習(xí)題與練習(xí)題答案

1、情境三 彎曲模具設(shè)計與制造復(fù)習(xí)題答案一、填空題 1 、將板料、型材、管材或棒料等 彎成一定角度 、 一定曲率 ， 形成一定形狀的零件 的沖壓方法稱為彎曲。 2 、彎曲變形區(qū)內(nèi) 應(yīng)變等于零 的金屬層稱為應(yīng)變中性層。 3 、窄板彎曲后起橫截面呈 扇 形狀。窄板彎曲時的應(yīng)變狀態(tài)是 立體 的，而應(yīng)力狀態(tài)是 平面 。 4 、彎曲終了時， 變形區(qū)內(nèi)圓弧部分所對的圓心角 稱為彎曲中心角。 5 、彎曲時，板料的最外層纖維瀕于拉裂時的彎曲半徑稱為 最小彎曲半徑 。 6 、彎曲時，用 相對彎曲半徑 表示板料彎曲變形程度，不致使材料破壞的彎曲極限半徑稱 最小彎曲半徑 。 7、最小彎曲半徑的影響因素有 材料的力學(xué)性能

2、 、彎曲線方向、材料的熱處理狀況、 彎曲中心角 。 8 、材料的塑性 越好 ，塑性變形的穩(wěn)定性越強，許可的最小彎曲半徑就 越小 。 9 、板料表面和側(cè)面的質(zhì)量差時，容易造成應(yīng)力集中并降低塑性變形的 穩(wěn)定性 ，使材料過早破壞。對于沖裁或剪切坯料，若未經(jīng)退火，由于切斷面存在冷變形硬化層，就會使材料 塑性降低 ，在上述情況下均應(yīng)選用 較大 的彎曲半徑。軋制鋼板具有纖維組織， 順 纖維方向的塑性指標(biāo)高于 垂直于 纖維方向的塑性指標(biāo)。 10 、為了提高彎曲極限變形程度，對于經(jīng)冷變形硬化的材料，可采用 熱處理 以恢復(fù)塑性。 11 、為了提高彎曲極限變形程度，對于側(cè)面毛刺大的工件，應(yīng) 先去毛刺 ；當(dāng)毛刺較小

3、時，也可以使有毛刺的一面處于 彎曲受壓的內(nèi)緣（或朝向彎曲凸模） ，以免產(chǎn)生應(yīng)力集中而開裂。 12 、為了提高彎曲極限變形程度，對于厚料，如果結(jié)構(gòu)允許，可以采用 先在彎角內(nèi)側(cè)開槽后，再彎曲 的工藝，如果結(jié)構(gòu)不允許，則采用 加熱彎曲或拉彎 的工藝。 13 、在彎曲變形區(qū)內(nèi)，內(nèi)層纖維切向 受壓而縮短 應(yīng)變，外層纖維切向受 受拉而伸長 應(yīng)變，而中性層 則保持不變 。 14 、板料塑性彎曲的變形特點是：（ 1 ） 中性層內(nèi)移 （ 2 ） 變形區(qū)板料的厚度變薄 （ 3 ） 變形區(qū)板料長度增加 （ 4 ）對于細(xì)長的板料，縱向產(chǎn)生翹曲，對于窄板，剖面產(chǎn)生畸變。 15 、彎曲時，當(dāng)外載荷去除后，塑性變形 保留下

4、來 ，而彈性變形 會完全消失 ，使彎曲件 的形狀和尺寸發(fā)生變化而與模具尺才不一致 ，這種現(xiàn)象叫回彈。其表現(xiàn)形式有 _ 曲率減小 、 彎曲中心角減小 兩個方面。 16 、相對彎曲半徑 r t 越大，則回彈量 越大 。 17 、影響回彈的因素有： （ 1） 材料的力學(xué)性能 （ 2） 變形程度 （ 3） 彎曲中心角 （ 4）彎曲方式及彎曲模   （ 5）沖件的形狀。 18 、彎曲變形程度用 r t 來表示。彎曲變形程度越大，回彈 愈小 ，彎曲變形程度越小，回彈 愈大 。 19 、在實際生產(chǎn)中，要完全消除彎曲件的回彈是不可能的，常采取 改進彎曲件的設(shè)計 ， 采取適當(dāng)?shù)膹澢に?，

