《弯曲成形工艺》PPT课件.ppt

《《弯曲成形工艺》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《弯曲成形工艺》PPT课件.ppt（39页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术将板料毛坯、棒料、管材和型材完成具有一定曲率、一定角度和形状的冲压成形工序称之为弯曲第6章 弯曲成形工艺图6-1 几种典型的弯曲件 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术弯曲成型工艺方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯弯曲成型工艺方法：压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯（a）模具压弯；（b）折弯；（c）拉弯；（d）滚弯；（e）辊压6.2 弯曲件的加工形式 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术6.1弯曲弯曲变形分析形分析弯曲变形过程弯曲变形过程 弯曲变形过程弯曲变形过程：如图所示，弯曲变形的过

2、如图所示，弯曲变形的过程一般可分为程一般可分为弹性弯曲变形弹性弯曲变形、弹弹-塑性弯曲变塑性弯曲变形形、塑性弯曲变形塑性弯曲变形、校正校正四个阶段。四个阶段。板材板材在在V形模内的形模内的校正弯曲校正弯曲过程过程:凸模下压，直边与凹模凸模下压，直边与凹模V形表面逐渐靠近，曲率半形表面逐渐靠近，曲率半径的弯曲力臂逐步径的弯曲力臂逐步变小：变小：r0r1,l0 l1；凸凸模模继继续续下下压压，弯弯曲曲变变形形区区进进一一步步减减小小，板板料料与与凸凸模模三三点点接接触触：r1r2，板板料料直直边边部部分分向向与与以以前前相相反反的方向变形；的方向变形；到到时时行行程程终终了了时时，凸凸、凹凹模模对

3、对弯弯曲曲件件进进行行校校正正，使使其直边、圆角与模具全部靠紧。其直边、圆角与模具全部靠紧。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术图6.3 弯曲前后坐标网的变化 6.1.2板料弯曲变形特板料弯曲变形特点点 通过网格试验观察通过网格试验观察弯曲变形特点（弯曲变形特点（如图如图）。）。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术1、圆圆角角处为变处为变形区形区 此处的正方形网格变成了扇形。在远离圆角的两直边，没有变形，靠此处的正方形网格变成了扇形。在远离圆角的两直边，没有变形，靠近圆角处的直边，有少量变形。近圆角处的直边，有少量变形。2、弯曲变形区的应变中性层弯曲变形区的应变中性层应变中型层应变中型层是指在

4、变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改变的那一层金属纤维。属纤维。3 3、变形区材料厚度变薄的现象、变形区材料厚度变薄的现象变形程度愈大，变薄现象愈严重变形程度愈大，变薄现象愈严重。4 4、变形区横断面的变形、变形区横断面的变形变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因素为板料的相主要影响因素为板料的相对宽度。对宽度。(窄板窄板)b/t3：断面变成了内宽外窄的扇形：断面变成了内宽外窄的扇形(宽板宽板)b/t3：横断面几乎不变：横断面几乎不变 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术窄板弯曲时，宽度方向的变形不受

5、约束，外侧受拉收缩，内侧受压窄板弯曲时，宽度方向的变形不受约束，外侧受拉收缩，内侧受压增厚。增厚。宽板弯曲时，在宽度方向上的变形会受到相邻部分材料剪切应力的宽板弯曲时，在宽度方向上的变形会受到相邻部分材料剪切应力的制约，材料不易流动，因此横断面形状基本保持为矩形。制约，材料不易流动，因此横断面形状基本保持为矩形。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 6.1.3弯曲应力与应变弯曲应力与应变 板料在塑性弯曲时板料在塑性弯曲时板料在塑性弯曲时板料在塑性弯曲时,变形区变形区变形区变形区内的应力应变状态取决于弯内的应力应变状态取决于弯内的应力应变状态取决于弯内的应力应变状态取决于弯曲毛坯的曲毛坯的曲毛坯

6、的曲毛坯的相对宽度相对宽度相对宽度相对宽度以以以以及及及及弯曲变形程度弯曲变形程度弯曲变形程度弯曲变形程度。窄板弯曲的应力状态是平窄板弯曲的应力状态是平面的，应变状态是立体的。面的，应变状态是立体的。宽板弯曲的应力状态是立宽板弯曲的应力状态是立体的，应变状态是平面的。体的，应变状态是平面的。应力：材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力应力：材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力应变：在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量应变：在外力作用下，单位长度材料的伸长量或缩短量，称为应变量在一定的应力范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量在一定的应力

