第三章弯曲精选PPT.ppt

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1、第三章弯曲第1页，本讲稿共34页本本 章章 目目 录录一、弯曲变形过程及特点一、弯曲变形过程及特点二、弯曲变形区的应力应变分析二、弯曲变形区的应力应变分析三、弯曲力计算和设备选择三、弯曲力计算和设备选择四、弯曲件毛坯长度计算四、弯曲件毛坯长度计算五、最小相对弯曲半径的确定五、最小相对弯曲半径的确定六、弯曲回弹六、弯曲回弹七、弯曲模工作部分尺寸计算七、弯曲模工作部分尺寸计算八、典型弯曲模八、典型弯曲模总结总结第2页，本讲稿共34页图3-1 V形件的弯曲过程一、弯曲一、弯曲变变形形过过程及特点程及特点1.1.变变形形过过程程 例如：例如：“V”“V”形件的弯曲形件的弯曲过过程程（教材（教材图图）第

2、3页，本讲稿共34页2.变形特点 应力中性层应力中性层 应变中性层：用于计算毛坯展开长度。应变中性层：用于计算毛坯展开长度。图3-2 变形特点第4页，本讲稿共34页 材料弯曲应力状态：材料弯曲应力状态：弹性变形部分存在有两种方式：弹性变形部分存在有两种方式：其一，当其一，当r/t较大时，板料中心处于弹性变形；较大时，板料中心处于弹性变形；其二，当其二，当r/t较小，进入了塑性变形状态，根据金属塑性变形理论，金属塑性变形的同较小，进入了塑性变形状态，根据金属塑性变形理论，金属塑性变形的同时总存在有弹性变形的存在。时总存在有弹性变形的存在。因此，回弹是始终存在。因此，回弹是始终存在。图3-3 材料

3、弯曲应力状态第5页，本讲稿共34页 变形特点：变形特点：(1)弯曲件的弹性回弹；弯曲件的弹性回弹；(2)中性层位置的内移；中性层位置的内移；(3)弯曲区板料厚度变薄；弯曲区板料厚度变薄；(4)板料长度的增加；板料长度的增加；(5)板料横截面的畸变，翘曲和拉裂板料横截面的畸变，翘曲和拉裂。（教材图（教材图3-20）r/t减小，变形程度大，外层金属拉裂可能性大。减小，变形程度大，外层金属拉裂可能性大。第6页，本讲稿共34页二、弯曲变形区的应力应变分析二、弯曲变形区的应力应变分析 根据塑性变形根据塑性变形体积不变体积不变的原则的原则 +p+b=0 切向应变为最大主应变，外层切向应变为最大主应变，外层

4、为正，内层为正，内层为负。为负。（教材图教材图3-4）窄板）窄板b/t3 宽板宽板 b/t3 两向应力，三向应变。两向应力，三向应变。三向应变，平面应变。三向应变，平面应变。b=0 b=0 图3-4第7页，本讲稿共34页三、弯曲力计算和三、弯曲力计算和设备选择设备选择 弯曲有三个阶段弯曲有三个阶段:弹性弯曲阶段弹性弯曲阶段 自由弯曲阶段自由弯曲阶段 校正弯曲阶段校正弯曲阶段 图3-5 弯曲三个阶段第8页，本讲稿共34页 1.自由弯曲力自由弯曲力 V形件形件 U形件形件 K安全系数安全系数 k=1.3 b弯曲件宽度弯曲件宽度 图3-6 第9页，本讲稿共34页 2.2.校正弯曲力校正弯曲力 凸、凹

5、模全面接触，此时如凸模继续凸、凹模全面接触，此时如凸模继续下行，零件受到模具挤压，弯曲力急剧下行，零件受到模具挤压，弯曲力急剧增加，称校正弯曲。增加，称校正弯曲。弯曲件校正的目的在于减少回弹。弯曲件校正的目的在于减少回弹。力：力：F F校校=Ap =Ap A A校正部分投影面积校正部分投影面积 p p 单位校正力单位校正力 表表3-23-2第10页，本讲稿共34页四、弯曲件毛坯长度计算四、弯曲件毛坯长度计算 计算原则：应变中性层变形前后长度不变。计算原则：应变中性层变形前后长度不变。实际生产中，中性层的位置与弯曲方法、模具结构、实际生产中，中性层的位置与弯曲方法、模具结构、加工、弯曲件形状及尺

