彎曲工藝與彎曲模.ppt

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第三節(jié) 彎曲卸載后的回彈,第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸計算,第五節(jié) 彎曲力的計算,第六節(jié) 彎曲件的工藝性,第七節(jié) 彎曲件的工序安排,第八節(jié) 彎曲模設計,第一節(jié) 彎曲變形過程及變形特點,第二節(jié) 最小彎曲半徑,本章目錄,第3章 彎曲,彎曲是將板料、棒料、型材或管料等彎成一定形狀和角度的零件的一種沖壓成形工序。,彎曲成形典型零件,,概述,第四章 彎曲,彎曲方法：,彎曲模：,彎曲模與沖裁模相比： 準確工藝計算難，模具動作復雜、結構設計規(guī)律性不強。,彎曲所使用的模具。,彎曲方法可分為在壓力機上利用模具進行的壓彎以及在專用彎曲設備上進行的折彎、滾彎、拉彎等。,用模具成形的彎曲件之一、之二,生活中的彎曲件,生活中的彎曲零件,彎曲件的彎曲方法,用模具成形彎曲件一,用模具成形彎曲件二,1)彎曲變形區(qū)主要在彎曲件的圓角部分。 2)彎曲變形區(qū)內(nèi),在板料的外層切向纖維受拉而伸長,在內(nèi)層切向纖維受壓縮而縮短。 應變中性層:在縮短和伸長兩變形區(qū)域之間,必有一層金屬纖維變形前后長度保持不變。 隨著彎曲逐漸進行,應變中性層逐漸內(nèi)移。,3)在彎曲變形區(qū)中,板料變形后產(chǎn)生厚度變薄現(xiàn)象。 (r/t )↘, t↘ t(↘) →t1 變薄系數(shù)η=t1/t,2.彈-塑性彎曲與純塑性彎曲概念,彎曲變形過程: 1.彈性彎曲階段; 2.彈-塑性彎曲階段:當r/t=1/2[(E/σs)-1]時,處于臨界階段; r/t不斷減少,使得塑性變形由內(nèi)外表面向中心逐步擴展。 3.純塑性彎曲階段: r/t進一步減少,材料內(nèi)部基本上全是塑性變形區(qū),只有中間極薄的一層彈性變形區(qū),可以忽略不計。,五.板料塑性彎曲的變形特點,1.應變中性層位置的內(nèi)移,根據(jù)變形前后金屬體積不變條件: 塑性彎曲后,其應變中性層長度不變: l=αρ R=r+ηt 塑性彎曲后,其應變中性層位置: ρ=(r/t+ η/2)ηβt 式中: η—變薄系數(shù), η=t1/t＜1,其值由表4-1查得; β—展寬系數(shù), β=b1/b,當b/t＞3時, β=1; b、b1—分別為彎曲前后毛坯的寬度和平均寬度; t、t1—分別為彎曲前后毛坯厚度.,,一般生產(chǎn)中,板料的b/t＞3,β=1,可得: ρ: r/t,η 彎曲時,隨著凸模下行, r/t和η不斷減少,所以板料的應變中性層不斷內(nèi)移。,,第二節(jié) 最小彎曲半徑,最小彎曲半徑rmin:在保證彎曲件毛坯外表面纖維不發(fā)生破壞的條件下,工件所能彎成的內(nèi)表面最小圓角半徑。 一.影響最小彎曲半徑的因素 1.材料的力學性能 塑性指標(δ、Ψ等),2.板料的軋制方向與彎曲線夾角的關系 (1)彎曲件的彎曲線與板料軋制方向垂直時,最小彎曲半徑最小; (2)彎曲件的彎曲線與板料軋制方向平行時,最小彎曲半徑最大; 圖 板料的纖維方向對彎曲半徑的影響,,3.板料表面及沖裁斷面的質量 沖裁件斷面上的斷裂帶及毛刺在拉應力作用下會產(chǎn)生應力集中,導致彎曲件從側邊開始破裂。,二.最小彎曲半徑值確定,1.最小彎曲半徑的近似理論計算 彎曲變形區(qū)外表面纖維的變形程度與彎曲半徑有如下關系: 式中:δ — 伸長率; r — 彎曲件內(nèi)表面圓角半徑(mm); η— 變薄系數(shù); t — 材料厚度(mm); ρ—應變中性層曲率半徑(mm) 。,則彎曲半徑 r= ρ(1+δ)- ηt 若以斷面收縮率Ψ表示變形程度,則Ψ與δ有如下關系: δ= Ψ/(1- Ψ) 根據(jù)式(4-15), ρ=(r/t+ η/2)ηβt,當板料寬度大于板料厚度3倍時,則 ρ=(r/t+ η/2)ηt 將上式與式(4-19)代入式(4-18),化簡后得:,2.