沖壓工藝及模具設(shè)計(jì)三(共26頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第三章彎曲 內(nèi)容簡介: 彎曲是沖壓基本工序。 本章在分析彎曲變形過程及彎曲件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹彎曲工藝計(jì)算、工藝方案制定和彎曲模設(shè)計(jì)。涉及彎曲變形過程分析、彎曲半徑及最小彎曲半徑影響因素、彎曲卸載后的回彈及影響因素、減少回彈的措施、坯料尺寸計(jì)算、工藝性分析與工藝方案確定、彎曲模典型結(jié)構(gòu)、彎曲模工作零件設(shè)計(jì)等。 章節(jié)內(nèi)容: 學(xué)習(xí)目的與要求：1.了解彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；2.掌握彎曲工藝計(jì)算方法。3.掌握彎曲工藝性分析與工藝設(shè)計(jì)方法；4.認(rèn)識彎曲模典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，掌握彎曲模工作零件設(shè)計(jì)方法；5.掌握彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 重點(diǎn)內(nèi)容：1.彎曲

2、變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；2.彎曲工藝計(jì)算方法；3.彎曲工藝性分析與工藝方案制定；4.彎曲模典型結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；5.彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 難點(diǎn)內(nèi)容： 1彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；2影響回彈的因素與減少回彈的措施 ；3彎曲工藝計(jì)算；4彎曲模典型結(jié)構(gòu)與彎曲模工作零件設(shè)計(jì)。 主要參考書： 1 王同海.實(shí)用沖壓設(shè)計(jì)技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20002 馮炳堯.模具設(shè)計(jì)與制造簡明手冊.上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，2000復(fù)習(xí)思考題： 3-1 減少彎曲回彈的措施有哪些? 3-2 如果彎曲件的相對彎曲半徑小于最小相對彎曲半徑,壓彎時(shí)會(huì)出現(xiàn)什么質(zhì)量問題?應(yīng)采用什么措施加于防止? 3-

3、3 簡述偏移、截面畸變的成因及防止措施。 3-4 彎曲件的工藝分析通常應(yīng)包括哪些？ 3-5 計(jì)算圖3.52彎曲件的坯料展開尺寸？ 3-6 計(jì)算圖3.53坯料展開尺寸，計(jì)算彎曲模的工作部分尺寸并畫出示意圖？ 例題與解答：    圖3.1所示為板料在U形彎模與V形彎模中受力變形的基本情況。凸模對板料在作用點(diǎn)A處施加外力p(U型)或2p(V)型，則在凹模的支承點(diǎn)B處引起反力p，并形成彎曲力矩Mpa，這個(gè)彎曲力矩使板料產(chǎn)生彎曲。圖3.1.2是V型彎曲件的彎曲過程。彎曲開始時(shí)，模具的凸、凹模分別與板料在A、B 處相接觸，使板料產(chǎn)生彎曲。在彎曲的開始階段，彎曲圓角半徑r很大，

4、彎曲力矩很小, 僅引起材料的彈性彎曲變形。隨著凸模進(jìn)入凹模深度的增大，凹模與板料的接觸處位置發(fā)生變化，支點(diǎn)B沿凹模斜面 不斷下移，彎曲力臂l 逐漸減小，即ln<l3 <l 2 <l1 。 同時(shí)彎曲圓角半徑 r 亦逐漸減小，即 rn <r3 <r2 <r1 ，板料的彎曲變形程度進(jìn)一步加大。接近行程終了時(shí)，彎曲半徑r繼續(xù)減小，而直邊部分反而向凹模方向變形，直至板料與凸、凹模完全貼合。 3.1彎曲毛坯受力情況圖3.1  3.1.2彎曲變形的特點(diǎn) 為了觀察板料彎曲時(shí)的金屬流動(dòng)情況，便于分析材料的變形特點(diǎn)，可以采用在彎曲前的板料側(cè)表面用機(jī)

5、械刻線或照相腐蝕制作正方形網(wǎng)格的方法。然后用工具觀察并測量彎曲前后網(wǎng)格的尺寸和形狀變化情況，如圖3.2所示。 彎曲前，材料側(cè)面線條均為直線 , 組成大小一致的正方形小格，縱向網(wǎng)格線長度。彎曲后，通過觀察網(wǎng)格形狀的變化（圖3.2b）可以看出彎曲變形具有以下特點(diǎn)：圖3.2 彎曲前后坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)的變化1.彎曲圓角部分是彎曲變形的主要變形區(qū)通過對網(wǎng)格的觀察，彎曲圓角部分的網(wǎng)格發(fā)生了顯著的變化，原來正方形網(wǎng)格變成了扇形；而在遠(yuǎn)離圓角的直邊部分，則沒有這種變化；在靠近圓角處的直邊，有少量的變化，這說明彎曲變形區(qū)主要在圓角部分。通過不同角度的彎曲，會(huì)發(fā)現(xiàn)彎曲圓角半徑越小，該變形區(qū)的網(wǎng)格變形越大。因此，彎曲變形程

