冲压成型及模具设计(弯曲工艺)

内容简介: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、弯曲模典型结构、弯曲模工作零件设计等。学习目的与要求：1.了解弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2.掌握弯曲工艺计算方法。3.掌握弯曲工艺性分析与工艺设计方法；4.认识弯曲模典型结构及特点，掌握弯曲模工作零件设计方法；5.掌握弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。1内容简介:弯曲是冲压基本工序。学习目的与要求：1.了解弯曲变第四章弯曲难点：1．

弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2．

弯曲工艺计算方法；3．

弯曲工艺性分析与工艺方案制定；4．

弯曲模典型结构与结构设计；5．

弯曲工艺与弯曲模设计的方法和步骤。1．弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2．影响回弹的因素与减少回弹的措施；3．弯曲工艺计算；4．弯曲模典型结构与弯曲模工作零件设计。重点：2第四章弯曲难点：1．

弯曲变形规律及弯曲件质第四章弯曲第三节弯曲卸载后的回弹第四节弯曲件坯料尺寸的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其变形特点第二节最小弯曲半径弯曲概述今天学习内容3第四章弯曲第三节弯曲卸载后的回弹第四节弯曲第四章弯曲弯曲概述：将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需状零件的冲压工序。弯曲：弯曲模：弯曲方法：模具压弯折弯滚弯拉弯弯曲工艺所用的模具4第四章弯曲弯曲概述：将板料、型材、管材或棒料等按设第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲一、弯曲变形过程

V形弯曲是最基本的弯曲变形，任何复杂弯曲都可看成是由多个V形弯曲组成。以V形弯曲为代表分析弯曲变形过程1.弯曲变形时板材变形区受力情况在板材A处，凸模1施加外力2F，在凹模2支承点B处，则产生反力并与这外力构成了弯曲力矩M=F*L，该弯曲力矩使板材产生弯曲变形。5第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲一、弯曲变第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲2.弯曲变形过程弹性弯曲变形：弯曲圆角半径r很大，弯曲力矩很小弹-塑性弯曲变形：塑性弯曲变形：贴模：自由弯曲校正弯曲：内外表面毛坯内部力臂L弯曲力弯曲力矩塑性变形板料截面全部进入塑性变形状态板料与凸、凹模完全贴紧？贴模后，凸模回程，继续下一个弯曲件的弯曲贴模后，凸模继续下压，压力增大到一定值后凸模回程，继续下一个弯曲件的弯曲？6第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲2.弯曲变第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲二、弯曲变形的特点观察板料弯曲时的金属流动情况，便于分析材料的变形特点目的：过程：用机械刻线或照相腐蚀法在弯曲前的板料侧表面设置坐标网格用显微镜观察测量弯曲前后网格的尺寸和形状变化情况坐标网格法弯曲分析方法：7第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲二、弯曲变第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲二、弯曲变形的特点1、弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域

弯曲圆角部分正方形网格变成了扇形靠近圆角部分的直边有少量变形其余直边部分的网格仍保持原状2、弯曲变形区内存在中性层

板料内侧的纵向网格线长度缩短，愈靠近内侧愈短板料外侧的纵向网格线长度伸长，愈靠近外侧愈长材料的连续性，在伸长和缩短两个变形区域之间，其中必定有一层金属纤维材料的长度在弯曲前后保持不变，这一金属层称为应变中性层

受压受拉8第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲二、弯曲变第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲3、变形区材料厚度变薄和增长的现象

变形区外侧材料受拉伸长，厚度减薄；变形区内侧材料受压收缩，厚度增厚。外侧的减薄量大于内侧的增厚量4、变形区板料剖面的畸变、翘曲、起皱和破裂

相对宽度b/t≤3，称为窄板，横断面形状变成了外窄内宽的扇形相对宽度b/t>3，称为宽板，横断面形状基本保持为矩形变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变

翘曲、起皱和破裂厚度变薄长度增长弯曲变形后体积不变9第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲3、变形区第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲5、弯曲变形区中性层内移弯曲前变形区的体积：v0=Lbt

