冲压工艺与模具设计-电子教案第3章.pptx

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1、弯曲模的典型结构弯曲模的典型结构3.7斜楔滑块机构设计斜楔滑块机构设计3.9弯曲模工作部分结构参数的确定弯曲模工作部分结构参数的确定3.8第1页/共104页弯曲是将金属材料（包括板材、线材、管材、型材及毛坯料等）沿弯曲线弯成一定的角度和形状的工艺方法。它是冲压基本工序之一，在冲压生产中应用广泛。第2页/共104页根据弯曲成形所用模具及设备不同，弯曲方法可分为压弯、拉弯、折弯、滚弯、绕弯等。图3.1所示为一些弯曲件示例。本章主要介绍在压力机上进行压弯的工艺和弯曲模具的设计。第3页/共104页图3.1 3.1 各种弯曲件第4页/共104页3.1 弯曲变形分析板料的V形弯曲是最基本的弯曲方式。图3.

2、2所示为V形件弯曲加工示意图。第5页/共104页图3.2 V3.2 V形件弯曲加工示意图第6页/共104页图中t为弯曲件厚度，r为弯曲（内）半径，为弯曲角，为弯曲段中心角。第7页/共104页显然=180，弯曲凹模型腔轮廓由半径分别为r凹和（r+t）的两段圆弧及其公切线连成，凹模口的圆角，可以减少材料流入模腔的阻力，因而减轻凹模的摩损和降低弯曲变形力，同时还减轻了摩擦对制件表面的损伤，增大弯曲成形极限。第8页/共104页凸模与制件接触的工作部分的形状和尺寸与弯曲件内表面一致，两侧不与制件接触的非工作表面可以向内凹进一些（图3.2），以免变形过程中和制件接触，影响其变形。第9页/共104页 3.1

3、.1 弯曲变形过程V形件的弯曲变形过程可分为三个阶段，如图3.3所示。第10页/共104页图3.3 V3.3 V形件弯曲的过程第11页/共104页 1正向弯曲阶段开始弯曲时，平板料被支承在凹模口的AA两点上，凸模最先接触的是板料的中部。由于凸、凹模的作用力在材料内部形成了弯矩，因而在两支承点AA之间引起弯曲变形。两支承点AA两点之间就称为变形区，AA两点以外的左右两端称为非变形区。第12页/共104页随着凸模的下压，曲率不断增加，弯曲半径不断减小。凹模对板料的支承点也不再是AA两点，而是不断向内移动，于是两支承点间的变形区范围也就随着支承点的内移而逐渐缩小。两支承点以外的非变形区就不断向内扩大

4、。第13页/共104页可见这时的非变形区由两部分组成，一部分原来就在凹模口AA两点以外，一直没有参与弯曲变形，可以称之为不变形区。另一部分是开始阶段还在弯曲变形区AA段以内，已经发生了弯曲变形，后来由于支承点内移，这部分材料就陆续停止变形，由变形区转为非变形区。第14页/共104页这部分材料与不变形区不同，它不再是原来的平直状态，可以称之为已变形区。显然，已变形区的弯曲变形不符合制件要求，属于多余弯曲，应予以消除，使之恢复平直状态。第15页/共104页 2正、反向弯曲阶段随着凸模的下压，直到制件两侧翘起的非变形区与凸模接触（即三点接触），这时，正向弯曲阶段结束，开始了正、反向弯曲阶段。中间部位

5、的材料继续正向弯曲，而两侧已经停止变形的非变形区又重新开始反向弯曲变形。第16页/共104页随着凸模的继续下压，此正、反向弯曲变形一直进行到中部弯曲半径和角度符合制件要求，两侧的已变形区通过反向弯曲重新恢复平直状态，凸模、凹模和制件三者完全贴合为止。生产上一般称上述两个阶段的弯曲变形为自由弯曲。第17页/共104页3校正弯曲阶段由于塑性变形的同时还存在弹性变形，所以自由弯曲后的制件在卸载后会有弯曲回弹。由于制件既有正向弯曲，还有反向弯曲，所以回弹也可能是正回弹，也可能是负回弹。第18页/共104页为了减少回弹变形，提高制件精度，在自由弯曲阶段结束，凸、凹模与制件完全贴合后，再使凸模继续下压。虽

