提高弯曲件精度的工艺措施

提高弯曲件精度的工艺措施录入:151zqh来源:日期:2007-8-24,10:39在实际生产中，弯曲件容易出现的质量问题很多，如回弹、弯裂、偏斜、扭曲以及尺寸超差等。影响弯曲件成形质量的因素也很多，在制定弯曲工艺以及弯曲模具设计时应该综合考虑。1.拉裂弯曲过程中外层材料受拉，当相对弯曲半径小于最小相对弯曲半径值时，外层材料会开裂。弯裂除了与材料本身塑性好坏有关之外，还与弯曲毛坯两侧边缘的加工状态、弯曲线与轧制方向的角度关系等因素有关。2.偏移偏移一般是由于零件或模具不对称使工件两边受到的摩擦力不相等，引起毛坯在弯曲过程中在水平方向移动造成的。3.底部不平压弯时板料与凸模底部没有靠紧，会出现弯曲后的底部不平现象。解决办法是采用带有压料顶板的模具，在压弯开始时顶板便对毛坯产生足够的压力。4.表面擦伤表面擦伤指弯曲后在工件弯曲外表面产生的划痕等。产生原因可能是由于有较硬的颗粒附在工作表面，或凹模圆角半径太小，或凸模与凹模的间隙过小。5.回弹(1)采用刚性好的工件结构设计如图3—23所示零件在弯曲区压制加强肋，不仅可以提高工件的刚度，也有利于抑制弯曲回弹。(2)从模具设计上考虑减少弹复在凸模上做出等于回弹角的斜度进行补偿，使制件回弹后恰好等于所要求的角度回弹现象常温下的塑性弯曲和其它塑性变形一样，在外力作用下产生的总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当弯曲结束外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失，弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径与模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲回弹（简称回弹）。在弯曲加载过程中，板料变形区内侧与外侧的应力应变性质相反，卸载时内侧与外侧的回弹变形性质也相反，而回弹的方向都是反向于弯曲变形方向的。另外综观整个坯料，不变形区占的比例比变形区大得多，大面积不变形区的惯性影响会加大变形区的回弹，这是弯曲回弹比其它成形工艺回弹严重的另一个原因。它们对弯曲件的形状和尺寸变化影响十分显著，使弯曲件的几何精度受到损害。图1弯曲时的回弹弯曲件的回弹现象通常表现为两种形式：一是弯曲半径的改变，由回弹前弯曲半径rt变为回弹后的r0。二是弯曲角度的改变，由回弹前弯曲中心角度αt（凸模的中心角度）变为回弹后的工件实际中心角度α0,如图3-7所示。回弹值的确定主要考虑这两个因素。若弯曲中心角α两侧有直边，则应同时保证两侧直边之间的夹角θ（称作弯曲角）的精度，参见图3-8。弯曲角θ与弯曲中心角度α之间的换算关系为：θ=180o－α，注意两者之间呈反比关系。图2弯曲角θ与弯曲中心角度α影响回弹的主要因素一．材料的力学性能材料的屈服点σS愈高，弹性模量E愈小，弯曲变形的回弹也愈大。因为材料的屈服点σS愈高，材料在一定的变形程度下，其变形区断面内的应力也愈大，因而引起更大的弹性变形，所以回弹值也大。而弹性模量E愈大，则抵抗弹性变形的能力愈强，所以回弹值愈小。二．相对弯曲半径r/t相对弯曲半径r/t愈小，则回弹值愈小。因为相对弯曲半径r/t愈小，变形程度愈大，变形区总的切向变形程度增大，塑性变形在总变形中占的比例增大，而相应弹性变形的比例则减少，从而回弹值减少。反之，相对弯曲半径r/t愈大，则回弹值愈大。这就是曲率半径很大的工件不易弯曲成形的原因。三．弯曲中心角α弯曲中心角α愈大，表示变形区的长度愈大，回弹累积值愈大，故回弹角愈大，但对曲率半径的回弹没有影响。四．模具间隙弯曲模具的间隙愈大，回弹也愈大。所以板料厚度允差愈大，回弹值愈不稳定。五．弯曲件形状U形件的回弹由于两边互受牵制而小于V形件。形状复杂的弯曲件一次弯成时，由于各部分相互牵制以及弯曲件表面与模具表面之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态（一般可以增大弯曲变形区的拉应力），使回弹困难，因而回弹角减小。六．弯曲方式弯曲力的大小不同使得回弹值亦有所不同。校正弯曲时，校正力愈大，回弹愈小，因为校正弯曲时校正力比自由弯曲时的弯曲力大得多，使变形区的应力应变状态与自由弯曲时有所不同。极大的校正弯曲力迫使变形区内侧产生了切向拉应变，与外侧切向应变相同，因此内外侧纤维都被拉长。卸载后，变形区内外侧都因弹性恢复而缩短，内侧回弹方向与外侧相反，内外两侧的回弹趋势相互抵消，产生了减小回弹的效果。