第三章彎曲工藝與彎曲模設(shè)計

1、1第三章第三章 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計彎曲工藝與彎曲模設(shè)計基本要求：基本要求： 了解彎曲工藝及彎曲變形過程及其特點，了解彎曲工藝及彎曲變形過程及其特點，掌握掌握彎曲模件最小彎曲模件最小彎曲半徑和彎曲力的計算，彎曲半徑和彎曲力的計算，掌握掌握彎曲模工作部分的設(shè)計。彎曲模工作部分的設(shè)計。23.13.1、概述、概述彎曲：彎曲：將板料、型材、管材或棒料等按設(shè)計要求彎成一定的角度將板料、型材、管材或棒料等按設(shè)計要求彎成一定的角度和一定的曲率，形成所需形狀零件的沖壓工序。和一定的曲率，形成所需形狀零件的沖壓工序。彎曲方法彎曲方法：彎曲方法可分為在壓力機上利用模具進行的壓彎以彎曲方法可分為在壓力機上利用模具進

2、行的壓彎以及在專用彎曲設(shè)備上進行的折彎、滾彎、拉彎等。及在專用彎曲設(shè)備上進行的折彎、滾彎、拉彎等。 33.13.1、概述、概述彎曲件的彎曲方法彎曲件的彎曲方法 模具壓彎折彎滾彎拉彎43.13.1、概述、概述彎曲模：彎曲模：本章與第本章與第2章相比：章相比： 準確準確工藝計算難，模具工藝計算難，模具動作復(fù)雜動作復(fù)雜、結(jié)構(gòu)設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)律性不強規(guī)律性不強。 彎曲所使用的模具。彎曲所使用的模具。 53.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析V V形彎曲是最基本的彎曲變形。形彎曲是最基本的彎曲變形。一、彎曲變形過程一、彎曲變形過程1.1.彎曲變形時板材變形區(qū)受力情況分析彎曲變形時板材變形區(qū)受力情況分析

3、變形區(qū)主要在彎曲件的圓變形區(qū)主要在彎曲件的圓角部分，角部分，板料受力情況如板料受力情況如圖所示。圖所示。1-1-凸模凸模 2-2-凹模凹模 63.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析2. .彎曲變形過程：彈性變形塑性變形彎曲校正彎曲變形過程：彈性變形塑性變形彎曲校正自由彎曲自由彎曲校正彎曲校正彎曲彈性彎曲彈性彎曲塑性彎曲塑性彎曲彎曲效果：彎曲效果：表現(xiàn)為彎曲半徑和彎曲角的變化。表現(xiàn)為彎曲半徑和彎曲角的變化。 73.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析二、彎曲時材料的流動情況二、彎曲時材料的流動情況 (1)變形區(qū)主要在彎曲件的圓角部分，圓角區(qū)內(nèi)的正方形網(wǎng)格變變形區(qū)主要在彎曲件的圓角部分，圓角區(qū)內(nèi)

4、的正方形網(wǎng)格變成了扇形。在遠離圓角的兩平直部分，幾乎沒有變形。成了扇形。在遠離圓角的兩平直部分，幾乎沒有變形。 (2)變形區(qū)內(nèi)，板料外區(qū)變形區(qū)內(nèi)，板料外區(qū)(靠凹模一邊靠凹模一邊)的金屬切向受拉而伸長，的金屬切向受拉而伸長，內(nèi)區(qū)（靠凸模一邊）的金屬切向受壓而縮短。內(nèi)區(qū)（靠凸模一邊）的金屬切向受壓而縮短。 由內(nèi)、外表面至板料中心，由內(nèi)、外表面至板料中心，其縮短和伸長兩個區(qū)之間，其縮短和伸長兩個區(qū)之間，總存在一層金屬，其長度在總存在一層金屬，其長度在變形前后沒有變化，成為中變形前后沒有變化，成為中性層。性層。 中性層向板料內(nèi)區(qū)移動。中性層向板料內(nèi)區(qū)移動。彎曲后 彎曲前83.23.2、彎曲變形分析、彎

