工藝技術(shù)_彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì)培訓(xùn)課程

彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 第三章 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1彎曲的變形與工藝分析3 2彎曲件的工藝計(jì)算3 3彎曲模的設(shè)計(jì)3 4彎曲模的典型結(jié)構(gòu) 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1彎曲的變形與工藝分析3 1 1彎曲的變形特點(diǎn)3 1 1 1板料金屬的彎曲過(guò)程沖壓彎曲變形是依靠模具的動(dòng)作 使坯料發(fā)生彎曲的 如圖3 1所示為V形件彎曲的變形過(guò)程 在彎曲的開(kāi)始階段 板料是自由彎曲 隨著凸模的下壓 板料的直邊與凹模工作表面逐漸靠緊 曲率半徑和彎曲力臂逐漸變小 由r 0變?yōu)閞1 l0變?yōu)閘1 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 凸模繼續(xù)下壓 板料彎曲變形區(qū)進(jìn)一步減小 直到板料與凸模形成三點(diǎn)接觸 這時(shí)的曲率半徑由r1變成了r2 彎曲力臂由l1變成l2 此后 板料的直邊部分向與以前相反的方向彎曲 到行程終了時(shí) 凸 凹模對(duì)彎曲件進(jìn)行校正 使其直邊 圓角與模具全部靠緊 結(jié)束了彎曲變形全過(guò)程 沖出所需的工件 彎曲可分為自由彎曲和校正彎曲兩種形式 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 1 2彎曲變形特點(diǎn)為了分析觀察板料彎曲變形的規(guī)律 將試驗(yàn)用的長(zhǎng)方形板料的側(cè)面畫(huà)以正方形網(wǎng)格 如圖3 2 a 所示 然后彎曲 觀察其變形特點(diǎn) 彎曲后情況如圖3 2 b 所示 從彎曲前后網(wǎng)格的變化及斷面的變化可以得到以下結(jié)果 1 變形區(qū)主要在彎曲件的圓角部分 圓角區(qū)內(nèi)的正方形網(wǎng)格變成了扇形 在遠(yuǎn)角的兩端平直部分 幾乎沒(méi)有變形 靠近圓角區(qū)的直邊部分有少量變形 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 1彎曲過(guò)程圖3 2彎曲前后網(wǎng)格的變化 a 彎曲前 b 彎曲后 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 2 變形區(qū)內(nèi) 板料外側(cè) 靠凹模一邊 的金屬切向受拉而伸長(zhǎng) 內(nèi)側(cè) 靠凸模一邊 的金屬切向受壓而縮短 由內(nèi) 外表面至板料中心 其縮短和伸長(zhǎng)的程度逐漸變小 在縮短和伸長(zhǎng)兩個(gè)區(qū)之間 總存在一層金屬 其長(zhǎng)度在變形前后沒(méi)有變化 稱為應(yīng)變中性層 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 彎曲變形區(qū)內(nèi)板料橫斷面的變化有兩種情況 對(duì)于寬板 b 3t 彎曲后橫斷面無(wú)明顯變化 仍保持為矩形 如圖3 3 b 所示 對(duì)于窄板 b 3t 彎曲后原矩形斷面變成了扇形 如圖3 3 a 所示 4 當(dāng)相對(duì)彎曲半徑 r t 較小時(shí) 彎曲變形區(qū)中的板料在彎曲后產(chǎn)生厚度變薄現(xiàn)象即由t變?yōu)閠0 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 3彎曲變形區(qū)斷面的變化 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 1 3彎曲變形區(qū)應(yīng)力 應(yīng)變分析彎曲毛坯在彎矩作用下 當(dāng)變形區(qū)引起的應(yīng)力狀態(tài)滿足塑性條件時(shí) 才發(fā)生塑性變形 在彎曲變形的初始階段 外彎曲力矩的數(shù)值不大 變形區(qū)斷面上的切向應(yīng)力數(shù)值小于材料的屈服極限 其應(yīng)力分布如圖3 4 a 所示 稱之為純彈性彎曲 當(dāng)外彎曲力矩的數(shù)值繼續(xù)增大時(shí) 變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力也隨之增大 當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值后 毛坯變形區(qū)的內(nèi) 外表面首先由彈性變形狀態(tài)向塑性變形狀態(tài)過(guò)渡 以后塑性變形區(qū)出表及里 不斷擴(kuò)大 變形由彈性彎曲過(guò)渡為彈 塑性彎曲和純塑性彎曲 其切向應(yīng)力分布分別如圖3 4 b 和圖3 4 c 所示 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 從圖3 4可以看出 毛坯斷面上的切向應(yīng)力是內(nèi)層受壓 外層受拉 兩者之間必存在一層金屬 既不受壓也不受拉 即切向應(yīng)力為零 通常稱為應(yīng)力中性層 3 4彎曲變形區(qū)內(nèi)的應(yīng)力分布 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 同樣 切向應(yīng)變的分布也是由外層的拉應(yīng)變過(guò)渡到內(nèi)層的壓應(yīng)變 其間必定有一層金屬的應(yīng)變?yōu)榱?