第三章弯曲

第三章弯曲教学要点【目的要求】1、弯曲的类型2、弯曲变形过程分析3、弯曲件回弹4、弯曲件的工艺性5、提高弯曲件质量的措施6、保证弯曲件质量的基本原则3.1弯曲模基础教学要点【重点】1、弯曲件回弹、回弹角、影响回弹的因素2、弯曲件的工艺性、最小相对弯曲半径3、影响最小相对弯曲半径的因素4、提高弯曲件质量的措施【难点】1、提高弯曲件质量的措施弯曲--把金属板材、管材和型材弯曲成一定曲率、形状和尺寸的工件的冲压成形工艺。弯曲成形广泛应用于制造高压容器、锅炉汽包、锅炉炉管、船体的钢板及骨肋、各种器皿、仪器仪表构件以及箱柜镶条等。属塑性成形工序。弯曲模：V形弯曲模、Z形弯曲模、凹模转动弯曲模、冲孔切断弯曲级进模问题：弯曲模与冲裁模在工作零件的结构上有何区别？弯曲分为自由弯曲和校正弯曲。自由弯曲：当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者紧贴后凸模不再下压。校正弯曲：当弯曲终了时，凸模、毛坯和凹模三者紧贴后，凸模继续下压，从而使工件产生进一步塑性变形，减少了回弹，对弯曲件起到了校正作用。方法：压弯、折弯、拉弯，辊弯、辊压成形等压弯是最常用的弯曲方法。所用设备大多为通用的机械压力机或液压机，也有用专用折弯压力机的。常用的滚弯设备是卷板机。对于精度要求较高，长度和曲率半径要求较大、横向尺寸要求较小的弯曲件，可在专用的拉弯机上进行拉弯。拉弯时，板材全部厚度上都受拉应力的作用，因而只产生伸长变形，卸载后弹复引起的变形小，容易保证精度。V形弯曲模具结构图弯管枪的现身在第二次世界大战结束前，美、英、苏盟军部队在攻克柏林的巷战中，发现德国士兵使用了一种神奇武器--弯管枪，其结构和功能十分奇特。使用这种弯管枪，整个人可以隐蔽在墙后，枪管则沿墙角弯曲前伸，这样，可在自己完全隐蔽的情况下准确杀伤对手。盟军作战部队立即将这一重大发现报告给盟军情报部，情报部迅速组织多学科专家进行试验，准备生产制造这种弯管枪。弯曲经典应用弯管步枪弯管步枪的研制和发展始于第二次世界大战初期。1942年1月，在德国莱比西以东60km的试验场里，德国科学家将口径为50mm的反坦克炮炮管弯成55°,并将炮管固定在发射装置上，从炮管尾部用mg13机枪向炮管内射击。除此以外，还用20mm和30mm弹进行同样的射击，射出的弹以20°的偏向角射入地面的沙土里，证明使用弯炮管装置射击取得成功。弯曲经典应用自由弯曲的概念鼠标这是由设计师KimHye-shin给我们带来的一款概念设计的无线鼠标。它是由一条类似较短点的皮带弯曲折叠而成的，完全看不出像是鼠标的样子来。有了它，你可以发挥你的想象力来折叠组合成各种形状的鼠标造型，让你有能随心所欲来变换鼠标的感觉，极富DIY的乐趣。弯曲经典应用蛇形USB风扇，可自由弯曲任意角度弯曲经典应用弯曲应用--40款未来手机概念设计=MjM5ODUyOTk1Mw==&appmsgid=10048394&itemidx=2&sign=a6f5d9656bf89cb30ea3c54c4778790e&scene=23&srcid=0317NvpiCJ7DjoaGZwaDLcjb#wechat_redirect典型案例保持架零件图管线保持架，材料为Q215，大批量生产录音机机芯暂停杆，其尺寸精度应高于IT12级，材料为镀锌20F，属于大批量生产。录音机机芯暂停杆40??2143.551022×M35.315R7R1.5R11.5253328.590.58电器簧片，其尺寸精度应高于IT12级。材料为H62（半硬），大批量生产。电器簧片二、弯曲变形过程分析（掌握）1.弯曲过程图3-2所示是板料V形弯曲时的弯曲过程示意图。将板料放在凸模和凹模之间，凸模下压，迫使板料产生弯曲变形。图（b）为弹性变形阶段，变形区材料的弯曲半径由∞变为r1。图3-2（c）变形区材料应力达到屈服极限而进入塑性变形阶段，变形区弯曲半径和弯曲力臂逐步变小，分别由r1变为r2，。