第3章 弯曲工艺与弯曲模设计ppt课件.ppt
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1、第3章 弯曲工艺与弯曲模设计弯曲变形过程分析弯曲变形过程分析 3.1弯曲变形程度及其表示法弯曲变形程度及其表示法3.2弯曲件的工艺性分析弯曲件的工艺性分析 3.3弯曲件卸载后的回弹弯曲件卸载后的回弹 3.4弯曲件坯料尺寸的计算弯曲件坯料尺寸的计算 3.5弯曲工艺与模具设计实训弯曲工艺与模具设计实训 3.10 弯曲模的典型结构弯曲模的典型结构 3.7弯曲模工作部分的尺寸设计弯曲模工作部分的尺寸设计 3.9弯曲件的序安排弯曲件的序安排3.8 弯曲力的计算弯曲力的计算3.6V形工件的弯曲是最基本的弯曲变形,其弯曲形工件的弯曲是最基本的弯曲变形,其弯曲过程如图过程如图32所示。板料的弯曲变形过程是围绕
2、着所示。板料的弯曲变形过程是围绕着弯曲圆角区域展开的,该区域为弯曲主要变形区。弯曲圆角区域展开的,该区域为弯曲主要变形区。当弯曲圆角半径减小到一定值时,板料的内外当弯曲圆角半径减小到一定值时,板料的内外表面首先开始出现塑性变形,并逐渐向板料内部扩表面首先开始出现塑性变形,并逐渐向板料内部扩展。当凸模、板料和凹模三者完全压紧,板料的弯展。当凸模、板料和凹模三者完全压紧,板料的弯曲内侧半径和弯曲力臂达到最小时,弯曲过程结束。曲内侧半径和弯曲力臂达到最小时,弯曲过程结束。1弯曲变形区主要在弯曲件的圆角部分。弯曲变形区主要在弯曲件的圆角部分。2.弯曲变形区的中性层长度保持不变。弯曲变形区的中性层长度保
3、持不变。3.弯曲变形区材料厚度变薄。弯曲变形区材料厚度变薄。4.弯曲变形区内横断面的形状变化弯曲变形区内横断面的形状变化1弹性弯曲弹性弯曲板料的塑性弯曲必定先经过弹性弯曲阶段。板料的塑性弯曲必定先经过弹性弯曲阶段。2弹塑性弯曲和纯塑性弯曲弹塑性弯曲和纯塑性弯曲当相对弯曲半径满足一定条件时,仅在材料内当相对弯曲半径满足一定条件时,仅在材料内部引起弹性变形,此时称为弹性弯曲。部引起弹性变形,此时称为弹性弯曲。对于厚度一定的板料,弯曲半径越小,板料外对于厚度一定的板料,弯曲半径越小,板料外表面变形程度越大,当弯曲半径减小到一定值以后,表面变形程度越大,当弯曲半径减小到一定值以后,板料外表面变形将超过
4、最大许可变形程度而产生弯板料外表面变形将超过最大许可变形程度而产生弯曲裂纹。在保证板料外层不产生裂纹的前提下,所曲裂纹。在保证板料外层不产生裂纹的前提下,所能达到的工件内表面最小圆角半径,称为最小弯曲能达到的工件内表面最小圆角半径,称为最小弯曲半径半径rmin。生产中用它来表示材料弯曲时的变形程。生产中用它来表示材料弯曲时的变形程度极限。度极限。最小弯曲半径最小弯曲半径rmin的数值参见表的数值参见表31。1.材料的力学性能材料的力学性能2.弯曲中心角弯曲中心角3.材料表面和剪切断面的质量材料表面和剪切断面的质量4.弯曲线的方向弯曲线的方向1.对于塑性较低的材料,可以采用加热弯曲。对于塑性较低
5、的材料,可以采用加热弯曲。2.经过冷作硬化的材料,可以采用退火等热处理方经过冷作硬化的材料,可以采用退火等热处理方法恢复其塑性,再进行弯曲。法恢复其塑性,再进行弯曲。3采取两次弯曲的工艺方法,即第一次采用较大采取两次弯曲的工艺方法,即第一次采用较大的弯曲半径,然后退火;第二次再弯曲至工件要求的弯曲半径,然后退火;第二次再弯曲至工件要求的半径尺寸。这样就使变形区域扩大,减小了外层的半径尺寸。这样就使变形区域扩大,减小了外层材料的伸长率。材料的伸长率。4对于厚度较大的板料,如结构允许,可以采取对于厚度较大的板料,如结构允许,可以采取预先沿弯角变形区开槽,然后再进行弯曲的方法,预先沿弯角变形区开槽,
