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1、2020/11/15 1 第三章 彎曲工藝與模具設計 3-1彎曲變形過程及變形特點 3-2最小彎曲半徑 3-3彎曲回彈 3-4彎曲件坯料尺寸的計算 3-5彎曲力的計算 3-6彎曲件的工藝性 3-7彎曲模設計 2020/11/15 2 3-1彎曲變形過程及變形特點 一 .彎曲 二 .彎曲變形過程 三 .板料塑性彎曲的變形特點 2020/11/15 3 一 .彎曲 1. 彎曲：將板料 、 型材 、 管材或棒材等彎 成一定的角度和曲率 ， 形成一定形狀零 件的沖壓方法 。 2. 彎曲變形利用模具在壓力機 、 專用的折 彎機 、 滾彎機 、 拉彎機 、 彎管機等設備 上進行 。 2020/11/15

2、4 常見彎曲件 2020/11/15 5 二 .彎曲變形過程 彈性變形階段 塑性變形階段 自由彎曲 校正彎曲 2020/11/15 6 三 .板料塑性彎曲的變形特點 研究方法： 坐標網(wǎng)格法 自由彎曲時的應力應變狀態(tài) 板料的彎曲狀態(tài)與中性層位置 2020/11/15 7 1.中性層的內(nèi)移 應力中性層：板料截面上的應力由外層的拉 應力過渡到內(nèi)層的壓應力 ， 其間金屬的切向 應力為零的金屬層 。 變形程度較小時 ， 應力中性層和應變中性層 相重合 ， 均位于板料截面中心的軌跡上 。 變形程度比較大時 ， 由于徑向壓應力的作用 ， 應力中性層和應變中性層都從板厚的中央向 內(nèi)側(cè)移動 ， 應力中性層的位移

3、量大于應變中 性層的位移量 。 2020/11/15 8 彎曲變形過程中 ， 變形區(qū)切向受拉的外區(qū) （ 拉 區(qū) ） 使板料減薄 ， 切向受壓的內(nèi)區(qū) （ 壓區(qū) ） 使 板料增厚 。 由于中性層向內(nèi)移動 ， 拉區(qū)擴大 ， 壓區(qū)減小 ， 板料的減薄將大于板料的增厚 ， 整 個板料便出現(xiàn)變薄現(xiàn)象 。 變形程度越大 ， 變薄 現(xiàn)象越嚴重 。 彎曲所用坯料一般屬于寬板 ， 板 料寬度方向變形困難 ， 因而變形區(qū)厚度的減薄 將導致板料長度的增加 。 變形程度越大 ， 長度 增加量越大 。 2.變形區(qū)板料的厚度變薄和長度增加 2020/11/15 9 3.彎曲后的翹曲與 剖面畸變 細而長的板料彎曲件，彎曲后縱

4、向產(chǎn)生 翹曲變形。板料彎曲件短而粗時，彎曲 后縱向產(chǎn)生翹曲不明顯。 窄板彎曲 、 管材 、 型材彎曲后的剖面由 于徑向壓應力的作用 ， 剖面產(chǎn)生畸變 。 2020/11/15 10 3-2最小彎曲半徑 一 .影響最小彎曲半徑的因素 二 .提高彎曲極限變形程度的方法 2020/11/15 11 一 .影響最小彎曲半徑的因素 最小彎曲半徑：在板料不發(fā)生破壞條件 下 ， 所能彎曲成的零件內(nèi)表面的最小圓 角半徑 。 1. 材料的力學性能 2. 板料表面和側(cè)面質(zhì)量 3. 彎曲線的方向 4. 彎曲中心角 （ 彎曲角和彎曲中心角定義 ） 2020/11/15 12 二 .提高彎曲極限變形程度的方 法 1.

5、經(jīng)冷變形硬化的材料 ， 可采用熱處理恢復板材 塑性的方法 。 2. 清除沖裁毛刺 ， 毛刺較小時可以使毛刺的一面 處于彎曲受壓的內(nèi)緣 ， 以免應力集中而開裂 。 3. 對于低塑性的材料或厚板料 ， 采用加熱彎曲 。 4. 采取兩次彎曲的工藝方法 ， 彎曲 -退火 -彎曲 。 5.對于厚板料 ， 結(jié)構(gòu)允許時可以采取先在彎角內(nèi) 側(cè)開槽后再進行彎曲的工藝 。 材料厚度對最小彎曲半徑的影響 2020/11/15 13 開槽后再彎曲示意圖 2020/11/15 14 3-3 彎曲回彈 一 .回彈現(xiàn)象 二 .影響回彈的因素 三 .回彈值的確定 四 .減少回彈的措施 2020/11/15 15 一 .回彈現(xiàn)

6、象 彎曲件的回彈 回彈現(xiàn)象：彎曲時材料產(chǎn)生彈性變形 、 塑性 變形 ， 外載荷去除后 ， 塑性變形保留 ， 彈性 變形消失 ， 使彎曲件的形狀和尺寸發(fā)生變化 。 彎曲時內(nèi)區(qū)彈性伸長 ， 外區(qū)彈性縮短 ， 加劇 了工件形狀和尺寸的改變 。 1. 曲率減小 2. 彎曲中心角減小 2020/11/15 16 二 .回彈值的確定 1. 小變形程度自由彎曲時的回彈值 2. 大變形程度自由彎曲時的回彈值 大變形程度時 ， 卸載后彎曲件圓角半徑的 變化很小 ， 一般可不予考慮 ， 僅考慮彎曲 中心角的變化 。 Et r rr s T 31 T T r r 2020/11/15 17 三 減少回彈的措施 1.

