彎曲成形工藝

1、 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件1 將板料毛坯、棒料、管材和型材完成具有一定曲率、一定角度和形狀的沖壓成形工序稱之為彎曲第6章 彎曲成形工藝圖6-1 幾種典型的彎曲件 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件2 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件3 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術彎曲成型工藝方法：壓彎、折彎、拉彎、滾彎、輥彎彎曲成型工藝方法：壓彎、折彎、拉彎、滾彎、輥彎（a）模具壓彎； （b）折彎； （c）拉彎； （d）滾彎； （e）輥壓6.2 彎曲件的加工形式 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件5 6.1 彎曲變形分析彎曲變形分析 6.1.1彎曲變

2、形過程彎曲變形過程 彎曲變形過程彎曲變形過程：如圖如圖4.1.2所示，彎曲變形所示，彎曲變形的過程一般可分為的過程一般可分為彈性彎曲變形彈性彎曲變形、彈彈- -塑性彎塑性彎曲變形曲變形、塑性彎曲變形塑性彎曲變形、校正校正四個階段。四個階段。 板材板材在在V形模內(nèi)的形模內(nèi)的校正彎曲校正彎曲過程過程: 凸模下壓，直邊與凹模凸模下壓，直邊與凹模V形表面逐漸靠近，曲率半形表面逐漸靠近，曲率半徑的彎曲力臂逐步徑的彎曲力臂逐步變?。鹤冃。簉0r1,l0 l1； 凸模繼續(xù)下壓，彎曲變形區(qū)進一步減小，板料與凸凸模繼續(xù)下壓，彎曲變形區(qū)進一步減小，板料與凸模三點接觸：模三點接觸： r1r2，板料直邊部分向與以前相

3、反板料直邊部分向與以前相反的方向變形；的方向變形； 到時行程終了時，凸、凹模對彎曲件進行校正，到時行程終了時，凸、凹模對彎曲件進行校正，使其直邊、圓角與模具全部靠緊。使其直邊、圓角與模具全部靠緊。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件6圖6.3 彎曲前后坐標網(wǎng)的變化 6.1.2 板料彎曲變形特板料彎曲變形特點點 通過網(wǎng)格試驗觀察通過網(wǎng)格試驗觀察彎曲變形特點（如圖彎曲變形特點（如圖4.1.3）。）。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件71、圓角處為變形區(qū)、圓角處為變形區(qū) 此處的正方形網(wǎng)格變成了扇形。在遠離圓角的兩直邊，沒有變形，靠此處的正方形網(wǎng)格變成了扇形。在遠離圓角的兩直邊，

4、沒有變形，靠近圓角處的直邊，有少量變形。近圓角處的直邊，有少量變形。2、彎曲變形區(qū)的應變中性層彎曲變形區(qū)的應變中性層應變中型層應變中型層是指在變形前后金屬纖維的長度沒有發(fā)生改變的那一層金是指在變形前后金屬纖維的長度沒有發(fā)生改變的那一層金屬纖維。屬纖維。3 3、變形區(qū)材料厚度變薄的現(xiàn)象、變形區(qū)材料厚度變薄的現(xiàn)象 變形程度愈大，變薄現(xiàn)象愈嚴重變形程度愈大，變薄現(xiàn)象愈嚴重。 4 4、變形區(qū)橫斷面的變形、變形區(qū)橫斷面的變形 變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。主要影響因素為板料的相主要影響因素為板料的相對寬度。對寬度。 (窄板窄板) b/t3 ：斷面變成了內(nèi)寬外

