第三章 弯 曲 (2)

null第三章 弯 曲第三章 弯 曲null弯曲：把金属板料、型材或管材等弯成一定的曲率和角度，从而得到一定形状和尺寸零件的冲压工序。 弯曲方法有压弯、折弯、拉弯、辊形等。图3-1 常见弯曲方法 null 图3-2 常见弯曲件null 图3-2 常见弯曲件null 图3-4 常见弯曲件null 图3-5 常见弯曲件null3.1 弯曲变形过程分析图3-6 弯曲变形过程术语： 弯曲中心角 弯曲线 弯曲半径 相对弯曲半径null图3-7 弯曲变形区null弯曲变形特点： 1 弯曲变形区：弯曲变形区主要集中在圆角部分，此处正方形网格变成扇形。 2 变形区内，板料外区切向拉长，内区受压缩缩短，中间有一层长度在变形前后保持不变，称为中性层。 3 相对弯曲半径（弯曲半径与板厚之比）较小时，中性层位置从板料中心向内移动，使得拉深变形区域增大，内层受压增厚区域减小，从而使变形区变薄 null 图3-84 变形后板料横截面积变化情况：窄板（B/t < 3）时，内区 因厚度受压而使宽度增加，外区因受拉而使宽度减小，原矩形区域变成扇形，宽板情况，因为板料在宽度方向变形受到材料彼此制约，不能自由变形，因此横截面几乎不变。 null3.2 塑性弯曲变形区内的应力和应力状态 因为相对宽度影响变形区内的宽度方向的应变，所以随着B/t的不同，变形区有不同的应力、应变状态。 1 应变状态： 长度方向：弯曲内区为压缩应变，外区为拉深应变，该方向为绝对值最大主应变。 厚度方向：根据体积不变定律，因为长度方向上主应变最大，因此厚度方向和宽度方向上必然产生与长度方向相反的主应变。在弯曲内区为拉应变，在弯曲外区为压应变。 宽度方向：窄板时，由于材料在宽度方向上可以自由变形，所以在弯曲内区为拉应变，在弯曲外区为压应变，在宽板弯曲时，由于材料之间彼此制约作用，不能自由变形，宽度方向上的变形可以认为是0 null2 应力状态 长度方向：弯曲内区受压，外区受拉，切向应力是绝对值最大的主应力； 厚度方向：在变形区内存在径向压应力，在板料表面为0，由表及里逐渐增加，到达中性层时达到最大值； 宽度方向：对于窄板，由于可以自由变形，因此内外区都为0，对于宽板，内区为压应力，外区为拉应力null3.2 常见的弯曲件质量问题1 弯裂 弯曲时板料外侧受到拉伸，当拉伸应力超过抗拉强度时，在板料外侧将会产生裂纹。产生裂纹的主要原因除了材料因素外，还与弯曲半径和材料厚度比值有关，r/t越小，越容易产生裂纹。 板面和侧面质量，质量差，容易造成应力集中，使材料过早破坏。 3 弯曲方向：沿着纤维组织方向的力学性能较好，因此弯曲线与纤维方向垂直时，最小弯曲相对半径可以取较小值，相反应该去较大值。 4 弯曲中心角：弯曲中心角越小，最小弯曲半径越小。null控制弯裂的措施： 1 经冷变形硬化的材料，可以通过热处理方式恢复其塑性。 2 去除坯料剪切面上的毛刺，采用整修、挤光、滚光等方法降低剪切面的表面粗糙度。 3 弯曲时将切断面上毛面一侧处于弯曲受压的内缘。4 对于低塑性和厚料，可以采用加热弯曲。 5 采用两次弯曲办法，第一次弯曲采用较大的相对弯曲半径，退火后再进行第二次弯曲。6 对于较厚板料的弯曲，可以采用开工艺槽的方法 。null 图3-11null 弯曲载荷卸除后，弯曲件在模具中所形成的弯曲半径和弯曲角度发生改变。 2 回弹 回弹大小通常用弯曲件的弯曲半径或弯曲角与凸模相应的半径或角度的差值来表示。 