7、 改進彎曲件的設計 盡量避免選用過大的相對彎曲半徑 。 盡量選用力學性能穩(wěn)定和板料厚度波動 小的材料 。 結(jié)構(gòu)允許的情況下在彎曲件彎曲區(qū)壓制 加強筋 ， 以提高零件的剛度 。 2020/11/15 18 2. 采取適當?shù)膹澢に?采用 校正彎曲 代替 自由彎曲 。 對冷作硬化材料進行退火熱處理后再進 行彎曲 。 采用加熱彎曲 。 相對彎曲半徑很大的彎曲件采用 拉彎工 藝 。 拉彎時板料內(nèi)部的切向應變 2020/11/15 19 3.合理設計彎曲模 對于較硬材料 ， 可根據(jù)回彈值對模具工 作部分形狀和尺寸進行修正 。 （ 修正法 ） 對于軟材料 ， 可采用在模具上做出補 償角及小間隙進行彎曲 。

8、 （ 補償法 ） 采用小間隙進行彎曲 。 U形件采用背壓法進行彎曲 。 2020/11/15 20 3-4 彎曲件坯料尺寸的計算 一 .彎曲件應變中性層位置的確定 二 .彎曲件坯料尺寸的計算 2020/11/15 21 一 .彎曲件應變中性層位置的確 定 p：彎曲件應變中性層半徑 r：彎曲件內(nèi)彎曲半徑 t：材料厚度 x：應變中性層位移系數(shù) xtr 2020/11/15 22 二 .彎曲件坯料尺寸的計算 )( 1 8 0 txrlL iiiiZ 2020/11/15 23 3-5彎曲力的計算 一 自由彎曲時的彎曲力 二 .校正彎曲時的彎曲力 三 .頂件力或壓料力 2020/11/15 24 一

9、自由彎曲時的彎曲力 V形件 U形件 tr Bt8.0 b2 自F tr Bt b2 自F 2020/11/15 25 二 校正彎曲時的彎曲力 Ap校F 三 頂件力或壓料力 自FF D )8.03.0( 2020/11/15 26 3-6彎曲件的工藝性 一 彎曲件的精度 二 彎曲件的材料 三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 2020/11/15 27 一彎曲件的精度 彎曲件的工藝性：彎曲件的形狀 、 尺寸 、 精 度 、 材料及技術(shù)要求等對彎曲加工工藝的適 應性 。 彎曲件的精度受坯料定位 、 偏移 、 翹曲和回 彈等因素的影響 ， 彎曲的工序數(shù)目越多 ， 精 度越低 。 彎曲件尺寸公差按 GB/T13914-9

10、2， 角度公差 按 GB/T13915-92， 形位公差按 GB/T13916-92。 2020/11/15 28 二 彎曲件的材料 彎曲件的材料具有足夠的塑性 ， 屈強比 小 ， 屈服點與彈性模量的比值小 ， 有利 于彎曲成形和工件質(zhì)量的提高 。 2020/11/15 29 三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 彎曲半徑、 彎曲件的形狀、 彎曲高 度、 彎曲件孔邊距離、 彎曲件的尺寸 2020/11/15 30 彎曲件的直邊高度 2020/11/15 31 側(cè)面為斜邊的彎曲件 2020/11/15 32 彎曲件的孔邊距離 2020/11/15 33 防止孔變形的措施 2020/11/15 34 預沖工藝槽、孔的

11、彎曲件 2020/11/15 35 帶有缺口的彎曲件 2020/11/15 36 切口彎曲件的形狀 2020/11/15 37 3-7 彎曲模設計 一 .彎曲件的工序安排 二 .典型彎曲模結(jié)構(gòu) 三 .彎曲模結(jié)構(gòu)設計應注意的問題 四 .彎曲模工作部分尺寸的設計 2020/11/15 38 一 .彎曲件的工序安排 一次彎曲成形 二次彎曲成形 三次彎曲成形 2020/11/15 39 二 .典型彎曲模結(jié)構(gòu) 1.有壓料裝置的 V形件彎曲模 2.U形件彎曲模 3.一次彎曲成形的復合彎曲模 4.夾角小于 90度的 U形件彎曲模 5.鉸鏈彎曲卷圓模 6.Z形件彎曲模 7.鬧鐘雙鈴提環(huán)彎曲模 2020/11/