稱為應(yīng)變中性層 在彈性彎曲或彎曲變形程度較小時(shí) 應(yīng)變中性層與應(yīng)力中性層相重合 位于板厚的中央 用曲率半徑 表示 當(dāng)彎曲變形程度較大時(shí) 應(yīng)變中性層和應(yīng)力中性層都從板厚中央向內(nèi)層移動(dòng) 但應(yīng)變中性層的遷移量小于應(yīng)力中性層的遷移量 板料彎曲時(shí) 毛坯變形區(qū)的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)還取決于彎曲毛坯的相對(duì)寬度 如圖3 5所示 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) a 窄板 b 寬板 圖3 5彎曲變形時(shí)材料的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài) 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 窄板b 3t彎曲時(shí) 主要表現(xiàn)在內(nèi)外層纖維的伸長(zhǎng)和壓縮 所以切向應(yīng)變?yōu)樽畲笾鲬?yīng)變 其外層應(yīng)變?yōu)檎?內(nèi)層應(yīng)變?yōu)樨?fù) 根據(jù)塑性變形體積不變條件可知 板料徑向應(yīng)變和寬度方向應(yīng)變的符號(hào)一定與最大的切向應(yīng)變符號(hào)相反 這樣 在寬度方向 外層應(yīng)變?yōu)樨?fù) 內(nèi)層應(yīng)變?yōu)檎?在徑向 外層應(yīng)受為負(fù) 內(nèi)層應(yīng)變?yōu)檎?彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 在切向 外層纖維受拉 切向應(yīng)力為正 內(nèi)層纖維受壓 切向應(yīng)力為負(fù) 在寬度方向 材料可以自由變形 所以內(nèi) 外層的寬向應(yīng)力接近于零 在徑向 由于彎曲時(shí)板科纖維之間相互壓縮 內(nèi) 外層應(yīng)力均力負(fù)值 通過(guò)對(duì)窄板彎曲的分析 從如圖3 5 a 所示可以看出 窄板彎曲時(shí)的應(yīng)力 應(yīng)變狀態(tài)為 平面應(yīng)力狀態(tài) 立體應(yīng)變狀態(tài) 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 寬板b 3t彎曲時(shí) 切向和徑向的應(yīng)變狀態(tài)與窄板相同 而在寬度方向 變形阻力較大 材料流動(dòng)較困難 彎曲后板寬無(wú)明顯變化 因些 內(nèi)外層在寬度方向的應(yīng)變接近于零 寬板彎曲時(shí)的應(yīng)力狀態(tài) 切向和徑向的應(yīng)力狀態(tài)與窄板相同 而在寬度方向 由于互相之間材料不能自由變形 外層彎曲在寬度方向的收縮受到阻礙 所以為拉應(yīng)力 而內(nèi)層材料的寬向伸長(zhǎng)受到牽制 為壓應(yīng)力 因此 寬板彎曲時(shí)為立體應(yīng)力狀態(tài) 平面應(yīng)變狀態(tài) 如圖3 5 b 所示 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 2最小彎曲半徑在保證毛坯外層纖維不發(fā)生破壞的條件下 零件彎曲的最小內(nèi)圓角半徑 稱為最小彎曲半徑rmin 實(shí)際生產(chǎn)中用它來(lái)表示彎曲工藝的極限變形程度 3 1 2 1影響最小彎曲半徑的因素 1 材料的力學(xué)性能材料的塑性指標(biāo)越高 外層纖維允許的變形程度越大 許可的最小彎曲半徑就越小 對(duì)于加工后硬化的材料 彎曲前需要退火處理 以提高材料的塑性 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 2 彎曲線方向軋制后的鋼板具有纖維組織 由于纖維的方向性而導(dǎo)致材料力學(xué)性能的各向異性 因此 當(dāng)彎曲線方向與纖維方向垂直時(shí) 材料具有較大的拉伸強(qiáng)度 外緣纖維不易破裂 可得到較小的最小彎曲半徑 當(dāng)彎曲線方向平行于纖維方向時(shí) 由于拉伸強(qiáng)度較差而容易斷裂 最小彎曲半徑就要大些 對(duì)于彎曲半徑接近于最小彎曲半徑的彎曲件 必須注意彎曲線與板料纖維方向的相對(duì)位置 如圖3 6所示 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) a 彎曲件 b 不合理 c 合理圖3 6彎曲線方向?qū)ψ钚澢霃降挠绊?彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 板材的表面質(zhì)量和側(cè)面質(zhì)量當(dāng)板材的表面質(zhì)量和側(cè)面 剪切斷面 質(zhì)量差時(shí) 應(yīng)采用較大的彎曲半徑 以防應(yīng)力集中 使材料過(guò)早地破壞 在沖壓生產(chǎn)中 常采用消除毛刺或?qū)⒚痰谋砻娉驈澢鼓；蛟黾悠渌ば?來(lái)提高彎曲變形的成形極限 獲得較小的彎曲半徑 4 彎曲中心角的大小彎曲變形中 由于纖維的制約作用 接近圓角的直邊也參與了變形 從而降低了圓角與直邊相鄰處外緣纖維的實(shí)際變形 在較小中心角的彎曲時(shí) 其變形區(qū)不大 因此圓角中段的變形程度也得以降低 這時(shí)相應(yīng)的相對(duì)彎曲半徑r t就可以小些 彎曲中心角越小 圓角中段變形程度的降低越多 所以最小彎曲半徑可以更小些 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 2 2最小彎曲半徑值各種材料在不同狀態(tài)下的最小彎曲半徑的數(shù)值可參見(jiàn)表3 1 表3 1最小彎曲半徑 一 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 1最小彎曲半徑 二 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 3彎曲件的回彈由彎曲變形過(guò)程的分析可知 材料的外層發(fā)生拉伸變形 材料的內(nèi)層發(fā)生壓縮變形 當(dāng)變形結(jié)束 工件從模具中取出以后 由于彈性回復(fù) 外層將發(fā)生收縮 內(nèi)層發(fā)生伸長(zhǎng) 使工件的彎曲角和彎曲半徑發(fā)生改變 因而所得工件與模具的形狀尺寸不一致 這種現(xiàn)象稱為彎曲件的回彈 回彈程度一般常用角度來(lái)表示 彎曲半徑只有在彎曲圓角半徑較大時(shí)才有明顯變化 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 5中為模具閉合狀態(tài)時(shí)的工件彎曲角 為工件自模具中取出后的彎曲角 回彈角為 圖3 5彎曲時(shí)的回彈現(xiàn)象 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 3 1影響回彈的因素 1 材料的力學(xué)性能材料的屈服強(qiáng)度及硬化模量越大 則材料在一定變形程度 r t 時(shí)斷面內(nèi)的應(yīng)力也就越大 因而引起更大的彈性變形 所以回彈角也越大 材料的彈性模數(shù)E越大 則材料抵抗彈性彎曲的能力就越大 因而回彈角就越小 2 變形程度r t相對(duì)彎曲半徑r t越小 則變形程度就越大 回彈角就越小 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 彎曲角越大 則變形區(qū)長(zhǎng)度就越大 回彈積累值就越大 故回彈角也越大 4 彎曲方式采用校正彎曲比自由彎曲回彈小 且校正力越大回彈越小 在V形彎曲中 其直邊部分有校直作用 圓角部分產(chǎn)生的回彈方向M與直邊部分校直產(chǎn)生的回彈方向N相反 圖3 6 若直邊校直的回彈與圓角部分回彈相等 則工件不出現(xiàn)回彈 當(dāng)直邊校直的回彈大于圓角部分的回彈 則出現(xiàn)負(fù)回彈 回彈角 0 這種現(xiàn)象出現(xiàn)在r t 0 2 0 3的情況下 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 6V形件校正彎曲時(shí)的回彈 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 2回彈值的確定在生產(chǎn)實(shí)際中 影響回彈角數(shù)值的因素很多 而且各因素又相互影響 用理論計(jì)算非常復(fù)雜 且不準(zhǔn)確 所以實(shí)際生產(chǎn)中是按照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)估算回彈值 并在試模調(diào)整時(shí)加以修正 1 查表確定 表3 3單角90 校正彎曲時(shí)的回彈角 a 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 2900單角自由彎曲時(shí)的回彈角數(shù)值 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 2 當(dāng)r t 10的自由彎曲時(shí) 工件不僅角度有回彈 彎曲半徑也有較大的變化 凸模圓角半徑與回彈角可按下式進(jìn)行計(jì)算 凸模圓角半徑為 3 1 回彈角的數(shù)值為 3 2 式中 凸模的圓角半徑 mm 工件的圓角半徑 mm 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 