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时间:2019-09-12
《冲压工艺及模具-设计与实践第5章弯曲工艺与弯曲--模设计》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第5章弯曲工艺与弯曲模设计根据被加工毛坯的形状、使用的工具和设备不同进行分类,弯曲工艺可分为压弯、折弯、扭弯、辊弯和拉弯。本章就以压弯工艺以及所使用的工具——压弯模为例进行介绍,如图5.1所示为利用模具进行压弯成形的典型形状零件图。图5.15.1弯曲变形过程分析如图5.2所示为V形件的弯曲变形过程。在弯曲的开始阶段,毛坯是自由弯曲;随着凸模的下压,毛坯与凹模工作表面逐渐靠紧,弯曲半径由R0变为R1,弯曲力臂也由L0变为L1;凸模继续下压,毛坯弯曲区减小,直到与凸模3点接触,这时的曲率半径由R1变为R2,弯曲力臂由L1变为L2;到行程终了时,毛坯的
2、直边部分反而向凹模方向变形,直至毛坯与凸、凹模完全贴合。图5.2图5.3观察弯曲前后网格的变化可知,弯曲变形的特点如下:①弯曲后,在弯曲角α的范围内,正方形网格变成了扇形,而板料的直边部分,网格仍保持原来的正方形。由此可知,弯曲变形主要发生在弯曲件的圆角部分,直边部分则不产生塑性变形。②从网格的纵向线条可知,弯曲后a′a′bb。由此可知,在变形区域内,纤维沿厚度方向的变形是不同的,板料内缘(靠凸模一面)纤维受压缩而缩短,外缘(靠凹模一面)纤维受拉伸而伸长。③从弯曲件变形区域的横截面来看,变形有以下两种情况(见图5.4):图
3、5.4a.窄板(B<3t),在宽度方向上产生显著变形,横截面由矩形变为扇形。b.宽板(B>3t),在宽度方向上无明显变化,横截面仍为矩形,这是因为在宽度方向材料不能自由变形所致。④板料弯曲变形程度可用相对弯曲半径r/t来表示。r/t越小,表明弯曲变形程度越大。5.2弯曲变形过程中的回弹及其控制5.2.1弯曲回弹的概念弯曲成形是一种塑性变形工艺。根据材料力学的拉伸曲线(见图5.5),任何塑性变形都要经过弹性变形阶段。弯曲变形等于在力的作用下发生的弹性变形与塑性变形之和,当外力去除后,弹性变形部分就会发生弹性恢复,弹性变形消失会使其保留下的变形量小
4、于加载时的变形量。这种卸载前后变形不相等的现象称为弯曲回弹(简称回弹),如图5.6所示。图5.5图5.6回弹的表现形式有以下两种:(1)弯曲回弹会使弯曲件的圆角半径增大,即r>rp,则回弹量可表示为(2)弯曲回弹会使弯曲件的弯曲中心角增大,即α>αp,则回弹量可表示为回弹是由变形过程特点决定的,是弯曲件生产中不易解决的一个特殊的问题5.2.2回弹值的计算(1)查表法当相对弯曲半径r/t<5~8时,可查有关冲压手册初步确定回弹值,再根据经验修正给定制造时的回弹量,而后再在试模时进行修正。(2)计算法当相对弯曲半径r/t>5~8时,在弯曲变形
5、后,不仅角度回弹较大,而且弯曲半径也有较大的变化。模具设计时可先计算出回弹值,在试模时再修正。弯曲板件时,凸模圆角半径和中心角可计算为式中rp——凸模的圆角半径,mm;r——工件的圆角半径,mm;σs——材料的屈服强度,MPa;E——材料的弹性模量,MPa;t——工件的厚度,mm;αp——凸模的圆角半径rp所对弧长的中心角;α——工件的圆角半径r所对弧长的中心角。弯曲圆形截面棒料时,凸模圆角半径为式中d——棒料直径,mm。回弹值的计算尚没有一种较精确的计算方法,实际生产中常采用理论计算和实践经验相结合的办法来确定。5.2.3影响弯曲回弹的因
6、素①材料的力学性能。材料的屈服强度σs越大,弹性模量E越小,加工硬化越严重(硬化指数n大),则弯曲的回弹量也越大。②相对弯曲半径r/t。r/t表示弯曲成形的变形程度。回弹值与相对弯曲半径成正比,r/t越小,弯曲的变形程度越大,塑性变形在总变形中所占比重越大,因此卸载后回弹随相对弯曲半径的减小而减小,因而回弹越小;r/t越大,弯曲的变形程度越小,但材料断面中心部分会出现很大的弹性区,因而回弹越大。③弯曲件的形状。一般来说,弯曲U形制件比V形制件的回弹量小。④模具间隙。在弯曲U形制件时,模具的间隙对回弹量有较大的影响,间隙越大,回弹量也就越大。
7、⑤弯曲方式和模具结构。在无底凹模作自由弯曲时,回弹量最大;校正弯曲时,变形区的应力和应变状态都与自由弯曲差别很大,它可增加圆角处的塑性变形程度,从而达到减小回弹的目的。校正程度决定于校正力大小,校正程度越大,回弹量越小。5.2.4减小弯曲回弹的措施(1)在弯曲件的产品设计时①在弯曲部位增加压强筋结构,有利于抑制回弹。②在满足使用的条件下,应选用屈服强度σs小、弹性模量E大、硬化指数n小,力学性能稳定的材料。(2)在弯曲工艺设计时①在弯曲前安排退火工序。②用校正弯曲代替自由弯曲。③采用拉弯工艺。(3)在模具结构设计时①在模具结构设计中
8、作出相应的回弹补偿值,如图5.7所示。图5.7②集中压力,加大变形压应力成分,如图5.8所示。③合理选择模具间隙和凹模直壁的深度。④
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