冲压工艺与模具设计第3章弯曲

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1、93第3章弯曲第3章弯曲弯曲方法有压弯、折弯、拉弯、辊弯、辊形等，但最常见的是在压力机上进行的压弯。尽管各种弯曲方法不同，但其弯曲过程及特点具有共同的规律。3.1弯曲变形分析由于V形弯曲是板料弯曲中最基本的一种弯曲形式，下面通过对V形弯曲的变形过程、变形特点及变形的应力应变状态的分析来了解弯曲变形。3.1.1弯曲变形过程图3.1所示为V形件压弯过程。随着凸模的下压，坯料的直边逐渐向凸(凹)模V形表面靠近，坯料的内侧半径逐渐减小，即r1＞r2＞r3＞r，变形程度逐渐增加；同时，弯曲力臂也逐渐减小，即L1＞L2＞L3＞Lk，坯料与凹模之间有相对滑动现象(如图3.1(b)所

2、示)。从坯料与凸模有3点接触起，坯料的直边有一个反向转动的阶段(如图3.1(c)所示)。当凸模、坯料与凹模三者完全压合，坯料的内侧弯曲半径及弯曲力臂达到最小时，弯曲过程结束。图3.1V形件压弯过程凸模、坯料与凹模三者完全压合后，如果再增加一定压力对弯曲件施压，则称为校正弯曲，没有这一过程的弯曲称为自由弯曲。3.1.2弯曲变形的特点为了叙述方便，有必要介绍弯曲变形的几个基本术语，见图3.2(a)(设坯料厚度为t，宽度为b)。①弯曲角93第3章弯曲——制件产生弯曲变形后，以弯曲线为界，坯料的一部分相对于另一部分发生的转角。也就是弯曲变形区中心角。②制件角——制件产生弯曲变

3、形后，坯料的一部分与另一部分之间的夹角。也往往是制件图上标注的角度。显然，与互补。③弯曲线l——制件角的平分面与坯料表面相交得到的线。④弯曲半径r——弯曲变形后坯料内侧圆角半径。⑤相对弯曲半径r/t——弯曲半径与坯料厚度的比值。图3.2弯曲变形前后坐标网格的变化—弯曲角；α—制件角；l—弯曲线；r—弯曲半径在坯料侧壁画上坐标网格后进行弯曲，观察变形前后的变化，可以看到(图3.2)：(1)圆角部分的正方形网格变成了扇形，而远离圆角的两直边处的网格没有变化，紧邻区域略受影响，说明弯曲变形主要发生在弯曲角中心范围内。(2)变形区内，外侧(靠凹模一面)纵向金属纤维受拉而伸长，

4、内侧(靠凸模一面)纵向金属纤维受压而缩短。其间必有一金属纤维层变形前后长度不变，这一金属层称为应变中性层。(3)坯料内区材料受压缩，因此厚度应增加，但由于凸模紧压坯料，抑制了厚度方向的增加；而外区材料受拉，厚度要变薄。因此整个坯料厚度方向，增加量少于变薄量，厚度在弯曲变形区内有变薄现象，使在弹性变形时位于坯料厚度中间的中性层发生内移。(4)板料弯曲时，分宽板和窄板两种情况，宽板(相对宽度b/t＞3)的横截面几乎不变，仍保持矩形；而窄板(相对宽度b/t≤3)的横截面则变成扇形。如图3.3所示。图3.3板料弯曲后的横截面变化(5)坯料弯曲变形程度可用相对弯曲半径r/t来表

5、示。r/t愈小，表明弯曲变形程度愈大，如图3.4所示。显然，图3.4(b)的弯曲变形程度大于图3.4(a)的弯曲变形程度。93第3章弯曲图3.4板料弯曲变形程度比较3.1.3弯曲变形时的应力应变状态变形区的应力应变状态主要与板材的相对宽度b/t等因素有关。窄板弯曲时金属在宽度方向上可以自由变形，故为立体应变状态和平面应力状态；宽板弯曲时宽度方向上的变形阻力很大，材料不能自由变形，应变接近于零(≈0)，故为平面应变状态和立体应力状态。就绝对值来看，长度方向应变为最大主应变(外层为正，内层为负)，长度方向应力为最大主应力(外层为正，内层为负)。板料在弯曲过程中的应力、应

6、变状态如图3.5所示。其中：、——长度方向应力、应变；、——厚度方向应力、应变；、——宽度方向应力、应变。图3.5弯曲时的应力应变状态图3.2弯曲力的计算弯曲力是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。由于弯曲力受到材料性能、制件形状、弯曲方法、模具结构等多种因素的影响，因此很难用理论分析方法进行准确的计算，一般来讲校正弯曲力比自由弯曲力大。生产实际中常用表3.1中的经验公式作概略的计算。93第3章弯曲表3.1弯曲力的计算公式