6、寸标注等多种因素有关，加工、弯曲件形状及尺寸标注等多种因素有关，需要经验需要经验和试模进行修正。和试模进行修正。第11页，本讲稿共34页 1.弯曲角为弯曲角为90o的毛坯展开长度（图的毛坯展开长度（图3-7）(中性层长度中性层长度)L近似近似=L1+L2+/2 (r+xo t)=L1+L2+1.57(r+xo t)xo中性层内移系数中性层内移系数 表表3-3 图3-7第12页，本讲稿共34页 2.弯曲件尺寸标注在弯曲件尺寸标注在外侧外侧的毛坯长度计算（图的毛坯长度计算（图3-8）近似近似L=(L1+L2+Ln)-(n-1)C C 弯曲时纤维伸长修正系数弯曲时纤维伸长修正系数 手册手册 图3-8

7、第13页，本讲稿共34页3.弯曲件尺寸标注在弯曲件尺寸标注在内侧内侧的毛坯长度计算的毛坯长度计算（图（图3-9）（1）分为圆角半径大于）分为圆角半径大于0.5t或者小于或者小于0.5t 考虑，书考虑，书70页页 （2）下图下图 近似近似L=a+l1+l2 a考虑弯曲后纤维伸长的修正系数考虑弯曲后纤维伸长的修正系数 手册手册 在很多手册和杂志上有许多实验数据可参考。在很多手册和杂志上有许多实验数据可参考。图3-9第14页，本讲稿共34页4.板料弯曲角板料弯曲角大于或大于或 小于小于90o时的毛坯长度时的毛坯长度 近似近似:弯曲件的弯曲角，弯曲件的弯曲角，L1、L2 直边。直边。5.铰链式卷圆弯曲

8、的毛坯长度铰链式卷圆弯曲的毛坯长度（冲模图冲模图48页页）在在r/t0.6-3.5范围，卷圆弯曲变形中板料切向变形受到范围，卷圆弯曲变形中板料切向变形受到挤压挤压作用，作用，应变中性层向外移动，板厚增加应变中性层向外移动，板厚增加。L=1.5（r+x1t）+r 书图书图3-9 x1应变中性层移动系数应变中性层移动系数 表表3-4第15页，本讲稿共34页五、最小相对弯曲半径的确定（五、最小相对弯曲半径的确定（r rmin/min/t t）1.1.最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径r rminmin/t/t由应变推导有切向应变：由应变推导有切向应变：y y 任一点距中性层任一点距中性层 处的距离处的

9、距离 应变中性层曲率半径应变中性层曲率半径第16页，本讲稿共34页 最外层纤维是最大应变最外层纤维是最大应变,y=t/2 ,y=t/2 r-r-弯曲内径弯曲内径 变形程度变形程度 r/t r/t 用最小相对弯曲半径用最小相对弯曲半径r rminmin/t/t表示表示弯曲变形程度弯曲变形程度 断面收缩率断面收缩率:,是材料单向拉伸实验得到的，实际上影响因素很多，实际是材料单向拉伸实验得到的，实际上影响因素很多，实际比单向比单向大的多。大的多。第17页，本讲稿共34页 一般一般r rminmin选用经验数据选用经验数据 书书6565页页 因外层最大变形程度随厚度而变因外层最大变形程度随厚度而变,所

10、以采用最小相对弯曲半径所以采用最小相对弯曲半径r rminmin/t/t表示变形程表示变形程度度.第18页，本讲稿共34页.影响影响r rminmin/t/t的因素的因素（）零件弯曲角（）零件弯曲角（圆弧半径所对应的圆心角圆弧半径所对应的圆心角）图）图-10-10 减小，直边参与变形的分散效应显著，所以减小，直边参与变形的分散效应显著，所以r rminmin/t/t可减小。可减小。9090o o影响较大，影响较大，书图书图3-103-10（）板料的纤维方向（）板料的纤维方向 经轧制的板材具有方向性，经轧制的板材具有方向性，顺纤维方向塑性指标顺纤维方向塑性指标、5 5、1010大于垂直于纤维方向

11、的指标。大于垂直于纤维方向的指标。书表书表-5-5。（）板料的表面和侧边质量（）板料的表面和侧边质量 板面划伤、裂纹，侧边有毛刺、裂口、冷作硬化等缺陷，板面划伤、裂纹，侧边有毛刺、裂口、冷作硬化等缺陷，r rminmin/t/t增大（易裂，塑性不好）增大（易裂，塑性不好）（4 4）材料的塑性）材料的塑性图-10第19页，本讲稿共34页3 3最小相对弯曲半径的经验选用最小相对弯曲半径的经验选用 各种手册、书、杂志都有各种手册、书、杂志都有 如：如：r r 产品产品 r rminmin时，需整形工序。时，需整形工序。第20页，本讲稿共34页六、弯曲回弹六、弯曲回弹 回弹现象及原因回弹现象及原因 回

