沖壓工藝與模具設計第3章彎曲

1、第3章 彎 曲彎曲方法有壓彎、折彎、拉彎、輥彎、輥形等，但最常見的是在壓力機上進行的壓彎。盡管各種彎曲方法不同，但其彎曲過程及特點具有共同的規(guī)律。3.1 彎曲變形分析由于v形彎曲是板料彎曲中最基本的一種彎曲形式，下面通過對v形彎曲的變形過程、變形特點及變形的應力應變狀態(tài)的分析來了解彎曲變形。3.1.1 彎曲變形過程圖3.1所示為v形件壓彎過程。隨著凸模的下壓，坯料的直邊逐漸向凸(凹)模v形表面靠近，坯料的內側半徑逐漸減小，即r1r2r3r，變形程度逐漸增加；同時，彎曲力臂也逐漸減小，即l1l2l3lk，坯料與凹模之間有相對滑動現象(如圖3.1(b)所示)。從坯料與凸模有3點接觸起，坯料的直邊有

2、一個反向轉動的階段(如圖3.1(c)所示)。當凸模、坯料與凹模三者完全壓合，坯料的內側彎曲半徑及彎曲力臂達到最小時，彎曲過程結束。圖3.1 v形件壓彎過程凸模、坯料與凹模三者完全壓合后，如果再增加一定壓力對彎曲件施壓，則稱為校正彎曲，沒有這一過程的彎曲稱為自由彎曲。3.1.2 彎曲變形的特點為了敘述方便，有必要介紹彎曲變形的幾個基本術語，見圖3.2(a)(設坯料厚度為t，寬度為b)。 彎曲角制件產生彎曲變形后，以彎曲線為界，坯料的一部分相對于另一部分發(fā)生的轉角。也就是彎曲變形區(qū)中心角。 制件角制件產生彎曲變形后，坯料的一部分與另一部分之間的夾角。也往往是制件圖上標注的角度。顯然，與互補。 彎曲

3、線l制件角的平分面與坯料表面相交得到的線。 彎曲半徑r彎曲變形后坯料內側圓角半徑。 相對彎曲半徑r/t彎曲半徑與坯料厚度的比值。圖3.2 彎曲變形前后坐標網格的變化彎曲角；制件角；l彎曲線；r彎曲半徑在坯料側壁畫上坐標網格后進行彎曲，觀察變形前后的變化，可以看到(圖3.2)：(1)圓角部分的正方形網格變成了扇形，而遠離圓角的兩直邊處的網格沒有變化，緊鄰區(qū)域略受影響，說明彎曲變形主要發(fā)生在彎曲角中心范圍內。(2)變形區(qū)內，外側(靠凹模一面)縱向金屬纖維受拉而伸長，內側(靠凸模一面)縱向金屬纖維受壓而縮短。其間必有一金屬纖維層變形前后長度不變，這一金屬層稱為應變中性層。(3)坯料內區(qū)材料受壓縮，因

4、此厚度應增加，但由于凸模緊壓坯料，抑制了厚度方向的增加；而外區(qū)材料受拉，厚度要變薄。因此整個坯料厚度方向，增加量少于變薄量，厚度在彎曲變形區(qū)內有變薄現象，使在彈性變形時位于坯料厚度中間的中性層發(fā)生內移。(4)板料彎曲時，分寬板和窄板兩種情況，寬板(相對寬度b/t3)的橫截面幾乎不變，仍保持矩形；而窄板(相對寬度b/t3)的橫截面則變成扇形。如圖3.3所示。圖3.3 板料彎曲后的橫截面變化(5)坯料彎曲變形程度可用相對彎曲半徑r/t來表示。r/t愈小，表明彎曲變形程度愈大，如圖3.4所示。顯然，圖3.4(b)的彎曲變形程度大于圖3.4(a)的彎曲變形程度。圖3.4 板料彎曲變形程度比較3.1.3

5、 彎曲變形時的應力應變狀態(tài)變形區(qū)的應力應變狀態(tài)主要與板材的相對寬度b/t等因素有關。窄板彎曲時金屬在寬度方向上可以自由變形，故為立體應變狀態(tài)和平面應力狀態(tài)；寬板彎曲時寬度方向上的變形阻力很大，材料不能自由變形，應變接近于零(0)，故為平面應變狀態(tài)和立體應力狀態(tài)。就絕對值來看，長度方向應變?yōu)樽畲笾鲬?外層為正，內層為負)，長度方向應力為最大主應力(外層為正，內層為負)。板料在彎曲過程中的應力、應變狀態(tài)如圖3.5所示。其中：、長度方向應力、應變；、厚度方向應力、應變；、寬度方向應力、應變。圖3.5 彎曲時的應力應變狀態(tài)圖3.2 彎曲力的計算彎曲力是設計沖壓工藝過程和選擇設備的重要依據之一。由于彎曲力受到材料性能、制件形狀、彎曲方法、模具結構等多