弯曲工艺与模具设计-肖小亭广东工业大学

第三章弯曲工艺与模具设计材料与能源学院：肖小亭

冲压工艺与模具设计基本概念：弯曲，弯曲力，弯曲工艺性，弯曲角，相对弯曲半径，弯曲回弹等；基本原理：弯曲变形的应力应变分析，弯曲回弹及影响因素，弯曲模工作部分的尺寸计算；重点内容：弯曲回弹，弯曲工艺设计，弯曲模具设计；关键难点：弯曲变形的应力应变分析，弯曲回弹及解决措施，弯曲工序的安排。弯曲：在冲压力的作用下，将板料、管材或型材弯成一定曲率或角度，并得到一定形状零件的冲压工序。分类：压弯、折弯、扭弯、辊弯、滚弯和拉弯。基本概念第一节弯曲变形分析变形区：弯曲圆角部位弯曲变形内区、外区弹性弯曲，弹塑性弯曲，塑性弯曲宽板弯曲，窄板弯曲弯曲变形程度：相对弯曲半径宽板，窄板内区，外区应力，应变一、板弯曲的应力应变特点二、弯曲时的中性层应力中性层，应变中性层中性层内移：应变中性层滞后于且小于应力中性层内移变形区板厚变薄，变薄量与相对弯曲半径有关

弯曲90º时变薄系数和x0的数值r/t0.10.250.51.02.03.04.0>4.00.820.870.920.960.990.9920.9951.0x00.320.350.380.420.4450.470.4750.5第二节弯曲力的计算一、自由弯曲力弯曲力矩弯曲力实际弯曲力经验公式二、校正弯曲力凸模与凹模压靠(精压)—校正弯曲，提高精度，减小回弹弯曲力弯曲顶件力和压料力按弯曲力的30%-80%近似计算。弯曲件的毛坯长度——按应变中性层在弯曲前后长度不变（体积不变）的原则进行计算。中性层位置与弯曲半径r、板厚t、中性层位移系数决定实际计算按不同情况略有差别。