12、弹后弯曲角和弯曲半径都与模具不一致的现象。回弹后弯曲角和弯曲半径都与模具不一致的现象。1.1.弯曲件回弹量计算弯曲件回弹量计算 目的是在设计和制造模具中预先修正工作部分尺寸，可目的是在设计和制造模具中预先修正工作部分尺寸，可以在一定程度上提高弯曲件的精度。以在一定程度上提高弯曲件的精度。图3-11图3-12第21页，本讲稿共34页 计算值与实际值有出入，但可以为修正尺计算值与实际值有出入，但可以为修正尺寸的基础。以寸的基础。以V V形件为例：形件为例：(1)r(1)r（5858）t t时，弯曲角和弯曲半径都要变化，时，弯曲角和弯曲半径都要变化，计算有一定意义，即近似正确。计算有一定意义，即近似

13、正确。回弹系数：回弹系数：o o回弹后的弯曲中心角回弹后的弯曲中心角 回弹前的弯曲中心角，即和凸模一样。回弹前的弯曲中心角，即和凸模一样。1第22页，本讲稿共34页 根据回弹前后圆弧部分长度不变根据回弹前后圆弧部分长度不变 R工件回弹前的凸模半径工件回弹前的凸模半径;Ro工件回弹后的弯曲半径工件回弹后的弯曲半径.回弹系数回弹系数K查冲模设计手册查冲模设计手册P171,即可算出即可算出 Ro、o如查不到如查不到K，可计算，可计算K。E 弹性模量（弹性模量（N/mm2）b 抗拉强度（抗拉强度（N/mm2）C系数系数 查冲模设计手册表查冲模设计手册表4-24第23页，本讲稿共34页（2 2）当）当

14、r/t r/t5-85-8时时 主要是中心角发生变化。主要是中心角发生变化。各种资料、手册上有中心角各种资料、手册上有中心角9090o o的实验数的实验数据。据。如不是如不是9090o o ，进行换算。，进行换算。第24页，本讲稿共34页 1.1.影响回弹量的因素影响回弹量的因素（1 1）材料机械性能）材料机械性能 s s、E E 弹性变形虎克定律：弹性变形虎克定律：=E =E E E 弹性模量弹性模量,常数常数(一定材料一定材料)切向应变：切向应变：=/E/E ）s,s,不易产生塑性变形不易产生塑性变形 =E=E材料切向受力材料切向受力 一定时，一定时，E E大则大则弹性弹性 变形量小，变形

15、量小，E E小则小则弹性变形量大。材质不同弹性变形量大。材质不同E E不同不同 ）E,E,=/E/E。(弹性变形部分弹性变形部分),),不易塑性变形不易塑性变形 第25页，本讲稿共34页(2)(2)切向应变切向应变 变形程度大变形程度大 塑性变形成分塑性变形成分,回弹小。回弹小。(3)(3)弯曲角弯曲角 越大，表示变形区长越大，表示变形区长,积累回弹大。积累回弹大。(4)(4)弯曲方式弯曲方式 自由弯曲回弹大；自由弯曲回弹大；校正弯曲回弹小。校正弯曲回弹小。(5)(5)弯曲件形状弯曲件形状 形状越复杂形状越复杂,一次弯成的角度多一次弯成的角度多,由于各方面的相互牵制，由于各方面的相互牵制，回弹

16、困难回弹困难,故回弹小。故回弹小。图3-13第26页，本讲稿共34页3.3.减少回弹的措施减少回弹的措施*(1)(1)改进弯曲件局部结构和选用合适的材料（改进弯曲件局部结构和选用合适的材料（工厂产品实物图工厂产品实物图）如图如图3-24 3-24 压加强筋加工硬化作用压加强筋加工硬化作用 选选 s,E s,E的材料或退火处理的材料或退火处理(2)(2)补偿法补偿法 根据回弹趋势修正凸模或凹模。根据回弹趋势修正凸模或凹模。工厂用的最多。工厂用的最多。图图3-13a3-13a、b b适合回弹角小于适合回弹角小于5 5o o直接在模具上制造差值；直接在模具上制造差值；如回弹较大的如回弹较大的U U形