最小彎曲半徑的經(jīng)驗值確定 表3-2 最小彎曲半徑rmin/t,三.提高彎曲極限變形程度方法,1.彎曲件分兩次彎曲。第一次采用較大的彎曲半徑(大于rmin),然后退火,第二次再按工件要求的彎曲半徑進行彎曲。 2.采用先退火以增加材料塑性再進行彎曲,或熱彎。 3.先在彎曲件彎曲圓角內(nèi)側開槽,再進行彎曲。 圖4-12 開槽后彎曲 a)U形件 b)V形件,第三節(jié) 彎曲卸載后的回彈,一.回彈原因及表現(xiàn)形式 回彈(也稱為彈復):彎曲卸載后,由于中性層附近的彈性變形以及內(nèi)、外層總變形中彈性變形部分的恢復,使彎曲件的彎曲中心角和彎曲半徑變得和模具尺寸不一致的現(xiàn)象。,圖 彎曲時的回彈 (1) rt r0 , r↗ (2) αt α0, α↘,,,彎曲回彈的表現(xiàn)形式有兩種: (1)彎曲半徑的改變(rt ro); (2)彎曲中心角的改變(αt αo ).,,,二.影響回彈的因素,1.材料的力學性能 σs↗,回彈↗; E↘,回彈↗ 2.相對彎曲半徑r/t r/t ↘,回彈↘ 3.彎曲中心角α α↗, Δα↗ 4.彎曲方式及校正力大小 自由彎曲時的回彈角 ＞ 校正彎曲時的回彈角 校正力↗,回彈值↘,二.影響回彈的因素,5.工件形狀 U形件的回彈 ＜ V形件的回彈 形狀復雜程度↗ ,回彈角↘ 6.模具間隙 間隙↘, 回彈↘,三.回彈值的確定,1.理論計算 2.經(jīng)驗值選用,正確設計彎曲模 (1)作補償角。 圖 模具補償克服回彈,四.提高彎曲件精度的措施,(2)對于U形件彎曲,可采用背壓,也可將工件底部壓出反向凸起弧面。,第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸計算,原理:根據(jù)彎曲件應變中性層在彎曲前后長度不變的特點,先確定應變中性層位置,再計算應變中性層長度,最后得出毛坯的長度。,,,第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸的計算,據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長度應等于中性層的展開長度。,一、彎曲中性層位置的確定,中性層位置以曲率半徑,表示（右圖），通常用下面經(jīng)驗公式確定：,一.彎曲應變中性層位置的確定,經(jīng)驗公式: ρ=r+Kt 式中: K—應變中性層位移系數(shù),其值可查表3-1 。 表4-3 應變中性層位移系數(shù),二.彎曲件毛坯尺寸計算,應按不同的情況分別對待 1.r ＞ 0.5t 的彎曲件 L=l1+l2+l0=l1+l2+π/2(r+Kt) 式中: L — 毛坯展開長度(mm); l1、l2 —工件直邊長度(mm); K — 應變中性層位移系數(shù); r —彎曲件內(nèi)彎半徑(mm); t — 板厚(mm) 。,,,第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸的計算,第三章 彎曲,1.圓角半徑r0.5t的彎曲件(續(xù)),按中性層展開的原理，坯料總長度應等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，即,二.彎曲件毛坯尺寸計算,2. r ＜0.5t的彎曲件 根據(jù)彎曲前后體積相等原則可得: L=l1+l2+0.785t 修正: L=l1+l2+(0.4～0.6)t 圖4-25 一個直角彎曲件,第五節(jié) 彎曲力計算 一.自由彎曲時彎曲力計算,V形件彎曲 U件彎曲 式中: F—自由彎曲力(N); b—彎曲件寬度(mm); r—彎曲件內(nèi)彎曲半徑(mm); σb—材料抗拉強度(MPa); k—系數(shù),一般取k=1～1.3。,第五節(jié) 彎曲力計算 一.校正彎曲時彎曲力計算,F=qA 式中: F—校正彎曲力(N); A— 校正部分投影面積(mm2); q—單位面積上的校正力(MPa), 值可按表3-4選取。 圖3-35 校正彎曲示意圖,四.