弯曲后变形区的体积：中性层的长度弯曲变形前后不变：弯曲变形区变形前后体积不变：变薄系数：可以看出，中性层位置与板料厚度t、弯曲半径r以及变薄系数等因素有关。相对弯曲半径r/t越小，则变薄系数、中性层的曲率半径越小，中性层位置的内移越大。10第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲5、弯曲变第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲三、弯曲变形的特点小结：1、弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域

2、弯曲变形区内存在中性层

3、变形区材料厚度变薄和增长的现象

4、变形区板料剖面的畸变、翘曲、起皱和破裂

5、弯曲变形区中性层内移11第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲三、弯曲变第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲二、塑性弯曲变形区的应力、应变1、窄板（B/t＜3）：应力状态：长度方向σ1：内区受压，外区受拉宽度方向σ2：内外侧压力均为零厚度方向σ3：内外均受压应力两向应力长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变宽度方向ε2：内区拉应变，外区压应变厚度方向ε3：内区拉应变，外区压应变应变状态：三向应变2、宽板（B/t＞3）：12第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲二、塑性弯第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲2、宽板（B/t＞3）：长度方向ε1：内区压应变，外区拉应变宽度方向ε2：内外区近似为零厚度方向ε3：内区拉应变，外区压应变长度方向σ1：内区受压，外区受拉宽度方向σ2：内区受压，外区受拉厚度方向σ3：内外均受压应力应力状态：应变状态：三向应力两向应变13第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲2、宽板（第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲三、塑性弯曲变形区的应力、应变小结：1、窄板（B/t＜3）：两向应力、三向应变2、宽板（B/t＞3）：三向应力、两向应变弯曲概述：第一节弯曲变形过程及变形特点二、弯曲变形的特点1、弯曲圆角部分是弯曲变形的主要区域2、弯曲变形区内存在中性层3、变形区材料厚度变薄和增长的现象4、变形区板料剖面的畸变、翘曲、起皱和破裂5、弯曲变形区中性层内移1、弯曲变形时板材变形区受力情况2、弯曲变形过程一、弯曲变形过程14第一节弯曲变形过程及变形特点第四章弯曲三、塑性弯第二节最小弯曲半径第四章弯曲15第二节最小弯曲半径第四章弯曲15第二节最小弯曲半径第四章弯曲弯曲半径愈小外表面的变形程度愈大出现裂纹或拉裂在保证弯曲变形区材料外表面不发生破坏的条件下，弯曲件内表面所能形成的最小圆角半径rmin。最小弯曲半径：最小相对弯曲半径：最小弯曲半径与弯曲材料厚度的比值rmin/trmin/t又被称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形程度的主要标志。理论公式计算的结果与实际的值有一定误差，在实际生产中主要参考经验数据来确定各种材料的最小弯曲半径及最小相对弯曲半径，既可查相关手册。为什么理论公式计算的结果与实际的值有一定误差？一、弯曲变形程度及其表示方法16第二节最小弯曲半径第四章弯曲弯曲半径愈小外表面的第二节最小弯曲半径第四章弯曲17第二节最小弯曲半径第四章弯曲17二、影响最小弯曲半径的因素第四章弯曲第二节最小弯曲半径材料的塑性愈好，许可的相对弯曲半径愈小。1、材料的力学性能2、弯曲中心角α