r>0.5t

r<0.5t铰链式第二节弯曲件的毛坯长度计算一、r>0.5t的弯曲件变形程度小，板厚变薄不严重，可按应变中性层长度等于毛坯长度的原则计算。多角弯曲90º角弯曲二、r<0.5t的弯曲曲件变形程程度较较大，，按体体积不不变条条件的的原则则计算算。1弯一个角L=l1+l2+0.4t2弯一个角L=l1+l2-0.43t3同时弯二个角L=l1+l2+l3-0.6t三、铰铰链式式式弯弯曲r=(0.6~3.5)t的铰链链件，，采用用推弯弯成形形，受受挤压压和弯弯曲作作用厚厚度变变厚，，中性性层外外移。。r/t>0.5~0.6>0.6~0.8>0.8~1.0>1.0~1.2x10.70.670.630.59r/t>1.2~1.5>1.5~1.8>1.8x10.560.520.5第四节节弯弯曲工工艺设设计弯曲件件的工工艺性性指弯弯曲件件的形形状、、尺寸寸、材材料及及技术术要求求等是是否适适合于于弯曲曲成形形的工工艺要要求。。一、最最小相相对弯弯曲半半径最大伸伸长率率最大端端面收收缩率率除外δ和φ，还有有其它它影响响因素素。实实际生生产中中使用用的最最小相相对弯弯曲半半径可可更小小些。。最小相相对弯弯曲半半径的的其它它影响响因素素弯曲角角α板料的的方向向性板料表表面质质量和和剪切切断面面质量量板料的的厚度度和宽宽度二、弯弯曲件件的工工艺性性1、弯弯曲半半径：：过大大—回回弹，，精度度难保保证，，过小小—拉拉裂。。最小弯弯曲半半径rmin/t2、直直边高高度：：H>2t3、孔孔边距距离：：t<2mm，，L≥t；t>2mm，，L≥2t4、形形状与与尺寸寸的对对称性性不对称称时，，成对对成形形，或或增加加压料料板、、定位位销等等5、局局部边边缘弯弯曲应力集集中，，预冲冲卸荷荷孔或或切槽槽。1、先先弯外外角，，再弯弯内角角，保保证弯弯曲定定位和和不影影响前前次弯弯曲形形状；；2、非非对称称弯曲曲件尽尽可能能采用用成对对弯曲曲；3、批批量大大、尺尺寸小小的弯弯曲件件采用用级进进模弯弯曲成成形，，以提提高生生产效效率。。三、弯弯曲件件的工工序安安排复杂弯弯曲件件——多多次弯弯曲——弯弯曲曲件精精度，，弯曲曲模结结构。。弯曲模模工序序安排排：材材料属属性、、生产产批量量、精精度要要求、、生产产率等等。基本规规则：：成对弯弯曲二工序序弯曲曲三工序序弯曲曲级进模模弯曲曲第五节节提提高弯弯曲件件精度度的工工艺措措施弯曲工工艺的的主要要质量量问题题：拉裂、、截面面畸变变、翘翘曲、、偏移移、回回弹一、拉拉裂拉裂的的原因因：弯弯曲变变形过过大，，表面面有缺缺陷、、不光光洁，，有毛毛刺解决措措施：：增加圆圆角半半径，，多次次成形形（弯弯曲再再整形形）合理的的弯曲曲方向向表面质质量和和毛刺刺附加反反压的的弯曲曲方法法二、截截面畸畸变板弯曲曲时由由于受受力变变形，，使内内区宽宽度增增加外外区宽宽度减减小，，导致致出现现截面面畸变变，窄窄板弯弯曲时时更为为明显显。解决方方案：：工艺艺切口口三、翘翘曲变变形板弯曲曲时宽宽度方方向内内层受受压应应力，，外层层受拉拉应力力，形形成弯弯曲力力矩，，导致致产生生翘曲曲变形形解决方方案：：带侧侧板的的模具具成形形，或或模具具型面面反变变形处处理。。四、偏偏移不对称称形状状板弯弯曲时时，由由于金金属流流动阻阻力不不对称称，导导致弯弯曲工工件产产生偏偏移。。解决方方案：：带压压料板板或定定位销销的模模具成成形。。五、弯弯曲回回弹弯曲回回弹：：卸载载后由由于弹弹性回回复引引起弯弯曲角角形状状和尺尺寸发发生变变化的的现象象，是是弯曲曲工艺艺的主主要质质量问问题。。中性层层曲率率的变变化弯弯曲角角的变变化1、弯弯曲回回弹及及其影影响因因素影响弯弯曲回回弹因因素：：材料力力学性性能：：s越大，，弹性性模量量E越小，，加工工硬化化越严严重，，回弹弹越大大；相对弯弯曲半半径：：r/t小时，，弹性性变形形比例例减小小，回回弹量量减小小；弯曲角角：弯弯曲脚脚越大大，回回弹也也越大大；弯曲方方式和和模具具结构构：自自由弯弯曲和和校正正弯曲曲的回回弹量量不同同；摩擦条条件：：摩擦擦对多多个部部位弯弯曲影影响显显著，，一般般产生生拉应应力，，有利利于工工件贴近模模具表面面其次，弯弯曲件的的形状尺尺寸，板板料厚度度偏差，，模具间间隙，模模具圆角角半径等等对回弹弹也有影影响。合理设计计产品产品形状状结构，，零件的的材料2、减小小弯曲回回弹的措措施改变应力力状态校正弯曲曲纵向加压压法拉弯法利用回弹弹规律回弹补偿偿软模弯曲曲一、弯曲曲模工作作部分的的尺寸计计算第六节弯弯曲模模具设计计凸模、凹凹模的圆圆角半径径，凹模模的深度度；凸凹模之之间的间间隙和模模具宽度度。凸模、凹凹模的圆圆角半径径凸模圆角角半径取取等于弯弯曲件内内侧圆角角半径，，应大于于最小弯弯曲半径径。弯曲件圆圆角过小小时，须须先弯曲曲后校正正；过大大时，须须考虑回回弹。凹模圆角角半径不不能过小小，且应应两边一一致。一一般V形弯曲曲的凹模模底部可可开槽或或取圆角角半径为为凹模深度度凸模、凹凹模之间间的间隙隙V形弯曲曲，凸模模、凹模模之间的的间隙通通过调整整压力机机闭合高高度控制制；U形形弯曲，，必须选选择合理理的模具具间隙。。钢板：C=(1.05~1.15)t有色金属属：C=(1.0~1.1)tU形弯曲曲模具工工作部分分尺寸U形弯曲曲宽度尺尺寸标注注在外侧侧时，先先确定凹凹模尺寸寸，凸模模配作保保证间隙隙。U形弯曲曲宽度尺尺寸标注注在内侧侧时，先先确定凸凸模尺寸寸，凹模模配作保保证间隙隙。二、弯曲曲模的典典型结构构1、敞开开式弯曲曲模带压料装装置弯曲曲模活动式弯弯曲模级进弯曲曲模第七节辊辊弯和和滚弯辊弯（卷卷板）是在旋转转辊轮摩摩擦力的的带动下下，使板板料连续续进入辊辊轮之间间而弯曲曲成形的的加工方方法。滚弯（辊辊弯）是将带料料通过带带有型槽槽的数组组辊轮，，渐次进进行多道道弯曲成成形，从从而获得得所需截截面形状状零件的的加工方方法。一、辊弯弯二、滚弯弯小结本章介绍绍板料冲冲压加工工中弯曲曲成形工工艺的相相关内容容，重点点在弯曲曲件的工工艺分析析、弯曲曲回弹、、弯曲工工艺设计计计算以以及弯曲曲模的结结构形式式等方面