6、然此时凸模下行量不会很大，但会对制件施加巨大的压力，使之校正定形。这个阶段的变形一般称之为校正弯曲。第19页/共104页3.2 弯曲件的质量分析 3.2.2 弯曲卸载后的回弹 3.2.2.1 回弹现象第20页/共104页图3.7 3.7 弯曲时的回弹第21页/共104页3.2.2.2 影响回弹的因素 材料的力学性能：材料的屈服点s越高，弹性模量E越小，即s/E的比值愈大，则弯曲回弹越大。第22页/共104页 相对弯曲半径：相对弯曲半径r/t越小，板料的变形程度就越大，总变形中弹性变形所占的比例就减小，所以回弹值越小。第23页/共104页 弯曲件角度：弯曲件角度越小，表示变形区域越大，回弹的积累

7、越大，回弹角越大。第24页/共104页 弯曲方式：自由弯曲与校正弯曲比较，由于校正弯曲时内外区纵向均为同号（压）应力，因而减小了弯曲回弹。第25页/共104页 模具间隙：压制U形件时，模具间隙对回弹值有直接影响。间隙大，材料处于松动状态，回弹就大。在无底凹模内作自由弯曲时，回弹最大。第26页/共104页 工件形状：工件形状越复杂，一次弯成角的数量越多，由于各部分的回弹相互牵制，故回弹就越小。第27页/共104页3.2.2.4 控制回弹的措施为了获得合格的弯曲件尺寸，必须采取措施来控制或减小回弹，提高弯曲精度。第28页/共104页（1）弯曲件的合理设计在弯曲变形区压出加强筋或成形边翼（图3.8）

8、，提高弯曲件的刚度，抑制回弹。第29页/共104页图3.8 3.8 弯曲区的加强筋第30页/共104页在为弯曲件选材时，选用弹性模量大，屈服点低，力学性能稳定的材料，也可使弯曲件回弹减小。对于冷作硬化的材料，弯曲前先退火软化，降低其屈服点s，以减少回弹，弯曲后再淬硬。第31页/共104页（2）采取补偿措施，抵消弯曲回弹变形弯曲成形时，使制件预先向回弹的反方向产生附加变形，其变形量与回弹变形值相等。卸载后，工件回弹，附加变形消失，尺寸达到要求。第32页/共104页例如：弯曲V形件时，将凸模角度减去一个回弹角，弯曲U形件时，将凸模两侧分别作出等于回弹量的斜度（图3.9（a）；或将凹模底部作成弧形（

9、图3.9（b），利用底部向下回弹的作用，补偿两直边的向外回弹。第33页/共104页（a a）（b b）图3.9 3.9 补偿回弹的方法第34页/共104页（3）通过改变应力状态及应力分布规律来改变回弹变形的性质第35页/共104页3.3 弯曲件的结构工艺性 3.3.1 弯曲半径弯曲件的弯曲半径不宜小于表3.2所列的材料的最小弯曲半径，否则会造成变形区外层材料的破裂。若工件要求的弯曲半径很小时，可分两次弯曲，第一次预弯适当增大弯曲半径，第二次整形到要求的半径；也可采用热弯。第36页/共104页对于1mm以下的薄料可改变工件的结构形状。如图3.17（a）所示U形件，可将直角处的清角改为凸底圆角。对

10、于厚料，则预先沿弯曲区内侧开制槽口（图3.17（b）再进行弯曲。第37页/共104页图3.17 3.17 在弯曲区内侧开制槽口第38页/共104页 3.3.2 3.3.2 弯曲件直边高度弯曲件直边高度在工件弯曲90时，为了保证弯曲件的直边平直，弯曲件直边高度H不应小于2t（图3.18），最好大于3t。若H2t时，可开槽后弯曲；或先增高直边高度，弯曲后再去掉。第39页/共104页图3.18 3.18 弯曲件的直边高度第40页/共104页 3.3.3 3.3.3 弯曲件孔边距弯曲件孔边距带孔的板料在弯曲时，如果孔位于弯曲变形区内，则孔会发生畸变。因此，由孔边到工件弯曲中心的距离L（图3.19）必须