的大小理论上：弯曲变形区局限于圆角区域，直边部分不参与变形，似乎变形程度只与相对弯曲半径r/t有关，而与弯曲中心角无关。由于材料的相互牵制作用，接近圆角的直边也参与了变形，扩大了弯曲变形区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，使圆角外表面受拉状态有所缓解，从而有利于降低最小弯曲半径的数值。实际上：α变形分散效应最小相对弯曲半径18二、影响最小弯曲半径的因素第四章弯曲第二节最小弯第四章弯曲第二节最小弯曲半径3、板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系板料的轧制方向板料的纤维方向板料性能方向性板料的弯曲线：当弯曲件的折弯线与纤维方向垂直时，材料具有较大的拉伸强度，不易拉裂，最小相对弯曲半径rmin/t的数值最小。顺着纤维方向的塑性指标优于与纤维相垂直的方向某些性能19第四章弯曲第二节最小弯曲半径3、板料的轧制方向与第四章弯曲第二节最小弯曲半径4、板料表面及冲裁断面质量弯曲用的板料毛坯由冲裁或剪裁获得剪切断面上各种缺陷应力集中，材料易破裂表面质量和断面质量差的板料弯曲最小相对弯曲半径弯曲生产实际中需要用到较小的rmin/t值时？采用弯曲前去除毛刺或将材料有小毛刺的一面朝向弯曲凸模弯曲；切除剪切断面上的硬化层；退火处理等方法；避免工件的破裂

20第四章弯曲第二节最小弯曲半径4、板料表面及冲裁断5、板料的相对宽度第四章弯曲第二节最小弯曲半径弯曲件的相对宽度b/t材料沿宽向流动的阻碍相对弯曲半径215、板料的相对宽度第四章弯曲第二节最小弯曲半径弯6、板料的厚度第四章弯曲第二节最小弯曲半径弯曲变形区切向应变在板料厚度方向上按线性规律变化，内、外表面最大，在中性层上为零。厚度较小切向应变梯度很大与最大应变的外表面相邻近的纤维层可以阻止外表面材料局部不均匀延伸薄板最小弯曲半径允许延伸均匀226、板料的厚度第四章弯曲第二节最小弯曲半径第四章弯曲第三节弯曲卸载后的回弹23第四章弯曲第三节弯曲卸载后的回弹23第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹一、回弹原因及表现形式回弹：塑性弯曲时伴随有弹性变形，当外载荷去除后，塑性变形保留下来，而弹性变形会完全消失，使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致的种现象。弯曲回弹的表现形式：1.弯曲半径的改变2.弯曲中心角改变回弹角：Δa=at-a024第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹一、回弹原因及表第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹二、回弹值的确定理论计算方法复杂且与实际有较大出入，因此，生产实践中采用经验值，既查相关手册。25第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹二、回弹值的确定第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹三、影响回弹的因素1.材料的力学性能1、3－退火软钢2-软锰黄铜4-经冷变形硬化的软钢屈服点σS愈高，弹性模量E愈小，弯曲变形的回弹也愈大。屈服点σS愈高材料在一定的变形程度下，其变形区断面内的应力也愈大引起更大的弹性变形弹性模量E愈大抵抗弹性变形的能力愈强回弹值愈小26第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹三、影响回弹的因第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹三、影响回弹的因素3.弯曲中心角α

弯曲中心角α愈大变形区的长度愈大回弹累积值愈大回弹角愈大模具的间隙愈大，回弹也愈大。板料厚度允差愈大，回弹值愈不稳定5.模具间隙U形件的回弹由于两边互受牵制而小于V形件。形状复杂的弯曲件一次弯成时，由于各部分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形区的拉应力），使回弹困难，因而回弹角减小。4.工件形状27第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹三、影响回弹的因由于板料受凸、凹模压缩的作用，不仅弯曲变形外区的拉应力有所减小，而且在外区中性层附近还出现和内区同号的压缩应力，随着校正力的增加，压应力区向板材的外表面逐步扩展，致使板料的全部或大部分断面均出现压缩应力，于是圆角部分的内、外区回弹方向一致，故校正弯曲圆角部分的回弹比自由弯曲时大为减小第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹三、影响回弹的因素6.弯曲方式及校正力大小

自由弯曲时比校正弯曲时回弹大校正力越大回弹越小（一般）原因：校正弯曲回弹可能出现正、零或是负三种情况，为什么？

28由于板料受凸、凹模压缩的作用，不仅弯曲变形第四章弯曲第三节弯曲卸栽后的回弹四、提高弯曲件精度的措施