工件的彎曲角度 度 工件材料的屈服強(qiáng)度 MPa E 工件材料的彈性模數(shù) MPa t 工件材料厚度 mm 初步計(jì)算的結(jié)果與實(shí)際情況有一定差異 應(yīng)在生產(chǎn)中通過(guò)試模來(lái)加以修正 從而滿足設(shè)計(jì)要求 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 1 3 3減少回彈的措施 1 工件設(shè)計(jì)方面的措施通過(guò)改進(jìn)工件結(jié)構(gòu)來(lái)減小回彈 例如在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋 圖3 7 以增加彎曲件的剛度和彎曲變形的程度 達(dá)到減少回彈的目的 選用材料時(shí)可選彈性模量大 屈服極限小 力學(xué)性能穩(wěn)定的材料 2 工藝方面的措施對(duì)于經(jīng)過(guò)冷作硬化的硬材料 可在彎曲前進(jìn)行退火 降低其硬度以減少回彈 在彎曲工藝方面可采用校正彎曲代替自由彎曲 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 模具結(jié)構(gòu)方面的措施 對(duì)于軟材料 Q215A Q235A 10 20 其回彈角 5 可在凸模或凹模上作出補(bǔ)償角 并用減小凸 凹模間隙的方法克服回彈 圖3 8 對(duì)于厚度在0 8mm以上的軟材料 彎曲半徑又不大時(shí) 可把凸模作成局部凸起 圖3 9 以便對(duì)變形區(qū)進(jìn)行整形來(lái)減少回彈 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 7在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋圖3 8減少回彈措施 之一 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 9減少回彈措施 之二 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 對(duì)于較硬材料 45 50 Q275 可在凹?；蛲鼓Ｉ献鞒鲅a(bǔ)償角 以消除回彈 對(duì)于U形件彎曲 可用改變背壓 頂板壓力 的方法改變回彈角 如圖3 9 c 背壓加大 工件局部產(chǎn)生的正回彈大于底部正向凸起校平后產(chǎn)生的負(fù)回彈 故回彈角加大 背壓減小而又作最后底部校平時(shí)會(huì)產(chǎn)生負(fù)回彈 適當(dāng)調(diào)整背壓值 可使底部產(chǎn)生的負(fù)回彈和角部產(chǎn)生的正回彈互相補(bǔ)償 U形件彎曲時(shí) 可將工件底部預(yù)先壓出反向凸起的弧形 當(dāng)工件自凹模中取出后 由于弧面部分回彈伸直而使兩側(cè)產(chǎn)生負(fù)回彈 從而補(bǔ)償了圓角部分的正回彈 圖3 11 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 采用聚氨酯橡膠的軟凹模代替金屬的剛性凹模進(jìn)行彎曲 如圖3 10所示 在彎曲件的端部加壓 可以獲得精確的彎邊高度 端部加壓改變了應(yīng)力狀態(tài)從而減少了回彈 圖3 12 采用拉彎工藝減小或消除回彈 對(duì)于薄且彎曲半徑很大的彎曲件 如采用拉彎工藝如圖3 13 可以大大減小甚至消除回彈 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 常用的拉彎方法 是在彎曲前先加 個(gè)軸向拉力 其數(shù)值使毛坯斷面內(nèi)的應(yīng)力稍大于材料的屈服極限 然后在拉力作用的同時(shí)進(jìn)行彎曲 由于拉彎時(shí)毛壞的整個(gè)斷而都處于塑性拉伸變形范圍內(nèi) 內(nèi)外區(qū)應(yīng)力方向取得一致 其結(jié)果使制件的形狀只發(fā)生很小的變化 采用帶擺動(dòng)塊的凹模結(jié)構(gòu) 如圖3 32 b 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 10軟凹模彎曲 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 11減少回彈措施 之三 圖3 12端部加壓的彎曲 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 13拉彎工藝 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 2彎曲件的工藝計(jì)算3 2 1彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)度的確定3 2 1 1圓角半徑r t 2的彎曲件這類彎曲件的展開(kāi)長(zhǎng)度是根據(jù)彎曲前 后中性層長(zhǎng)度不變的原則進(jìn)行計(jì)算的 中性層是計(jì)算彎曲件展開(kāi)長(zhǎng)度的基準(zhǔn) 其展開(kāi)長(zhǎng)度等于直線部分的長(zhǎng)度和彎曲部分中性層展開(kāi)長(zhǎng)度之和 