7、范围（弹性形变）内，材料的应力与应变量成正比，它们的比例常数称为弹性模量 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术6.2.1弯曲件的回弹弯曲件的回弹 卸载后弯曲件曲率和角度发生变化的现卸载后弯曲件曲率和角度发生变化的现象，称为象，称为弯曲回弹弯曲回弹（简称（简称回弹回弹）。）。弯曲回弹表现为弯曲半径和弯曲中心角的变弯曲回弹表现为弯曲半径和弯曲中心角的变化。化。弯曲回弹是不可避免的。弯曲回弹是不可避免的。弯曲回弹是不可避免的。弯曲回弹是不可避免的。1、影响回弹量的因素、影响回弹量的因素材材料料力力学学性性能能 屈屈服服强强度度愈愈高高，弹弹性性模模量量愈愈小小，加加工工硬硬化化愈愈严严重重，则则回回

8、弹弹量量也也愈大。愈大。相相对对弯弯曲曲半半径径r/t 相相对对弯弯曲曲半半径径r/t 越越小小，回弹值越小。回弹值越小。曲率回弹：曲率回弹：角度回弹：角度回弹：6.2弯曲件质量分析与工艺设计弯曲件质量分析与工艺设计 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术弯曲中心角弯曲中心角 弯曲中心角弯曲中心角越大，弯曲后回弹角越大，弯曲后回弹角越大。越大。曲件形状曲件形状 形状愈复杂，由于各部分相互牵制，回弹困难。形状愈复杂，由于各部分相互牵制，回弹困难。模具间隙模具间隙 弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大，所以板料厚度弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大，所以板料厚度 允差愈大，回弹值愈不稳定。允差愈大，回弹值愈不

9、稳定。模具圆角半径和摩擦模具圆角半径和摩擦等都对弯曲件回弹量有影响。等都对弯曲件回弹量有影响。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术2、减少回弹的措施、减少回弹的措施（1）改进弯曲件设计和合理选材）改进弯曲件设计和合理选材设计产品时，在满足使用条件下，应选用屈服强度设计产品时，在满足使用条件下，应选用屈服强度s小、弹性模量小、弹性模量E大、大、力学性能稳定的材料，以减小弯曲时的回弹。力学性能稳定的材料，以减小弯曲时的回弹。在弯曲区在弯曲区压制加强筋压制加强筋，以增加弯曲角的截面惯性矩，有利于抑制回弹；，以增加弯曲角的截面惯性矩，有利于抑制回弹；硬材料可预先进行退火处理。硬材料可预先进行退火处理。

10、汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术（2）拉弯法拉弯法 对板料施加拉力，使其整个剖面上均切向受拉而弯曲的方对板料施加拉力，使其整个剖面上均切向受拉而弯曲的方法。法。主要用于大曲率半径的弯曲零件。主要用于大曲率半径的弯曲零件。有时为提高精度，最后再加大拉力进行所谓的有时为提高精度，最后再加大拉力进行所谓的“补拉补拉”。对于小型的单角或双角弯曲件，可用减小模具间隙，使弯对于小型的单角或双角弯曲件，可用减小模具间隙，使弯角处的材料作变薄挤压拉伸，也可取得明显的拉弯效果。角处的材料作变薄挤压拉伸，也可取得明显的拉弯效果。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术（3）补偿法）补偿法 利用回弹规律抑制回弹的方

11、法利用回弹规律抑制回弹的方法。根据回弹趋势和回弹量大小，预先对模具工作部分做根据回弹趋势和回弹量大小，预先对模具工作部分做相应的形状和尺寸修正，使零件的回弹得到补偿。相应的形状和尺寸修正，使零件的回弹得到补偿。具体方法：具体方法：单单角角弯弯曲曲时时，将将凸凸模模的的圆圆角角半半径径和和顶顶角角预预先先做做小小些些，经经调调试试修修磨磨补补偿偿回回弹弹；有有压压板板时时，可可将将回回弹弹量量做做在在下下模模上上，并使上下模间隙为最小板厚。并使上下模间隙为最小板厚。双双角角弯弯曲曲时时，可可在在凸凸模模两两侧侧做做出出回回弹弹角角或或在在模模具具底底部部做做成圆弧形，以补偿角部的回弹。成圆弧形，

12、以补偿角部的回弹。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术（4）校正法校正法 弯弯曲曲变变形形终终了了时时，对对板板料料施施加加较较大大的的校校正正压压力力，可可以以改改变变其其变变形形区区的应力应变状态，以减小回弹量。的应力应变状态，以减小回弹量。通通常常，采采用用角角部部凸凸起起或或带带凸凸肩肩的的凸凸模模，校校正正压压缩缩量量为为板板厚厚的的25时时，会得到较好的效果。会得到较好的效果。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术（5）软模弯曲软模弯曲 用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。通过调用橡胶或聚氨酯代替刚性金属凹模能减小回弹。通过调节凸模压入橡胶