5、窄的扇形：斷面變成了內(nèi)寬外窄的扇形 (寬板寬板) b/t3 ：橫斷面幾乎不變：橫斷面幾乎不變 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件8窄板彎曲時，寬度方向的變形不受約束，外側(cè)受拉收縮，內(nèi)側(cè)受壓窄板彎曲時，寬度方向的變形不受約束，外側(cè)受拉收縮，內(nèi)側(cè)受壓 增厚。增厚。寬板彎曲時，在寬度方向上的變形會受到相鄰部分材料剪切應力的寬板彎曲時，在寬度方向上的變形會受到相鄰部分材料剪切應力的制約，材料不易流動，因此橫斷面形狀基本保持為矩形。制約，材料不易流動，因此橫斷面形狀基本保持為矩形。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術 6.1.3 彎曲應力與應變彎曲應力與應變 tb/ 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)

6、構(gòu)及制造技術精選課件106.2.1 彎曲件的回彈彎曲件的回彈 卸載后彎曲件曲率和角度發(fā)生變化的卸載后彎曲件曲率和角度發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為現(xiàn)象，稱為彎曲回彈彎曲回彈（簡稱（簡稱回彈回彈）。）。彎曲回彈表現(xiàn)為彎曲半徑和彎曲中心角的變彎曲回彈表現(xiàn)為彎曲半徑和彎曲中心角的變化?；?、影響回彈量的因素、影響回彈量的因素材料力學性能材料力學性能 屈服強度愈高，彈性模屈服強度愈高，彈性模量愈小，加工硬化愈嚴重，則回彈量也量愈小，加工硬化愈嚴重，則回彈量也愈大。愈大。相對彎曲半徑相對彎曲半徑r/t 相對彎曲半徑相對彎曲半徑r/t 越小，越小，回彈值越小?；貜椫翟叫　?100=K0 =曲率回彈：曲率回彈：角度

7、回彈：角度回彈：6.2 彎曲件質(zhì)量分析與工藝設計彎曲件質(zhì)量分析與工藝設計 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件11彎曲中心角彎曲中心角 彎曲中心角彎曲中心角越大，彎曲后回彈角越大，彎曲后回彈角越大。越大。曲件形狀曲件形狀 形狀愈復雜，由于各部分相互牽制，回彈困難。形狀愈復雜，由于各部分相互牽制，回彈困難。模具間隙模具間隙 彎曲模具的間隙愈大，回彈也愈大，所以板料厚度彎曲模具的間隙愈大，回彈也愈大，所以板料厚度 允差愈大，回彈值愈不穩(wěn)定。允差愈大，回彈值愈不穩(wěn)定。模具圓角半徑和摩擦模具圓角半徑和摩擦等都對彎曲件回彈量有影響。等都對彎曲件回彈量有影響。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術

8、精選課件122、減少回彈的措施、減少回彈的措施（1）改進彎曲件設計和合理選材）改進彎曲件設計和合理選材設計產(chǎn)品時，在滿足使用條件下，應選用屈服強度設計產(chǎn)品時，在滿足使用條件下，應選用屈服強度s小、彈性模量小、彈性模量E大大、力學性能穩(wěn)定的材料，以減小彎曲時的回彈。、力學性能穩(wěn)定的材料，以減小彎曲時的回彈。在彎曲區(qū)在彎曲區(qū)壓制加強筋壓制加強筋，以增加彎曲角的截面慣性矩，有利于抑制回彈；，以增加彎曲角的截面慣性矩，有利于抑制回彈；硬材料可預先進行退火處理。硬材料可預先進行退火處理。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件13（2） 拉彎法拉彎法 對板料施加拉力，使其整個剖面上均切向受拉而彎曲

9、的方對板料施加拉力，使其整個剖面上均切向受拉而彎曲的方法。法。 主要用于大曲率半徑的彎曲零件。主要用于大曲率半徑的彎曲零件。 有時為提高精度，最后再加大拉力進行所謂的有時為提高精度，最后再加大拉力進行所謂的“補拉補拉”。 對于小型的單角或雙角彎曲件，可用減小模具間隙，使彎對于小型的單角或雙角彎曲件，可用減小模具間隙，使彎角處的材料作變薄擠壓拉伸，也可取得明顯的拉彎效果。角處的材料作變薄擠壓拉伸，也可取得明顯的拉彎效果。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件14（3）補償法）補償法 利用回彈規(guī)律抑制回彈的方法利用回彈規(guī)律抑制回彈的方法 。 根據(jù)回彈趨勢和回彈量大小，預先對模具工作部分做根