5、曲變形分析 (3)當相對彎曲半徑（當相對彎曲半徑（r/t）較小時。彎曲變形區(qū)中的板）較小時。彎曲變形區(qū)中的板料在彎曲后產(chǎn)生厚度變薄現(xiàn)象。料在彎曲后產(chǎn)生厚度變薄現(xiàn)象。 (4)彎曲變形區(qū)內(nèi)板料橫截面的變化有兩種情況；彎曲變形區(qū)內(nèi)板料橫截面的變化有兩種情況； 對于窄板對于窄板(b3t)，外區(qū)受拉引起寬度收縮，內(nèi)部受壓，外區(qū)受拉引起寬度收縮，內(nèi)部受壓引起寬度伸長，故原矩形斷面變成了扇形。引起寬度伸長，故原矩形斷面變成了扇形。 對于寬板對于寬板(b3t)，彎曲后橫截面無明顯變化，仍保持，彎曲后橫截面無明顯變化，仍保持為矩形。為矩形。窄板（B3t） 93.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析型材、管材彎曲

6、后的剖面畸變型材、管材彎曲后的剖面畸變103.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析三、塑性彎曲變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)平面應(yīng)變狀態(tài)平面應(yīng)力狀態(tài)113.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析 彎曲時，外表面在切向拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生切向伸長變形：彎曲時，外表面在切向拉應(yīng)力的作用下產(chǎn)生切向伸長變形：相對彎曲半徑相對彎曲半徑（ r/tr/t）：）：四、變形程度及其表示方法四、變形程度及其表示方法表示板料彎曲變形程度的大小。表示板料彎曲變形程度的大小。 ()12212bbooRootrtrtrrt aabboo123.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析最小彎曲半徑最小彎曲半徑r rminmin： 在板料不

7、發(fā)生破壞的條件下，所能彎成零件內(nèi)表面的最小在板料不發(fā)生破壞的條件下，所能彎成零件內(nèi)表面的最小圓角半徑。圓角半徑。 故也常用故也常用最小彎曲半徑最小彎曲半徑r rminmin表示彎曲時的成形極限。其值越表示彎曲時的成形極限。其值越小越有利于彎曲成形。小越有利于彎曲成形。 五、最小彎曲半徑五、最小彎曲半徑1.影響最小彎曲半徑的因素影響最小彎曲半徑的因素（）材料的力學(xué)性能（）材料的力學(xué)性能（）材料表面和側(cè)面的質(zhì)量、（）材料表面和側(cè)面的質(zhì)量、應(yīng)力集中或加工硬化應(yīng)力集中或加工硬化（）彎曲線的方向與鋼板的（）彎曲線的方向與鋼板的纖維方向纖維方向（）彎曲中心角越小，半徑越小（）彎曲中心角越小，半徑越小 13

8、3.23.2、彎曲變形分析、彎曲變形分析2最小彎曲半徑最小彎曲半徑rmin的數(shù)值的數(shù)值參見表參見表313提高彎曲極限變形程度的方法提高彎曲極限變形程度的方法 （1）經(jīng)冷變形硬化的材料，可熱處理后再彎曲。）經(jīng)冷變形硬化的材料，可熱處理后再彎曲。 （2）清除沖裁毛刺，或?qū)⒂忻痰囊幻嫣幱趶澢軌旱膬?nèi)緣。）清除沖裁毛刺，或?qū)⒂忻痰囊幻嫣幱趶澢軌旱膬?nèi)緣。 （3）對于低塑性的材料或厚料，可采用加熱彎曲。）對于低塑性的材料或厚料，可采用加熱彎曲。 （4）采取兩次彎曲的工藝方法，中間加一次退火。）采取兩次彎曲的工藝方法，中間加一次退火。 （5）對較厚材料的彎曲，如結(jié)構(gòu)允許，可采取開槽后彎曲。）對較厚材料

9、的彎曲，如結(jié)構(gòu)允許，可采取開槽后彎曲。143.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈 塑性彎曲時伴隨有彈性變塑性彎曲時伴隨有彈性變形，當外載荷去除后，塑性變形，當外載荷去除后，塑性變形保留下來，而彈性變形會完形保留下來，而彈性變形會完全消失，使彎曲件的形狀和尺全消失，使彎曲件的形狀和尺寸發(fā)生變化而與模具尺寸不一寸發(fā)生變化而與模具尺寸不一致，這種現(xiàn)象叫致，這種現(xiàn)象叫回彈回彈。一、回彈現(xiàn)象一、回彈現(xiàn)象彎曲回彈的表現(xiàn)形式：彎曲回彈的表現(xiàn)形式： 彎曲半徑變大彎曲半徑變大彎曲角變大，彎曲中心角減小彎曲角變大，彎曲中心角減小 153.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈材料的力學(xué)性能材料的力