6、然后再进行弯曲的方法,如图如图36所示。所示。弯曲件的精度受坯料定位、偏移、翘曲和回弹弯曲件的精度受坯料定位、偏移、翘曲和回弹等因素的影响,弯曲的工序数目越多,精度也越低。等因素的影响,弯曲的工序数目越多,精度也越低。一般弯曲加工,弯曲件的角度偏差见表一般弯曲加工,弯曲件的角度偏差见表32,弯曲,弯曲件的尺寸公差见表件的尺寸公差见表33。弯曲件的材料如果具有足够的塑性,并且屈服弯曲件的材料如果具有足够的塑性,并且屈服强度强度s小,弹性模量小,弹性模量E大、力学性能稳定,则有利大、力学性能稳定,则有利于弯曲成形和工件质量的提高。例如软钢、软黄铜于弯曲成形和工件质量的提高。例如软钢、软黄铜和铝等材
7、料的弯曲成形性能好。而脆性较大的材料,和铝等材料的弯曲成形性能好。而脆性较大的材料,如磷青铜、铍青铜、弹簧等,则不利于弯曲成形。如磷青铜、铍青铜、弹簧等,则不利于弯曲成形。1.弯曲件的形状弯曲件的形状2.弯曲件的直边高度弯曲件的直边高度3.弯曲件的孔边距离弯曲件的孔边距离4.弯曲件上增添工艺孔和工艺槽弯曲件上增添工艺孔和工艺槽5.弯曲件上增添连接带和定位工艺孔弯曲件上增添连接带和定位工艺孔1.回弹现象回弹现象弯曲变形与所有塑性变形一样,伴随有弹性变形,弯曲变形与所有塑性变形一样,伴随有弹性变形,当外载荷去除后,弯曲过程中的塑性变形保留下当外载荷去除后,弯曲过程中的塑性变形保留下来,而弹性变形会
8、完全消失,使弯曲件的形状和来,而弹性变形会完全消失,使弯曲件的形状和尺寸发生变化而与模具尺寸不一致,这种现象称尺寸发生变化而与模具尺寸不一致,这种现象称为回弹,如图为回弹,如图314所示:。所示:。2弯曲回弹的表现形式弯曲回弹的表现形式(1)弯曲半径增大弯曲半径增大()弯曲角增大弯曲角增大当相对弯曲半径当相对弯曲半径r/t10时,弯曲变形程时,弯曲变形程度小,卸载后弯曲件的角度和圆角半径变化度小,卸载后弯曲件的角度和圆角半径变化都较大。在此情况下,用公式(都较大。在此情况下,用公式(3.3)和)和(3.4)计算。)计算。回弹补偿时凸模工作部分的圆角半径和回弹补偿时凸模工作部分的圆角半径和角度,
9、如图角度,如图315所示。所示。1大圆角半径自由弯曲时的回弹值大圆角半径自由弯曲时的回弹值当相对弯曲半径当相对弯曲半径r/t5时,弯曲变形程时,弯曲变形程度大,卸载后弯曲件的圆角半径变化是很小度大,卸载后弯曲件的圆角半径变化是很小的,可以不予考虑,而仅考虑弯曲中心角的的,可以不予考虑,而仅考虑弯曲中心角的回弹变化。回弹变化。当当V形件弯曲中心角为形件弯曲中心角为90时,部分材时,部分材料的平均回弹角如表料的平均回弹角如表341所示。所示。当弯曲件弯曲中心角不为当弯曲件弯曲中心角不为90时,其回时,其回弹角可用公式(弹角可用公式(3.5)计算。)计算。2小圆角半径自由弯曲时的回弹值小圆角半径自由
10、弯曲时的回弹值V形件校正弯曲的回弹如图形件校正弯曲的回弹如图316所示。所示。回弹量一般用弯曲角的增大量回弹量一般用弯曲角的增大量表示,可表示,可用试验所得的公式计算,公式如表用试验所得的公式计算,公式如表35所所示。示。3校正弯曲时的回弹值校正弯曲时的回弹值1.改进弯曲件的设计改进弯曲件的设计(1)在工件的弯曲变形区压制出加强筋,)在工件的弯曲变形区压制出加强筋,以提高工件的刚度,减少回弹,如图以提高工件的刚度,减少回弹,如图317所示。所示。(2)设计出有利于弯曲变形的工件形状,)设计出有利于弯曲变形的工件形状,尽量避免选用过大的相对弯曲半径尽量避免选用过大的相对弯曲半径r/t。(3)选择