例如V形件校正弯曲时，相对弯曲半径r/t0.2～0.3，则角度回弹量Δα可能为零或负值。减少回弹值的措施一．从选用材料上采取措施在满足弯曲件使用要求的条件下，尽可能选用弹性模数E大、屈服极限σs小，机械性能比较稳定的材料，以减少弯曲时的回弹。二．改进弯曲件的结构设计在弯曲件设计上改进某些结构，加强弯曲件的刚度以减小回弹。例如在工件的弯曲变形区上压制加强筋，见图3（a）、3（b），或利用成形折边见图3（c）。图3改进弯曲件的结构设计三．从工艺上采取措施1.采用热处理工艺对一些硬材料和已经冷作硬化的材料，弯曲前先进行退火处理，降低其硬度以减少弯曲时的回弹，待弯曲后再淬硬。在条件允许的情况下，甚至可使用加热弯曲。2.增加校正工序运用校正弯曲工序，对弯曲件施加较大的校正压力，可以改变其变形区的应力应变状态，以减少回弹量。通常，当弯曲变形区材料的校正压缩量为板厚的2%～5%时，就可以得到较好的效果。3.采用拉弯工艺对于相对弯曲半径很大的弯曲件，由于变形区大部分处于弹性变形状态，弯曲回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺，如图4所示。图4拉弯工艺示意图工件在弯曲变形的过程中受到了切向（纵向）拉伸力的作用。施加的拉伸力应使变形区内的合成应力大于材料的屈服极限，中性层内侧压应变转化为拉应变，从而材料的整个横断面都处于塑性拉伸变形的范围（变形区内、外侧都处于拉应变范围）。卸载后内外两侧的回弹趋势相互抵消，因此可大大减少弯曲件的回弹。大曲率半径弯曲件的拉弯可以在拉弯机上进行。拉弯时，弯曲变形与拉伸的先后次序对回弹量有一定影响。先弯后拉比先拉后弯好。但先弯后拉的不足之处是已弯坯料与模具摩擦加大，拉力难以有效地传递到各部分，因此实际生产中采用拉+弯+拉的复合工艺方法。一般小型弯曲件可采用在毛坯直边部分加压边力限制非变形区材料的流动（见图5）；或者减小凸、凹模间隙使变形区的材料作变薄挤压拉伸的方法（见图6），以增加变形区的拉应变。图5压边力拉弯示意图图6小间隙拉弯示意图四．从模具结构上采取措施〔一〕补偿法利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量。如图7所示，其中a）为单角弯曲时，根据工件可能产生的回弹量，将回弹角做在凹模上，使凹模的工作部分具有一定斜度。b）、c）亦为单角弯曲时的凸、凹模补偿形式。图7用补偿法修正模具结构双角弯曲时，可以将弯曲凸模两侧修去回弹角，并保持弯曲模的单面间隙等于最小料厚，促使工件贴住凸模，开模后工件两侧回弹至垂直。或者将模具底部做成圆弧形，利用开模后底部向下的回弹作用来补偿工件两侧向外的回弹。〔二〕校正法当材料厚度在0.8mm以上，塑性比较好，而且弯曲圆角半径不大时，可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变形区应力应变状态的改变程度（迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变）。从而使内外侧回弹趋势相互抵消。图8a所示为单角校正弯曲凸模的修正尺寸形状。图8b所示为双角校正弯曲凸模的修正尺寸形状。图8用校正法修正模具结构（三）纵向加压法在弯曲过程完成后，利用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压（如图9所示）,使弯曲变形区横断面上都受到压应力，卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，使回弹大为降低。利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。其中，图a为单角弯曲；图b为双角弯曲；图c为Z形弯曲的纵向加压示意图。图9纵向加压弯曲（四）采用利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲（见图10）。弯曲时随着金属凸模逐渐进入聚氨酯凹模，聚氨酯对板料的单位压力也不断增加，弯曲件圆角变形区所受到的单位压力大于两侧直边部分。10聚氨酯弯曲模由于仅受聚氨酯侧压力的作用，直边部分不发生弯曲，随着凸模进一步下压，激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲的效果，从而减少回弹。通过调节凸模压入聚氨脂凹模的深度，可以控制弯曲力的大小，使卸载后的弯曲件角度符合精度要求。