10、學(xué)性能二、影響回彈的因素二、影響回彈的因素/SE材料的力學(xué)性能對回彈值的影響材料的力學(xué)性能對回彈值的影響1 1、3 3退火軟鋼退火軟鋼2-2-軟錳黃銅軟錳黃銅4-4-經(jīng)冷變形硬化的硬鋼經(jīng)冷變形硬化的硬鋼 163.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈相對彎曲半徑相對彎曲半徑彎曲半徑越大，彈性變形比例大，塑性變形比例小，回彈越大。彎曲半徑越大，彈性變形比例大，塑性變形比例小，回彈越大。彎曲中心角彎曲中心角彎曲中心角越大，彎曲中心角越大，變形區(qū)的長度越長，回彈積累值也越大，故回變形區(qū)的長度越長，回彈積累值也越大，故回彈越大。彈越大。彎曲方式及彎曲模彎曲方式及彎曲模 （1）自由彎曲時，回彈最大

11、。自由彎曲時，回彈最大。 （2）校正彎曲使塑性變形穩(wěn)定，回彈較小。校正彎曲使塑性變形穩(wěn)定，回彈較小。（3）在彎曲在彎曲U形件時，凸、凹模間隙越形件時，凸、凹模間隙越大，回彈角也就越大。大，回彈角也就越大。 工件的形狀：工件的形狀：彎曲件越復(fù)雜，一次彎彎曲件越復(fù)雜，一次彎曲成形角的數(shù)量越多，回彈量就越小曲成形角的數(shù)量越多，回彈量就越小173.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈先根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值先根據(jù)經(jīng)驗數(shù)值初步初步確定模具工作尺寸，然后在試模時進行確定模具工作尺寸，然后在試模時進行修正修正。 三、回彈值的確定小變形程度（小變形程度（ 1010）自由彎曲時的回彈值）自由彎曲時的回彈值 凸模工

12、作部分的圓角半徑和角度可按下式進行計算：凸模工作部分的圓角半徑和角度可按下式進行計算：13TsTTTrrrEtrrtr /183.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈 2大變形程度（大變形程度（ 5）校正彎曲時的回彈值）校正彎曲時的回彈值 tr /9090 變形程度在卸載前后變化不大，故卸載后彎曲件圓角變形程度在卸載前后變化不大，故卸載后彎曲件圓角半徑的變化是很小的，可以不予考慮，而僅考慮彎曲半徑的變化是很小的，可以不予考慮，而僅考慮彎曲角的回彈變化。角的回彈變化。 彎曲角為彎曲角為90時部分材料的平均回彈角見表時部分材料的平均回彈角見表3-2。 當彎曲件彎曲角不為當彎曲件彎曲角不為9

13、0時，其回彈角可用下式計算：時，其回彈角可用下式計算：193.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈1.改進彎曲件的設(shè)計改進彎曲件的設(shè)計四、減少回彈的措施四、減少回彈的措施（1）盡量）盡量避免選用過大的避免選用過大的r/tr/t 。如有可能，在彎曲區(qū)壓制如有可能，在彎曲區(qū)壓制加強筋加強筋，以提高零件的剛度，抑制回彈。以提高零件的剛度，抑制回彈。（2）盡量選用）盡量選用 小、力小、力學(xué)性能穩(wěn)定和板料厚度波動小學(xué)性能穩(wěn)定和板料厚度波動小的材料。的材料。Es/203.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈2.采取適當?shù)膹澢に嚥扇∵m當?shù)膹澢に嚕?）采用）采用校正彎曲校正彎曲代替自由彎曲

14、。動態(tài)輕壓下技術(shù)的應(yīng)用。代替自由彎曲。動態(tài)輕壓下技術(shù)的應(yīng)用。（2）對冷作硬化的材料須先）對冷作硬化的材料須先退火退火，使其屈服點，使其屈服點s降低。對回彈降低。對回彈較大的材料，必要時可采用較大的材料，必要時可采用加熱彎曲加熱彎曲。（3）對彎曲半徑很大的零件，采用）對彎曲半徑很大的零件，采用拉彎工藝拉彎工藝。 213.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈3.合理設(shè)計彎曲模合理設(shè)計彎曲模（1）對于較硬材料，可根據(jù)回彈值對模具工作部分的形狀和尺）對于較硬材料，可根據(jù)回彈值對模具工作部分的形狀和尺寸進行寸進行修正修正。（2）對于軟材料，其回彈角小于）對于軟材料，其回彈角小于5時，可在模具上作