具體計(jì)算步驟如下 如圖3 14 1 算出直線段a b c 的長(zhǎng)度 2 根據(jù)r t 由表3 4查出應(yīng)變中性層位移系數(shù)x值 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 計(jì)算中性層彎曲半徑 圖3 15 3 3 4 根據(jù) 與彎曲角1 2 計(jì)算l1 l2 弧的展開(kāi)長(zhǎng)度 3 4 5 計(jì)算毛料總長(zhǎng)度 3 5 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 14圓角半徑r t 2的彎曲件圖3 15中性層彎曲半徑 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 4中性層的位移系數(shù)x值 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 2 1 2無(wú)圓角半徑或圓角半徑r t 2的彎曲件 圖3 16 這類彎曲件是采用塑性很好的材料制成的 其毛坯尺寸是根據(jù)彎曲前 后材料體積不變的原則進(jìn)行計(jì)算的 彎曲前的體積 3 6 彎曲后的體積 3 7 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 由可得 3 8 圖3 16無(wú)圓角半徑的彎曲件 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 用上述各公式計(jì)算時(shí) 只能用于形狀簡(jiǎn)單 彎曲角個(gè)數(shù)少和尺寸公差要求不高的彎曲件 因?yàn)楹芏嘁蛩?如材料性能 模具結(jié)構(gòu) 彎曲方式等 沒(méi)有考慮 誤差較大 對(duì)于各種形狀的彎曲件 可用表3 5中公式進(jìn)行初步計(jì)算 然后通過(guò)試彎來(lái)最終確定準(zhǔn)確的毛坯長(zhǎng)度 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 5彎曲件的常用計(jì)算公式 一 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 5彎曲件的常用計(jì)算公式 二 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 2 2彎曲力的計(jì)算彎曲力是模具設(shè)計(jì)和選用壓力機(jī)的重要依據(jù) 彎曲力的大小不僅與毛坯尺寸 材料力學(xué)性能 彎曲半徑以及模具間隙等因素有關(guān) 而且與彎曲方式也有很大的關(guān)系 因此 在實(shí)際生產(chǎn)中 主要根據(jù)板料厚度 寬度及其力學(xué)性能等因素 采用經(jīng)驗(yàn)公式或簡(jiǎn)便的理論公式來(lái)計(jì)算彎曲力 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 2 2 1自由彎曲力對(duì)于V形件 圖3 17 a 3 9 對(duì)于U形件 圖3 17 b 3 10 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 式中F自 彎曲結(jié)束時(shí)的自由彎曲力 N b 彎曲件寬度 mm t 彎曲件厚度 mm r 彎曲件的彎曲半徑 mm 材料的強(qiáng)度極限 MPa k 安全系數(shù) 一般取k 1 3 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 17自由彎曲 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 2 2 2校正彎曲力如果彎曲件在沖壓行程結(jié)束時(shí)受到模具的校正 圖3 18 則校正力按下式近似計(jì)算 式中F校 校正彎曲力 N A 校正部分投影面積 mm2 p 單位校正力 MPa 見(jiàn)表3 6 3 11 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 18校正彎曲 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 2 2 3頂件力或壓料力對(duì)于設(shè)有頂件裝置或壓料裝置的彎曲模 其頂件力或壓料力F值可近似取自由彎曲力的30 80 即 表3 6單位校正力p值單位 MPa 3 12 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 2 2 4彎曲時(shí)壓力機(jī)壓力的確定對(duì)于有壓料的自由彎曲 其壓力機(jī)總壓力近似為 3 13 對(duì)于校正彎曲 由于校正力是發(fā)生在接近下死點(diǎn)位置 校正力與自由彎曲力并非重疊關(guān)系 而且校正力的數(shù)值比壓料力大得多 F值可以忽略不計(jì) 因此 只按校正力選擇設(shè)備就可以了 即 3 14 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 