彎曲模和拉深模解析

1、彎曲模和拉深模-彎曲模的基本原理彎曲模的基本原理（一）一、彎曲的基本原理（一）彎曲工藝的概念及彎曲件1. 彎曲工藝：是根據(jù)零件形狀的需要，通過(guò)模具和壓力機(jī)把毛坯彎成一定角度，一定形狀工件的沖壓工藝方法。2 .彎曲成形工藝在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如汽車上很多履蓋件，小汽車的柜架構(gòu)件，摩托車上把柄， 腳支架，單車上的支架構(gòu)件，把柄，小的如門扣，夾子（鐵夾）等。（二）、彎曲的基本原理：以 V形板料彎曲件的彎曲變形為例進(jìn)行說(shuō)明。其過(guò)程為：1 .凸模運(yùn)動(dòng)接觸板料（毛坯）由于凸，凹模不同的接觸點(diǎn)力作用而產(chǎn)生彎短矩，在彎矩作用下發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生彎 曲。2 .隨著凸模繼續(xù)下行，毛坯與凹模表面逐漸靠

2、近接觸，使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少，毛坯與凹模接觸點(diǎn)由凹 模兩肩移到凹模兩斜面上。（塑變開(kāi)始階段）。3. 隨著凸模的繼續(xù)下行，毛坯兩端接觸凸模斜面開(kāi)始彎曲。（回彎曲階段）。4. 壓平階段，隨著凸凹模間的間隙不斷變小，板料在凸凹模間被壓平。5. 校正階段，當(dāng)行程終了，對(duì)板料進(jìn)行校正，使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需的形狀。（三）、彎曲變形的特點(diǎn)：彎曲變形的特點(diǎn)是：板料在彎曲變形區(qū)內(nèi)的曲率發(fā)生變化，即彎曲半徑發(fā)生變化。從彎曲斷面可劃分為三個(gè)區(qū)：拉伸區(qū)、壓縮區(qū)和中性層。二、彎曲件的質(zhì)量分析在實(shí)際生產(chǎn)中，彎曲件的主要質(zhì)量總是有回彈、滑移、彎裂等。1. 彎曲件的回彈：由于彈性回復(fù)的存在，使彎曲件彎

3、曲部分的曲率半徑和彎曲角度在彎曲外力撤去后（工件小模具中取出后）發(fā)生變化（與加工中在模具里的形狀發(fā)生變化）的現(xiàn)象稱彈性回復(fù)跳（回彈）。回彈以彎曲角度的變化大小來(lái)衡量。= -緘1）影響回彈的回素：A. 材料的機(jī)械性能與屈服極限成正比，與彈性模數(shù)E成反比。B. 相對(duì)彎曲半徑r/t，r越小，變形量越大，彈性變形量所點(diǎn)變形量比例越小?；貜椩叫?。C. 彎曲力：彎曲力適當(dāng)，帶校正成分適合，彎曲回彈很小。D. 磨擦與間隙：磨擦越大，變形區(qū)拉應(yīng)力大，回彈小。凸、凹模之間隙小，磨擦大，校正力大，回彈小。E. 彎曲件的形狀：彎曲部分中心角越大，彈性變形量越大，回彈大，形狀越復(fù)雜，回彈時(shí)各部分相應(yīng)牽制，回 彈小。2

4、）回彈值的確定，可查表。3）減小回彈的措施：A. 從工件設(shè)計(jì)上采取措施。a）.加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)b）.材料的選用：選用彈性模數(shù)大，屈服極限小，機(jī)械性能穩(wěn)定的材料。B. 工藝措施a）.采用校正彎曲，增加彎曲力b）.冷作硬化材料，彎曲前進(jìn)行退火，降低屈服極限。c）.加熱彎曲d）. r/t100 用拉深彎曲C. 模具結(jié)構(gòu)上采取措施。a）.rt時(shí)，V形彎曲可在凸模上減去一個(gè)回彈角，U形彎曲可將凸模壁作出等于回彈角的傾斜角或?qū)⑼鼓ｍ斆孀龀苫∶鎎）.減小凸模與工件的接觸區(qū)，使壓力集中于角部 c）. U形件可以采用較少的間隙。2. 彎曲件的彎裂彎曲件變形區(qū)外邊是拉伸區(qū)，當(dāng)此區(qū)的拉應(yīng)力超出材料的應(yīng)力極限時(shí)（強(qiáng)度極限

