沖壓成型及模具設(shè)計(彎曲工藝)

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，介紹彎曲工藝計算、工藝方案制定和彎曲模設(shè)計。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)計等。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.掌握彎曲工藝計算方法。3.掌握彎曲工藝性分析與工藝設(shè)計方法；4.認(rèn)識彎曲模典型結(jié)構(gòu)及特點，掌握彎曲模工作零件設(shè)計方法；5.掌握彎曲工藝與彎曲模設(shè)計的方法和步驟。1內(nèi)容簡介:彎曲是沖壓基本工序。學(xué)習(xí)目的與要求：1.了解彎曲變第四章彎曲難點：1．

彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；2．

彎曲工藝計算方法；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；5．

彎曲工藝與彎曲模設(shè)計的方法和步驟。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．彎曲工藝計算；4．彎曲模典型結(jié)構(gòu)與彎曲模工作零件設(shè)計。重點：2第四章彎曲難點：1．

彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸載后的回彈第四節(jié)彎曲件坯料尺寸的計算第五節(jié)彎曲力的計算第六節(jié)彎曲件的工藝性第七節(jié)彎曲件的工序安排第八節(jié)彎曲模設(shè)計第一節(jié)彎曲變形過程及其變形特點第二節(jié)最小彎曲半徑彎曲概述今天學(xué)習(xí)內(nèi)容3第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸載后的回彈第四節(jié)彎曲第四章彎曲彎曲概述：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，形成所需狀零件的沖壓工序。彎曲：彎曲模：彎曲方法：模具壓彎折彎滾彎拉彎彎曲工藝所用的模具4第四章彎曲彎曲概述：將板料、型材、管材或棒料等按設(shè)第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲一、彎曲變形過程

V形彎曲是最基本的彎曲變形，任何復(fù)雜彎曲都可看成是由多個V形彎曲組成。以V形彎曲為代表分析彎曲變形過程1.彎曲變形時板材變形區(qū)受力情況在板材A處，凸模1施加外力2F，在凹模2支承點B處，則產(chǎn)生反力并與這外力構(gòu)成了彎曲力矩M=F*L，該彎曲力矩使板材產(chǎn)生彎曲變形。5第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲一、彎曲變第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲2.彎曲變形過程彈性彎曲變形：彎曲圓角半徑r很大，彎曲力矩很小彈-塑性彎曲變形：塑性彎曲變形：貼模：自由彎曲校正彎曲：內(nèi)外表面毛坯內(nèi)部力臂L彎曲力彎曲力矩塑性變形板料截面全部進(jìn)入塑性變形狀態(tài)板料與凸、凹模完全貼緊？貼模后，凸?；爻?，繼續(xù)下一個彎曲件的彎曲貼模后，凸模繼續(xù)下壓，壓力增大到一定值后凸?；爻?，繼續(xù)下一個彎曲件的彎曲？6第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲2.彎曲變第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲二、彎曲變形的特點觀察板料彎曲時的金屬流動情況，便于分析材料的變形特點目的：過程：用機(jī)械刻線或照相腐蝕法在彎曲前的板料側(cè)表面設(shè)置坐標(biāo)網(wǎng)格用顯微鏡觀察測量彎曲前后網(wǎng)格的尺寸和形狀變化情況坐標(biāo)網(wǎng)格法彎曲分析方法：7第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲二、彎曲變第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲二、彎曲變形的特點1、彎曲圓角部分是彎曲變形的主要區(qū)域

彎曲圓角部分正方形網(wǎng)格變成了扇形靠近圓角部分的直邊有少量變形其余直邊部分的網(wǎng)格仍保持原狀2、彎曲變形區(qū)內(nèi)存在中性層

板料內(nèi)側(cè)的縱向網(wǎng)格線長度縮短，愈靠近內(nèi)側(cè)愈短板料外側(cè)的縱向網(wǎng)格線長度伸長，愈靠近外側(cè)愈長材料的連續(xù)性，在伸長和縮短兩個變形區(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

受壓受拉8第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲二、彎曲變第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲3、變形區(qū)材料厚度變薄和增長的現(xiàn)象

變形區(qū)外側(cè)材料受拉伸長，厚度減??；變形區(qū)內(nèi)側(cè)材料受壓收縮，厚度增厚。外側(cè)的減薄量大于內(nèi)側(cè)的增厚量4、變形區(qū)板料剖面的畸變、翹曲、起皺和破裂

相對寬度b/t≤3，稱為窄板，橫斷面形狀變成了外窄內(nèi)寬的扇形相對寬度b/t>3，稱為寬板，橫斷面形狀基本保持為矩形變形區(qū)橫斷面形狀尺寸發(fā)生改變稱為畸變

翹曲、起皺和破裂厚度變薄長度增長彎曲變形后體積不變9第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲3、變形區(qū)第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲5、彎曲變形區(qū)中性層內(nèi)移彎曲前變形區(qū)的體積：v0=Lbt