图3-2（d）板料弯曲变形区进一步变小，弯曲半径减小至r，板料的直边和圆角部分与凸、凹模完全贴紧。凸模回升后，即得到所需的弯曲件。•弹性变形塑性变形校正2、弯曲变形分布对照图3-5（a）和图3-5（b）弯曲前后网格和变形区断面的变化情况，可以看出弯曲变形的特点为：在变形区内：1)、长度变化：（1）网格由正方形变为扇形，靠近凹模的外层材料由于受拉而长度伸长，靠近凸模的内层材料由于受压而长度缩短。（2）内、外层材料既不受拉也不受压，其长度保持不变的材料称为中性层即O-O层。图3-5弯曲变形分析a）弯曲前b）弯曲后内层受压--变短外层受压--变长2)、厚度变化：t1=htt，h为变薄系数。当r/t5~10时，板料基本上不变薄。3)、宽度变化：当板料较窄（B3t）时，宽度断面成内宽外窄，如图3-4（a）所示。当板料较宽（B3t）时基本保持原状，如图3-4（b）所示。(a)B3ttRr(b)B3tt1tBRr1tB图3-4弯曲变形区的断面变化三、弯曲件的回弹（掌握）当凸模完成弯曲回程后，由于弹性变形的回复，弯曲件的弯曲半径r、弯曲角α与凸模圆角半径rp、中心角αp并不一致，这种现象称为回弹。影响因素：材料的力学性能、变形程度（r/t）、弯曲中心角的大小、弯曲方式、模具形式和工件形状。回弹大小用角度回弹量和曲率回弹量来表示图3-42回弹现象一）影响回弹的因素（掌握）1．材料的机械性能回弹量的大小与材料的屈服极限σs、强度极限σb成正比，与弹性模量E成反比。屈服极限σs越高，材料在一定变形程度下，其变形区断面内的应力也越大，因而引起更大的弹性变形，所以回弹值也大。弹性模量E越大，则抵抗弹性变形的能力越强，所以回弹值越小。2．相对弯曲半径相对弯曲半径r/t越小，弯曲变形区的变形程度越大。回弹也就愈小。3．弯曲中心角弯曲中心角θ越大，则弯曲变形区的长度越大，回弹角越大，但对弯曲半径的回弹影响不大。弯曲角θ愈大，参加变形的区域愈大，弹性变形量愈大，回弹愈大。4．弯曲方式校正弯曲时，回弹量小。校正力越大，回弹量越小，时还会出现负回弹。自由弯曲的回弹大。5．弯曲件形状弯曲件形状复杂，一次弯曲成形的部位多，则在弯曲过程中各部位的材料互相牵制，弯曲后的回弹较小。6．模具尺寸和间隙弯曲V形件时，增大凹模V形工作面开口尺寸能够减小回弹。弯曲U形件时，减小凸、凹模间隙也可以减小回弹。二）回弹角的确定方法:先根据经验数值和简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸，然后在试模时进行修正。1．R/t≥5~8时回弹量的确定R/t≥5~8时，既要考虑弯曲角的回弹，又要考虑弯曲半径的回弹，回弹量一般通过理论计算确定。2．r/t5~8时回弹量的确定r/t5~8时，弯曲件圆角半径的回弹量很小，一般在公差范围之内。此时，可以不计算弯曲半径的回弹量，而只考虑弯曲角的回弹。弯曲角度的回弹量⊿θ可根据经验确定，或查表3-2、表3-3表3-2V形件弯曲回弹角表3-2V形件弯曲回弹角表3-2V形件弯曲回弹角表3-3U形件弯曲回弹角表3-3U形件弯曲回弹角四、弯曲件的工艺性（重点）弯曲件的工艺性：指弯曲件的材料、形状、尺寸、精度要求和技术要求等对弯曲工艺的适应程度。1、弯曲件的材料弯曲件的材料应具有足够的塑性，较低的屈服极限和较高的弹性模量。最适宜于弯曲的材料：钢（含碳量不超过0.2%）紫铜黄铜软铝脆性较大的材料，如磷青铜、铍青铜、弹簧钢等，要求弯曲时有较大的相对弯曲半径。非金属材料中，只有塑性较大的纸板、有机玻璃等才能进行弯曲，并且在弯曲前要对毛坯进行预热。回弹小2、弯曲件的精度弯曲件线型尺寸A能够达到的精度见表3－4，弯曲中心角α能达到的精度见表3-5，一般IT12-IT16。表3-4弯曲件长度自由公差(mm)表3-5弯曲件角度的自由公差3、弯曲件的圆角半径为保证弯曲时外层材料不致弯裂，即要求弯曲件的相对弯曲半径不小于某一极限值，这一极限值称为最小相对弯曲半径，用rmin/t表示。