13、或聚氨酯凹模的深度，控制弯曲力的大节凸模压入橡胶或聚氨酯凹模的深度，控制弯曲力的大小，以获得满足精度要求的弯曲件。小，以获得满足精度要求的弯曲件。图3-26软凹模弯曲 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 6.2.2弯裂分析及工弯裂分析及工艺设计1.最小相对弯曲半径的概念最小相对弯曲半径的概念 最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时最小相对弯曲半径是指：在保证毛坯弯曲时外表面不发外表面不发生开裂生开裂的条件下，弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与的条件下，弯曲件内表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值，用坯料厚度的比值，用rmin/t来表示。该值越小，板料弯曲的性来表示。该值越小，板料弯曲

14、的性能也越好。能也越好。2.影响最小弯曲半径的因素影响最小弯曲半径的因素（1 1）材料的力学性能）材料的力学性能 （2 2）工件的弯曲中心角）工件的弯曲中心角（图（图6-13）（3）板材的纤维方向（图板材的纤维方向（图6-14）（4 4）板料的冲裁断面质量和表面质量）板料的冲裁断面质量和表面质量 （5 5）板料宽度的影响（图）板料宽度的影响（图6-156-15）（6 6）板料厚度的影响）板料厚度的影响（图6-16）图6-13 弯曲角对rmin/t 的影响 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术图 6-14 板料纤维方向对弯曲半径的影响 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术3.最小相对弯曲半径经验

15、数值的确定最小相对弯曲半径经验数值的确定 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术6.2.3 弯曲中的偏移及防止措施弯曲中的偏移及防止措施 坯料在弯曲过程中沿制件的长度方向产生移动，使制件两边的高度不符合图样要求的现象。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术采用压料装置，使坯料采用压料装置，使坯料在压紧的状态下逐渐弯在压紧的状态下逐渐弯曲成形，从而防止坯料曲成形，从而防止坯料的滑动，而且能得到较的滑动，而且能得到较平整的制件。平整的制件。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术利用坯料上的孔或设计工利用坯料上的孔或设计工艺孔，用定位销插入孔内艺孔，用定位销插入孔内再弯曲，使坯料无法移动再弯曲，使坯料无法

16、移动 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术将不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件弯曲，然后将不对称形状的弯曲件组合成对称弯曲件弯曲，然后再切开，使坯料弯曲时受力均匀，不容易产生偏移再切开，使坯料弯曲时受力均匀，不容易产生偏移 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术6.3 弯曲工艺计算弯曲工艺计算6.3.1 弯曲力的计算弯曲力的计算 拟定弯曲工艺和选择设备的重要依据。拟定弯曲工艺和选择设备的重要依据。由由变变形形过过程程的的自自由由弯弯曲曲阶阶段段和和校校正正弯弯曲曲阶阶段段对对应应有有自自由由弯曲力和校正弯曲力。弯曲力和校正弯曲力。自由弯曲力自由弯曲力 弯弯曲曲力力的的数数值值与与板板料料尺尺寸寸

17、及及其其力力学学性性能能、模模具具结结构构参参数数、凹模支点间距和弯曲形式等多种因素有关。凹模支点间距和弯曲形式等多种因素有关。生产中常采用经验公式：生产中常采用经验公式：式中式中 b-板宽，板宽，t 板厚，板厚，r 弯曲半径，弯曲半径，k 安全系数，安全系数，U形件取形件取0.91，V形件取形件取0.78。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 校正弯曲力校正弯曲力 为提高弯曲件的精度，减小回弹，在板材自由弯曲终了为提高弯曲件的精度，减小回弹，在板材自由弯曲终了阶段，凸模继续下行将弯曲件压靠在凹模上，其实质是对弯阶段，凸模继续下行将弯曲件压靠在凹模上，其实质是对弯曲件的圆角和直边进行精压，即校

18、正弯曲。此时，弯曲件受曲件的圆角和直边进行精压，即校正弯曲。此时，弯曲件受到凸、凹模的挤压，弯曲力急剧增大。到凸、凹模的挤压，弯曲力急剧增大。顶件力和压料力可近似取弯曲力的顶件力和压料力可近似取弯曲力的30-80。式中式中 F-弯曲件校正部分面积弯曲件校正部分面积(mm2)；q-单位校正力。单位校正力。压力机公称压力取工艺力的倍压力机公称压力取工艺力的倍 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术模模具具结结构构和和弯弯曲曲方方式式等等多多种种因因素素，对对弯弯曲曲变变形形区区应应力力状状态态有有一一定定的的影影响，也会使应变中性层的位置发生改变，响，也会使应变中性层的位置发生改变，6.3.2 弯曲