一般情况下，回弹为正值，称为正回弹，在有些校正弯曲时，也会出现负回弹。 图3-13 回弹null影响材料回弹的因素1 材料的力学性能和材料的屈服点以及材料的弹性模量有关，σs/E的比值越大，回弹量也越大。 图3-14 材料力学性能和相对弯曲半径对回弹的影响null2 相对弯曲半径，相对弯曲半径越大，在总的变形量中弹性变形所占的比例也越大，回弹越大。因此r/t很大的零件不容易弯曲成型。 3 弯曲角度（弯曲中心角）：弯曲角度越大，弯曲变形区域越大回弹积累越大，回弹越大。4 弯曲方式：无底凹模回弹比有底凹模回弹大。 5 凸凹模间隙：凸凹模间隙大，材料处于松动状态，回弹大，间隙小，材料处于被挤紧状态，回弹小。6 弯曲件形状：弯曲件形状复杂，一次弯曲成型的角度较多，则弯曲时各部分相互牵制作用力大，回弹值小。 null控制回弹的措施：1 改进弯曲件的设计 尽量避免过大的相对弯曲半径r/t。在弯曲变形区压出加强筋或成形边翼，以提高刚度，抑制回弹。 采用σs/E小，力学性能稳定和板厚波动小的材料。 图3-15 结构改进null2 采用合适的弯曲工艺 用校正弯曲代替自由弯曲; 对经冷作硬化的材料进行退火处理，对回弹较大材料可以采用热弯曲； 采用拉弯工艺方法; 图3-16null2 采用合适的弯曲工艺 用校正弯曲代替自由弯曲; 对经冷作硬化的材料进行退火处理，对回弹较大材料可以采用热弯曲； 采用拉弯工艺方法; 图3-16null2 采用合适的弯曲工艺 用校正弯曲代替自由弯曲; 对经冷作硬化的材料进行退火处理，对回弹较大材料可以采用热弯曲； 采用拉弯工艺方法; 图3-16null对于较软的材料，可以增加压料力，或减小凸凹模间隙，以增加拉应变，减小回弹。 在弯曲件直端加压。使内外变形区都处于压应力状态 null采用橡胶或聚氨酯代替刚性凹模。null3 偏移及其控制： 图3-21 在弯曲过程中，坯料眼凹模边缘滑动时受到摩擦阻力的作用，坯料各边受到的摩擦力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，使弯曲后零件两直边长度不合要求，这种现象被称为偏移。 null 图3-22产生偏移的原因： 1 弯曲坯料形状不对称；2 弯曲件两边折弯个数不相等；3 弯曲凸凹模结构不对称。null控制偏移措施：1 采用压料装置。3 对偏移量进行补偿。2 利用工艺孔限制坯料移动。 图3-23null4 对不对称零件，先成对弯曲，再切断。5 尽量采用对称凸凹模结构 图3-24null4 翘曲及剖面畸变翘曲：细长板料弯曲件，弯曲后一般会沿纵向产生翘曲变形。 图3-25null断面畸变是指弯曲后坯料断面发生变形的现象。 图3-26null3.3 弯曲件工艺性1 弯曲件形状应该尽可能对称，弯曲半径左右一致，以防止弯曲变形时坯料受力不均匀发生偏移。 2 弯曲件的相对弯曲半径应该大于最小相对弯曲半径，但考虑到回弹因素，也不宜过大。 3 弯曲件弯边高度：弯边高度不宜过小，其值h>r+2t，如果小于这个高度，应该压槽或增加弯边高度然后切除。null 图3-284 弯曲件孔边距离：孔边到弯曲变形区的距离应该满足以下关系： t〈2mm时，L〉=t t 〉2mm时，L>=2tnull5 避免根部开裂 3-29 防止根部开裂措施 null 图3-30 裂纹控制 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 nullnull3.4 弯曲件工序安排原则 对于形状简单的弯曲件，如V形件、U形件，可以一次弯曲成型，对于形状复杂的弯曲件，一般需要多次弯曲成型。 