5、合理設(shè)計彎曲模 等措施來減少或補償回彈產(chǎn)生的誤差，以提高彎曲件的精度。 20 、改進彎曲件的設(shè)計，減少回彈的具體措施有：（ 1 ） 盡量避免選用過大的相對彎曲半徑 （ 2 ）盡量選用 s /E 小，力學(xué)性能穩(wěn)定和板料厚度波動小的材料。 21 、在彎曲工藝方面，減小回彈最適當(dāng)?shù)拇胧┦?采用校正彎曲 。 22 、為了減小回彈，在設(shè)計彎曲模時，對于軟材料（如 10 鋼， 235 ， 62 等）其回彈角小于 5 °，可采用 在彎曲模上作出補償角 、并取小的凸模、凹模間隙的方法。對于較硬的材料（如 45 鋼， 50 鋼， 275 等），為了減小回彈，設(shè)計彎曲模時，可根據(jù)回彈值 對模具工作部分的

6、形狀和尺寸 進行修正。 23 、當(dāng)彎曲件的彎曲半徑 r>0.5t 時，坯料總長度應(yīng)按 中性層展開 原理計算，即 L1+L2+ (r+xt)/180 。 24、彎曲件的工藝性是指 彎曲件的形狀、尺寸、精度、材料以及技術(shù)要求 等是否符合 彎曲加工 的工藝要求。 25 、彎曲件需多次彎曲時，彎曲次序一般是先彎 外角 ，后彎 內(nèi)角 ；前次彎曲應(yīng)考慮后次彎曲有可靠的 定位，后次彎曲不能影響前次以成形的形狀。 26 、當(dāng)彎曲件幾何形狀不對稱時，為了避免壓彎時坯料偏移，應(yīng)盡量 成對彎曲 的工藝。 27 、對于批量大而尺寸小的彎曲件，為了使操作方便、定位準(zhǔn)確可靠和提高生產(chǎn)率，應(yīng)盡量采用 級進?；驈?fù)合模

7、。 28 、彎曲時，為了防止出現(xiàn)偏移，可采用 壓料 和 定位 兩種方法解決。 29 、彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意模具結(jié)構(gòu)應(yīng)能保證坯料在彎曲時 轉(zhuǎn)動和移動 。 30 、對于彎曲高度不大或要求兩邊平直的形件，設(shè)計彎曲模時，其凹模深度應(yīng) 大于零件的高度 。 31 、對于形件彎曲模，應(yīng)當(dāng)選擇合適的間隙，間隙過小，會使工件 彎邊厚度變薄 ，降低 凹模壽命 ，增大 彎曲力 ；間隙過大，則回彈 大 ，降低 工件的精度 。 二、判斷題（正確的打，錯誤的打×） 1 、自由彎曲終了時，凸、凹模對彎曲件進行了校正。 （ × ） 2 、從應(yīng)力狀態(tài)來看，窄板彎曲時的應(yīng)力狀態(tài)是平面的，而寬板彎曲時的應(yīng)力

8、狀態(tài)則是立體的。 （ ） 3 、窄板彎曲時的應(yīng)變狀態(tài)是平面的，而寬板彎曲時的應(yīng)變狀態(tài)則是立體的。 （ × ） 4 、板料的彎曲半徑與其厚度的比值稱為最小彎曲半徑。 （ × ） 5 、彎曲件兩直邊之間的夾角稱為彎曲中心角。 （ × ） 6 、對于寬板彎曲，由于寬度方向沒有變形，因而變形區(qū)厚度的減薄必然導(dǎo)致長度的增加。 r/t 愈大，增大量愈大。        （ × ） 7 、彎曲時，板料的最外層纖維瀕于拉裂時的彎曲半徑稱為相對彎曲半徑。 （ × ） 8 、沖壓彎曲件時，彎曲半

9、徑越小，則外層纖維的拉伸越大。 （ ） 9 、減少彎曲凸、凹模之間的間隙，增大彎曲力，可減少彎曲圓角處的塑性變形。 （ × ） 10 、采用壓邊裝置或在模具上安裝定位銷，可解決毛坯在彎曲中的偏移問題。 （ ） 11 、塑性變形時，金屬變形區(qū)內(nèi)的徑向應(yīng)力在板料表面處達到最大值。 （ ） 12 、經(jīng)冷作硬化的彎曲件，其允許變形程度較大。 （ × ） 13 、在彎曲變形區(qū)內(nèi)，內(nèi)緣金屬的應(yīng)力狀態(tài)因受壓而縮短，外緣金屬受拉而伸長。 （ ） 14 、彎曲件的回彈主要是因為彎曲變形程度很大所致。 （ × ） 15 、一般來說，彎曲件愈復(fù)雜，一次彎曲成形角的數(shù)量愈多，則彎曲時各部

