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2.7弯型与矫正1、了解矫正和弯形的定义2、掌握矫正和弯形的方法一、弯曲成型的概念将坯料弯成所需形状的加工方法为弯曲成型，简称弯型。弯型时根据坯料温度可分为冷弯和热弯根据弯型的方法可分为手工弯型和机械弯型。这里我们主要介绍手工弯形。热弯大多数金属材料的弯曲及成型是在冷态下进行的。当变形量过大（料厚大于5mm及直径较大的棒料和管材），金属产生过大塑性变形，从而引起冷作硬化，使机械性能下降时，则应采用加热弯曲和成型，称为热弯。1、钢材弯曲变形的过程初始阶段当在弯曲力矩作用下，坯料发生弯曲。其内层金属在压应力作用下被压缩缩短，外层金属受拉应力作用而伸长。初始阶段应力较小，坯料只发生弹性变形。塑性变形阶段弯矩足够大时，应力达到材料屈服点后开始产生塑性变形。坯料的内外表面首先由弹性变形状态过渡到塑性变形状态，以后塑性变形由内、外表面向中心扩展。断裂阶段随弯矩增大，当坯料弯曲半径小到一定程度时，将因变形超过自身变形能力的限度，而在坯料受拉伸的外表面首先出现裂纹，并向内伸展，致使材料发生断裂破坏。2、钢材的变形特点对弯曲加工的影响回弹现象弯曲后的零件，因材料的弹性变形作用，使其弯曲角度与模具角度不一致的现象。减小回弹现象的措施有：(a)将凸模角度减去一个回弹角。(b)采用校正弯曲。(c)采用拉弯的工艺。(d)采用加热弯曲。材料在不发生破坏的情况下所能弯曲的最小的曲率半径。影响最小弯曲半径的因素：a)材料塑性越好，最小弯曲半径越小。b)当r/t比值不变时，弯曲角越小，最小弯曲半径越小。c)当弯曲线与钢板的纤维方向垂直时，弯曲半径可以小些。d)表面质量较差时，弯曲半径较大。e)材料的厚度和宽度等因素也对最小弯曲半径有影响。最小弯曲半径:3、板材的展开长度计算中性层钢板弯曲变形的过程中，内缘受压缩短，外缘受拉伸长，在内缘和外缘之间必然存在弯曲时既不伸长也不缩短的一层纤维，该层称为中性层。中性层的位置系数x0r/t0.250.50.8123456x00.20.250.30.350.370.40.410.430.44中性层的确定中性层的位置与弯曲的内半径与板厚之比r/t有关。当r/t≥16时，中性层的位置在板厚的中间R=r+t/2当r/t＜16时，中性层的位置由下式确定R=r+x0t一般情况下，为简化计算当r/t≥8时，可取x0=0.5进行计算。r/t78101214≥16x00.450.460.470.480.490.5常见弯曲件的形状及计算方法a）b）c）d）图中a、b、c为内面带圆弧制件，d为内面为直角的制件。内面带圆弧制件的坯料长度=直线部分+圆弧中性层长度AA=π（r+x0t）α/180°内面为直角的制件的圆弧长度可近似的按x0=0.5计算，即：A=0.5t4、型材展开长度计算圆钢料长的计算圆钢弯曲的中性层总是与中心线重合，所以圆钢的料长可以按中心线计算。角钢料长的计算角钢的断面是不对称的，所以中性层的位置不在断面的中心。而是位于角钢根部的重心处，即中性层与重心重合5、弯形方法（1）板料在厚度方向上的弯形弯折前，板料根据零件形状划线下料，并在弯折处划出折弯线，一般折弯线划在折角内侧。如果零件尺寸不大，折弯工作可在台虎钳上进行。将板料夹持在台虎钳上，使折弯线恰好与钳口衬铁对齐，夹持力度合适。当弯折工件在钳口以上较长或板料较薄时，应用左手压住工件上部，用木锤在靠近弯曲部位轻轻敲打，如图所示；如果敲打板料上方，易使板料翘曲变形。(a)正确的；(b)错误的（2）板料在宽度方向上的弯形板料在宽度方向上的弯形有两种方法。1、部分变形弯曲——利用材料的延展性能，使材料的外弯部分变薄延展（内弯部分变形较小）而实现弯形。适用于薄而宽的材料。2、整体变形弯曲——使材料的外弯伸长、内弯缩短而实现弯形。适用于较厚且较窄的材料。部分变形弯曲的原理及方法制作凹曲线弯边零件，可用直角角材制作，使其一边缘变薄，面积增大，导致材料弯曲。