10、據(jù)回彈趨勢和回彈量大小，預先對模具工作部分做相應的形狀和尺寸修正，使零件的回彈得到補償。相應的形狀和尺寸修正，使零件的回彈得到補償。 具體方法：具體方法：單角彎曲時，將凸模的圓角半徑和頂角預先做小些，經(jīng)單角彎曲時，將凸模的圓角半徑和頂角預先做小些，經(jīng)調(diào)試修磨補償回彈；有壓板時，可將回彈量做在下模上，調(diào)試修磨補償回彈；有壓板時，可將回彈量做在下模上，并使上下模間隙為最小板厚。并使上下模間隙為最小板厚。雙角彎曲時，可在凸模兩側(cè)做出回彈角或在模具底部做雙角彎曲時，可在凸模兩側(cè)做出回彈角或在模具底部做成圓弧形，以補償角部的回彈。成圓弧形，以補償角部的回彈。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件

11、15 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件16（4） 校正法校正法 彎曲變形終了時，對板料施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)彎曲變形終了時，對板料施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)的應力應變狀態(tài)，以減小回彈量。的應力應變狀態(tài)，以減小回彈量。通常，采用通常，采用角部凸起角部凸起或或帶凸肩帶凸肩的凸模，校正壓縮量為板厚的的凸模，校正壓縮量為板厚的25時，時，會得到較好的效果。會得到較好的效果。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件17（5） 軟模彎曲軟模彎曲 用橡膠或聚氨酯代替剛性金屬凹模能減小回彈。通過用橡膠或聚氨酯代替剛性金屬凹模能減小回彈。通過調(diào)節(jié)凸模壓入橡膠或聚氨酯凹模

12、的深度，控制彎曲力的調(diào)節(jié)凸模壓入橡膠或聚氨酯凹模的深度，控制彎曲力的大小，以獲得滿足精度要求的彎曲件。大小，以獲得滿足精度要求的彎曲件。圖3-26軟凹模彎曲 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件18 6.2.2 彎裂分析及工藝設計彎裂分析及工藝設計1.最小相對彎曲半徑的概念最小相對彎曲半徑的概念 最小相對彎曲半徑是指：在保證毛坯彎曲時最小相對彎曲半徑是指：在保證毛坯彎曲時外表面不發(fā)外表面不發(fā)生開裂生開裂的條件下，彎曲件內(nèi)表面能夠彎成的最小圓角半徑與的條件下，彎曲件內(nèi)表面能夠彎成的最小圓角半徑與坯料厚度的比值，用坯料厚度的比值，用rmin/t來表示。該值越小，板料彎曲的性來表示。該值越小

13、，板料彎曲的性能也越好。能也越好。 2. 影響最小彎曲半徑的因素影響最小彎曲半徑的因素（1 1）材料的力學性能）材料的力學性能 （2 2）工件的彎曲中心角）工件的彎曲中心角（圖（圖6-13） （3）板材的纖維方向（圖板材的纖維方向（圖6-14） （4 4）板料的沖裁斷面質(zhì)量和表面質(zhì)量）板料的沖裁斷面質(zhì)量和表面質(zhì)量 （5 5）板料寬度的影響（圖）板料寬度的影響（圖6-156-15） （6 6）板料厚度的影響）板料厚度的影響（圖6-16）圖6-13 彎曲角對rmin/t 的影響 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件19圖 6-14 板料纖維方向?qū)澢霃降挠绊?汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及

