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(jì)算,第五節(jié) 彎曲力的計(jì)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(shè)計(jì),第一節(jié) 彎曲變形過程及變形特點(diǎn),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(zhǔn)確工藝計(jì)算難，模具動(dòng)作復(fù)雜、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)律性不強(qiáng)。,彎曲所使用的模具。,彎曲方法可分為在壓力機(jī)上利用模具進(jìn)行的壓彎以及在專用彎曲設(shè)備上進(jìn)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(zhǎng),在內(nèi)層切向纖維受壓縮而縮短。 應(yīng)變中性層:在縮短和伸長(zhǎng)兩變形區(qū)域之間,必有一層金屬纖維變形前后長(zhǎng)度保持不變。 隨著彎曲逐漸進(jìn)行,應(yīng)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(dāng)r/t=1/2[(E/σs)-1]時(shí),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(kuò)展。 3.純塑性彎曲階段: r/t進(jìn)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(jì)。,五.板料塑性彎曲的變形特點(diǎn),1.應(yīng)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(yīng)變中性層長(zhǎng)度不變: l=αρ R=r+ηt 塑性彎曲后,其應(yīng)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(dāng)b/t＞3時(shí), 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(shí),隨著凸模下行, r/t和η不斷減少,所以板料的應(yīng)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(xué)性能 塑性指標(biāo)(δ、Ψ等),2.板料的軋制方向與彎曲線夾角的關(guān)系 (1)彎曲件的彎曲線與板料軋制方向垂直時(shí),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(shí),最小彎曲半徑最大; 圖 板料的纖維方向?qū)澢霃降挠绊?,3.板料表面及沖裁斷面的質(zhì)量 沖裁件斷面上的斷裂帶及毛刺在拉應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中,導(dǎo)致彎曲件從側(cè)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(jì)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(guān)系: 式中:δ — 伸長(zhǎng)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(yīng)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(guān)系: δ= Ψ/(1- Ψ) 根據(jù)式(4-15), ρ=(r/t+ η/2)ηβt,當(dāng)板料寬度大于板料厚度3倍時(shí),則 ρ=(r/t+ η/2)ηt 將上式與式(4-19)代入式(4-18),化簡(jiǎn)后得:,2.最小彎曲半徑的經(jīng)驗(yàn)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(jìn)行彎曲。 2.采用先退火以增加材料塑性再進(jìn)行彎曲,或熱彎。 3.先在彎曲件彎曲圓角內(nèi)側(cè)開槽,再進(jìn)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(fù)):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(fù),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(shí)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(xué)性能 σs↗,回彈↗; E↘,回彈↗ 2.相對(duì)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(shí)的回彈角 ＞ 校正彎曲時(shí)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(fù)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(jì)算 2.經(jīng)驗(yàn)值選用,正確設(shè)計(jì)彎曲模 (1)作補(bǔ)償角。 圖 模具補(bǔ)償克服回彈,四.提高彎曲件精度的措施,(2)對(duì)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(jì)算,原理:根據(jù)彎曲件應(yīng)變中性層在彎曲前后長(zhǎng)度不變的特點(diǎn),先確定應(yīng)變中性層位置,再計(jì)算應(yīng)變中性層長(zhǎng)度,最后得出毛坯的長(zhǎng)度。,,,第四節(jié) 彎曲件毛坯尺寸的計(jì)算,據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長(zhǎng)度應(yīng)等于中性層的展開長(zhǎng)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(yàn)公式確定：,一.彎曲應(yīng)變中性層位置的確定,經(jīng)驗(yàn)公式: ρ=r+Kt 式中: K—應(yīng)變中性層位移系數(shù),其值可查表3-1 。 表4-3 應(yīng)變中性層位移系數(shù),二.彎曲件毛坯尺寸計(jì)算,應(yīng)按不同的情況分別對(duì)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(zhǎng)度(mm); l1、l2 —工件直邊長(zhǎng)度(mm); K — 應(yīng)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(jì)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(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和，即,二.彎曲件毛坯尺寸計(jì)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(gè)直角彎曲件,第五節(jié) 彎曲力計(jì)算 一.自由彎曲時(shí)彎曲力計(jì)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(qiáng)度(MPa); k—系數(shù),一般取k=1～1.3。,第五節(jié) 彎曲力計(jì)算 一.校正彎曲時(shí)彎曲力計(jì)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(jī)公稱壓力的確定,對(duì)于自由彎曲 F壓機(jī)≥ 1.3(F自+Q) 式中 F壓機(jī)—選用的壓力機(jī)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(jī)公稱壓力的確定,對(duì)于校正彎曲 F壓機(jī) ≥1.3F校 式中 F?！