6、度可以用相對彎曲半徑來表示（r/t）。2.彎曲變形區(qū)的應(yīng)變中性層比較變形區(qū)內(nèi)彎曲前后相應(yīng)位置的網(wǎng)格線長度可知，板料的外區(qū)(靠凹模一側(cè))，縱向纖維受拉而伸長；內(nèi)區(qū)(靠凸模一側(cè))，縱向纖維受壓縮而縮短。內(nèi)、外區(qū)至板料的中心，其縮短和伸長的程度逐漸變小。由于材料的連續(xù)性，在伸長和縮短兩個(gè)變形區(qū)域之間，其中必定有一層金屬纖維材料的長度在彎曲前后保持不變，這一金屬層稱為應(yīng)變中性層（圖中o-o層）。 應(yīng)變中性層長度的確定是今后進(jìn)行彎曲件毛坯展開尺寸計(jì)算的重要依據(jù)。當(dāng)彎曲變形程度很小時(shí)，應(yīng)變中性層的位置基本上處于材料厚度的中心，但當(dāng)彎曲變形程度較大時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)變中性層向材料內(nèi)側(cè)移動(dòng)，變形量愈大，內(nèi)移量愈大

7、。3. 變形區(qū)材料厚度變薄的現(xiàn)象彎曲變形程度較大時(shí)，變形區(qū)外側(cè)材料受拉伸長，使得厚度方向的材料減??；變形區(qū)內(nèi)側(cè)材料受壓，使得厚度方向的材料增厚。由于應(yīng)變中性層位置的內(nèi)移，外側(cè)的減薄區(qū)域隨之?dāng)U大，內(nèi)側(cè)的增厚區(qū)域逐漸縮小，外側(cè)的減薄量大于內(nèi)側(cè)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)象愈嚴(yán)重。變薄后的厚度 t =t（是變薄系數(shù)）。4.變形區(qū)橫斷面的變形板料的相對寬度B/t（B是板料的寬度，t是板料的厚度）對彎曲變形區(qū)的材料變形有很大影響。一般將相對寬度 B/t >3 的板料稱為寬板，相對寬度B/t 3的稱為窄板。窄板彎曲時(shí)，寬度方向的變形不受約束。由于彎曲變形區(qū)外側(cè)材料受

8、拉引起板料寬度方向收縮，內(nèi)側(cè)材料受壓引起板料寬度方向增厚，其橫斷面形狀變成了外窄內(nèi)寬的扇形（圖3.3a）。變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變。寬板彎曲時(shí)，在寬度方向的變形會(huì)受到相鄰部分材料的制約，材料不易流動(dòng)，因此其橫斷面形狀變化較小，僅在兩端會(huì)出現(xiàn)少量變形（圖3.3b），由于相對于寬度尺寸而言數(shù)值較小，橫斷面形狀基本保持為矩形。雖然寬板彎曲僅存在少量畸變，但是在某些彎曲件生產(chǎn)場合，如鉸鏈加工制造，需要兩個(gè)寬板彎曲件的配合時(shí)，這種畸變也會(huì)影響產(chǎn)品的質(zhì)量。 （a）窄板，B/t 3； （b）寬板，B/t >3圖3.3彎曲變形區(qū)橫斷面的變形    &#

9、160; 3.2彎曲變形時(shí)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 對于厚度為t的板材，在彎曲變形的初始階段，彎曲力矩不大，變形區(qū)受最大壓應(yīng)力內(nèi)層金屬和受最大拉應(yīng)力的外層金屬，都沒有達(dá)到屈服極限，僅產(chǎn)生彈性變形，其應(yīng)力的分布見圖3.5a。當(dāng)彎矩繼續(xù)增大，毛坯的曲率半徑r變小，變形區(qū)內(nèi)、外層金屬首先進(jìn)入塑性變形狀態(tài)，然后逐步從內(nèi)、外層向板厚中心擴(kuò)展（圖3.5b、c）。(a)彈性彎曲； (b)彈-塑性彎曲； (c)塑性彎曲圖3.5彎曲毛坯變形區(qū)的切向應(yīng)力分布1.彈性彎曲條件在彈性彎曲時(shí)，受拉的外區(qū)與受壓的內(nèi)區(qū)以中性層為界，中性層正好通過毛坯的中間層，其切向應(yīng)力應(yīng)變?yōu)榱?。若彎曲?nèi)表面圓角半徑為r，中性層的

10、曲率半徑為=r+t/2,彎曲中心角為，則距中性層y處（圖3.1.6）的切向應(yīng)變?yōu)椋?.1.1)切向應(yīng)力為： （3.1.2)從上式可知，材料的切向應(yīng)力和切向應(yīng)變的大小只決定于y/,與彎曲中心角無關(guān)。當(dāng)變形不大，可以認(rèn)為材料不變薄，且中性層仍在板料中間。板料變形區(qū)的內(nèi)表層和外表層的切向應(yīng)變與應(yīng)力值(絕對值)最大，為： (3.1.3)(3.1.4)若材料的屈服應(yīng)力為s，則彈性彎曲的條件為：即 或 (3.5) 式中相對彎曲半徑rt是彎曲變形程度的重要指標(biāo)。當(dāng) r/t 減小到一定數(shù)值，即 r/ t1/2（/s)時(shí)，板料內(nèi)、外表層金屬纖維首先屈服，開始塑性變形。圖3.1.6板料彎曲半徑與彎曲中心