15、出時，可在模具上作出補償補償角角并取并取較小的凸、凹模間隙較小的凸、凹模間隙。223.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈（3）對于厚度在）對于厚度在0.8mm以上的軟材料，以上的軟材料， r/t又不大時，可采取如又不大時，可采取如圖所示凸模做成局部突起的結(jié)構(gòu)。圖所示凸模做成局部突起的結(jié)構(gòu)。233.33.3、彎曲卸載后的回彈、彎曲卸載后的回彈（4）對于）對于U形件彎曲形件彎曲 當當r/t較小時較小時,可采取增加可采取增加背壓背壓的方法的方法 ； 當當r/t較大時，可采取將凸模端面和頂板表較大時，可采取將凸模端面和頂板表面作成一定曲率的面作成一定曲率的弧形弧形；（5）在彎曲件直邊端部）在

16、彎曲件直邊端部縱向加壓縱向加壓。（6）用）用橡膠橡膠或聚氨酯代替剛性金屬凹模能或聚氨酯代替剛性金屬凹模能減小回彈。減小回彈。243.43.4、彎曲件坯料尺寸的計算、彎曲件坯料尺寸的計算據(jù)中性層的定義，彎曲件的據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長度應(yīng)等于中性層的展開長度坯料長度應(yīng)等于中性層的展開長度。一、彎曲中性層位置的確定一、彎曲中性層位置的確定 中性層位置以中性層位置以曲率半徑曲率半徑xtr x x中性層位移系數(shù)，見中性層位移系數(shù)，見表表3-33-3。 式中：式中：表示（右圖），通常用表示（右圖），通常用下面經(jīng)驗公式確定：下面經(jīng)驗公式確定：253.43.4、彎曲件坯料尺寸的計算、彎曲件坯料尺寸的計

17、算 對于形狀比較簡單、尺寸精度要求不高的彎曲件，可直接采對于形狀比較簡單、尺寸精度要求不高的彎曲件，可直接采用展開的方法計算坯料長度。用展開的方法計算坯料長度。 對于形狀比較復(fù)雜或精度要求高的彎曲件，在利用下述公式對于形狀比較復(fù)雜或精度要求高的彎曲件，在利用下述公式初步計算坯料長度后，還需反復(fù)初步計算坯料長度后，還需反復(fù)試彎試彎不斷不斷修正修正，才能最后確定坯，才能最后確定坯料的形狀及尺寸。料的形狀及尺寸。二、彎曲件坯料尺寸的計算二、彎曲件坯料尺寸的計算1.圓角半徑圓角半徑r0.5t的彎曲件的彎曲件 )(1801802121xtrllllLz 按中性層展開的原理，坯料總長按中性層展開的原理，坯

18、料總長度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長度之和，即分長度之和，即 263.43.4、彎曲件坯料尺寸的計算、彎曲件坯料尺寸的計算2.圓角半徑圓角半徑rr+2t當彎曲的直邊帶有斜角，當彎曲的直邊帶有斜角，斜線不可能彎曲到要求斜線不可能彎曲到要求的角度，容易開裂，改的角度，容易開裂，改變形狀。變形狀。343.63.6、彎曲件的工藝性、彎曲件的工藝性4防止彎曲根部裂紋的工件結(jié)構(gòu)防止彎曲根部裂紋的工件結(jié)構(gòu) 353.63.6、彎曲件的工藝性、彎曲件的工藝性5彎曲件孔邊距離彎曲件孔邊距離tl tl2當當t2mm時，時，當當t2mm時，時， 363.63.6、彎曲件的工藝性、彎曲

19、件的工藝性6增添連接帶和定位工藝孔增添連接帶和定位工藝孔增添連接帶和定位工藝孔的彎曲件增添連接帶和定位工藝孔的彎曲件 373.63.6、彎曲件的工藝性、彎曲件的工藝性7尺寸標注尺寸標注 尺寸標注對彎曲件的工藝性有很大的影響。尺寸標注對彎曲件的工藝性有很大的影響。383.63.6、彎曲件的工藝性、彎曲件的工藝性四、 彎曲件的工序安排形狀簡單的彎曲件：采用一次彎曲成形；形狀簡單的彎曲件：采用一次彎曲成形； 形狀復(fù)雜的彎曲件：采用二次或多次彎曲成形。形狀復(fù)雜的彎曲件：采用二次或多次彎曲成形。批量大而尺寸較小的彎曲件：盡可能采用級進?；驈?fù)合模。批量大而尺寸較小的彎曲件：盡可能采用級進?；驈?fù)合模。需多次