11、保证：当t4mm r凹=2t第84页/共104页 对于V形件凹模，其底部可开槽，或取 r凹=(0.60.8)(r凸+t)第85页/共104页 3.8.2 弯曲凹模工作部分深度弯曲凹模深度是弯曲模结构的重要参数。V形件弯曲凹模深度通常用其斜壁长度L0（图3.42）表示。第86页/共104页L0过小，则无法对材料两侧的已变形区进行校正。L0过大，则会增大凹模尺寸，且需要行程更大的压力机，甚至使凹模口宽度大于毛坯长度，影响毛坯在凹模上的定位，导致工件在弯曲过程中的偏移。第87页/共104页图3.42 3.42 弯曲模结构尺寸第88页/共104页 3.8.3 弯曲凸模和凹模之间的间隙对于V形件弯曲模，

12、凸模和凹模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制的。对于U形件弯曲模，则应选择合适的间隙。间隙过小，会使工件边部壁厚减薄，降低凹模寿命；间隙过大，则回弹增大，降低工件的精度。第89页/共104页 U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙Z一般可按下式计算：第90页/共104页3.9 斜楔滑块机构设计一般的冲压加工方向为垂直方向。当工件加工方向为水平方向或倾斜一定角度时，则应采用斜楔滑块机构。第91页/共104页通过斜楔滑块机构可将压力机滑块的垂直运动转化为凸模、凹模的水平运动或倾斜运动，以便进行冲侧孔、水平弯曲等工序的加工。下面主要介绍斜楔滑块水平运动的情况。第92页/共104页 3.9.1 斜楔、滑

13、块之间的行程关系斜楔作用下滑块水平运动时的几何关系如图3.45所示。由图可知：第93页/共104页式中，S水平滑块行程；S1斜楔工作行程；斜楔角。第94页/共104页图3.45 3.45 滑块水平运动几何关系5mm5mm，b b滑块斜面长度/5/5第95页/共104页 3.9.2 斜楔滑块的结构设计斜楔滑块的结构如图3.46所示。斜楔滑块的结构设计除应保证行程关系外，为使斜楔滑块工作可靠，应设置复位机构，一般采用弹簧，有时也用气缸等装置。第96页/共104页此外，还应设置后挡块均衡侧向力和进行滑块后退限位，在大型模具上也可把后挡块与模座铸成一体。第97页/共104页图3.46 3.46 斜楔滑

14、块结构示意图11斜楔；22挡块；33键；4 4，55防磨板；66导销；77弹簧；8 8，99镶块；1010滑块第98页/共104页为保证滑块的运动精度，滑块导滑必须可靠，滑块在导滑槽内的运动要平稳，无卡紧、上下窜动和左右晃动现象，一般滑块与导滑槽间上、下与左、右各应有一对平面呈动配合，配合精度为H8/g7或H8/h8，常用结构如图3.47所示。第99页/共104页图3.47 3.47 滑块的导滑形式第100页/共104页承滑面单位面积的压力如果超过50MPa时，应设置防磨板（图3.46件4、5），以提高使用寿命。第101页/共104页式中，Z弯曲模凸模和凹模单边间隙；t材料厚度基本尺寸；材料厚度的正偏差；C间隙系数，可查表3.13。当工件精度要求较高时，其间隙值应适当减小，取Z=t。第102页/共104页图3.32（a）在冲程末端只可以校正底部；图3.32（b）、（c）分别用于外侧或内侧尺寸要求较高的工件，将凸模或凹模做成活动结构，可根据料厚调整凸、凹模宽度尺寸，冲程末端可以同时校正底部和侧壁。第103页/共104页谢谢您的观看！第104页/共104页