壓力機公稱壓力的確定,對于自由彎曲 F壓機≥ 1.3(F自+Q) 式中 F壓機—選用的壓力機公稱壓力(kN); F自—自由彎曲力(kN); Q—有壓料或頂件裝置的壓力(kN).,四.壓力機公稱壓力的確定,對于校正彎曲 F壓機 ≥1.3F校 式中 F校—校正彎曲力(kN) 。,第六節(jié) 彎曲件的工藝性,彎曲件的工藝性是指彎曲件結構形狀、尺寸精度要求、材料選用及技術要求是否適合于彎曲加工的工藝要求。,彎曲件的結構工藝性,1.彎曲件的彎曲半徑 彎曲件的彎曲半徑不能小于該工件材料的最小彎曲半徑,否則在彎曲變形區(qū)外表面將產(chǎn)生拉裂,造成廢品。,2.彎曲件的形狀,彎曲件的形狀應對稱, 彎曲半徑應左右一致,以 免板料與模具之間的摩 擦阻力不均而產(chǎn)生工件 側移。,2.彎曲件的形狀,彎曲件形狀應力求簡單。 有些帶缺口的彎曲件,缺 口要安排在彎曲成形以 后切除。 否則,彎曲時切 口處發(fā)生張口現(xiàn)象,嚴重 時將難以成形。 圖4-30 帶缺口的彎曲件,3.彎曲件上孔的位置,t ＜ 2mm, l ≥ t; t ≥ 2mm, l ≥ 2t. 圖4-33 彎曲件上的孔邊距離,4.彎曲件上增添工藝孔和工藝槽,圖4-34 防止尖角處撕裂的措施,5.彎曲件上增添工藝孔和工藝槽,6.定位工藝孔,圖4-35 定位工藝孔,第七節(jié) 彎曲件的工序安排,一.彎曲件工序安排原則 1)簡單形狀精度不高的彎曲件,如V形、U形、 Z形件,可以一次彎曲成形。 2)復雜形狀彎曲件,一般需采用兩次或多次彎曲成形。 一般先彎外角,后彎內(nèi)角。 前次彎曲要給后次彎曲留出可靠的定位,并保證后次彎曲不破壞前次已彎的形狀。 3)批量大、尺寸較小的彎曲件,為了提高生產(chǎn)率,可采用多工序的沖裁、彎曲、切斷等連續(xù)工藝成形。(avi4-64) 4)單面不對稱幾何形狀的彎曲件,若單個彎曲時毛坯容易發(fā)生偏移,可采用成對彎曲成形,彎曲后再切開。,二.典型彎曲件工序安排,圖4-36 一次彎曲成形示例,二.典型彎曲件工序安排,圖4-37 二次彎曲成形示例,二.典型彎曲件工序安排,圖4-38 三次彎曲成形示例,第八節(jié) 彎曲模設計,一.彎曲模的典型結構 為了保證彎曲件的精度,在確定彎曲模結構型式時應考慮以下幾點: 1)彎曲毛坯的定位要準確、可靠,盡可能采用水平放置。 多次彎曲最好采用同一基準定位。 2)保證毛坯在彎曲過程中不產(chǎn)生滑動偏移。 3)毛坯的安放和工件的取出要方便、安全。 4) 應考慮凸模、凹模在制造及試模返修過程中可采取減小回彈辦法的可能性。,1.V形件彎曲模,圖4-39 無壓料裝置的V形件彎曲模 1—模柄 2 —上模座 3 —導柱導套 4 、7 —定位板 5 —下模座 6 —凹模 8 —凸模,有壓料裝置的V形件彎曲模(avi4-3) 1—頂桿 2 —定位釘 3 —模柄 4 —凸模 5 —凹模 6 —下模座,圖4-40 防止毛坯偏移的措施,圖4-41 帶頂料及定料銷的彎曲模 1—凹模 2 —頂板 3 —定料銷 4 —凸凹模 5 —反側壓塊,,,第八節(jié) 彎曲模典型結構,第四章 彎曲,折板式彎曲模 (精度要求高,avi4-44),1-凸模 2－支架 3－定位板（或定位銷）4－活動凹模 5－轉軸 6－支承板 7－頂桿,2.U形件彎曲模,圖4-42 U形件彎曲模 1—模柄 2 —上模座 3 —凸模 4 —推桿 5 —凹模 6 —下模座 7 —頂料裝置 8 —頂板 9 、 10 —定位銷,圖4-43 彎曲角小于900的彎曲模(見avi4-46),3.Z形件彎曲模(見flash4-51,avi4-51a),圖4-44 Z形件彎曲模 1—頂板 2 —托板 3 —橡膠 4 —壓塊 5 —上模座 6、7 —凸模 8 —下模座 9 —反側壓塊,4.帽罩形件彎曲模,圖4-45 兩次彎曲四角形件(c圖有誤),4.帽罩形件彎曲模,圖4-46 一次彎曲四角形件(1)(見avi4-49),,,第四章 彎曲,,一次彎曲四角形件(2)(見avi4-50),1－凹模 2－活動凸模 3－擺塊 4－墊板 5－推板,5.圓形件彎曲模,(1)一段通心的圓筒形件應盡量采用標準規(guī)格的管材用切斷方法獲得,不僅質量有保證,而且加工費很低。 (2)大直徑圓筒形件: 滾彎 (3)中小直徑圓筒形件: 模具 彎曲模結構形式設計依據(jù): (1)工件直徑;(2)尺寸精度;(3)生產(chǎn)批量,5.圓形件彎曲模(圓形件直徑≤5mm)(見avi4-53)(avi4-54,avi4-54-2),圖4-47 小圓形件一次彎曲成形模 1—模柄 2 —上模板 3 —墊板 4 —凸模 5 —導柱 6 —芯軸 7 —彈簧 8 —支架 9 —導套 10 —圓柱銷 11 —下模座 12 —墊板 13 —凹模 14 —凹模鑲塊 15 —壓料板 16 —固定板 17 —彈簧 18 —卸料螺釘 19 —內(nèi)六角螺釘,圖4-48 擺動式圓形件一次成形彎曲模 (5mm＜圓形件直徑＜20mm) 1—模柄 2—凸模支架 3—芯棒 4—凹模支架 5—成形滑塊 6 —擺動塊 7 —限制塊 8 —拉簧 9 —底座 10 —滑板 11 —螺釘 12 —導柱 13 —芯軸 14 —滾套,圖4-49 a)波浪形壓彎模(圓形件直徑＞20 mm) 1—螺塞 2 —定位板 3 —頂料桿 4 —凹模 5 —壓料桿 6 —凸模 b)彎圓模 1 —支架 2 —凸模 3 —凹模 4 —定位釘 5 —定位塊,,第三章 彎曲,大圓一次彎曲成形模(帶擺動凹模的一次彎曲成形模)(avi4-57) (8mm＜圓形件直徑＜30mm) 1－支撐 2－凸模 3－擺動凹模 4－頂板,其它形狀彎曲件的彎曲模,由于品種繁多,其工序安排和模具設計只能根據(jù)彎曲件的形狀和尺寸精度等要求來考慮,不可能有一個統(tǒng)一不變的彎曲方法。,,,滾軸式彎曲模(avi4-60),1－凸模 2－定位板 3－凹模 4－滾軸 5－擋板,,,帶擺動凸模彎曲模(avi4-61),擺動凸模,壓料裝置,凹模,,,帶擺動凹模的彎曲模(avi4-62),定位板,擺動凹模,凸模,第三章 彎曲工藝與彎曲模設計,(avi4-59ab) 立式卷圓模預彎模(鉸鏈件彎曲模),第四章 彎曲,臥式卷圓模(鉸鏈件彎曲模)(avi4-59c),,凸、凹模間隙C,3.5.2彎曲模工作部分尺寸的計算,凸、凹模間隙： 指彎曲模中凸、凹模之間的單邊間隙，用C表示。,彎曲V形件時：凸、凹模間隙靠壓力機調(diào)節(jié)控制，無須模具結構保證。,,凸、凹模間隙C,鋼板：C＝（1.05～1.15）t； 有色金屬: C＝（1～1.1）t。,彎曲U形件時，凸、凹模間隙由模具保證。,彎曲模凸、凹模間隙值的經(jīng)驗公式：,,凸、凹模寬度尺寸（U形件）計算,工件標注外形尺寸時：,①確定凹模為基準件。,②凹模寬度計算：,工件標注雙向對稱偏差（L±Δ）時，x＝0.5； 工件標注單向偏差（ )時，x=0.75。 δd取IT7～IT9,③凸模寬度計算：,按凹模實際尺寸配制，保證單邊間隙C。,,工件標注內(nèi)形尺寸時：,①確定基準：以凸模為基準件。,②凸模寬度計算：,工件標注雙向對稱偏差（L±Δ）時，x＝0.5； 工件標注單向偏差（ )時，x=0.75。 δd取IT7～IT9,③凹模寬度計算：,按凸模實際尺寸配制，保證單邊間隙C。,,,,凸、凹模圓角半徑計算,凸模圓角半徑rp：,當r≥rmin時：rp=r,當r＜rmin： ①先取rp≥rmin彎曲成形； ②再增加一套整形工序，使rp=r,,,凸模圓角半徑rp應根據(jù)回彈值做相應修正。,,式中： r ——彎曲件內(nèi)側彎曲半徑，mm； σs ——材料的屈服強度，MPa； E ——材料的彈性模量，MPa； t ——彎曲件厚度，mm。,當r精度要求較高時：,,凹模圓角半徑rd：,,,rd根據(jù)板料厚度t取值（或按表3.5查?。?當t≤2mm時：rd ＝（3～6）t 當t＝2～4mm時：rd ＝（2～4）t 當t＞4mm時：rd ＝2t,凹模入口處圓角半徑rd：,注意：凹模入口處兩側的圓角半徑rd應相等,,凹模深度：,,,指彎曲件的彎曲邊在凹模內(nèi)的非變形區(qū)的直線段長度,凹模深度過小，兩邊自由部分過大，造成彎曲件回彈量大，工件不平直； 凹模深度過大，則增大了凹模尺寸，浪費模具材料，且需要大行程的壓力機。,經(jīng)驗取值：按表3.5,