3彎曲模的設(shè)計(jì)3 3 1彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性3 3 1 1彎曲件結(jié)構(gòu)工藝性要求具有良好工藝性的彎曲件不僅能得到良好的質(zhì)量 而且能簡(jiǎn)化彎曲的工藝過(guò)程和模具提高彎曲件的精度和降低生產(chǎn)成本 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 彎曲件結(jié)構(gòu)工藝性要求如下 1 彎曲件的形狀應(yīng)對(duì)稱 彎曲半徑左右應(yīng)一致 如圖3 19 a 否則 由于摩擦力不均勻 板料在彎曲過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng) 如圖3 19 b c 為了防止板料的偏移 設(shè)計(jì)模具時(shí)應(yīng)有可靠的定位措施 2 彎曲件的圓角半徑應(yīng)大于板料許可的最小彎曲半徑 彎曲半徑過(guò)小 容易被彎裂 當(dāng)必須彎曲成很小圓角時(shí)可增加工序 或中間輔以退火工序 彎曲件的圓角半徑也不宜過(guò)大 因?yàn)檫^(guò)大時(shí) 回彈值增大 彎曲件的精度不易保證 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 19彎曲件形狀及滑動(dòng)現(xiàn)象 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 彎曲件的直邊高度不宜過(guò)小 其值應(yīng)為h 2t 圖3 20 當(dāng)h較小時(shí) 彎邊在模具上支持的長(zhǎng)度過(guò)小 不容易形成足夠的彎矩 很難得到準(zhǔn)確的形狀 此時(shí) 可以預(yù)先壓槽 圖3 20 或加高直邊 彎曲后再切掉 4 在彎曲帶孔工件時(shí) 如果孔的位置處于彎曲變形區(qū) 則孔要發(fā)生變形 為避免這種情況 必須使孔避開(kāi)變形區(qū) 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 20彎曲件直邊高度 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 21添加工藝槽及轉(zhuǎn)移彎曲線圖3 22沖工藝孔和切除工藝料 1 彎曲前沖的工藝孔 2 彎曲后切除的工藝料 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 7金屬?gòu)澢某叽缇?彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 8金屬?gòu)澢慕嵌裙?一 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 8金屬?gòu)澢慕嵌裙?二 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 3 2彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彎曲模就是將毛坯或半成品制件沿彎曲線彎成一定角度和形狀的沖模 3 3 2 1坯料制備與工序安排 1 彎曲毛坯應(yīng)使彎曲工序的彎曲線與材料纖維方向垂直成一定的夾角 2 彎曲時(shí)使坯料的沖裁斷裂常處于彎曲件的內(nèi)側(cè) 3 彎曲工序一般應(yīng)先彎外端彎角 后彎內(nèi)角 且前次彎曲必須為下道工序有合適的定位基準(zhǔn) 后次彎曲不應(yīng)損傷前次彎曲的精度 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 3 2 2防止彎曲過(guò)程中坯料偏移 1 彎曲前坯料應(yīng)有一部分處于彈性壓緊狀態(tài) 然后再進(jìn)行彎曲 2 盡量采用工件的內(nèi)孔定位 3 3 2 3防彎曲過(guò)程中工件變形 1 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)防止出現(xiàn)材料局部較明顯的變薄與劃傷 對(duì)多角彎曲時(shí) 模具設(shè)計(jì)力求使多角彎曲不在同時(shí)進(jìn)行 分別有一定的時(shí)間差 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 2 模具彎曲到下止點(diǎn)時(shí)應(yīng)盡量有校正彎曲的效果 3 應(yīng)考慮消除零件回彈的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 應(yīng)充分考慮抵消不對(duì)稱零件側(cè)向力的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5 應(yīng)充分考慮模具的剛度和使用壽命 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 3 3彎曲模工作部分設(shè)計(jì)彎曲模工作部分的設(shè)計(jì)主要是指凸 