弯曲生产与变形分析

1、职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库其他金属材料成型技术课程弯曲生产与变形分析主讲教师：王嘉一、弯曲生产概述1.弯曲生产的概念与应用金属材料被弯成一定形状和角度的零件的成形方法称为弯曲。弯曲是冲压的基本工序之一，在冲压生产中应用很广。日常生活中常见的弯曲件如下图所示。图1 常见弯曲工件图用弯曲方法冲压的零件种类很多，如图2所示。图2 弯曲零件种类2.常用弯曲方法常用弯曲方法包括在压力机上用模具弯曲成形，也可以用专用弯曲机进行折弯、滚弯或拉弯，如图所示。图3 常见弯曲方法a)模具弯曲 b)折弯 c)滚弯 d)拉弯3.弯曲模简介图4是较为典型的V形件弯曲模。平板坯料由挡料销10和凹模4定位，凸

2、模3向下进行弯曲，成形后由顶杆9顶出工件，顶杆9还起到压料的作用，以防止坯料在弯曲过程中发生偏移。图4 V形件弯曲模1-模柄 2-横销 3-凸模 4-凹模 5-销钉 6-下模座7-螺钉 8-弹簧 9-顶杆 10-定位销二、弯曲变形过程V形件的弯曲，是坯料弯曲中最基本的一种，其弯曲过程如图5所示。在开始弯曲时，坯料的弯曲内侧半径大于凸模的圆角半径。随着凸模的下压，坯料的直边与凹模V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、坯料与凹模三者完全压合，坯料的内侧弯曲半径及弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束。图5 弯曲过程示意图由于坯料在弯曲变形过程中弯曲内侧半径逐渐减

3、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，弯曲变形过程中坯料与凹模之间有相对滑移现象。凸模、坯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。三、弯曲变形特点分析图6 坯料弯曲前后的网格变化研究材料的冲压变形，常采用网格法，如图6所示。在弯曲前的坯料侧面用机械刻线或照相腐蚀的方法画出网格，观察弯曲变形后位于工件侧壁的坐标网格的变化情况，就可以分析变形时坯料的受力情况，从坯料弯曲变形后的情况可以发现：1.变形区的位置弯曲变形主要发生在弯曲带中心角范围内，中心角以外基本上不变形。若弯曲后工件如右图所示，则反映弯曲变

4、形区的弯曲带中心角为，而弯曲后工件的角度为，两者的关系为。2.变形区变形特点（1）长度方向：网格由正方形变成了扇形，靠近凹模的外侧长度伸长，靠近凸模的内侧长度缩短，说明在长度方向上内侧材料受压，外侧材料受拉。由内外表面到坯料中心，其缩短和伸长的程度逐渐变小。在缩短和伸长的两个变形区之间，必然有一层金属，它的长度在变形前后没有变化，这层金属称为中性层。（2）厚度方向：由于内层长度方向缩短，因此厚度应增加，但由于凸模紧压坯料，厚度方向增加不易。外侧长度伸长，厚度要变薄。因为增厚量小于变薄量，因此材料厚度在弯曲变形区内有变薄现象，从而使在弹性变形时位于坯料厚度中间的中性层发生内移。弯曲变形程度越大，弯曲区变薄越严重，中性层的内移量越大。值得注意的是，弯曲时的厚度变薄不仅会影响零件的质量，而且在多数情况下会导致弯曲区长度的增加。图7 弯曲变形区的横截面变化情况a）窄板 b)宽板（3）宽度方向：内层材料受压缩、宽度应增加。内层材料受压缩、宽度应增加。这种变形情况根据坯料的宽度不同分为两种情况：在宽板（坯料宽度与厚度之比b/t>3)弯曲时，材料在宽度方向的变形会受到相邻金属的限制，横断面几乎不变，基本保持为矩形；而在窄板(b/t3)弯曲时，宽度方向变形几乎不受约束，断面变成了内宽外窄的扇形。图7所示为两种情况下的断面变化情况