11、角2.塑性彎曲的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 當(dāng)彎曲變形程度較大，rt5時(shí)，板料上另外兩個(gè)方向的應(yīng)力應(yīng)變值較大，不能忽略。變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)則為立體塑性彎曲應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。設(shè)板料彎曲變形區(qū)主應(yīng)力和主應(yīng) 變的三個(gè)方向?yàn)榍邢?、 )、徑向(t、t)、寬度方向(、)。根據(jù)寬板(B/t3)和窄板(Bt3)，變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)歸納見3.1.1。 （1）應(yīng)變狀態(tài) 切向（長度方向）：彎曲變形區(qū)外區(qū)金屬纖維在切向拉應(yīng)力的作用下受拉，產(chǎn)生伸長變形；內(nèi)區(qū)金屬纖維在切向壓應(yīng)力的作用下受壓，產(chǎn)生壓縮變形。并且該切向應(yīng)變?yōu)榻^對值最大的主應(yīng)變。 徑向（厚度方向）t：根據(jù)體積不變條件可知，沿著板料的寬度和厚度方向，必然產(chǎn)生與

12、絕對值最大的主應(yīng)變t(切向)符號相反的應(yīng)變。在板料的外區(qū)，切向最大主應(yīng)變?yōu)樯扉L應(yīng)變，所以徑向應(yīng)變t為壓縮應(yīng)變，而內(nèi)區(qū)，切向最大主應(yīng)變?yōu)閴嚎s應(yīng)變，所以徑向方向的應(yīng)變t為伸長應(yīng)變。 寬度方向：根據(jù)板料的相對寬度（Bt）不同，可分兩種情況，對于窄板(Bt3)，材料在寬度方向上可自由變形，所以在外區(qū)的應(yīng)變?yōu)閴簯?yīng)變，內(nèi)區(qū)的應(yīng)變B為拉應(yīng)變；而寬板(t3)，由于材料沿寬向流動(dòng)受到阻礙，幾乎不能變形，則內(nèi)、外區(qū)在寬度方向的應(yīng)變。 終上所述，窄板彎曲的應(yīng)變狀態(tài)是立體的，寬板彎曲的應(yīng)變狀態(tài)是平面的。（2）應(yīng)力狀態(tài) 切向（長度方向）：外區(qū)材料彎曲時(shí)受拉，切向應(yīng)力為拉應(yīng)力；內(nèi)區(qū)材料彎曲時(shí)受壓，切向應(yīng)力為壓應(yīng)力。切向應(yīng)

13、力為絕對值最大的主應(yīng)力。 徑向（厚度方向）t： 外區(qū)材料在板厚方向產(chǎn)生壓縮應(yīng)變t，因此材料有向曲率中心移近的傾向。越靠近板料外表面的材料，其切向的伸長應(yīng)變t越大，所以材料移向曲率中心的傾向也越大。這種不同的移動(dòng)使纖維之間產(chǎn)生擠壓，因而在料厚方向產(chǎn)生了徑向壓應(yīng)力t。同樣在材料的內(nèi)區(qū)，料厚方向的伸長應(yīng)變t受到外區(qū)材料向曲率中心移近的阻礙，也產(chǎn)生了徑向壓應(yīng)力t。該壓應(yīng)力在板表面為零，由表及里逐漸遞增，中性層處達(dá)到最大。 寬度方向：窄板彎曲時(shí)，由于材料在寬度方向可自由變形，故內(nèi)、外層應(yīng)力接近于零(0)。寬板彎曲時(shí)，寬度方向上由于材料不能自由變形，外區(qū)寬度方向的收縮受阻，則外區(qū)有拉應(yīng)力；內(nèi)區(qū)寬度方向的伸

14、長都受到限制，則內(nèi)區(qū)有壓應(yīng)力存在。 所以，窄板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是平面的，寬板彎曲的應(yīng)力狀態(tài)是立體的。3.2 彎曲力的計(jì)算彎曲力是設(shè)計(jì)沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。由于彎曲力受到材料性能、制件形狀、彎曲方法、模具結(jié)構(gòu)等多種因素的影響，因此很難用理論分析方法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)算，一般來講校正彎曲力比自由彎曲力大。生產(chǎn)實(shí)際中常用下列經(jīng)驗(yàn)公式作概略計(jì)算。1. 自由彎曲力V形件   U形件F自沖壓行程結(jié)束時(shí)的自由彎曲力k安全系數(shù)，取1.0 1.3b彎曲材料的寬度t彎曲材料的厚度r彎曲件的內(nèi)彎曲半徑sb材料的強(qiáng)度極限 2.校正彎曲力F校=qAF校校正彎曲時(shí)的彎曲力A校正部分垂

15、直投影面積q單位面積上的校正力 3.3 彎曲件坯料展開3.3.1彎曲中性層位置 前述已知，在彈性彎曲時(shí)應(yīng)變中性層與應(yīng)力中性層是重合的，且通過毛坯橫截面中心。在塑性彎曲中，當(dāng)變形程度較小時(shí)，通常也認(rèn)為應(yīng)變中性層與彎曲毛坯截面中心軌跡相重合，即0rt2。但板料在實(shí)際彎曲生產(chǎn)中，沖壓件的彎曲變形程度較大，這時(shí)應(yīng)變中性層不與毛坯截面中心層重合，而是向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，致使應(yīng)變中性層的曲率半徑0r0.5t。根據(jù)彎曲變形前后體積不變的條件，彎曲前變形區(qū)的體積是： （3.3.7）彎曲后變形區(qū)的體積是：（3.3.8）式中：L 板料變形區(qū)彎曲前的長度（mm）；b 板料變形區(qū)彎曲前的寬度（mm）；t?