5、）就產(chǎn)生裂紋。彎曲件的相對(duì)彎曲半徑 r/t越小，則變形越大，越易拉裂。3. 彎曲件的滑移由于毛坯與模具之間磨擦的存在，當(dāng)磨擦力不平衡時(shí)造成毛坯的移位，稱作滑移，使彎曲件的尺寸達(dá)不到要求：1）產(chǎn)生滑移的原因：由于兩邊磨擦力不等。A. 工作不對(duì)稱，毛坯兩邊與凹模接觸面不相等。B. 凹模兩邊的邊緣圓角半徑不相等，半徑小，磨擦力更大。C. 兩邊折彎的個(gè)數(shù)不一樣。D. V形彎曲中凹模不是中心對(duì)稱，角度小的一邊正壓力大，磨擦大E. 凹模兩邊的間隙和潤(rùn)滑情況不一樣。2）防止滑移的措施A. 盡可能采用對(duì)稱凹模，邊緣圓角相等，間隙均勻。B. 采用彈性頂件裝置的模具結(jié)構(gòu)。C. 采用定位銷的模具結(jié)構(gòu)。4. 補(bǔ)充內(nèi)容

6、：A. 彎曲可以壓力機(jī)上進(jìn)行，亦可以專用的彎曲機(jī)械彎曲設(shè)備上進(jìn)行。B. 彎曲分自由彎曲和校正彎曲：自由彎曲是指當(dāng)彎曲終了時(shí)，凸模、毛坯和凹模三者吻合后就不再下壓。校正 彎曲是指三者吻合后繼續(xù)下壓，對(duì)工件起校正作用，產(chǎn)生進(jìn)一步的塑變。彎曲模的基本原理（二）三、彎曲件的工藝性：對(duì)彎曲件工藝性影響最大的是彎曲半徑，彎曲件的幾何形狀，材料的機(jī)械性能及尺寸精度。1. 最小彎曲半徑：表示彎曲時(shí)在保證外層纖維不發(fā)生破壞的條件下，所能彎曲零件內(nèi)表面的最小圓角半徑，稱作彎曲件的最小彎曲半徑，的成形極限。最小彎曲半徑的影響因素：A. 材料的機(jī)械性能。B. 彎曲線的方向：由于板料的扎制造成板料性能和各項(xiàng)異性，扎制方

7、向塑性較好，使彎曲的切向變形方向與扎制方向 一致。C. 板料寬度：寬度加大，最小彎曲半徑增大。D. 板料的表面質(zhì)量。E. 彎曲角。F. 板料的厚度。2. 彎曲件直邊高度彎曲件的彎曲邊高度不宜太小，hR+2t，如彎曲邊高度太小，則難以形成足夠的彎矩。3. 階梯形彎曲件的彎曲。階梯毛坯進(jìn)行彎曲時(shí)，在階梯根部易產(chǎn)生裂紋，需把階梯根部設(shè)計(jì)在彎曲變形區(qū)之外，或采用切槽的方法。4. 彎曲件的孔邊距。如果預(yù)先沖出的孔位于板料的彎曲變形區(qū)，則彎曲后孔要發(fā)生變形，要把孔設(shè)計(jì)在彎曲變形區(qū)以外?？妆谂c彎曲半徑r中心的距離Z與板料厚度有關(guān)。t=tt=2mm,L=2t 彎曲模的基本原理（三）四、彎曲毛坯的尺寸計(jì)算彎曲零

