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

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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