工艺过程，提高弯曲件尺寸精度。弯曲件的结构工艺性分析是根据弯曲过程的变形规律，并总结弯曲件实际生产经验提是根据弯曲过程的变形规律，并总结弯曲件实际生产经验提出的。出的。 通常结构上主要考虑如下几个方面：通常结构上主要考虑如下几个方面：1.1.弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径 弯曲件

39、的弯曲半径不宜过大和过小。过大因受回弹的弯曲件的弯曲半径不宜过大和过小。过大因受回弹的影响，弯曲件的精度不易保证；过小时会产生拉裂，弯曲影响，弯曲件的精度不易保证；过小时会产生拉裂，弯曲半径应大于许可最小相对弯曲半径。否则应选用多次弯半径应大于许可最小相对弯曲半径。否则应选用多次弯曲，并在两次弯曲之间增加中间退火工序。对厚度较厚的曲，并在两次弯曲之间增加中间退火工序。对厚度较厚的弯曲件可在弯曲角内侧开槽后再进行弯曲。弯曲件可在弯曲角内侧开槽后再进行弯曲。2.2.弯曲件形状与尺寸的对称性弯曲件形状与尺寸的对称性 弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大。弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、

40、高度也不应相差太大。当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移( (左图左图) )，尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考，尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定位。虑增设压料板，或增加工艺孔定位。 弯曲件形状应力求简单，边缘有缺口的弯曲件，若在毛坯弯曲件形状应力求简单，边缘有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形。上先将缺口冲出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形。这时必须在缺口处留有连结带，弯曲后再将连接带切除这时必须在缺口处留有连结带，弯

41、曲后再将连接带切除( (右图右图) )。弯曲件形状对弯曲过程的影响弯曲件形状对弯曲过程的影响弯曲件边缘缺口对弯曲过程的影响弯曲件边缘缺口对弯曲过程的影响偏移：偏移： 坏料在弯曲过程中沿制件的长度方向产生移动，使制件两坏料在弯曲过程中沿制件的长度方向产生移动，使制件两边的高度不符合图样要求的现象称为偏移。产生原因如下图所边的高度不符合图样要求的现象称为偏移。产生原因如下图所示：示：偏移解决措施：偏移解决措施：（1 1）采用压料装置；）采用压料装置； （2 2）设计合理的定位板（外形）设计合理的定位板（外形定位）或定位销（内形定位）；定位）或定位销（内形定位）； 不对称弯曲件弯曲不对称弯曲件弯曲.

42、swfo若若 。3、弯曲件的直边高度、弯曲件的直边高度4、弯曲件孔边距离、弯曲件孔边距离当弯曲带孔的件时，孔离当弯曲带孔的件时，孔离变形区太近会发生变形。变形区太近会发生变形。 当当 mmmm时时, ,t t 当当mmmm时时, ,2t2t 若是不能满足上述条若是不能满足上述条件，可以在弯曲后冲孔件，可以在弯曲后冲孔, ,也可弯曲前冲工艺孔来缓也可弯曲前冲工艺孔来缓解上述问题，吸收弯曲变解上述问题，吸收弯曲变形应力与应变。形应力与应变。防止孔变形的措施防止弯曲边交接处应力集中的措施防止弯曲边交接处应力集中的措施a)a)冲裁卸荷孔冲裁卸荷孔 b)b)切槽切槽 c)c)将弯曲线位移一段距离将弯曲线

43、位移一段距离5 5、设置工艺孔、槽或缺口、设置工艺孔、槽或缺口 为防止弯曲撕裂，将弯曲线移动离开应力集中外。为防止弯曲撕裂，将弯曲线移动离开应力集中外。 a) a) 使使 b) b) 使使 b b t;h=t+r+b/2t;h=t+r+b/2 c) c) 使使 d d t t6 6、定位工艺孔、对称园角的设置、定位工艺孔、对称园角的设置 对于多次弯曲的零件，有时对于多次弯曲的零件，有时为了保证弯曲过程中不跑偏，常为了保证弯曲过程中不跑偏，常常在零件上设置工艺定位。常在零件上设置工艺定位。 对于图中这样的对称件，对于图中这样的对称件，如无工艺孔时，则对称处的圆如无工艺孔时，则对称处的圆角半径值应

44、一致，否则难以保角半径值应一致，否则难以保证弯曲时毛料跑偏。证弯曲时毛料跑偏。7 7、弯曲尖角形件的方法、弯曲尖角形件的方法8 8、弯曲件尺寸的标注应考虑工艺性、弯曲件尺寸的标注应考虑工艺性 弯曲件尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排。如图弯曲件尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排。如图所示的弯曲件尺寸标注，孔的位置精度不受毛坯展开尺寸和回所示的弯曲件尺寸标注，孔的位置精度不受毛坯展开尺寸和回弹的影响，可简化冲压工艺。采用先落料冲孔，然后再弯曲成弹的影响，可简化冲压工艺。采用先落料冲孔，然后再弯曲成形。形。b)b)、c)c)图所示的标注法，冲孔只能安排在弯曲工序之后进图所示的标注法，冲孔只能安排在

45、弯曲工序之后进行，才能保证孔位置精度的要求。在不存在弯曲件有一定的装行，才能保证孔位置精度的要求。在不存在弯曲件有一定的装配关系时，应考虑图配关系时，应考虑图a a的标注方法。的标注方法。尺寸的标注对弯曲工艺的影响弯曲工序安排：弯曲工序安排： 弯曲件的弯曲工序安排是在工艺分析和计算后进行的工艺设计工作。形状简单的弯曲件，弯曲件的弯曲工序安排是在工艺分析和计算后进行的工艺设计工作。形状简单的弯曲件，如如V V形件、形件、U U形件、形件、Z Z形件等都可以一次弯曲成形。形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形件等都可以一次弯曲成形。形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。弯曲工序的安排对弯曲模的结构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。形。弯曲工序的安排对弯曲模的结构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。 （1 1）对多角弯曲件，因变形会影响弯曲件的形状精度，故一般应先弯外角，后弯内角。）对多角弯曲件，因变形会影响弯曲件的形状精度，故一般应先弯外角，后弯内角。 前次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曲的形状。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曲的形状。（2 2）结构不对称弯曲件，弯曲时毛坯容易发生偏移，应尽可能采用成对弯曲后，再切开的工）结构不对称弯曲件，弯曲时毛坯容易发