8、件毛坯展開(kāi)尺寸具體計(jì)算的程序是：先將零件劃分成直線和圓角的各個(gè)不同單元體。直線部分的長(zhǎng)度不變，而彎曲的圓角部分長(zhǎng)度則需要考慮材料的變形和應(yīng)變中性層的相對(duì)移動(dòng)。故整個(gè)毛坯的展開(kāi)尺寸應(yīng)等于彎曲零件各部分長(zhǎng)度的總和。p =R+kt其中k是中性層位移系數(shù)，與 r/t有關(guān)。1. 有圓角半徑的彎曲r0.5t的彎曲件即稱有圓角半徑的彎曲件。由于彎曲部分變薄不嚴(yán)重及斷面畸變較小，所以可按中性層展開(kāi)長(zhǎng)度等于 毛坯長(zhǎng)度的原則，求得毛坯尺寸。L=工 IE+ 工 lwL-彎曲件毛坯長(zhǎng)度；工IE-彎曲件各直線段之各；工lw-各彎曲部分的展開(kāi)長(zhǎng)度之和。Lw= na /180 y +kt）其中：a -彎曲中心角k-中性層位

9、移系數(shù)。2. 無(wú)角半徑的彎曲、無(wú)圓角半徑或圓角半徑很?。╮rmin然后加一次整形工序，整形模的尺寸為rt=r。B. 凹模圓角半徑凹模圓角半徑不能過(guò)小，以免材料表面擦傷。在實(shí)際生產(chǎn)中，凹模圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度來(lái)選?。寒?dāng) t4 Ra=2tV形凹模底部可開(kāi)退刀?；蛉A角半徑Ra為：Ra=（0.6 0.8）（rt+t）2. 凹模工作深度凹模深度I要適當(dāng)，若過(guò)小，則工件兩端的自由部分太多，彎曲件回彈大，不平直，影響零件質(zhì)量；若過(guò)大，凹模增大， 消耗模具鋼材多，且需要壓力機(jī)有較大的行程。3. 凸模和凹模的間隙彎曲U形件時(shí)，其凸凹模間隙 z的大小，對(duì)彎曲件質(zhì)量有直接影響。過(guò)大的間隙將引起回彈角的增大，

10、過(guò)小時(shí)，引起 工件材料厚度的變薄，降低了模具使用壽命。凸凹模例題的間隙值一般可按下式計(jì)算：Z=t+ +ctZ-彎曲凸凹模單邊間隙t-材料厚度；-材料厚度正偏差；C-根據(jù)彎曲件高度和彎曲線長(zhǎng)度而決定的系數(shù)，一般取 0.040.15。4. 凸模和凹模的寬度尺寸計(jì)算凸、凹模寬度尺寸是指 Lt與La的尺寸。拉深模的基本原理（一）拉深是利用模具將平板毛坯或半成品毛坯拉深成開(kāi)口空心件的一種冷沖壓工藝。拉深工藝可制成的制品形狀有：圓筒形、階梯形、球形、錐形、矩形及其它各種不規(guī)則的開(kāi)口空心零件。拉深工藝與其它沖壓工藝結(jié)合，可制造形狀復(fù)雜的零件，如落料工藝與拉深工藝組合在一起的落料拉深復(fù)合模。日常生活中常見(jiàn)的拉

11、深制品有：旋轉(zhuǎn)體零件：如搪瓷臉盆，鋁鍋。方形零件：如飯盒，汽車油箱復(fù)雜零件：如汽車覆蓋件。圓形拉深的基本原理一、拉深的變形過(guò)程用座標(biāo)網(wǎng)格試驗(yàn)法分析。拉深時(shí)壓邊圈先把中板毛坯壓緊，凸模下行，強(qiáng)迫位于壓邊圈下的材料（凸緣部分）產(chǎn)生塑性變形而流入凸凹模間隙形成圓筒側(cè)壁。觀察拉深后的網(wǎng)格發(fā)現(xiàn)：底部網(wǎng)格基本保持不變，筒壁部分發(fā)生較大變化。1 .原間格相等的同心圓成了長(zhǎng)度相等，間距增大的圓周線，越接近筒口，間距增大。2 .原分度相等的輻射線變成垂直的平行線，而且間距相等。3.凸緣材料發(fā)生徑向伸長(zhǎng)變形和切向壓縮變形?？偨Y(jié)：拉深材料的變形主要發(fā)生在凸緣部分，拉深變形的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是凸緣處的材料在徑向拉應(yīng)力和切向