16、 板料變形區(qū)彎曲前的厚度（mm）； R板料彎曲變形區(qū)的外圓角半徑（mm）； b板料變形區(qū)彎曲后的寬度（mm）； r?板料彎曲變形區(qū)的內(nèi)圓角半徑（mm）；彎曲中心角 ( 弧度 ) 。 因?yàn)橹行詫拥拈L度彎曲變形前后不變，即：（ 3.3.9 ）而且彎曲變形區(qū)變形前后體積不變，即 ，將式(3.3.7)、(3.3.8)及(3.3.9)代入得：（3.3.10）?設(shè)板料變形區(qū)彎曲后的厚度t=t?，則= t/ t<1為變薄系數(shù)，可查表 3.3.3 。將R=r+ t=r+t代入式 (3.3.10) ，整理后可得出：(3.3.11) 式中：=b/b為板寬系數(shù)，當(dāng)b/t>3時(shí)（寬板彎曲），=1

17、 ，不考慮畸變。表3.3.3 彎曲90°時(shí)變薄系數(shù)和x系數(shù)r/t0.10.250.51.02.04.0488 0.820.870.920.960.990.9920.9951.0x0.320.350.380.420.4450.470.4750.5 從式 (3.3.11)可以看出，中性層位置與板料厚度t、彎曲半徑r以及變薄系數(shù) 等因素有關(guān)。相對彎曲半徑r / t 越小，則變薄系數(shù)越小、板厚減薄量越大，中性層位置的內(nèi)移量越大。而相對彎曲半徑r / t 越大，則變薄系數(shù)越大、板厚減薄量變得越小。 當(dāng)r / t 大到一定值后，變形區(qū)減薄的問題已不再存在。在生產(chǎn)實(shí)際中為了使用方便，通常

18、采用下面的經(jīng)驗(yàn)公式確定來中性層的位置。(3.3.12) 式中：x是與變形程度有關(guān)的中性層位移系數(shù)，其值可由表 3.3.3 查得。 3.3.2彎曲件坯料展開長度圖3.3.10 有圓角的彎曲件 圖3.3.11無圓角的彎曲件 1有圓角半徑的彎曲(r0.5t)有圓角半徑的彎曲件，毛坯展開尺寸等于彎曲件直線部分長度與圓弧部分長度的總和。(3.3.12)式中： L為彎曲件毛坯總長度（mm）；為各段直線部分長度（mm）；為各段圓弧部分彎曲中心角（°）；r各段圓弧部分彎曲半徑（mm）；為各段圓弧部分中性層位移系數(shù)。 彎曲中心角為 90 ° 的單角彎曲件毛坯展開長度為： (3.3.

19、13)2無圓角半徑的彎曲(r0.5t)無圓角半徑彎曲件的展開長度一般根據(jù)彎曲前后體積相等的原則，考慮到彎曲圓角變形區(qū)以及相鄰直邊部分的變薄因素，采用經(jīng)過修正的公式來進(jìn)行計(jì)算，見表3.3.4。3.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(dòng)，因此其中性層位移系數(shù)K 0.5 。圖3.3.12 所示為鉸鏈中性層位置示意圖。 圖3.3.13為常見的鉸鏈彎曲件。圖3.3.12 鉸鏈中性層位置 圖3.3.13鉸鏈彎曲件表 3.3.5鉸鏈卷圓中性 層位移系數(shù) Kr / t> 0.60

20、.8> 0.60.8> 0.81.0> 1.01.2> 1.21.5> 1.51.8> 1.82.0> 22.2> 2.2K0.760.730.70.670.640.610.580.540.5 通常板料彎曲中絕大部分屬寬板彎曲，沿寬度方向的應(yīng)變 b 0。根據(jù)變形區(qū)彎曲變形前后體積不變的條件，板厚減薄的結(jié)果必然使板料長度增加。相對彎曲半徑 r / t 愈小，板厚變薄量愈大，板料長度增加愈大。因此，對于相對彎曲半徑 r / t 較小的彎曲件，必須考慮彎曲后材料的增長。此外，還有許多因素影響了彎曲件的展開尺寸，例如材料性能、凸模與凹模的間隙、

21、凹模圓角半徑以及凹模深度、模具工作部分表面粗糙度等；變形速度、潤滑條件等也有一定影響。因此，按以上方法計(jì)算得到的毛坯展開尺寸，僅適用于一般形狀簡單、尺寸精度要求不高的彎曲件。對于形狀復(fù)雜而且精度要求較高的彎曲件，計(jì)算所得結(jié)果和實(shí)際情況常常會(huì)有所出入，必須經(jīng)過多次試模修正，才能得出正確的毛坯展開尺寸。模具制造時(shí)首先制作彎曲模具，初定毛坯裁剪試樣經(jīng)試彎修正，尺寸修改正確后再制作落料模。3.4 彎曲的質(zhì)量問題與分析3.4.1彎裂彎裂：外層纖維受拉變形而斷裂開裂原因：（1）彎曲線方向   （2）板料表面和沖裁斷面的質(zhì)量  剪切表面有缺陷，不光潔，有毛刺采取措施：

