模具技术概论课题课件3.pptx

1、课题课题3 弯曲工艺与弯曲模弯曲工艺与弯曲模一弯曲工艺及弯曲件的工艺性弯曲就是将板料、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，形成所需形状零件的冲压工序。1.弯曲变形分析 变形过程 弯曲变形过程：弹性变形塑性变形校正的过程。变形特点a.变形区主要集中在弯曲件的圆角部分，远离圆角的两端平直部分，几乎没有变形。b.在变形区内，板料外区(靠凹模一侧)的金属切向受拉而伸长，内区(靠凸模一侧)的金属切向受压而缩短。中性层中性层：在内区和外区两个区之间，必有一层切向应力为零或切向应变为零的金属层。c.当弯曲半径与板厚之比r/t(称为相对弯曲半径)较小时，中性层位置将由板料中心向内侧移动。d

2、.弯曲变形区内板料横截面的变化有以下两种情况。宽板(B3t)弯曲后横截面无明显变化，仍保持为矩形。窄板(B3)弯曲后原矩形断面变成了扇形。2.弯曲件的工艺性结构与结构与尺寸尺寸a.形状：弯曲件的形状最好对称，且弯曲半径左右一致。b.弯曲半径：最小弯曲半径rmin/t是弯曲变形的工艺极限。弯曲件的圆角半径r/t应大于板料许可的最小弯曲半径rmin/t，否则就会产生弯裂。c.直边高度：弯曲件的弯边高度应为hr+2t。d.孔边距：为避免孔处弯曲后的变形，一般孔边到弯曲半径r中心的距离要满足以下关系：当t2mm时，Lt 当t2mm时，L2t防止孔变形的措施：如果上述关系不满足，在结构许可的情况下，可变

3、形区附近冲出形缺口或冲出工艺孔，以保证冲出的孔不产生变形e.防止根部开裂的结构f.弯曲件的尺寸标注：弯曲件尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排。弯曲件的弯曲件的精度精度：弯曲件的精度受坯料定位、偏移、回弹等诸多因素的影响，一般弯曲件长度的尺寸公差等级在ITl3级以下，未注弯曲角度的极限偏差见表1-19。通常经整形工序提高弯曲件的精度。表表1-19 未未注弯曲角度的极限偏差（摘自注弯曲角度的极限偏差（摘自GBT13915-2013）弯曲件的弯曲件的材料材料：弯曲件的材料要求具有足够的塑性和小的屈强比Re/Rm。足够的塑性和较小的屈强比能保证弯曲时不开裂，小的屈弹比Re/E能使弯曲件的形状和尺寸准确

4、。脆性较大的材料，如磷青铜、铍青铜、弹簧钢等，要求弯曲时有较大的相对弯曲半径，否则容易发生裂纹。对于非金属材料，只有塑性较大的纸板、有机玻璃才能进行弯曲，而且在弯曲前材料要进行预热，一般要求r/t大于35。二弯曲件的主要质量问题及控制1.弯裂及其弯裂及其控制控制板料是否会产生弯裂，取决于相对弯曲半径r/t，当 r/trmin/t时，就会产生弯裂。最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径rmin/t：弯曲时板料最外层纤维濒于拉裂时的曲率半径rmin/t称之为最小相对弯曲半径。影响最小相对弯曲半径的因素主要有材料性能及状态、板料的表面和剪切断面质量、弯曲方向影响等。各种材料在不同状态下的最小相对弯曲半径的

5、数值可参见表1-20。防止弯裂的措施当零件的相对弯曲半径小于最小相对弯曲半径rmin/t时，常一些措施防止弯裂，诸如：1.退火或去除硬化层后弯曲；2.加热弯曲；3.消除冲裁毛刺或将毛刺置于内侧弯曲；4.两次弯曲(先加大弯曲半径，退火后再按工件要求的小弯曲半径弯曲)；5.对较厚材料的开槽弯曲(如图1-64所示)等。2.回弹及其控制回弹及其控制 回弹现象：弯曲变形结束后，工件从模具中取出，发现工件的角度与内侧半径与模具的角度和圆角半径不一致，这种现象叫回弹。影响回弹的因素a.材料的力学性能：回弹角的大小与材料的屈服强度Re成正比，与弹性模量E成反比。b.相对弯曲半径r/t：r/t愈小，则变形程度就

6、愈大，板料中性层的纯弹性变形占总变形中的比重减小，回弹角就相对愈小。c.弯曲方式：校正弯曲由于可增加圆角处的塑性变形程度，因而与自由弯曲相比，回弹较小。d.模具间隙：在弯曲U形件时，凸、凹模之间间隙越小，则回弹量就越小。e.弯曲件的形状：一次弯曲成形件的数量越多，由于各部分的相互牵制作用大，所以回弹量就越小。回弹量的确定 减小回弹的措施a.设计方面：改进弯曲件的结构设计。1.在弯曲变形区压制加强筋；2.当r/t12时回弹角最小，可供产品设计选用；3.在不影响产品使用性能的条件下，选用弹性模量大、屈服极限低、力学性能较稳定的材料。b.工艺方面1.对硬材料弯曲前进行退火处理，降低它的屈服极限以减少