12、壓應(yīng)力的作用下產(chǎn)生塑性變形，凸緣不斷收縮而轉(zhuǎn)化為筒壁的過(guò)程，這種變形程度在凸緣的最外緣為最大。二、各種拉深現(xiàn)象由于拉深時(shí)各部分的應(yīng)力（受力情況）和變形情況不一樣，使拉深工藝出現(xiàn)了一些特有的現(xiàn)象：1 .起皺：A. 拉深時(shí)凸緣部分的切向壓應(yīng)力大到超出材料的抗失穩(wěn)能力，凸緣部分材料會(huì)失穩(wěn)而發(fā)生隆起現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱起皺起皺首先在切向壓應(yīng)力最大的外邊緣發(fā)生，起皺嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起拉度.B. 起皺是拉深工藝產(chǎn)生廢品的主要原因之一，正常的拉深工藝中是不允許的.常采用壓力圈的壓力壓住凸緣部分材料來(lái)防止起皺.C. 起皺的影響因素：a）.相對(duì)厚度：t/D其中t-毛坯厚度,D-毛坯直徑判斷是否起皺的條件：D-d0.5mm

13、，計(jì)算時(shí)以料厚中線為準(zhǔn)。當(dāng)R仁R2時(shí)，D=Jd42+4dH-3. 44RdR1 工 R2D=八吐+6- 28期1+3站+4訕+6 28R2+4-斗D=*川+628屈1+4 吐+8FD=Jd2J+4d3h-L72Rd2-0.56R五、圓筒形件拉深系數(shù)i. 拉深系數(shù)的概念。拉深系數(shù)是指拉深后工件直徑d與拉深前毛坯直徑 D之比M=d/DA. （ M ml,則可一次拉深成形；如 mz1 ,可以按無(wú)凸緣筒形件進(jìn)行工藝計(jì)算和拉深，即：首次拉深 不留凸緣，再次拉深時(shí)留岀錐形凸緣，最后工序把凸緣壓平。B .凸緣相對(duì)直徑很大 dt/d4，并且高度H很低，這類零件的變形特點(diǎn)已起岀拉深范圍，屬于脹形。C .凸緣相對(duì)

14、半徑較大 dt/d1.4，相對(duì)高度已較大，這類稱寬凸緣筒形件，即帶凸緣筒形件，它有兩種成形方法：第 一種是每次拉深高度不變，改變達(dá)到要求；第二種是改變每次拉深的直徑來(lái)增加高度。(2) 帶凸緣筒形件的拉深特點(diǎn)：(原理與不帶凸緣筒形件相似)A .拉深系數(shù)m-d/D=d/Jdt!+4dH-3.44rd-l/zJ(dt/d)!+4H/d-3.44r/ddt/d-凸緣相對(duì)直徑H/d-工件相對(duì)高度、r/d-底部及凸緣部分相對(duì)圓角半徑m由以上三個(gè)尺寸因素確定，其中 dt/d影響最大，而r/d影響最小，當(dāng)毛坯直徑D及拉深系數(shù)一定時(shí)，dt/d和H/d不同，則材料的變形程度不同， dt/d越小，H/d越大，則變形

15、程度越大。B .帶凸緣筒形件拉深，凸緣不全轉(zhuǎn)變?yōu)橥脖?，其可以看作是無(wú)凸緣拉深過(guò)程中的一個(gè)中間狀態(tài)，因此，其首次拉深系 數(shù)可小于或等于無(wú)凸緣形件的拉深。由于極限拉深系數(shù) m的大小主要取決于最大拉深力岀現(xiàn)時(shí)是否拉破。當(dāng)拉到凸緣直徑為dt時(shí)，岀現(xiàn)最大拉深力，則帶凸緣的拉深和不帶凸緣的拉深的極限拉深系數(shù)相同。如當(dāng)拉到凸緣直徑為dt時(shí)，未達(dá)到最大拉深力(即拉深力未超岀材料的屈服極限)，則帶凸緣的拉深系數(shù)還可再小些，其拉深系數(shù)可小于不帶凸緣拉深時(shí)的拉深系數(shù)，即m m1。C .首次拉深時(shí)，m仁d1/D 一定時(shí)，dt/d1與H1/d1的關(guān)系一定，即dt減小，H1增大，因?yàn)?d1不變，按體積不變?cè)?則，dt與H