19、件毛坯长度的计算弯曲件毛坯长度的计算计算原则：计算原则：应变中性层在弯曲前后长度不变应变中性层在弯曲前后长度不变应应变变中中性性层层位位置置用用曲曲率率半半径径表表示示，与与弯弯曲曲半半径径、板板厚厚和和应应变变中中性性层层位位移系数移系数x x等有关。等有关。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术图 6-21 圆角r0.6t弯曲件（1）有圆角弯曲半径（）有圆角弯曲半径（r0.6t）汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 无圆角半径或无圆角半径或r0.5 t的弯曲件的弯曲件根据弯曲前后材料根据弯曲前后材料体积不变条件体积不变条件来确定毛坯的长度。来确定毛坯的长度。考虑变薄，一般：考虑变薄，一般：L

20、弯曲弯曲=(0.40.8)t另外，一次同时弯曲三个角、一次弯曲四个角、分两次弯曲三或四另外，一次同时弯曲三个角、一次弯曲四个角、分两次弯曲三或四个角等的毛坯尺寸计算公式可参考有关资料。个角等的毛坯尺寸计算公式可参考有关资料。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术oR=9 t=1oX=0.5or0.6t 变薄不严重，按中变薄不严重，按中性层展开性层展开or/t=9/1=9例题例题1 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术（3）铰链弯曲件铰链弯曲件 铰铰链链弯弯曲曲和和一一般般弯弯曲曲件件有有所所不不同同，铰铰链链弯弯曲曲常常用用推推卷卷的的方方法法成成形形。在在弯弯曲曲卷卷圆圆的的过过程程中中，材材

21、料料除除了了弯弯曲曲以以外外还还受受到到挤挤压压作作用用，板板料料不不是是变变薄薄而而是是增增厚厚了了，中中性性层层将将向向外外侧侧移移动动，因因此此其其中中性性层层位位移移系系数数K0.6。图图所所示示为为铰铰链链中中性性层层位位置置示示意意图。图。图6.3.12 铰链中性层位置图6.3.13 铰链弯曲件 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术6.4弯曲模弯曲模简介介 弯弯曲曲模模的的结结构构主主要要取取决决于于弯弯曲曲件件的的形形状状及及弯弯曲曲工工序序的的安安排排。最最简简单单的的弯弯曲曲模模只只有有一一个个垂垂直直运运动动；复复杂杂的的弯弯曲曲模模具

22、具除除了了垂垂直直运运动动外外，还有一个乃至多个水平动作。还有一个乃至多个水平动作。弯曲模结构设计要点为：弯曲模结构设计要点为：(1)(1)弯弯曲曲毛毛坯坯的的定定位位要要准准确确、可可靠靠，尽尽可可能能是是水水平平放放置置。多多次次弯弯曲最好使用同一基准定位。曲最好使用同一基准定位。(2)(2)结结构构中中要要能能防防止止毛毛坯坯在在变变形形过过程程中中发发生生位位移移，毛毛坯坯的的安安放放和和制件的取出要方便、安全和操作简单。制件的取出要方便、安全和操作简单。(3)(3)模模具具结结构构尽尽量量简简单单，并并且且便便于于调调整整修修理理。对对于于回回弹弹性性大大的的材材料料弯弯曲曲，应应考

23、考虑虑凸凸模模、凹凹模模制制造造加加工工及及试试模模修修模模的的可可能能性性以以及及刚刚度度和和强度的要求。强度的要求。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术 典型弯曲模具的结构典型弯曲模具的结构1.V形件弯曲模形件弯曲模这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲：（1）是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为）是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲，称为V形弯形弯曲；曲；(如图如图6-23）（2）是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为）是垂直于工件一条边的方向弯曲，称为L形弯曲形弯曲(如图如图6-24)（3）对于精度要求较高，形状复杂、定位较困难的）对于精度要求较高，形状复

24、杂、定位较困难的V形件形件（如图如图6-25），可以采用折板式弯曲模），可以采用折板式弯曲模。汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术1-下模座；2、5-销钉；3-凹模；4-凸模；6-上模座；7-顶杆；8-弹簧；9、11-螺钉；10-可调定位板 图6-23 V形件弯曲模 1-凹模；2-凸模；3-定位钉；4-压料板；5-靠板 图6-24 L形件弯曲模 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术1-凸模；2-支架；3-定位板；4-活动凹模；5-转轴；6-支承板；7-顶杆图6-25 V形件精弯模 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术1弯曲变形过程弯曲变形过程弯曲变形特点弯曲变形特点？2影响回弹的因素影响回弹的因素减小回弹的措施减小回弹的措施？3最小弯曲半径最小弯曲半径影响因素影响因素弯曲毛坯尺寸的弯曲毛坯尺寸的确定确定？总结提高总结提高学生归纳学生归纳 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术作业题1、简述弯曲变形过程及弯曲变形特点2、简述影响弯曲件回弹的主要因素3、简述影响最小相对弯曲半径rmin/t的因素的因素 汽车结构及制造技术汽车结构及制造技术