7、回弹；2.采用校正弯曲代替自由弯曲，达到减少回弹量；3.对于相对弯曲半径很大的弯曲件，宜采用拉弯工艺进行弯曲。c.在模具结构上采取措施a)补偿法：1.在凸模和凹模工作部分减去回弹量以修正其尺寸和形状；2.或利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量。b)校正法：改变凸模的结构，使校正压力集中在弯曲变形区，加大变形区的变形程度以减小回弹c)端部加压：在弯曲件直边的端部加压，使弯曲变形区的内、外区都处于压应力状态而减少回弹，并能得到较精确的弯边高度d)软凹模：利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲，如图1-70所示。弯曲时金属板料内、外侧不仅会受到聚氨酯凹模强大的的压

8、力作用，而且变形区仅在圆角局部，因而回弹很小。3.偏移及其控制偏移及其控制偏移现象：弯曲坯料在弯曲过程中沿凹模圆角滑移时，会因摩擦阻力不等造成其在弯曲过程中沿长度方向产生移动，造成弯曲件在弯曲后两直边的高度不符合图样要求，这种现象称为偏移。控制偏移的措施a.控制偏移可采用压料或顶料装置，使板料在压紧的状态下逐渐弯曲成形；b.或利用毛坯上的孔或先冲出工艺孔，将定位销插入孔内再弯曲；c.而对于将形状不对称的弯曲件先按对称形状进行弯曲，然后再切断，克服偏移。三 弯曲工艺设计与计算1.坯料尺寸的计算计算原理：计算原理：弯曲件坯料尺寸应等于弯曲变形区中性层的长度。中性层位置的确定rxt 弯曲件展开尺寸计

9、算b.r0.5t的弯曲件 这类弯曲件属于无圆角半径弯曲，弯曲中会产生严重变薄，其坯料尺寸是根据弯曲前后材料体积不变的原则进行计算的。2.弯曲力的计算 校正弯曲 F校Aq表表1-23 单位面积校正单位面积校正力力 顶件力、压料力对于设有顶件装置或压料装置的弯曲模，其顶件力FY(或压料力FY)可以近似按下式计算 FD(FY)(0.30.8)F自 弯曲时压力机压力的确定a.对于有压料的自由弯曲，压力机公称压力应为 P(1.61.8)(F自FY)b.对于校正弯曲，压力机公称压力可取 P(1.11.3)F校 四弯曲模典型结构1.单工序弯曲模 V形件弯曲模V形件弯曲模结构简单，但弯曲时毛坯容易产生偏移。为

10、了保证弯曲后零件表面光滑和无划痕结构的弯曲模。带折页凹模的弯曲带折页凹模的弯曲模模该模具克服了一般弯曲模不能精确保证两直边的孔同轴的缺陷。U形件弯曲模U形件带折页凹模的弯曲模与精弯模弯曲角小于90的闭角U形件弯曲模的两种结构平板料一次弯成异形U形件的弯曲模帽罩形弯曲件两次成形工艺与模具帽罩形弯曲件一次成形的模具结构a)b)L形件弯曲模对于两直边不相等的L形件，必须用压料板将坯料压住或利用定位销定位（利用孔或冲出工艺孔。由于弯曲时凸模1承受较大水平侧压力，因此需设置反侧压块2，以平衡侧压力。反侧压块应高出凹模3的上平面。Z形件弯曲模活动凸模Z型件弯曲模1凸模 2凹模 3顶板 4上模座 5压板 6

11、橡皮 7支撑板 8活动凸模 其他形件弯曲模a.铰链件弯曲模b.对于直径d5mm的小圆形件，一般先弯成U形，再将U形弯成圆形1一凸模 2压板 3芯棒 4一坯料 5一凹模 6滑块 7侧楔 8活动凹模c.大圆形件，根据圆形件的精度和料厚等要求不同，可以采用一次成形、二次成形甚至三次成形方法。大圆的二次成形弯曲模大圆的一次成形弯曲模d.异形件的模具结构1凸模 2斜楔 3凹模 4弹簧 5下模座 6工件 级进弯曲模对于批量大、尺寸小不便拿取和定位的弯曲件，为了提高生产率和安全性，保证零件质量，多采用级进弯曲模进行多工位的冲裁、弯曲、切断等工艺。1凸凹模 2推杆 3卸料板 4冲孔凸模 5反侧压块 6弯曲凸模

12、 7下剪刃 8冲孔凹模 复合弯曲模 c)五弯曲模工作部分设计弯曲模工作部分的设计主要是指凸、凹模的圆角半径和凹模的深度。对于U形件弯曲模则还有凸、凹模之间的间隙及模具横向尺寸。1.凸模圆角半径当弯曲件的变形程度r/t5，且rrmin时，圆角回弹很小，则取rpr。如果rrmin，则应以rprmin先弯曲，然后经整形工序达到零件的rrmin要求，而整形模的rpr。当弯曲件的变形程度r/t10，圆角回弹较大，根据回弹值进行修正。2.凹模圆角半径凹模的圆角半径不能选得太小，以免弯曲时材料表面擦伤或出现压痕，且凹模两边的圆角半径应一致。凹模口圆角半径通常根据材料的厚度选取或见表1-24。3.凹模深度凹模的深度指弯曲件在凹模内的直边长度。凹模的深度过小会使坯料两边自由部分过大，这样回弹大而且自由部分不平直；若大则凹模尺寸增大，压力机还要有较大的工作行程。凹模的圆角半径与凹模深度L0见表1-24。V形凹模底部可开退刀槽或取圆角半径r底为 r底(0.60.8)(rpt)4.间隙V形件弯曲模的间隙是靠调整压力机的闭合高度来控制的，模具设计时可不考虑其间隙。对于U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙Z一般可按下式计算弯曲有色金属时 Ztmin+ct 弯曲黑色金属时 Ztmax+ct 5.横向尺寸