12、15 40 Z形件彎曲模 1) Z形彎曲件 2) 彎曲模三維圖 3) 彎曲模三維圖（爆炸） 4) 彎曲模上模三維圖（爆炸） 5) 彎曲模上模上部三維圖（爆炸） 6) 彎曲模上模中間三維圖（爆炸） 7) 彎曲模下模三維圖（爆炸） 2020/11/15 41 三 .彎曲模結(jié)構(gòu)設計注意問題 1. 模具結(jié)構(gòu)應能保證坯料在彎曲時不發(fā)生 偏移 。 （ 彎曲偏移現(xiàn)象 ） 2. 模具結(jié)構(gòu)不應妨礙坯料在合模過程中 應有的轉(zhuǎn)動和移動 。 3. 模具結(jié)構(gòu)應能保證彎曲時上 、 下模之間 水平方向的力得到平衡 。 2020/11/15 42 四 .彎曲模工作部分尺寸設計 1. 凸模圓角半徑 工件的相對彎曲半徑 r/t較

13、小時 ， 凸模 圓角半徑取工件的彎曲內(nèi)半徑 。 （ 不應 小于許可的最小彎曲半徑 。 ） 工件的相對彎曲半徑 r/t較大時 ， 考慮 到彈性回彈 ， 凸模圓角半徑加以修正 。 2020/11/15 43 2.凹模圓角半徑 凹模圓角半徑不能過小 ， 以免擦傷工件 表面 ， 影響沖模壽命 。 凹模兩邊的圓角 半徑應一致 。 t2rmm4t t32rmm42t t632 A A A 時 ）（時 ）（時 rmmt 2020/11/15 44 3. 凹模深度 V形件彎曲模凹模深度及底部最小厚 凹模開口寬度 LA不能大于彎曲坯料展 開長度的 0.8倍 。 U形件彎曲模 ， 對于彎邊高度不大或 要求兩邊平直

14、的 U形件 ， 則凹模深度 應大于零件的高度 。 2020/11/15 45 4. 凸、凹模間隙 V形件彎曲模的凸、凹模間隙靠調(diào) 整壓力機閉合高度來控制的。 U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙 C間隙系數(shù)， C 0.03 0.2 Ctt CttZ m a x 2020/11/15 46 5.U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸的計算 工件尺寸的標注 計算原則：工件標注外形尺寸時，應以 凹模為基準件，間隙取在凸模上。工件 標注內(nèi)形尺寸時，應以凸模為基準件， 間隙取在凹模上。 2020/11/15 47 工件標注外形尺寸 ALL A 0m a x )75.0( 0)2( T ZLL AT 2020/11/15

15、48 工件標注內(nèi)形尺寸 凸、凹模的制造公差，采用 IT7 IT9。 0 m i n )75.0( TLL T AZLL TA 0)2( 2020/11/15 49 結(jié)束語 謝謝使用本課件，歡迎您提出寶貴意見。 祝您學習進步，工作順利！ 聯(lián)系電話： 0518-5690852； 13961373299 E-mail： 2020/11/15 50 彎曲件 2020/11/15 51 彎曲模三維圖形 2020/11/15 52 彎曲模三維圖形（爆炸） 2020/11/15 53 彎曲模上模三維圖形（爆炸） 2020/11/15 54 上模上部三維圖形（爆炸） 2020/11/15 55 上模中間三維圖

16、形（爆炸） 2020/11/15 56 彎曲模下模三維圖形（爆炸） 2020/11/15 57 自由彎曲時的應力應變 2020/11/15 58 彎曲變形特點 中性層 B 窄板（ B / t3) 彎曲件橫截面內(nèi)的變化彎曲件縱截面內(nèi)的變化 2020/11/15 59 板料的彎曲狀態(tài)及中性層位置 2020/11/15 60 彎曲剖面畸變 2020/11/15 61 斷面質(zhì)量對最小相對彎曲半徑的影響 2020/11/15 62 材料厚度對最小彎曲半徑的影響 2020/11/15 63 彎曲回彈 2020/11/15 64 彎曲角與彎曲中心角 2020/11/15 65 改進彎曲件的結(jié)構(gòu)以減小回彈 2

17、020/11/15 66 自由彎曲 2020/11/15 67 校正彎曲 2020/11/15 68 拉彎工藝 2020/11/15 69 拉彎時斷面內(nèi)切向應變分布 2020/11/15 70 小間隙拉彎示意圖 2020/11/15 71 用補償法修正模具結(jié)構(gòu) 2020/11/15 72 用校正法修正模具結(jié)構(gòu) 2020/11/15 73 縱向加壓彎曲 2020/11/15 74 彎曲件坯料尺寸的計算 2020/11/15 75 一次彎曲成形 2020/11/15 76 二次彎曲成形 2020/11/15 77 三次彎曲成形 2020/11/15 78 彎曲模及工件尺寸標注 2020/11/15 79 有 壓 料 裝 置 的 V 形 件 彎 曲 模 2020/11/15 80 U形件彎曲模 2020/11/15 81 一次彎曲成形的復合彎曲模 2020/11/15 82 夾角小于 90的 U形件彎曲模 2020/11/15 83 鉸鏈彎曲卷圓模 2020/11/15 84 Z形件彎曲模