17、件形件,可采用图可采用图3-153-15。第27页，本讲稿共34页(3)校正法校正法 适合适合 t 0.8，r 又不大时又不大时,可在变形区整形。如图可在变形区整形。如图3-14形状及模具形状及模具尺寸。尺寸。原理原理：校正力迫使：校正力迫使弯曲内层弯曲内层金属产生金属产生切向伸长切向伸长应变应变,校正后校正后,内外层内外层金属都处于被金属都处于被伸长状态伸长状态,卸载后，卸载后，内外回弹趋势相反内外回弹趋势相反，回弹，回弹量量抵消抵消。校正压缩量为。校正压缩量为t的的2-5%.端部加压法端部加压法 图图3-16 软凹模弯曲软凹模弯曲 图图3-17(4)拉弯法拉弯法 适用于料很薄，且半径很大的

18、工件，图适用于料很薄，且半径很大的工件，图3-27。与校正弯曲原理相同，内外层回弹相互抵消。与校正弯曲原理相同，内外层回弹相互抵消。图3-14第28页，本讲稿共34页七、弯曲模工作部分尺寸计算七、弯曲模工作部分尺寸计算1.凸、凹模圆角半径凸、凹模圆角半径 教材图教材图3-31 r 凸凸=r工件工件 r 凸凸=r p 如如r 凸凸r min，首先可以，首先可以r pr min，然后通，然后通过整形达到过整形达到r工件工件要求。要求。凹模圆角半径凹模圆角半径rd对变形影响不大，要求制造一对变形影响不大，要求制造一致，避免材料偏移。致，避免材料偏移。生产中以料厚来取生产中以料厚来取 t2 rd=(3

19、6)t t=24 rd=(23)t t4 rd=2t第29页，本讲稿共34页2凸、凹模间隙凸、凹模间隙C（只对（只对U形）形）C过大，回弹大，形状尺寸不易保证。过大，回弹大，形状尺寸不易保证。C过小，弯曲力大，工件变薄严重，模具磨损严重。过小，弯曲力大，工件变薄严重，模具磨损严重。生产中生产中 钢板钢板C=（1.051.15）t 有色金属有色金属C=（11.1）t 凹模深度凹模深度L 教材图教材图3-31 L，毛坯两端自由部分太多，工件回弹大，不平直。，毛坯两端自由部分太多，工件回弹大，不平直。L，消耗模具材料，且冲床需大行程。，消耗模具材料，且冲床需大行程。底部厚度底部厚度H关系模具强度问题

20、。关系模具强度问题。具体取值：书表具体取值：书表3-6、3-7、3-8；参考冲模设计手册参考冲模设计手册 表表4-15、4-16、4-17第30页，本讲稿共34页 凸、凹模工作部分宽度尺寸计算凸、凹模工作部分宽度尺寸计算 弯曲件宽度尺寸标注在外侧的，以凹模为弯曲件宽度尺寸标注在外侧的，以凹模为准。准。bp=bd-2C弯曲件宽度尺寸标注在内侧的，弯曲件宽度尺寸标注在内侧的，以凸模为准。以凸模为准。bd=bp+2C p、d 按按IT68选择。选择。图3-15第31页，本讲稿共34页八、典型弯曲模八、典型弯曲模1.V形模形模 图图8-11图册图册 P472.U形模形模 图图8-13图册图册 P473

21、.形模形模 P47图册图册 图图8-13 8-144.圆形件弯曲模圆形件弯曲模图图8-16a 图图8-16b 图图8-17 图册图册P48第32页，本讲稿共34页小结：在本章主要讲了以下几个问题小结：在本章主要讲了以下几个问题1.弯曲变形后材料所发生的变化，特点；弯曲变形后材料所发生的变化，特点；2.回弹是始终存在的，是工程技术人员要解决的一大难回弹是始终存在的，是工程技术人员要解决的一大难题；题；3.r/t 可表示弯曲变形程度，其值可查表；可表示弯曲变形程度，其值可查表；4.影响回弹的因素，在生产中怎样克服回弹；影响回弹的因素，在生产中怎样克服回弹；5.典型弯曲模结构介绍；典型弯曲模结构介绍；6.弯曲模工作部分的尺寸确定。弯曲模工作部分的尺寸确定。第33页，本讲稿共34页课外作业和参考书：课外作业和参考书：作业：作业：P71 1、2、3 参考书：参考书：冲模设计手册冲模设计手册 汪大年金属塑性成形汪大年金属塑性成形返回第34页，本讲稿共34页