10、分相互牽制作用愈大，則回彈就大。（ × ） 16 、減小回彈的有效措施是采用校正彎曲代替自由彎曲。 （ × ） 17 、彎曲件的展開長度，就是彎曲件直邊部分長度與彎曲部分的中性層長度之和。 （ ） 18 、當(dāng)彎曲件的彎曲線與板料的纖維方向平行時，可具有較小的最小彎曲半徑，相反，彎曲件的彎曲線與板料的纖維方向垂直時，其最小彎曲半徑可大些。（ × ） 19 、在彎曲 r/t 較小的彎曲件時，若工件有兩個相互垂直的彎曲線，排樣時可以不考慮纖維方向。 （ × ） 三、選擇題（將正確答案的序號填在題目的空缺處） 1 、表示板料彎曲變形程度大小的參數(shù)是 _ B _

11、。 A 、 y/ B 、 r/t C 、 E/ S 2 、彎曲件在變形區(qū)的切向外側(cè)部分 _ A _ 。 A 、受拉應(yīng)力 B 、受壓應(yīng)力 C 、不受力 3 、彎曲件在變形區(qū)內(nèi)出現(xiàn)斷面為扇形的是 _ B _ 。 A 、寬板 B 、窄板 C 、薄板 4 、彎曲件的最小相對彎曲半徑是限制彎曲件產(chǎn)生 _ C _ 。 A 、變形 B 、回彈 C 、裂紋 5 、塑性彎曲時，由于變形區(qū)的曲率增大，以及金屬各層之間的相互擠壓作用，從而引起變形區(qū)內(nèi)的徑向壓應(yīng)力在板料表面 _ A_ ，由表及里逐漸 _ E _ ，應(yīng)力至中性層處達到 _ _C _ 。 A 、達到最大 B 、達到最小 C 、等于零 D 、增大 E 、減

12、小 F 、最大 G 、最小 6 、材料的塑性好，則反映了彎曲該沖件允許 _ B _ 。 A 、回彈量大 B 、變形程度大 C 、相對彎曲半徑大 7 、為了避免彎裂，則彎曲線方向與材料纖維方向 _ A _ 。 A 、垂直 B 、平行 C 、重合 8 、為了提高彎曲極限變形程度，對于較厚材料的彎曲，常采用 _ B _ 。 A 、清除毛刺后彎曲 B 、熱處理后彎曲 C 、加熱 9 、需要多次彎曲的彎曲件，彎曲的次序一般是 _ C _ ，前次彎曲后應(yīng)考慮后次彎曲有可靠的定位， 后次彎曲不能影響前次已成形的形狀。 A 、先彎中間部分，后彎兩端 B 、先彎成 V 形，后彎成 U 形 C 、先彎兩端，后彎中

13、間部分 10 、為保證彎曲可靠進行，二次彎曲間應(yīng)采用 _ C _ 處理。 A 、淬火 B 、回火 C 、退火 11 、對塑性較差的材料彎曲，最好采用 _ C _ 的方法解決。 A 、增大變形程度 B 、減小相對彎曲半徑 C 、加熱 12 、在進行彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意模具結(jié)構(gòu)能保證彎曲時上、下模之間水平方向的錯移力 _ C _ 。 A 、達到最大值 B 、等于零 C 、得到平衡 13 、材料 _ A _ ，則反映該材料彎曲時回彈小。 A 、屈服強度小 B 、彈性模量小 C 、經(jīng)冷作硬化 14 、相對彎曲半徑 r/t 大，則表示該變形區(qū)中 _ B _ 。 A 、回彈減小 B 、彈性區(qū)域大 C

14、、塑性區(qū)域大 15 、彎曲件形狀為 _ A _ ，則回彈量最小。 A 、形 B 、 V 形 C 、 U 形 16 、 r/t 較大時，彎曲模的凸模圓角半徑 _ C _ 制件圓角半徑。 A 、 B 、 C 、 17 、彎曲件上壓制出加強肋，用以 _ A _ 。 A 、增加剛度 B 、增大回彈 C 、增加變形 18 、采用拉彎工藝進行彎曲，主要適用于 _ B _ 的彎曲件。 A 、回彈小 B 、曲率半徑大 C 、硬化大19 、不對稱的彎曲件，彎曲時應(yīng)注意 _ B _ 。 A 、防止回彈 B 、防止偏移 C 、防止彎裂 20 、彎曲件為 _ B _ ，無需考慮設(shè)計凸、凹模的間隙。 A 、形 B 、