22、1）采用表面質(zhì)量好無缺陷的材料；2）工件彎曲半徑小于最小彎曲半徑；3）彎曲線與材料的纖維方向垂直；4）毛坯中有毛刺的一面作為彎曲內(nèi)側(cè)。  3.4.2回彈    常溫下的塑性彎曲和其它塑性變形一樣，在外力作用下產(chǎn)生的總變形由塑性變形和彈性變形兩部分組成。當(dāng)彎曲結(jié)束，外力去除后，塑性變形留存下來，而彈性變形則完全消失。彎曲變形區(qū)外側(cè)因彈性恢復(fù)而縮短，內(nèi)側(cè)因彈性恢復(fù)而伸長，產(chǎn)生了彎曲件的彎曲角度和彎曲半徑與模具相應(yīng)尺寸不一致的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為彎曲件的彈性回跳（簡稱回彈）?；貜検菑澢尚螘r(shí)常見的現(xiàn)象(圖3.2.1)。但也是彎曲件生產(chǎn)中不易解決的一個(gè)棘

23、手的問題。       圖 3.2.1             彎曲件的回彈現(xiàn)象通常表現(xiàn)為兩種形式：一是彎曲半徑的改變，由回彈前彎曲半徑 r t 變?yōu)榛貜椇蟮?r 0 。二是彎曲角度的改變，由回彈前彎曲中心角度 t （ 凸 模的中心角度）變?yōu)榛貜椇蟮墓ぜ?shí)際中心角度 0     , 如圖 3-7 所示?；貜椫档拇_定主要考慮這兩個(gè)因素。若彎曲中心角 兩側(cè)有直邊，則應(yīng)同時(shí)保證兩側(cè)直邊之間的夾角 （ 稱

24、作彎曲角 ） 的精度，參見圖 3-8 。彎曲角 與彎曲中心角度 之間的換算關(guān)系為： = 180 o ， 注意兩者之間呈反比關(guān)系 。1.回彈性的表現(xiàn)形式：(1)彎曲半徑增大卸載前板料的內(nèi)半徑rp(與凸模的半徑吻合)在卸載后增加至r。彎曲半徑的增加量為：rrr p (3.2.1)(2)彎曲中心角的變化卸載前彎曲中心角為(與凸模頂角相吻合)，卸載后變化為。彎曲件角度的變化量為： (3.2.2)2.  影響彈性回跳的主要因素 一 材料的力學(xué)性能材料的屈服點(diǎn)s越高，彈性模量E越小，彎曲彈性回跳越大。這一點(diǎn)從圖3.2.2曲線上很容易理解，a)圖所示的兩種材料的屈服極限基本相同，但E。在彎曲變形程

25、度相等的情況下，卸載后的兩種材料的回彈量卻不一樣(21)。b)圖所示的兩種材料的彈性模數(shù)基本相同（E=E），而屈服極限不同（43），在彎曲變形程度相同的條件下，卸載后的回彈量則不同，經(jīng)冷作硬化而屈服極限較高的軟鋼的回彈大于屈服極限較低的退火軟鋼。 (a)s相同，E不同； (b)s不同，E相同、退火軟鋼；軟錳黃銅；冷變形硬化鋼圖3.2.2材料力學(xué)性能對回彈的影響（2）相對彎曲半徑rt相對彎曲變徑rt越大，板料的彎曲變形程度越小，在板料中性層兩側(cè)的純彈性變形區(qū)增加越多（圖3.1.4），塑性變形區(qū)中的彈性變形所占的比例同時(shí)也增大。故相對彎曲變徑rt越大，則回彈也越大。（3）彎曲中心角彎曲中心角越大，

26、表明變形區(qū)的長度越長(r)，故回彈的積累值越大，其回彈角大。但對彎曲半徑的回彈影響不大。（4）彎曲方式及彎曲模板料彎曲方式有自由彎曲和校正彎曲。在無底的凹模中自由彎曲時(shí)，回彈大；在有底的凹模內(nèi)作校正彎曲時(shí)，回彈值小。原因是：校正彎曲力較大，可改變彎曲件變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，增加圓角處的塑性變形程度。（5）彎曲件形狀工件的形狀越復(fù)雜，一次彎曲所成形的角度數(shù)量越多，各部分的回彈值相互牽制以及彎曲件表面與模具表面之間的摩擦影響，改變了彎曲件各部分的應(yīng)力狀態(tài)（一般可以增大彎曲變形區(qū)的拉應(yīng)力），使回彈困難，因而回彈角減小。 如形件的回彈值比U形件小，U形件又比V形件小。（6）模具間隙在壓彎U形件時(shí)，間隙大，

27、材料處于松動(dòng)狀態(tài)，回彈就大；間隙小，材料被擠壓，回彈就小。（7）非變形區(qū)的影響變形區(qū)和非變形區(qū)是相對的，非變形區(qū)并非一點(diǎn)也不變形，即然有變形，多少要產(chǎn)生與變形區(qū)相反的回彈。在對V形件(rt0.20.3)進(jìn)行校正彎曲時(shí)，圖3.2.3。由于對非變形區(qū)的直邊部分有校直作用，所以彎曲后直邊區(qū)的回彈和圓角區(qū)回彈方向是相反的。最終零件表現(xiàn)得的回彈是二者的疊加，則角度回彈量可能為正、零或負(fù)值。當(dāng)直邊的回彈大于圓角的回彈，此時(shí)就會(huì)出現(xiàn)負(fù)回彈，彎曲件的角度反而小于彎曲凸模的角度。圖3.2.3 V形件校正彎曲的回彈 3.減小彈性回跳的措施  彎曲件產(chǎn)生彈性回跳造成形狀和尺寸誤差，很難