值可查表3-6和表3-7确定。（1）影响最小弯曲半径的因素1）材料的力学性能影响材料最小弯曲半径的力学性能主要是塑性，材料塑性指标（δ、φ）越高，其弯曲时塑性变形的稳定性越好，可以采用的最小弯曲半径越小。2）零件弯曲中心角的大小理论上弯曲变形区仅局限于圆角部分，直边部分不参与变形，因而与弯曲中心角无关。但是在实际弯曲过程中，由于板料纤维之间的相互牵制作用，圆角附近的直边部分材料也参与了弯曲变形，即扩大了弯曲变形区的范围。圆角附近材料参与变形以后，分散了圆角部分的弯曲应变，圆角部分外表面纤维的拉伸应变得到一定程度的下降，这对防止材料外表面开裂十分有利。弯曲中心角越小，圆角部分外表面纤维的变形分散效应越显著，最小弯曲半径的数值也越小。3）板料的轧制方向与弯曲线夹角的关系板料经过多次轧制，其力学性能具有方向性，因此弯曲件的弯曲线与板料轧制方向垂直时，最小弯曲半径数值最小；应尽可能使弯曲线垂直于轧制方向。如果零件有两个以上弯曲线相互垂直，可安排弯曲线与轧制方向成45º夹角。4）板料的相对宽度图1为弯曲件相对宽度b/t对最小弯曲半径的影响，当弯曲件的相对宽度较小时其影响比较明显，但当b/t10时，其影响不大。5）板料厚度一般板厚越大，最小弯曲半径也越大。6）板料表面及冲裁断面的质量弯曲件毛坯一般由冲裁获得，其断面存在冷作硬化层，弯曲时，冲裁件断面上的断裂带及毛刺在拉应力作用下会产生应力集中，导致弯曲件从侧边开始破裂。在弯曲前，应将毛坯上的毛刺去除。如弯曲件毛坯带有较小的毛刺，弯曲时应使带毛刺朝内（即朝弯曲凸模方向），以避免应力集中而产生破裂。（2）最小相对弯曲半径确定表3-6最小相对弯曲半径(t为料厚)当r/t大于表中数值时可直接弯曲成形；r/t小于表中数值时，可采用下列措施。1)将弯曲毛坯预先安排退火或正火等热处理工序或采用加热弯曲工艺。2)对于冲裁或剪切加工的毛坯，应将留有毛刺的一面放置于弯曲变形区的内层，或将毛坯断面滚光。3)如果弯曲件的相对弯曲半径较小，在进行弯曲展开毛坯冲裁的排样时，应尽可能使弯曲线与材料纤维方向垂直，如图（ａ）所示，不能如图（b）所示使弯曲线与材料纤维方向平行。多角弯曲时，应如图（ｃ）所示使弯曲线与材料纤维方向相交一定的角度。弯曲裂纹(a)(b)(c)弯曲线与毛坯纤维方向的关系4)弯曲件的相对弯曲半径小于材料的最小弯曲半径时（r/trmin/t）应先按大于rmin/t的相对弯曲半径设计制造弯曲模，弯曲后通过整形工序逐步减小弯曲件的圆角半径r，使其满足图纸要求。对于厚材料的弯曲，若使用上许可，也可以在弯曲部位开槽，然后再进行弯曲，如下图所示H(4113-~)-tHt4、弯曲件的直边高度与孔边距（1）直边高度弯曲件的直边长度不宜过小，如图3-33所示。一般应保证h≥2t。若h＜2t时，可以先在变形区位置进行压槽后再进行弯曲，或者增加直边高度，弯曲后再将工艺余料切除。图3-33弯曲件的直边高度图3-6弯曲件直边与侧边高度弯曲孔或槽的毛坯时，为了防止孔、槽在弯曲时产生变形，必须保证孔、槽边缘距弯曲变形区有一定的距离，如图所示。当t2mm时，应保证L≥t；当t≥2mm时，应保证L≥2t。否则应采取图（b）或（c）所示的工艺措施，或者先进行弯曲，然后再加工出孔或槽。工艺孔（a）（b）工艺槽（c）孔与槽的位置（2）孔边距t＜2mm,L≥t;t≥2mm,L≥2t;开口制件弯曲后再切除缺口对于开口制件，可以在弯曲变形后再切除缺口，如图所示。连接缺口弯曲后切除弯曲后切除5、形状与尺寸的对称性弯曲件的形状应对称，弯曲半径左右一致，以防止坯料在弯曲时由于受力不平衡而产生偏移。非对称形零件成双弯曲成形6、工艺孔、槽及缺口采用孔定位能够有效防止毛坯在弯曲过程中产生偏移，有利于保证制件质量。如果毛坯上没有适合于定位的孔，最好能增添定位用的工艺孔图3-9工艺槽、孔及定位孔案例工艺性分析保持架该制件材料为普通碳素结构钢Q215，较