彎曲后變形區(qū)的體積：中性層的長度彎曲變形前后不變：彎曲變形區(qū)變形前后體積不變：變薄系數(shù)：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)、中性層的曲率半徑越小，中性層位置的內(nèi)移越大。10第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲5、彎曲變第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲三、彎曲變形的特點小結(jié)：1、彎曲圓角部分是彎曲變形的主要區(qū)域

2、彎曲變形區(qū)內(nèi)存在中性層

3、變形區(qū)材料厚度變薄和增長的現(xiàn)象

4、變形區(qū)板料剖面的畸變、翹曲、起皺和破裂

5、彎曲變形區(qū)中性層內(nèi)移11第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲三、彎曲變第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲二、塑性彎曲變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變1、窄板（B/t＜3）：應(yīng)力狀態(tài)：長度方向σ1：內(nèi)區(qū)受壓，外區(qū)受拉寬度方向σ2：內(nèi)外側(cè)壓力均為零厚度方向σ3：內(nèi)外均受壓應(yīng)力兩向應(yīng)力長度方向ε1：內(nèi)區(qū)壓應(yīng)變，外區(qū)拉應(yīng)變寬度方向ε2：內(nèi)區(qū)拉應(yīng)變，外區(qū)壓應(yīng)變厚度方向ε3：內(nèi)區(qū)拉應(yīng)變，外區(qū)壓應(yīng)變應(yīng)變狀態(tài)：三向應(yīng)變2、寬板（B/t＞3）：12第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲二、塑性彎第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲2、寬板（B/t＞3）：長度方向ε1：內(nèi)區(qū)壓應(yīng)變，外區(qū)拉應(yīng)變寬度方向ε2：內(nèi)外區(qū)近似為零厚度方向ε3：內(nèi)區(qū)拉應(yīng)變，外區(qū)壓應(yīng)變長度方向σ1：內(nèi)區(qū)受壓，外區(qū)受拉寬度方向σ2：內(nèi)區(qū)受壓，外區(qū)受拉厚度方向σ3：內(nèi)外均受壓應(yīng)力應(yīng)力狀態(tài)：應(yīng)變狀態(tài)：三向應(yīng)力兩向應(yīng)變13第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲2、寬板（第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲三、塑性彎曲變形區(qū)的應(yīng)力、應(yīng)變小結(jié)：1、窄板（B/t＜3）：兩向應(yīng)力、三向應(yīng)變2、寬板（B/t＞3）：三向應(yīng)力、兩向應(yīng)變彎曲概述：第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點二、彎曲變形的特點1、彎曲圓角部分是彎曲變形的主要區(qū)域2、彎曲變形區(qū)內(nèi)存在中性層3、變形區(qū)材料厚度變薄和增長的現(xiàn)象4、變形區(qū)板料剖面的畸變、翹曲、起皺和破裂5、彎曲變形區(qū)中性層內(nèi)移1、彎曲變形時板材變形區(qū)受力情況2、彎曲變形過程一、彎曲變形過程14第一節(jié)彎曲變形過程及變形特點第四章彎曲三、塑性彎第二節(jié)最小彎曲半徑第四章彎曲15第二節(jié)最小彎曲半徑第四章彎曲15第二節(jié)最小彎曲半徑第四章彎曲彎曲半徑愈小外表面的變形程度愈大出現(xiàn)裂紋或拉裂在保證彎曲變形區(qū)材料外表面不發(fā)生破壞的條件下，彎曲件內(nèi)表面所能形成的最小圓角半徑rmin。最小彎曲半徑：最小相對彎曲半徑：最小彎曲半徑與彎曲材料厚度的比值rmin/trmin/t又被稱為最小彎曲系數(shù)，是衡量彎曲變形程度的主要標(biāo)志。理論公式計算的結(jié)果與實際的值有一定誤差，在實際生產(chǎn)中主要參考經(jīng)驗數(shù)據(jù)來確定各種材料的最小彎曲半徑及最小相對彎曲半徑，既可查相關(guān)手冊。為什么理論公式計算的結(jié)果與實際的值有一定誤差？一、彎曲變形程度及其表示方法16第二節(jié)最小彎曲半徑第四章彎曲彎曲半徑愈小外表面的第二節(jié)最小彎曲半徑第四章彎曲17第二節(jié)最小彎曲半徑第四章彎曲17二、影響最小彎曲半徑的因素第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑材料的塑性愈好，許可的相對彎曲半徑愈小。1、材料的力學(xué)性能2、彎曲中心角α