凹模的圓角半徑和凹模的工作深度 對(duì)U形件的彎曲模則還有凸 凹模之間的間隙及模具橫向尺寸 3 3 3 1凸 凹模的圓角半徑及凹模的工作深度彎曲凸 凹模的結(jié)構(gòu)尺寸如圖3 23所示 凸模圓角半徑 當(dāng)r t較小時(shí) 凸模圓角半徑即等于彎曲件的彎曲半徑 但不應(yīng)小于彎曲件的最小彎曲半徑 當(dāng)彎曲件的彎曲半徑較大時(shí) r t 10 則還應(yīng)考慮回彈 將圓角半徑加以修正 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 23彎曲模的結(jié)構(gòu)尺寸 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 凹模圓角半徑 實(shí)際生產(chǎn)中 凹模圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度選取 當(dāng)t 2mm時(shí)rd 3 6 tt 2 4mm時(shí)rd 2 3 tt 4mm時(shí)rd 2t凹模圓角半徑不能選取過(guò)小 因?yàn)閺澗氐牧Ρ蹨p小 坯料沿凹模圓角滑進(jìn)時(shí)的阻力增大 從而增加了彎曲力 易使材料表面擦傷 甚至出現(xiàn)壓痕 凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致 以改善模具的受力狀態(tài) 防止彎曲毛坯的滑移 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) V形件彎曲凹模的底部可開(kāi)退刀槽或取圓角半徑 彎曲凹模深度 彎曲凹模深度是指工件位于凹模內(nèi)的直邊長(zhǎng)度 凹模深度L0 要適當(dāng) 若過(guò)小 工件兩端的自由部分太多 彎曲零件回彈大 不平直 影響零件質(zhì)量 若過(guò)大 則過(guò)多消耗模具鋼材 且需要較大的沖床行程 彎曲V形件時(shí) 凹模深度及底部最小厚度可查表3 9 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 9彎曲V形件的凹模深度底部最小厚度值mm 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 彎曲U形件時(shí) 若彎邊高度不大或要求兩邊平直 則凹模深度應(yīng)大于零件的高度 如3 23 b 所示 圖中E值見(jiàn)表3 10 如果彎曲件邊長(zhǎng)較大 且對(duì)平直度要求不高時(shí) 可采用圖3 21 c 所示凹模型式 凹模深度L0之值可見(jiàn)表3 11 表3 10彎曲U形件凹模的E值 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 11彎曲U形件的凹模深度L0 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 3 3 2凸 凹模間隙彎曲V形零件時(shí) 凸 凹模間隙是靠調(diào)整壓力機(jī)的閉合高度來(lái)控制的 不需要在設(shè)計(jì) 制造模具時(shí)確定 對(duì)于U形件的彎曲 則必須選擇適當(dāng)?shù)拈g隙 間隙的大小對(duì)零件質(zhì)量和彎曲力有很大的影響 間隙越小 則彎曲力越大 間隙過(guò)小 會(huì)使零件邊部壁厚減薄 以及發(fā)生劃傷或拉長(zhǎng) 降低凹模壽命 間隙過(guò)大 則回彈大 降低零件的精度 凸 凹模單邊間隙Z一般可按下式計(jì)算 3 15 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 式中Z 彎曲橫凸 凹模單邊間隙 mm t 材料厚度的基本尺寸 mm 材料厚度的正偏差 mm c 間隙系數(shù) 可按表3 12選取 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 表3 12U形件彎曲模凸 凹模的間隙系數(shù)c值 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 3 3 3凸 凹模工作部分的尺寸與公差 1 用外形尺寸標(biāo)注的彎曲件工件為雙向偏差時(shí) 凹模尺寸見(jiàn)圖3 24 a 工件為單向偏差時(shí) 凹模尺寸見(jiàn)圖3 24 b 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 凸模尺寸為 圖3 24用外形尺寸標(biāo)注的彎曲件 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 2 用內(nèi)形尺寸標(biāo)注的彎曲件工件為雙向偏差時(shí) 凸模尺寸見(jiàn)圖3 25 a 工件為單向偏差時(shí) 凸模尺寸見(jiàn)圖3 25 b 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 凹模尺寸為 圖3 25用內(nèi)形尺寸標(biāo)注的彎曲件 