Ｕ龔澢?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(jié)構(gòu)形狀、尺寸精度要求、材料選用及技術(shù)要求是否適合于彎曲加工的工藝要求。,彎曲件的結(jié)構(gòu)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(yīng)對(duì)稱, 彎曲半徑應(yīng)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(cè)移。,2.彎曲件的形狀,彎曲件形狀應(yīng)力求簡(jiǎn)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(shí)切 口處發(fā)生張口現(xiàn)象,嚴(yán)重 時(shí)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(jiǎn)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(fù)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(duì)稱幾何形狀的彎曲件,若單個(gè)彎曲時(shí)毛坯容易發(fā)生偏移,可采用成對(duì)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(shè)計(jì),一.彎曲模的典型結(jié)構(gòu) 為了保證彎曲件的精度,在確定彎曲模結(jié)構(gòu)型式時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn): 1)彎曲毛坯的定位要準(zhǔn)確、可靠,盡可能采用水平放置。 多次彎曲最好采用同一基準(zhǔn)定位。 2)保證毛坯在彎曲過程中不產(chǎn)生滑動(dòng)偏移。 3)毛坯的安放和工件的取出要方便、安全。 4) 應(yīng)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(dǎo)柱導(dǎo)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(cè)壓塊,,,第八節(jié) 彎曲模典型結(jié)構(gòu),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(dòng)凹模 5－轉(zhuǎn)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(cè)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(dòng)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(yīng)盡量采用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的管材用切斷方法獲得,不僅質(zhì)量有保證,而且加工費(fèi)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(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)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(dǎo)柱 6 —芯軸 7 —彈簧 8 —支架 9 —導(dǎo)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(dòng)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(dòng)塊 7 —限制塊 8 —拉簧 9 —底座 10 —滑板 11 —螺釘 12 —導(dǎo)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(dòng)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(dòng)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(shè)計(jì)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(gè)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(dòng)凸模彎曲模(avi4-61),擺動(dòng)凸模,壓料裝置,凹模,,,帶擺動(dòng)凹模的彎曲模(avi4-62),定位板,擺動(dòng)凹模,凸模,第三章 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì),(avi4-59ab) 立式卷圓模預(yù)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(jì)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(shí)：凸、凹模間隙靠壓力機(jī)調(diào)節(jié)控制，無須模具結(jié)構(gòu)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(shí)，凸、凹模間隙由模具保證。,彎曲模凸、凹模間隙值的經(jīng)驗(yàn)公式：,,凸、凹模寬度尺寸（U形件）計(jì)算,工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)：,①確定凹模為基準(zhǔn)件。,②凹模寬度計(jì)算：,工件標(biāo)注雙向?qū)ΨQ偏差（L±Δ）時(shí)，x＝0.5； 工件標(biāo)注單向偏差（ )時(shí)，x=0.75。 δd取IT7～I(xiàn)T9,③凸模寬度計(jì)算：,按凹模實(shí)際尺寸配制，保證單邊間隙C。,,工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)：,①確定基準(zhǔn)：以凸模為基準(zhǔn)件。,②凸模寬度計(jì)算：,工件標(biāo)注雙向?qū)ΨQ偏差（L±Δ）時(shí)，x＝0.5； 工件標(biāo)注單向偏差（ )時(shí)，x=0.75。 δd取IT7～I(xiàn)T9,③凹模寬度計(jì)算：,按凸模實(shí)際尺寸配制，保證單邊間隙C。,,,,凸、凹模圓角半徑計(jì)算,凸模圓角半徑rp：,當(dāng)r≥rmin時(shí)：rp=r,當(dāng)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(yīng)根據(jù)回彈值做相應(yīng)修正。,,式中： r ——彎曲件內(nèi)側(cè)彎曲半徑，mm； σs ——材料的屈服強(qiáng)度，MPa； E ——材料的彈性模量，MPa； t ——彎曲件厚度，mm。,當(dāng)r精度要求較高時(shí)：,,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(dāng)t≤2mm時(shí)：rd ＝（3～6）t 當(dāng)t＝2～4mm時(shí)：rd ＝（2～4）t 當(dāng)t＞4mm時(shí)：rd ＝2t,凹模入口處圓角半徑rd：,注意：凹模入口處兩側(cè)的圓角半徑rd應(yīng)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(zhǎng)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(fèi)模具材料，且需要大行程的壓力機(jī)。,經(jīng)驗(yàn)取值：按表3.5,