11、适合的弯曲件材料,尽量选用屈)选择适合的弯曲件材料,尽量选用屈服强度服强度s小,弹性模量小,弹性模量E大、力学性能稳大、力学性能稳定和板料厚度波动小的材料。定和板料厚度波动小的材料。2.采取适当的弯曲工艺采取适当的弯曲工艺(1)采用校正弯曲代替自由弯曲。)采用校正弯曲代替自由弯曲。(2)对冷作硬化的材料,应先退火,使其屈服)对冷作硬化的材料,应先退火,使其屈服点点s降低。对回弹较大的材料,必要时可采用加降低。对回弹较大的材料,必要时可采用加热弯曲。热弯曲。(3)采用拉弯工艺)采用拉弯工艺.合理设计弯曲模合理设计弯曲模由于中性层的长度在弯曲变形前后长度不由于中性层的长度在弯曲变形前后长度不变,所
12、以中性层的长度就是所要求的弯曲件坯料变,所以中性层的长度就是所要求的弯曲件坯料展开尺寸的长度。当弯曲变形程度很小时,可以展开尺寸的长度。当弯曲变形程度很小时,可以认为中性层位于板料厚度的中心。当弯曲变形程认为中性层位于板料厚度的中心。当弯曲变形程度较大时,弯曲变形区的厚度变薄,中性层的位度较大时,弯曲变形区的厚度变薄,中性层的位置将向内侧移动。中性层位置以曲率半径置将向内侧移动。中性层位置以曲率半径表示,表示,如图如图324所示。通常按照下面经验公式确定:所示。通常按照下面经验公式确定:rxt当圆角半径当圆角半径r0.5t时,弯曲件的变薄不严重,根据中性层时,弯曲件的变薄不严重,根据中性层在弯
13、曲变形前后长度不变的原则,坯料的总长度等于弯曲在弯曲变形前后长度不变的原则,坯料的总长度等于弯曲件直线部分长度与弯曲部分中性层展开长度的总和,如图件直线部分长度与弯曲部分中性层展开长度的总和,如图325(a)所示。)所示。Lli(rixit)1圆角半径圆角半径r0.5t的弯曲件的弯曲件当弯曲中心角为当弯曲中心角为90时,如图时,如图325(b)所示,单角弯曲)所示,单角弯曲的毛坯展开长度的计算公式为:的毛坯展开长度的计算公式为:Ll1l2(rxt)180i2当圆角半径当圆角半径r0.5t时,由于弯曲变形时不仅时,由于弯曲变形时不仅工件的圆角变形区产生严重变薄,而且与其相邻工件的圆角变形区产生严
14、重变薄,而且与其相邻的直边部分也产生变薄,所以应按变形区在弯曲的直边部分也产生变薄,所以应按变形区在弯曲变形前后体积不变原则确定坯料长度。通常采用变形前后体积不变原则确定坯料长度。通常采用经验公式进行计算,经验公式如表经验公式进行计算,经验公式如表37所列。所列。2圆角半径圆角半径r0.5t的弯曲件的弯曲件自由弯曲如图自由弯曲如图332所示。所示。V形件弯曲力:形件弯曲力:F自自U形件弯曲力:形件弯曲力:F自自trKBtb26 . 0trKBtb27 . 0校正弯曲如图校正弯曲如图333所示。所示。校正弯曲力:校正弯曲力:F校校Ap如果弯曲模中设计有顶件装置或压料装置,还如果弯曲模中设计有顶件
15、装置或压料装置,还必须计算顶件力必须计算顶件力FD或压料力或压料力FY,一般它们都近似,一般它们都近似取为自由弯曲力的取为自由弯曲力的3080,即,即FD(0.30.8)F自自FY(0.30.8)F自自弯曲模的结构与冲裁模相似,分为上、下弯曲模的结构与冲裁模相似,分为上、下两部分,由工作零件(凸模、凹模)、定位零件、两部分,由工作零件(凸模、凹模)、定位零件、卸料装置及导向件、紧固件等组成。弯曲模一般卸料装置及导向件、紧固件等组成。弯曲模一般分为弯曲模可分为单工序弯曲模、连续弯曲模、分为弯曲模可分为单工序弯曲模、连续弯曲模、复合弯曲模和自动弯曲模。单工序弯曲模一般用复合弯曲模和自动弯曲模。单工
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