原理：利用材料的延展性使材料外围伸长。也称作放边。在打薄放边的过程中，角材底面必须与铁砧表面贴平，否则会产生翘曲现象；锤击点应均匀并呈放射线状；锤击面积通常占锤击边面积的3/4左右，且不得敲打角材弯角处。锤击时，材料可能会产生冷作硬化现象，应及时退火。另外，应随时用样板或量具检查外形，防止弯曲过大。1、部分变形的弯曲锤击外弯处的三角区域部分使其变薄伸长而实现弯形条料的弯曲角钢的弯曲2、整体变形的弯曲利用弯形工具整体变形（3）型材（管材）的弯形管材的弯形一般使用弯管器，可采用冷弯或热弯，对于尺寸较大或刚性较好的管材，可预先在管子里填充沙土以免将弯头处弯扁。管材的弯形过程ⅠⅡ3盘弹簧（1）弹簧的种类，按其形状可分为圆柱形弹簧、圆锥形弹簧和专用扭转弹簧等；按其工件性质可分为压缩弹簧、拉伸弹簧、扭转弹簧等。最常用的是圆柱形螺旋压缩弹簧。（2）确定心棒的直径尺寸首先应考虑到弹簧盘好以后，当绕力消除后，在钢丝本身弹性恢复力的作用下，弹簧的直径会随之增大；圈距和长度也随着加长。由于这种现象的存在，预制心棒的直径，应比弹簧的内径要小。计算心棒直径的经验公式是：D外=D内/KD外=D内/K式中D外——心棒外径尺寸，mm；D内——弹簧内径尺寸，mm；K——材料强度对弹性影响的系数（3）方法手工盘圆柱压缩弹簧是钳工最基本的操作之一。盘弹簧前应先做好一根盘弹簧用的心棒，心棒一端开槽或钻小孔，另一端弯成摇手柄式的直角弯头，把钢丝的一端插入心棒的槽内或小孔内，把钢丝的另一端通过夹板夹在台虎钳中，摇动手柄并同时使心棒稍向前移，即可盘出圆柱形压簧。当盘到一定长度后，从心棒上取下，将原来较小的圈距按规定拉长，并按规定的圈数稍长一些截断。在砂轮上磨平两端面，最后在热砂内或热钢板上低温回火。二、矫正消除材料或工件弯曲、翘曲、凸凹不平等缺陷的方法，称为矫正。1.钢材的矫正原理钢材在厚度方向上可以假设是由多层纤维组成的。钢材平直时，各层纤维长度都相等，钢材弯曲后，各层纤维长度不一致，钢材的变形就是其中一部分纤维长短不一致造成的，矫正是通过采用加压或加热把已伸长的纤维缩短（变厚），把缩短的纤维拉长（変薄）的方法。以达到矫正的目的。2.手工矫正常用的工具（1）平板、铁砧、台虎钳：用来矫正板料和型材的基座。（2）软、硬手锤：矫正一般材料用钳工常用手锤即可。矫正已加工表面、薄件或有色金属制件时，则采用铜锤、木锤或橡胶锤等软手锤。（3）抽条和拍板：抽条即用条状薄料弯成的简易工具，用于抽打面积较大的板料。拍板是用质地较硬的檀木制成的专用工具，主要用于敲打板料。（4）螺旋压力工具。适应于较大的轴类工件或棒料。3.矫正时对工件材料的要求及分类：矫正是对塑性变形而言。只有塑性变形好的材料才能进行矫正。矫正分类：手工矫正机械矫正火焰矫正压力矫正是以外加的静载荷而使零件产生反变形的校正方法；对一般金属零件均可采用。4.手工矫正：由钳工用手锤等工具在平台、铁砧或台虎钳等工具上进行的一种操作方法。对于细长轴的矫正有时配以螺旋压力机。其方法有：扭转、弯曲、延展和伸长等，使工件恢复到原来的形状。1）扭转法适用与条料扭曲变形的矫正（反向变形）。将条料夹持在台虎钳上，用扳手将条料向变形的反方向扭转，以达到矫正的目的。原理：利用大于原变形量的反向变形，使原来缩短的伸长、伸长的缩短。用台虎钳矫正扭曲2）伸张法适用与细长线材的矫正。将弯曲细长线材的一端夹在台虎钳上，从钳口处的一端开始，把弯曲的线在圆木上绕一圈握住圆木向后拉，使线材在拉力的作用下绕过圆木得到伸张而矫直。原理：利用新的变形使原有的变形量达到一致。3）弯形法适用与棒料和宽度方向上弯曲的条料。常见的方法：手工矫正—手工锤击法机械矫正—压力机矫正。棒料的弯曲一般采用锤击法进行矫直。轴类零件一般用压力机矫正。原理：利用反向变形，使伸长的缩短、缩短的伸长而恢复原样。