16、1的變化關(guān)系不變，即變形程度由H1 /d1來(lái)表示，即可由材料的極限 H1/d1(即m1為極限拉深值時(shí))當(dāng)工件的 H/dH1/d1時(shí)，則可一次拉深，否則需再次拉深。D .帶凸緣筒形件的拉深中，dt是首次拉深中形成，在以后的各次拉深中不變，僅僅是靠減小直筒部分的直徑來(lái)增加筒形件的高度。凸緣部分由于首次拉深時(shí)的冷作硬化作用，在以后的拉深中已難以拉動(dòng)變形，強(qiáng)行拉動(dòng)會(huì)導(dǎo)致拉破。使第一次拉深入凹模的材料比最后拉深部分實(shí)際所需材料多才多35%，使多余材料在 以后的再次拉深中逐步分配，最后被留在凸緣上，防止由于材料不夠，在再次拉深中強(qiáng)行 拉深。凸緣入凹模而岀現(xiàn)工件拉破現(xiàn)象。(3) 帶凸緣筒形件拉深高度:n=

17、(0.25/dn) * (DLdJt )+0.43 (rn+Rn) +0. HrnLRnJ)dnHn-第n次拉深高度D-平板毛坯直徑dt-凸緣直徑dn-第n次拉深直徑Rn-第n次拉深上部圓角半徑Rn-第n次拉深底部圓角半徑拉深模的基本原理(四)八、拉深的模具結(jié)構(gòu)1. 首次拉深模：(1) 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，制造容易。(2) 壓邊圈即起壓邊作用，又起卸料作用和板料的定位作用。(3) 凸模上開(kāi)有氣孔，以防止拉深件緊吸附于凸模上而造成困難。(4) 模具采用倒裝式，以便在下部空間較大的位置安裝和調(diào)節(jié)壓邊裝置。2. 再次拉深模：再次拉深模，半成品毛坯套在壓邊圈上定位，上模下降，下模上的凸模把半成品毛

18、坯拉入凹模中，使半成品直徑減小， 主要區(qū)別：是壓邊圈與首次拉深的壓邊圈不同。3. 復(fù)合拉深模：拉深的凹模又起到落料凸模的作用。九、拉深模工作部分尺寸的確定其工作部分主要是指拉深凸模、凹模和壓邊圈。這些工作部件的結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)拉深件的變形和拉深件的質(zhì)量有很大的影響。1. 拉深間隙拉深間隙對(duì)拉深件筒形直壁部分有校正作用：間隙大，則校正作用減小，效果不明顯，形成口大底小的錐形；間隙減小,則拉深力增大，易造成拉破的現(xiàn)象，而且模具的磨損快。考慮到拉深中外緣的變厚，除最后一次拉深間隙取等于或略小于板料厚度以外(以保證工件精度)，其余拉深都應(yīng)把間隙取為稍大于材料厚度。對(duì)于不用壓邊圈的拉深，Z=(11.1)Zma

19、x，未次拉深用小值，中間拉深用大值。2. 凸凹模圓角半徑凹模圓角半徑對(duì)拉深件影響更大，凹模圓角不能小，但太大，易造成壓邊面積小而起皺，而且拉深過(guò)程中，凸緣較早離 開(kāi)壓邊圈，亦會(huì)引起起起皺現(xiàn)象。凸模圓角小，圓角材料變薄嚴(yán)重，易拉裂：ran=(0.6 0.9)tan-1rt=(0.6 1)ra最后工序rt=r工件(12 )t3. 凸凹模工作部分尺寸計(jì)算拉深件尺寸精度主要取決于最后一道工序，拉深凸凹模尺寸，與中間工序尺寸無(wú)關(guān)，所以中間工序可直接取工序尺寸作 為模具工作部分尺寸，而最后一道工序則要根據(jù)工件內(nèi)(外)形尺寸要求和磨損方向來(lái)確定凸凹模工作尺寸及公差。 按尺寸標(biāo)注方式：標(biāo)外形：D a=(D-0.75t)+ 旳 dt=(D-0.75-2Z)-St按內(nèi)形標(biāo)注：Da=(d+0.4t+2Z)+Sa dt=(d+0.4t)S其中S a和S t按IT89級(jí)精度。拉深凸模出氣孔按 d=(510 )mm4.