14、制造技術3. 最小相對彎曲半徑經(jīng)驗數(shù)值的確定最小相對彎曲半徑經(jīng)驗數(shù)值的確定 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件216.2.3 彎曲中的偏移及防止措施彎曲中的偏移及防止措施 坯料在彎曲過程中沿制件的長度方向產(chǎn)生移動，使制件兩邊的高度不符合圖樣要求的現(xiàn)象。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件22采用壓料裝置，使坯料采用壓料裝置，使坯料在壓緊的狀態(tài)下逐漸彎在壓緊的狀態(tài)下逐漸彎曲成形，從而防止坯料曲成形，從而防止坯料的滑動，而且能得到較的滑動，而且能得到較平整的制件。平整的制件。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件23利用坯料上的孔或設計工利用坯料上的孔或設計工藝孔，用定

15、位銷插入孔內(nèi)藝孔，用定位銷插入孔內(nèi)再彎曲，使坯料無法移動再彎曲，使坯料無法移動 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件24將不對稱形狀的彎曲件組合成對稱彎曲件彎曲，然后將不對稱形狀的彎曲件組合成對稱彎曲件彎曲，然后再切開，使坯料彎曲時受力均勻，不容易產(chǎn)生偏移再切開，使坯料彎曲時受力均勻，不容易產(chǎn)生偏移 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件256.3 彎曲工藝計算彎曲工藝計算6.3.1 彎曲力的計算彎曲力的計算 擬定彎曲工藝和選擇設備的重要依據(jù)。擬定彎曲工藝和選擇設備的重要依據(jù)。 由變形過程的自由彎曲階段和校正彎曲階段對應有自由由變形過程的自由彎曲階段和校正彎曲階段對應有自由彎曲力

16、和校正彎曲力。彎曲力和校正彎曲力。 自由彎曲力自由彎曲力 彎曲力的數(shù)值與板料尺寸及其力學性能、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)、彎曲力的數(shù)值與板料尺寸及其力學性能、模具結(jié)構(gòu)參數(shù)、凹模支點間距和彎曲形式等多種因素有關。凹模支點間距和彎曲形式等多種因素有關。 生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式：生產(chǎn)中常采用經(jīng)驗公式： btrkbtP2+=自式中式中 b - 板寬，板寬，t 板厚，板厚， r 彎曲半徑，彎曲半徑， k 安全系數(shù)，安全系數(shù)，U形件取形件取0.91，V形件取形件取0.78。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件26 校正彎曲力校正彎曲力 為提高彎曲件的精度，減小回彈，在板材自由彎曲終了為提高彎曲件的精度，減小回彈

17、，在板材自由彎曲終了階段，凸模繼續(xù)下行將彎曲件壓靠在凹模上，其實質(zhì)是對彎階段，凸模繼續(xù)下行將彎曲件壓靠在凹模上，其實質(zhì)是對彎曲件的圓角和直邊進行精壓，即校正彎曲。此時，彎曲件受曲件的圓角和直邊進行精壓，即校正彎曲。此時，彎曲件受到凸、凹模的擠壓，彎曲力急劇增大。到凸、凹模的擠壓，彎曲力急劇增大。 頂件力和壓料力可近似取彎曲力的頂件力和壓料力可近似取彎曲力的30-80。 式中式中 F - 彎曲件校正部分面積彎曲件校正部分面積(mm2)；q - 單位校正力。單位校正力。FqF=校壓力機公稱壓力取工藝力的壓力機公稱壓力取工藝力的1.2-1.3倍倍 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件27模具

18、結(jié)構(gòu)和彎曲方式等多種因素，對彎曲變形區(qū)應力狀態(tài)有一定的影模具結(jié)構(gòu)和彎曲方式等多種因素，對彎曲變形區(qū)應力狀態(tài)有一定的影響，也會使應變中性層的位置發(fā)生改變，響，也會使應變中性層的位置發(fā)生改變，xtr+=6.3.2 彎曲件毛坯長度的計算彎曲件毛坯長度的計算計算原則：計算原則：應變中性層在彎曲前后長度不變應變中性層在彎曲前后長度不變應應變中性層位置變中性層位置用曲率半徑表示，與彎曲半徑、板厚和應變中性層位用曲率半徑表示，與彎曲半徑、板厚和應變中性層位移系數(shù)移系數(shù)x x等有關。等有關。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件28圖 6-21 圓角r0.6t彎曲件（1）有圓角彎曲半徑（）有圓角彎曲半