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 式中Lp Ld 分別為凸模和凹模寬度 mm L 彎曲件寬度的基本尺寸 mm 彎曲件寬度的尺寸偏差 mm p d 凸 凹模的制造偏差 IT7 IT9 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 4彎曲模典型結(jié)構(gòu)3 4 1V形彎曲模V形件形狀簡(jiǎn)單 能一次彎曲成形 最簡(jiǎn)單的模具結(jié)構(gòu)為敞開(kāi)式 如圖3 26所示 這種模具制造方便 通用性強(qiáng) 但采用這種模具彎曲時(shí) 板料容易滑動(dòng) 使彎曲件邊長(zhǎng)不易控制 影響工件精度 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 1 凸模 2 定位板 3 凹模圖3 26敞開(kāi)式彎曲模 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 為了防止板料滑動(dòng) 提高V形件的彎曲精度 可以采用3 27所示的帶有頂件裝置的模具結(jié)構(gòu) 圖3 28為另一種結(jié)構(gòu)形式的V形彎曲模 由于有頂板及定料銷 可以防止彎曲時(shí)毛料的滑動(dòng) 能得到較高彎曲精度的工件 邊長(zhǎng)公差可達(dá) 0 1mm 這是其它形式的彎曲模達(dá)不到的 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) a 定位夾 b 頂桿 c V型頂板圖3 27帶頂件裝置的彎曲模 1 凹模 2 頂板 3 定料銷 4 凸模 5 側(cè)板圖3 28帶頂板及定料銷的彎曲模 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 29為通用V形彎曲模 可彎曲邊長(zhǎng)較短 寬度較大的多種彎曲件 凹模由兩塊組成 它具有四個(gè)工作面 可以彎曲多種多種角度 凸模按工件彎曲角和圓角半徑的大小更換 圖3 30所示為具有翻板的V形彎曲模 翻板可繞轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn) 定位板固定在翻板上 彎曲前 轉(zhuǎn)軸由頂桿頂在最高位置 在彎曲過(guò)程中板料兩側(cè)始終和定位板接觸 以防止彎曲過(guò)程中板料的走動(dòng) 這種結(jié)構(gòu)特別適用于毛料不易放平穩(wěn)的窄條工件以及沒(méi)有足夠壓料面的工件 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 29通用V形彎曲模圖3 30帶翻板的V形彎曲模1 定位板 2 支承板 3 轉(zhuǎn)軸 4 頂桿 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 1 凸模2 定位板3 凹模圖3 31滑板式V形件彎曲模 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 3 4 2U形件彎曲模圖3 32所示為U形件彎曲模 圖3 32 a 的彎曲方法 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 制造方便 但坯料在彎曲過(guò)程中往往被凸模圓角及凹模圓角處所阻滯 造成外角形狀不準(zhǔn)和直壁部分變薄現(xiàn)象 該結(jié)構(gòu)只適用于彎曲圓角較大和精度要求不高的場(chǎng)合 圖3 32 b 為帶擺動(dòng)凹模的彎曲方法 工作時(shí) 將毛坯放在定位板2的中間 當(dāng)凸模下行時(shí)接觸壞料 兩塊凹模3能各自繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)將工件成形 頂桿4通過(guò)緩沖器將工件頂出 該結(jié)構(gòu)便于取出工件 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 圖3 32 c 所示彎曲模由凸凹模1 固定凹模2及活動(dòng)凸模3組成 工作時(shí)先彎成U形件 當(dāng)凸凹模繼續(xù)下行與活動(dòng)凸模3作用彎成U形 該結(jié)構(gòu)由于彎曲過(guò)程中坯料未被壓緊 所以存在著工件滑移和彎曲回彈大 工件精度低的缺點(diǎn) 3 32 d 所示模具結(jié)構(gòu) 彎曲時(shí)可使其內(nèi)角 外角彎曲線位置在彎曲過(guò)程中不發(fā)生變化 因而較好地滿足零件形狀和尺寸的要求 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) b結(jié)構(gòu) 1 凸模 2 定位塊 3 凹模 4 頂桿 c結(jié)構(gòu) 1 凸凹模 2 固定凹模 4 活動(dòng)凸模 圖3 32U形件彎曲模 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì) 1 凹模2 頂桿3 頂板4 定位板5 凸模6 銷釘7 斜楔8 上模座9 彈簧10 導(dǎo)板 圖3 33