20、彎曲時：需多次彎曲時： 先彎兩端，后彎中間部分先彎兩端，后彎中間部分，前次彎曲應(yīng)考慮后次彎曲有可靠，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已成形的形狀。的定位，后次彎曲不能影響前次已成形的形狀。彎曲件形狀不對稱時：彎曲件形狀不對稱時： 盡量成對彎曲，然后再剖切。盡量成對彎曲，然后再剖切。393.63.6、彎曲件的工藝性、彎曲件的工藝性一次彎曲一次彎曲二次彎曲二次彎曲40當當/10時，則應(yīng)考慮回彈，將凸模圓角半徑時，則應(yīng)考慮回彈，將凸模圓角半徑 加以修正。加以修正。3.73.7、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計一、凸凹模圓角半徑一、凸凹模圓角半徑當工件的相對彎

21、曲半徑當工件的相對彎曲半徑/較小時，凸模圓角半徑取等于工件的較小時，凸模圓角半徑取等于工件的彎曲半徑，但不應(yīng)小于最小彎曲半徑值彎曲半徑，但不應(yīng)小于最小彎曲半徑值rmin。Tr413.73.7、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致一致，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。，否則在彎曲時坯料會發(fā)生偏移。t2mmt2mm時，時，ArArAr)(8 . 06 . 0(trrTA（36）2 24 4時，時，（23）4 4時，時，2V V形彎曲凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑形彎曲凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑 423.73.7、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計

22、、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計彎曲彎曲凹模深度凹模深度是指工件位于凹模內(nèi)的直邊長度。凹模深度是指工件位于凹模內(nèi)的直邊長度。凹模深度L0適當。適當。若過小，工件兩端的自由部分太多，彎曲零件回彈大。若過大，若過小，工件兩端的自由部分太多，彎曲零件回彈大。若過大，則過多消耗模具鋼材。則過多消耗模具鋼材。 二、凸凹模深度二、凸凹模深度彎曲彎曲V形件時，凹模深度及底部最小厚度可查表形件時，凹模深度及底部最小厚度可查表 35。彎曲彎曲U形件時，若彎邊高度不大或要求兩邊平直，則凹模深度應(yīng)形件時，若彎邊高度不大或要求兩邊平直，則凹模深度應(yīng)大于零件的高度；如果彎曲件邊長較大，且對平直度要求不高時，大于零件的高度；如

23、果彎曲件邊長較大，且對平直度要求不高時，凹模深度凹模深度L0可查表可查表37。433.73.7、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計三、凸凹模間隙三、凸凹模間隙 V形彎曲模的凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓機的閉合高度來控制的，形彎曲模的凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓機的閉合高度來控制的，設(shè)計時可以不考慮。設(shè)計時可以不考慮。U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計算：形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計算： CttCttZmax2/式中式中 C間隙系數(shù)，可查表間隙系數(shù)，可查表38。當工件精度要求較高時，其間隙應(yīng)適當縮小，取當工件精度要求較高時，其間隙應(yīng)適當縮小，取Z/2t。 443.73

24、.7、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計四、四、U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差決定原則決定原則： 工件標注外形尺寸時，應(yīng)以凹模為基準件，間隙取在凸模上。工件標注外形尺寸時，應(yīng)以凹模為基準件，間隙取在凸模上。 工件標注內(nèi)形尺寸時工件標注內(nèi)形尺寸時，應(yīng)以凸模為基準件，間隙取在凹模上。應(yīng)以凸模為基準件，間隙取在凹模上。453.73.7、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計、彎曲模工作部分尺寸的設(shè)計（2）尺寸標注在內(nèi)形上）尺寸標注在內(nèi)形上（1）尺寸標注在外形上）尺寸標注在外形上ALLA0max75. 00)(TZLLAT0min)75. 0(TLLTAZLLTA0)(凹模尺寸凹模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凸模尺寸凹模尺寸凹模尺寸凸、凹模的制造公差，可采用凸、凹模的制造公差，可采用79級精度，級精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級。一般取凸模的精度比凹模精度高一級。TA式中式中463.83.8、彎曲模典型結(jié)構(gòu)、彎曲模典型結(jié)構(gòu)一、一、V形件彎曲模形件彎曲模形彎曲模的一般結(jié)構(gòu)形式形彎曲模的一般結(jié)構(gòu)形式1凸模凸模2定位板定位板3凹模凹模4定位尖定位尖5頂桿頂桿6形