28、獲得合格的制件。因此，生產(chǎn)中要采取措施來控制和減小回彈。常用控制彎曲件的回彈的措施有：1.改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在變形區(qū)壓加強(qiáng)肋或壓成形邊翼，增加彎曲件的剛性，使彎曲件回彈困難，如圖3.2.4。    圖3.2.4 改進(jìn)零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2.從工藝上采取措施 （1）采用熱處理工藝 對一些硬材料和已經(jīng)冷作硬化的材料，彎曲前先進(jìn)行退火處理，降低其硬度以減少彎曲時(shí)的回彈，待彎曲后再淬硬 。在條件允許的情況下，甚至可使用加熱彎曲。 （2）增加校正工序   運(yùn)用校正彎曲工序，對彎曲件施加較大的校正壓力，可以改變其變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，以減少

29、回彈量。通常，當(dāng)彎曲變形區(qū)材料的校正壓縮量為板厚的2%5% 時(shí)，就可以得到較好的效果。 3. 采用拉彎工藝       對于相對彎曲半徑很大的彎曲件，由于變形區(qū)大部分處于彈性變形狀態(tài)，彎曲回彈量很大。這時(shí)可以采用拉彎工藝，如圖3.2.5所示。 1上模；2夾子；3彈簧；4下模 圖3.2.5 拉彎工藝示意圖 圖3.2.6拉彎時(shí)彎曲件切向應(yīng)變的分析圖3.2.4 拉彎工藝示意圖工件在彎曲變形的過程中受到了切向拉伸力的作用。施加的拉伸力應(yīng)使變形區(qū)內(nèi)的合成應(yīng)力大于材料的屈服極限，中性層內(nèi)側(cè)壓應(yīng)變轉(zhuǎn)化為拉應(yīng)變，從而材料的整個(gè)橫斷面都處于塑性拉伸變形的范圍（變

30、形區(qū)內(nèi)、外側(cè)都處于拉應(yīng)變范圍），圖3.2.6。卸載后內(nèi)外兩側(cè)的回彈趨勢相互抵消，因此可大大減少彎曲件的回彈。大曲率半徑彎曲件的拉彎可以在拉彎機(jī)上進(jìn)行。拉彎時(shí)，彎曲變形與拉伸的先后次序?qū)貜椓坑幸欢ㄓ绊憽Ｏ葟澓罄认壤髲澓?。但先彎后拉的不足之處是已彎坯料與模具摩擦加大，拉力難以有效地傳遞到各部分，因此實(shí)際生產(chǎn)中采用拉+彎+拉的復(fù)合工藝方法。一般小型彎曲件可采用在毛坯直邊部分加壓邊力限制非變形區(qū)材料的流動(dòng)（見圖 3.2.7）；或者減小凸、凹模間隙使變形區(qū)的材料作變薄擠壓拉伸的方法（見圖3.2.8），以增加變形區(qū)的拉應(yīng)變。 圖 3.2.7 壓邊力拉彎示意圖    &#

31、160;  圖3.2.8 小 間隙拉彎示意圖4. 從模具結(jié)構(gòu)上采取措施 （1）補(bǔ)償法利用彎曲件不同部位回彈方向相反的特點(diǎn)，按預(yù)先估算或試驗(yàn)所得的回彈量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和幾何形狀，以相反方向的回彈來補(bǔ)償工件的回彈量,如圖 3.2.9 所示，其中a）為單角彎曲時(shí)，根據(jù)工件可能產(chǎn)生的回彈量，將回彈角做在凹模上，使凹模的工作部分具有一定斜度。b）為雙角彎曲時(shí)的凸、凹模補(bǔ)償形式。雙角彎曲時(shí)，可以將彎曲凸模兩側(cè)修去回彈角，并保持彎曲模的單面間隙等于最小料厚，促使工件貼住凸模，開模后工件兩側(cè)回彈至垂直。、c）是將模具底部做成圓弧形，利用開模后底部向下的回彈作用來補(bǔ)償工件兩側(cè)向外的回彈

32、。 （2）校正法當(dāng)材料厚度在 0.8mm 以上，塑性比較好，而且彎曲圓角半徑不大時(shí)，可以改變凸模結(jié)構(gòu)，使校正力集中在彎曲變形區(qū)，加大變形區(qū)應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)的改變程度（迫使材料內(nèi)外側(cè)同為切向壓應(yīng)力、切向拉應(yīng)變 ）。 從而使內(nèi)外側(cè)回彈趨勢相互抵消，圖3.2.10 。  圖 3.2.9 用補(bǔ)償法修正模具結(jié)構(gòu)  圖3.2.10 用校正法修正模具結(jié)構(gòu) （3）縱向加壓法 在彎曲過程完成后，利用模具的 突肩在 彎曲件的端部縱向加壓（如圖 3.2.11所示）, 使彎曲變形區(qū)橫斷面上都受到壓應(yīng)力，卸載時(shí)工件內(nèi)外側(cè)的回彈趨勢相反，使回彈大為降低。利用這種方法可獲得較精確的彎邊尺寸，但對毛