对于批量大尺寸小的弯曲件，为了操作方便，应该尽可能采用级进模、复合模。 需要多次弯曲时，一般先弯两边，后弯中间； 4 对于非对称弯曲件，为避免偏移，应该尽可能成对弯曲后切断。nullnullnull3.7 设计计算及弯曲模工作部分设计 1 弯曲力计算弯曲力是设计弯曲模具和选择压力机的重要依据，特别是在弯曲坯料较厚、弯曲线较长、相对弯曲半径较小、材料强度较大的弯曲件时，必须计算弯曲力，对弯曲力的计算一般采用经验公式。自由弯曲时的弯曲力 V型件：U型件： null]型件： 上式中： F自：自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力； B：弯曲件的宽度； r：弯曲件的内弯曲半径； t：弯曲件材料厚度； σb：材料抗拉强度； K：安全系数，一般取1.3 a、c：系数； 校正弯曲时的弯曲力： 校正弯曲时的弯曲力一般按照下式计算：A：校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积。 q：单位面积校正力。null顶件力： 压力机标称压力的确定 自由弯曲： 校正弯曲：null2 弯曲件坯料展开计算1 弯曲件中性层位置： 弯曲件坯料长度等于中性层展开长度，中性层位置以曲率半径表示，可以用以下经验公式确定：r：弯曲件内弯曲半径 t：材料厚度 x：中性层位移系数，查表。 弯曲件展开尺寸计算：null r/t < 0.5时,因为圆角区域发生了严重变薄，其相邻的直边也变薄，因此需要采用经验公式计算。 对于复杂形状的弯曲件，在初步计算后，还需要反复试弯，不断修正才能确定坯料尺寸。 为了得到形状与尺寸精确的弯曲件，需要实现确定回弹值，因为影响因素很多，理论计算方法往往不精确，而且很复杂，因此一般是根据经验数值以及简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸，然后在试模时校正。3 回弹值的确定：null小变形量、自由弯曲时的回弹尺寸： 上式中： r，φ：弯曲件的圆角半径和角度； rp，φp：凸模的圆角半径和角度； σs：弯曲件材料的屈服点 E：弯曲件材料的弹性模量； t：弯曲件的厚度。null大变形量、自由弯曲时的回弹尺寸：大变形量时的计算尺寸：r/t ≤ 5~8时，弯曲件圆角半径回弹量很小，可以不予考虑，只需要考虑角度的回弹值，该值可以通过查表获得，当弯曲角不为90°时，可以按照下式计算： 上式中： φ：弯曲件的弯曲角 Δφ：弯曲件弯曲角为φ时的回弹角； Δφ90：弯曲件的弯曲角为90度时的回弹角。校正弯曲时的回弹值查表根据经验公式计算。null 弯曲模工作部分是指凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹模深度，对于U形件弯曲还有凸、凹模之间的间隙，以及模具宽度尺寸等。凸模圆角半径 当弯曲件的r/t较小时，凸模圆角半径r凸 = r > rmin，若 r凸 = r > rmin /t，则可以先弯曲成较大的圆角半径，然后通过整形工序进行整形，必要时可以增加中减退火工序。若弯曲件的r/t较大，精度要求较高时，凸模圆角半径可以根据回弹值作相应的修订。 