最后沿棒料全长上轻轻锤击，进一步矫直检查棒料的弯曲程度和弯曲部位用粉笔作记号把棒料的凸起部位向上放在平台上用手锤连续锤击棒料凸起的部位步骤：1）手工矫正棒料的手工矫正检验两端校正法适用于连杆扭曲、棒料弯曲及各种成形梁的弯曲矫正。三点校正法一般用来校正轴、杆类零件的弯曲变形，变形量除与压力机压力和行程有关外，还与两端支撑距离有关，为防止作用点局部变形，应用软金属做垫衬。轴类零件机械矫直工艺一般都在螺杆压力机上进行工艺步骤：把轴类零件装在顶尖或架在V形块上用百分表测量变形程度将零件架在螺旋压力机上进行矫直用粉笔作记号反复测量、矫直直到轴符合要求为止敲击校正：是用来校正曲轴弯曲变形；这种方法是采用专用的球锤轻敲曲柄臂，使曲柄臂受敲一面逐渐伸张而发生变形，因而带动曲轴轴心线产生位移，达到校直的目的；特点：不存在压力校正的缺点，其优点是校正的稳定性好，校正的精度高（可达0.02㎜），生产率高，疲劳强度不受影响；压力矫正注意事项：在常温下进行压力矫正时，由于金属塑性变形，会使晶粒处于不稳定状态，而在卸去校正压力后，将有一部分晶粒恢复原来的变形状态，产生与校正方向相反的变形-时效变形。预防方法：①过度矫正或多次矫正。②延长加载时间或进行加热。③进行时效处理（自然时效法；人工时效法，加热至150～200℃，保温若干小时）。特点：工艺简单，并可获得较大变形量，但对于有轴肩的轴类零件，应力集中过大，降低了轴的疲劳强度（15%～20%）；易在轴肩处出现裂纹。4）延展法用手锤击材料，使其延展伸长达到矫正的目的。适用与板料的矫平。板料的矫平（手工矫正的板料厚度一般小于5mm）原理：通过击打因缩短而变厚的部分，使其变薄伸长而恢复原有形状。a）板料中间凸起的矫正错误原因：中间部位的材料厚度是受外力作用后变薄、面积增大而凸起的，如果再加以锤击，材料则更薄，凸起现象更严重。正确方法：可用延展法，在板料的边缘适当地加以延展，使材料向四周延伸，以扩大凸起部位的空间面积。要领：在锤击时，应从材料边缘向中间锤击，锤击点从外到里应逐渐由重到轻，由密到稀，直到凸起部位逐渐消除，达到平整要求为止。b）板料四周呈波浪形的矫正原因：板料四周变薄而伸长。方法：采用延展法，在板料的中间适当地加以延展。要领：矫平时，由四角向中间锤击，中间应重而密，边角处轻而疏。如图所示，矫正敲击先沿着没有翘曲的对角线开始敲击，依次向两侧伸展，使其延伸而矫正。对角翘曲的矫正c）板料对角翘曲的矫正d）很薄很软的铜箔或铝箔矫平方法：用平整的木块在平板上压推材料平面或用抽条或拍板敲打板料或者用橡皮手锤锤击。板料的拍打矫正e)扁钢宽度方向弯曲的矫正宽度方向弯曲锤击内层三角区域火焰矫正原理当工件凸起点温度迅速上升时，表面金属膨胀使工件向下弯曲，上层金属受压应力，在高温下产生塑性变形。假设它本来要膨胀0.1mm，由于受周围冷金属限制只膨胀了0.05mm，其余0.05mm产生了塑性变形。但冷却后却仍然要收缩0.10mm。由于塑性变形的0.05mm无法收缩，从而收缩量大于膨胀量，那么表层就缩短0.05mm。此时工件会产生向上弯曲，这就对原有的下弯量起到了矫正作用。加热时胀大冷却后缩短火焰校正方法火焰校正时工件支承在V型块上，用百分表检查弯曲情况，并用粉笔作好记号，然后使工作凸点向上，用火焰将凸点迅速加热到700～800℃，立即用水迅速冷却。校正时，可在凸处多烧几点，直至校直为止。在火焰校正中，金属加热冷缩产生变形的大小，取决于加热温度（与校正能力成正比，加热温度在200～700℃内选择）、材料的钢度和加热部位（一般来讲，范围增大与效果成正比，超出一定范围反而降低；加热的长度、宽度和深度对于轴类零件最佳范围约为全长的50～70％，宽度为直径的一半左右，深度占厚度的30～50％；对于复杂零件，应选择零件的边缘、转角等并根据零件形状和变形部位来确定）。火焰校正中应注意的问题牛刀小试一、判断题1.在外力作用下能够产生变形的材料或制件，都可以进行矫正。()2.“矫枉过正”这个词语也适用于矫正过程。()3.弯形的过程是使材料产生塑性变形的过程，因此，只有弹性变形好的材料，才能进行