33、坯精度要求較高。 圖 3.2.11縱向加壓彎曲 圖 3.2.12聚氨酯彎曲模  （4）采用聚氨酯彎曲模 利用聚氨酯凹模代替剛性金屬凹模進(jìn)行彎曲（見圖 3.2.12 ）。彎曲時(shí)金屬板料隨著凸模逐漸進(jìn)入聚氨酯凹模，激增的彎曲力將會(huì)改變圓角變形區(qū)材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，達(dá)到類似校正彎曲的效果，從而減少回彈 。   3.4.3偏移壞料在彎曲過程中沿制件的長度方向產(chǎn)生移動(dòng)，使制件兩邊的高度不符合圖樣要求的現(xiàn)象稱為偏移。產(chǎn)生原因如下圖所示： 解決措施：（1）采用壓料裝置；    （2）設(shè)計(jì)合理的定位板（外形定位）或定位銷

34、（內(nèi)形定位）；3.4.4翹曲寬板彎曲時(shí)，當(dāng)卸去外載荷取出制件時(shí)，制件會(huì)出現(xiàn)教材圖3.24所示的縱向翹曲1翹曲產(chǎn)生的原因?qū)挵鍙澢鷷r(shí)寬度方向的應(yīng)力3在外層為拉應(yīng)力，而在內(nèi)層為壓應(yīng)力，因此寬度方向的變形受到限制。在彎曲過程中，為保持彎曲線的筆直狀態(tài)，這兩個(gè)拉壓相反的應(yīng)力在橫向形成一個(gè)平衡力矩Mb。所以彎曲結(jié)束后，在寬度方向會(huì)產(chǎn)生與Mb方向相反的彎曲，即翹曲。2減小翹曲的措施從模具結(jié)構(gòu)上采用措施，如采用帶側(cè)板的彎曲模，可阻止材料彎曲線側(cè)向流動(dòng)而減少翹曲；還可以在彎曲模上將翹曲量設(shè)計(jì)在與翹曲方向相反的方向上。3.4.5截面畸變窄板彎曲，外層長度方受拉伸長，引起寬度和厚度方向的收縮，而內(nèi)層長度方向受壓收縮

35、，使寬度和厚度方向增加。因此，彎曲的結(jié)果是板材截面由矩形變?yōu)樘菪危ㄉ刃危?，同時(shí)內(nèi)外層表面發(fā)生微小的翹曲。如果彎曲件的寬度b精度要求較高，不允許有教材圖3.26所示的b1>b的鼓起現(xiàn)象，可在彎曲兩端預(yù)先做出工藝切口。 3.5 彎曲件的工藝性3.5.1彎曲件工藝性分析 彎曲件的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸、材料的選用及技術(shù)要求等是否滿足彎曲加工的工藝要求。具有良好沖壓工藝性的彎曲件，不僅能提高工件質(zhì)量，減少廢品率，而且能簡化工藝和模具結(jié)構(gòu)，降低材料消耗。 彎曲件的結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有良好的彎曲工藝性，這樣可簡化工藝過程，提高彎曲件尺寸精度。彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析是根據(jù)彎

36、曲過程的變形規(guī)律，并總結(jié)彎曲件實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)提出的。通常結(jié)構(gòu)上主要考慮如下幾個(gè)方面：1.彎曲件的彎曲半徑彎曲件的彎曲半徑不宜過大和過小。過大因受回彈的影響，彎曲件的精度不易保證；過小時(shí)會(huì)產(chǎn)生拉裂，彎曲半徑應(yīng)大于表3.3.1所列的許可最小相對彎曲半徑。否則應(yīng)選用多次彎曲，并在兩次彎曲之間增加中間退火工序。對厚度較厚的彎曲件可在彎曲角內(nèi)側(cè)開槽后再進(jìn)行彎曲(圖3.5.1)。圖3.5.1壓槽后再進(jìn)行彎曲2.彎曲件形狀與尺寸的對稱性彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對稱、高度也不應(yīng)相差太大。當(dāng)沖壓不對稱的彎曲件時(shí)，因受力不均勻，毛坯容易偏移(圖3.5.2)，尺寸不易保證。為防止毛坯的偏移，在設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮增

37、設(shè)壓料板，或增加工藝孔定位。彎曲件形狀應(yīng)力求簡單，邊緣有缺口的彎曲件，若在毛坯上先將缺口沖出，彎曲時(shí)會(huì)出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)難以成形。這時(shí)必須在缺口處留有連結(jié)帶，彎曲后再將連接帶切除(圖3.5.3)。圖3.5.2彎曲件形狀對彎曲過程的影響圖3.5.3彎曲件邊緣缺口對彎曲過程的影響3.彎曲件直邊高度對彎曲的影響(圖3.5.4)保證彎曲件直邊平直的直邊高度h不應(yīng)小于2t(圖a)，否則需先壓槽或加高直邊,彎曲后切掉(圖b)。如果所彎直邊帶有斜線，且斜線達(dá)到變形區(qū)造成開裂，則應(yīng)改變零件的形狀(圖c、d)。圖3.5.4 彎曲件直邊的高度對彎曲的影響（4）彎曲件孔邊距離帶孔的板料在彎曲時(shí)，如果孔位位于彎曲變