的大小理論上：彎曲變形區(qū)局限于圓角區(qū)域，直邊部分不參與變形，似乎變形程度只與相對彎曲半徑r/t有關(guān)，而與彎曲中心角無關(guān)。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(kuò)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，使圓角外表面受拉狀態(tài)有所緩解，從而有利于降低最小彎曲半徑的數(shù)值。實際上：α變形分散效應(yīng)最小相對彎曲半徑18二、影響最小彎曲半徑的因素第四章彎曲第二節(jié)最小彎第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑3、板料的軋制方向與彎曲線夾角的關(guān)系板料的軋制方向板料的纖維方向板料性能方向性板料的彎曲線：當(dāng)彎曲件的折彎線與纖維方向垂直時，材料具有較大的拉伸強(qiáng)度，不易拉裂，最小相對彎曲半徑rmin/t的數(shù)值最小。順著纖維方向的塑性指標(biāo)優(yōu)于與纖維相垂直的方向某些性能19第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑3、板料的軋制方向與第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑4、板料表面及沖裁斷面質(zhì)量彎曲用的板料毛坯由沖裁或剪裁獲得剪切斷面上各種缺陷應(yīng)力集中，材料易破裂表面質(zhì)量和斷面質(zhì)量差的板料彎曲最小相對彎曲半徑彎曲生產(chǎn)實際中需要用到較小的rmin/t值時？采用彎曲前去除毛刺或?qū)⒉牧嫌行∶痰囊幻娉驈澢鼓澢磺谐羟袛嗝嫔系挠不瘜?；退火處理等方法；避免工件的破?/p>

20第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑4、板料表面及沖裁斷5、板料的相對寬度第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑彎曲件的相對寬度b/t材料沿寬向流動的阻礙相對彎曲半徑215、板料的相對寬度第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑彎6、板料的厚度第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑彎曲變形區(qū)切向應(yīng)變在板料厚度方向上按線性規(guī)律變化，內(nèi)、外表面最大，在中性層上為零。厚度較小切向應(yīng)變梯度很大與最大應(yīng)變的外表面相鄰近的纖維層可以阻止外表面材料局部不均勻延伸薄板最小彎曲半徑允許延伸均勻226、板料的厚度第四章彎曲第二節(jié)最小彎曲半徑第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸載后的回彈23第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸載后的回彈23第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈一、回彈原因及表現(xiàn)形式回彈：塑性彎曲時伴隨有彈性變形，當(dāng)外載荷去除后，塑性變形保留下來，而彈性變形會完全消失，使彎曲件的形狀和尺寸發(fā)生變化而與模具尺寸不一致的種現(xiàn)象。彎曲回彈的表現(xiàn)形式：1.彎曲半徑的改變2.彎曲中心角改變回彈角：Δa=at-a024第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈一、回彈原因及表第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈二、回彈值的確定理論計算方法復(fù)雜且與實際有較大出入，因此，生產(chǎn)實踐中采用經(jīng)驗值，既查相關(guān)手冊。25第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈二、回彈值的確定第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈三、影響回彈的因素1.材料的力學(xué)性能1、3－退火軟鋼2-軟錳黃銅4-經(jīng)冷變形硬化的軟鋼屈服點σS愈高，彈性模量E愈小，彎曲變形的回彈也愈大。屈服點σS愈高材料在一定的變形程度下，其變形區(qū)斷面內(nèi)的應(yīng)力也愈大引起更大的彈性變形彈性模量E愈大抵抗彈性變形的能力愈強(qiáng)回彈值愈小26第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈三、影響回彈的因第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈三、影響回彈的因素3.彎曲中心角α

彎曲中心角α愈大變形區(qū)的長度愈大回彈累積值愈大回彈角愈大模具的間隙愈大，回彈也愈大。板料厚度允差愈大，回彈值愈不穩(wěn)定5.模具間隙U形件的回彈由于兩邊互受牽制而小于V形件。形狀復(fù)雜的彎曲件一次彎成時，由于各部分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。4.工件形狀27第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈三、影響回彈的因由于板料受凸、凹模壓縮的作用，不僅彎曲變形外區(qū)的拉應(yīng)力有所減小，而且在外區(qū)中性層附近還出現(xiàn)和內(nèi)區(qū)同號的壓縮應(yīng)力，隨著校正力的增加，壓應(yīng)力區(qū)向板材的外表面逐步擴(kuò)展，致使板料的全部或大部分?jǐn)嗝婢霈F(xiàn)壓縮應(yīng)力，于是圓角部分的內(nèi)、外區(qū)回彈方向一致，故校正彎曲圓角部分的回彈比自由彎曲時大為減小第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈三、影響回彈的因素6.彎曲方式及校正力大小

自由彎曲時比校正彎曲時回彈大校正力越大回彈越小（一般）原因：校正彎曲回彈可能出現(xiàn)正、零或是負(fù)三種情況，為什么？

28由于板料受凸、凹模壓縮的作用，不僅彎曲變形第四章彎曲第三節(jié)彎曲卸栽后的回彈四、提高彎曲件精度的措施