19、徑（r0.6t） 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件29 無圓角半徑或無圓角半徑或r0.5 t的彎曲件的彎曲件根據(jù)彎曲前后材料根據(jù)彎曲前后材料體積不變條件體積不變條件來確定毛坯的長度。來確定毛坯的長度。 考慮變薄，一般：考慮變薄，一般： L彎曲彎曲=(0.40.8)t另外，一次同時彎曲三個角、一次彎曲四個角、分兩次彎曲三或四另外，一次同時彎曲三個角、一次彎曲四個角、分兩次彎曲三或四個角等的毛坯尺寸計算公式可參考有關資料。個角等的毛坯尺寸計算公式可參考有關資料。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術oR=9 t=1oX=0.5or0.6t 變薄不嚴重，按中變薄不嚴重，按中性層展開性層展

20、開or/t=9/1=9例題例題1 18021+=llLz5 . 91*5 . 09=+=+=xtr12060180=68.201=l68.322=l26.735 . 9180120*68.3268.20=+=zL 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術（3）鉸鏈彎曲件鉸鏈彎曲件 鉸鏈彎曲和一般彎曲件有所不同，鉸鏈彎曲常用推卷的方鉸鏈彎曲和一般彎曲件有所不同，鉸鏈彎曲常用推卷的方法成形。在彎曲卷圓的過程中，材料除了彎曲以外還受到擠法成形。在彎曲卷圓的過程中，材料除了彎曲以外還受到擠壓作用，板料不是變薄而是增厚了，中性層將向外側(cè)移動，壓作用，板料不是變薄而是增厚了，中性層將向外側(cè)移動，因此其中性層位

21、移系數(shù)因此其中性層位移系數(shù)K0.6。圖。圖6.3.13所示為鉸鏈中性層位所示為鉸鏈中性層位置示意圖。置示意圖。 tr5 . 0 圖6.3.12 鉸鏈中性層位置圖6.3.13 鉸鏈彎曲件 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件33 6.4 彎曲模簡介彎曲模簡介 彎曲模的結(jié)構(gòu)主要取決于彎曲件的形狀及彎曲工序的安排。最彎曲模的結(jié)構(gòu)主要取決于彎曲件的形狀及彎曲工序的安排。最簡單的彎曲模只有一個垂直運動；復雜的彎曲模具除了垂直運動外，簡單的彎曲模只有一個垂直運動；復雜的彎曲模具除了垂直運動外，還有一個乃至多個水平動作。還有一個乃至多個水平動作。彎曲模結(jié)構(gòu)設計要

22、點為：彎曲模結(jié)構(gòu)設計要點為： (1)(1)彎曲毛坯的定位要準確、可靠，盡可能是水平放置。多次彎彎曲毛坯的定位要準確、可靠，盡可能是水平放置。多次彎曲最好使用同一基準定位。曲最好使用同一基準定位。 (2)(2)結(jié)構(gòu)中要能防止毛坯在變形過程中發(fā)生位移，毛坯的安放和結(jié)構(gòu)中要能防止毛坯在變形過程中發(fā)生位移，毛坯的安放和制件的取出要方便、安全和操作簡單。制件的取出要方便、安全和操作簡單。 (3)(3)模具結(jié)構(gòu)盡量簡單，并且便于調(diào)整修理。對于回彈性大的材模具結(jié)構(gòu)盡量簡單，并且便于調(diào)整修理。對于回彈性大的材料彎曲，應考慮凸模、凹模制造加工及試模修模的可能性以及剛度和料彎曲，應考慮凸模、凹模制造加工及試模修模的可能性以及剛度和強度的要求。強度的要求。 汽車結(jié)構(gòu)及制造技術汽車結(jié)構(gòu)及制造技術精選課件34 6.4.