38、形區(qū)內(nèi)，則孔的形狀會(huì)發(fā)生畸變。因此，孔邊到彎曲半徑r中心的距離(圖3.5.5)要滿足以下關(guān)系：當(dāng)t2mm時(shí)， Lt； t2mm時(shí)； L2t。    圖3.5.5 彎曲件的孔邊距 3.5.6防止孔變形的措施圖3.5.7防止彎曲邊交接處應(yīng)力集中的措施a)沖裁卸荷孔 b)切槽 c)將彎曲線位移一段距離 （6）彎曲件尺寸的標(biāo)注應(yīng)考慮工藝性彎曲件尺寸標(biāo)注不同，會(huì)影響沖壓工序的安排。圖3.5.8a)所示的彎曲件尺寸標(biāo)注，孔的位置精度不受毛坯展開尺寸和回彈的影響，可簡化沖壓工藝。采用先落料沖孔，然后再彎曲成形。b)、c)圖所示的標(biāo)注法，沖孔只能安排在彎曲工序之后進(jìn)行，才能保證孔

39、位置精度的要求。在不存在彎曲件有一定的裝配關(guān)系時(shí)，應(yīng)考慮圖a的標(biāo)注方法。圖3.5.8尺寸的標(biāo)注對彎曲工藝的影響 3.5.2彎曲工序安排 彎曲件的彎曲工序安排是在工藝分析和計(jì)算后進(jìn)行的工藝設(shè)計(jì)工作。形狀簡單的彎曲件，如V形件、U形件、Z形件等都可以一次彎曲成形。形狀復(fù)雜的彎曲件，一般要多次彎曲才能成形。彎曲工序的安排對彎曲模的結(jié)構(gòu)、彎曲件的精度和生產(chǎn)批量影響很大。 1.彎曲件工序安排的原則（1）對多角彎曲件，因變形會(huì)影響彎曲件的形狀精度，故一般應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角。前次彎曲要給后次彎曲留出可靠的定位，并保證后次彎曲不破壞前次已彎曲的形狀。（2）結(jié)構(gòu)不對稱彎曲件，彎曲時(shí)毛坯容易

40、發(fā)生偏移，應(yīng)盡可能采用成對彎曲后，再切開的工藝方法，圖3.5.9。圖3.5.9成對彎曲 圖3.5.10級進(jìn)模彎曲成形圖3.5.11 一次彎曲成形圖例圖3.5.12兩次彎曲成形圖例圖3.5.13三次彎曲成形圖例圖3.5.14多次彎曲成形圖例3.6 彎曲模工作部分設(shè)計(jì)3.6.1彎曲凸模的圓角半徑 當(dāng)彎曲件的相對彎曲半徑rt5，且不小于rmint時(shí)，凸模的圓角半徑一般等于彎曲件的圓角半徑。若彎曲件的圓角半徑小于最小彎曲半徑(rrmin)時(shí)，首次彎曲可先彎成較大的圓角半徑，然后采用整形工序進(jìn)行整形，使其滿足彎曲件圓角的要求。若彎曲件的相對彎曲半徑較大（rt10），精度要求較高時(shí)，由于圓角半徑

41、的回彈大，凸模的圓角半徑應(yīng)根據(jù)回彈值作相應(yīng)的修正。  3.6.2彎曲凹模的圓角半徑及其工作部分的深度 凹模的圓角半徑的大小對彎曲變形力和制件質(zhì)量均有較大影響，同時(shí)還關(guān)系到凹模厚度的確定。凹模圓角半徑過小，坯料拉入凹模的滑動(dòng)阻力大，使制件表面易擦傷甚至出現(xiàn)壓痕。凹模圓角半徑過大，會(huì)影響坯料定位的準(zhǔn)確性。凹模兩邊的圓角要求制造均勻一致，當(dāng)兩邊圓角有差異時(shí)，毛坯兩側(cè)移動(dòng)速度不一致，使其發(fā)生偏移。生產(chǎn)中常根據(jù)材料的厚度來選擇凹模圓角半徑：當(dāng)t2mm時(shí)，rA（）tt2時(shí)，rA（）tt4mm時(shí)，rAt 或按有關(guān)設(shè)計(jì)資料選取。圖3.6.1為彎曲模結(jié)構(gòu)尺寸示意圖。圖3.6.1 彎

42、曲模結(jié)構(gòu)尺寸     V型彎曲凹模其底部圓角半徑可依據(jù)彎曲變形區(qū)坯料變薄的特點(diǎn)取：rA（0.60.8)(rTt)，或在底部開退刀槽。2.凹模工作部分深度彎曲凹模深度l要適當(dāng)。過小時(shí)，坯件彎曲變形的兩直邊自由部分長，彎曲件成形后回彈大，而且直邊不平直。若過大，則模具材料消耗多，而且要求壓力機(jī)具有較大的行程。彎曲V形件時(shí)，凹模深度及底部最小厚度參見表3.4.1。彎曲U形件時(shí)，若彎邊高度不大，或要求兩邊平直，則凹模深度應(yīng)大于零件高度，如圖3.91b)所示。如果彎曲件邊長較大，而對平直度要求不高時(shí)，可采用圖3.91c)所示的凹模形式。彎曲U形件的凹模參數(shù)見表3.9和3.10所示。表3.4.1彎曲V形件的凹模深度l0及底部最小厚度值h(mm)彎曲件邊長l（） 材料厚度t（） 22 4 4hl 0hl 0hl 01025 2550 5075 75100 100150202227323710 151520202525303035222732374215253035403237424730354050表3.9彎曲U形件凹模的h0值(mm)板料厚度t 11223344