15、V 形 C 、 U 形四、問答題 1 、彎曲變形的過程是怎樣的？    雖然各種彎曲件的形狀及其使用的彎曲方式有所不同，但從其變形的過程和特點來看卻有共同的規(guī)律。其中的板料壓彎工藝是彎曲變形中運用最多的一種，板料從平面彎曲成具有一定角度和形狀，其變形過程是圍繞著彎曲圓角區(qū)域展開的，所以彎曲件的圓角部分是彎曲變形的主要變形區(qū)。    彎曲變形的過程如圖 5-1 所示。將毛坯 4 放在凹模 1 上面的定位板 2 上面，如圖 (a) 圖 3.4.1 彎曲變形過程     所示，凸模 3 在壓力機滑塊的

16、帶動下向下運動，凸模就逐漸將平板毛坯向下壓，板料受壓產(chǎn)生彎曲變形。隨著凸模的不斷下壓，板料彎曲半徑逐漸減小，如圖（ b ）所示。直到壓力機滑塊下降到下死點位置時，板料被緊緊地壓在凸模、凹模之間，如圖（ c ）所示。這時，板料地內(nèi)圓半徑與凸模地圓角半徑相同，彎曲變形結(jié)束。 2 、 彎曲變形有何特點？     為了分析彎曲變形的特點，在彎曲毛坯的斷面上畫出間距相等的網(wǎng)格線，如圖 5-2 所示，圖（ a ）是彎曲變形前的網(wǎng)格，從圖（ b ）彎曲變形后的網(wǎng)格變化，可以看出彎曲變形有如下特點： 圖 3.1.2 彎曲變形的特點 1 ）彎曲變形主要集中在彎曲圓角部分

17、    從圖（ b ）中我們看到，彎曲變形后板料兩端平直部分的網(wǎng)格沒有發(fā)生變化，而圓角部分的網(wǎng)格由原來的方形變成了扇形網(wǎng)格，這就說明彎曲變形集中在圓角部分。 2 ）彎曲變形區(qū)存在一個變形中性層     從對兩圖中的網(wǎng)格觀察，明顯的看見彎曲圓角部分的網(wǎng)格發(fā)生了顯著的變化：靠近凸模一邊的金屬纖維層 (aa) 因為受到壓縮而縮短；靠近凹模一邊的纖維層（ bb ）因為受到拉伸而伸長。也就是說，彎曲變形時變形區(qū)的纖維由內(nèi)、外表面至板料中部，其縮短與伸長的程度逐漸變小。由于材料的連續(xù)性，在兩個伸長與縮短的變形區(qū)域之間，必定有一

18、層金屬纖維層的長度在彎曲前后保持不變（如圖中的 OO ），這一金屬層就稱為應(yīng)變中性層。 3 ）形區(qū)材料厚度變薄的現(xiàn)象     板料彎曲時，如果彎曲變形程度較大，變形區(qū)外側(cè)材料受拉而伸長，使得厚度方向的材料流動過來進行補充，從而使厚度減薄，而內(nèi)側(cè)材料受壓，使厚度方向的材料增厚。由于應(yīng)變中性層的內(nèi)移，外層的減薄量大于內(nèi)層區(qū)域的增厚量，因此使彎曲變形區(qū)的材料厚度變薄。變形程度愈大，變薄現(xiàn)象愈明顯。 4 ）、變形區(qū)橫斷面的變形     對于相對寬度 b/t （ b 為板料的寬度， t 為板料的厚度）較窄的坯料（ b/t 3

19、 的窄板），在彎曲變形過程中，板料寬度方向的形狀及尺寸也會發(fā)生變化：在應(yīng)變中性層以內(nèi)的壓縮區(qū)橫截面的寬度和高度都增加，而在應(yīng)變中性層以外的拉伸區(qū)橫截面的寬度和高度都減小，使整個橫截面變成扇形。對寬度較大的板料（ b/t 3 的寬板），在彎曲時橫向變形受到大量材料的阻礙，寬度方向的尺寸及形狀基本保持不變。 3 、 什么是最小相對彎曲半徑？     板料在彎曲時，彎曲半徑越小，板料外表面的變形程度越大。如果板料的彎曲半徑過小，則板料的外表面將超過材料的變形極限而出現(xiàn)裂紋。所以，板料的最小彎曲半徑是在保證變形區(qū)材料外表面不發(fā)生破壞的前提下，彎曲件的內(nèi)表面所能彎