弯曲凹模圆角半径及其工作部分的深度 null 凹模圆角半径不能过小，否则会使坯料滑进时的阻力增大，从而增加弯曲力，并使坯料表面滑伤，工件结构对称时两边圆角半径应该一致，以避免偏移。 生产中按照坯料厚度决定r凹：t<=2mm，取（3-6）t，t=（2~3）mm，取（2~3）t，t>4mm，取2t。 对于V型件弯曲，凹模底部可以开槽，或者其圆角半径为： （0.6~0.8）（r凸+t） 凹模深度应该适当，过小会使制件回弹较大，不平直，过大会浪费模具材料，而且需要较大的压力机行程。弯曲ц形件时，若工件不高，或者要求两边平直，则凹模高度大于制件高度。 三 凸、凹模间隙和宽度 对于V形件，可以通过调节压力及装模高度来调节间隙，对于U形件，凸、凹模间隙对于回弹、表面质量和弯曲力都有比较大的影响，减息越大，回弹力越大，间隙过小，会使制件壁厚变薄，降低凹模寿命，凸、凹模间隙一般按照经验公式计算： Z = t + Δ + ct 上式中Z为间隙，t为板料厚度， Δ为板料上偏差，c为间隙系数。null 宽度与制件尺寸标注有关，标注外表面宽度时以凹模尺寸为基准，标注内表面宽度时以凸模为基准。3.7 辊弯和辊形 辊弯：滚轮旋转时在摩擦力的带动下，使钢材连续进入辊轮之间而弯曲成形的一种加工方法，一般用于有大弯曲半径的零件。 null辊弯：三个辊子之间成等腰三角形，下面两个辊子支撑毛坯，上面的棍子施压使毛坯弯曲，调节中间辊与下面两个辊子中心连线之间的距离，或者改变下面两个辊子的相对位置，可以得到不同曲率的辊弯件。中间辊与下面两个辊子中心连线之间距离的计算公式为： 上式中： R1、R2分别为上下辊轮半径； a：下辊轮中心距； r：辊弯件内层回弹前的曲率半径； t：料厚 辊弯时，由于两端材料未能受到三辊的同时辊压，因而留下一段平直部分，这部分直端长度为材料厚度的10倍至20倍，这些直边在校圆时也难以完全消除，因此一般应该对板料端头进行预弯，常用的预弯方法如下：nullnull两轮辊弯：用刚性辊轮将毛坯压入一定硬度和高弹性的辊轮上，借助弹性材料变形的反力使其被弯曲，从而实现板材的辊弯。null辊形是将带料通过带有形槽的数组成形辊轮，渐次进行多道弯曲成形，从而得到所需截面形状的零件。 辊形工艺是用于生产批量大的等截面长工件，并且可以与多种工艺过程结合，如冲孔、起伏成形、焊接等，组成连续化生产线，而且生产率很高，能够制造出截面形状复杂、厚度均匀、表面光洁的零件。 null辊形设计要点如下： （1）带料宽度：与压弯一样，按照应变中性层展开长度计算；（2）导向线：为了使毛坯从平板状态顺利向前移动成形，应该设置水平导向线和垂直导向线水平导向线从第一组辊轮到最后一组辊轮，始终保持在同一个水平面上，垂直导向线垂直于辊轮轴线，是使此导向线两侧材料变形量基本相等的一条基准线，当工件为对称截面时，此导向线与截面中心线一致。 null（3） 弯曲角与直边升角：在一组辊轮中，同时弯曲的角不因该超过两个，一次弯曲的角度也不得大于一定数值。 （4）辊形顺序：1）采用先内后外的弯曲顺序，可以使毛坯边缘平直，易于材料流向两边，2）采用先外后内的顺序，可以使充分发挥工作形辊的变形作用，改善毛坯的宽展趋势。3）内外整体进行缓和的过渡弯曲，然后对急剧过渡的角度进行精加工。null１．V形件弯曲模 nullV形精弯模nullnull∏形件一次成形弯曲模 null两次成形弯曲模 null∏形件复合弯曲模 null带摆块的∏形件弯曲模 nullＺ形件弯曲模 null小圆弯曲模 null大圆两次弯曲模 null大圆一次弯曲成形模