20、成的最小圓角半徑，用rmin 表示。最小彎曲半徑與板料厚度的比值 rmin /t 稱為最小相對彎曲半徑，它是衡量彎曲變形程度大小的重要指標(biāo)。 4 、 影響最小相對彎曲半徑的因素有哪些？     影響板料最小相對彎曲半徑數(shù)值的因素很多，其中主要有： 1 ）材料的機械性能與熱處理狀態(tài)     材料的機械性能與熱處理狀態(tài)對最小相對彎曲半徑數(shù)值的影響較大，塑性好的材料，其允許有較小的彎曲半徑。所以在生產(chǎn)實際中，都將冷作硬化的材料，用熱處理方法提高其塑性，以獲得較小的彎曲半徑，增大彎曲變形的程度；或者對于塑性較低的金屬材料采

21、用加熱彎曲的方法，以提高彎曲變形程度。 2 ）彎曲件的彎曲中心角     彎曲中心角是彎曲件的圓角變形區(qū)圓弧所對應(yīng)的圓心角。理論上彎曲變形區(qū)局限于圓角區(qū)域，直邊部分不參與變形。但由于材料的相互牽制作用，接近圓角的直邊也參與了變形，擴大了彎曲變形區(qū)的范圍，分散了集中在圓角部分的彎曲應(yīng)變，使變形區(qū)外表面的受拉狀態(tài)有所減緩，因此減小有利于降低最小彎曲半徑的數(shù)值。 3 ）彎曲線的方向     沖壓用的金屬板料一般都是冷扎鋼板，板料也就呈纖維狀組織。板料在橫向、縱向及厚度方向上，都呈現(xiàn)出不同的機械性能。一般來講，鋼板在縱向（

22、軋制方向）的抗拉強度比在橫向（寬度方向）要好，所以彎曲線垂直于軋制方向，則允許有最小的彎曲半徑，而彎曲線線平行于軋制方向，則允許的最小彎曲半徑數(shù)值要大些。 4 ）板料表面與側(cè)面的質(zhì)量影響     彎曲用的毛坯一般都是沖裁或剪裁獲得，材料剪切斷面上的毛刺、裂紋和冷作硬化以及表面的劃傷和裂紋等缺陷，都會造成彎曲時的應(yīng)力集中，從而使得材料容易破裂。所以表面質(zhì)量和斷面質(zhì)量差的板料在彎曲時，其最小相對彎曲半徑的數(shù)值較大。 5 ）彎曲件的相對寬度    彎曲件的相對寬度愈大，材料沿寬度方向的流動阻力就愈大。因此，相對寬度較小的窄板，其相

23、對彎曲半徑的數(shù)值可以取得小些。 5 、影響板料彎曲回彈的主要因素是什么？     在彎曲的過程中，影響回彈的因素很多，其中主要有以下幾個方面： 1 ）材料的機械性能     材料的屈服極限 s 愈高、彈性模量愈小，彎曲變形的回彈也愈大。 2 ）相對彎曲半徑 r/t     相對彎曲半徑 r/t 愈小，則回彈值愈小。因為相對彎曲半徑愈小，變形程度愈大。反之，相對彎曲半徑愈大，則回彈值愈大。這就是曲率半徑很大的彎曲件不易彎曲成形的原因。 3 ）彎曲中心角   

24、  彎曲中心角愈大，表示變形區(qū)的長度愈大，回彈的積累值愈大，因此彎曲中心角的回彈愈大，但對曲率半徑的回彈沒有影響。 4 ）模具間隙     彎曲模具的間隙愈大，回彈也愈大。所以，板料厚度的誤差愈大，回彈值愈不穩(wěn)定。 5 ）彎曲件的形狀     彎曲件的幾何形狀對回彈值有較大的影響。比如，形件比形件的回彈要小些，這是因為形件的底部在彎曲過程中有拉伸變形的成分，故回彈要小些。 6 ）彎曲力     彎曲力的大小不同，回彈值也有所不同。校正彎曲時回彈較小，因為校

25、正彎曲時校正力比自由彎曲時的彎曲力大很多，使變形區(qū)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài)與自由彎曲時有所不同。 6 、彎曲工藝對彎曲毛坯有什么特殊要求？     工件在彎曲前，毛坯的準(zhǔn)備工作對彎曲件的質(zhì)量有著很重要的意義。彎曲時，制件出現(xiàn)的破裂等質(zhì)量問題，很大一部分原因是由于坯料的質(zhì)量低劣造成的。所以，彎曲前，對毛坯的合理處理十分重要。生產(chǎn)中，一般要注意以下幾個方面： 1 、彎曲的毛坯表面在彎曲前應(yīng)該保持光滑，斷面毛刺較高的應(yīng)該先去除毛刺。如果毛刺高度低，不易去除，則彎曲時可以使其靠近凸模的一面，這樣在彎曲后毛刺處于工件的內(nèi)層。如果毛刺在外表面（靠近凹模一側(cè)），則由于外層受拉伸