彎曲模,拉伸模的基本原理.doc

彎曲模的基本原理（一）一、彎曲的基本原理（一） 彎曲工藝的概念及彎曲件1 彎曲工藝：是根據(jù)零件形狀的需要，通過模具和壓力機(jī)把毛坯彎成一定角度，一定形狀工件的沖壓工藝方法。2 彎曲成形工藝在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用：應(yīng)用相當(dāng)廣泛，如汽車上很多履蓋件，小汽車的柜架構(gòu)件，摩托車上把柄，腳支架，單車上的支架構(gòu)件，把柄，小的如門扣，夾子（鐵夾）等。（二）、彎曲的基本原理：以V形板料彎曲件的彎曲變形為例進(jìn)行說明。其過程為：1 凸模運(yùn)動接觸板料（毛坯）由于凸,凹模不同的接觸點(diǎn)力作用而產(chǎn)生彎短矩，在彎矩作用下發(fā)生彈性變形，產(chǎn)生彎曲。2 隨著凸模繼續(xù)下行，毛坯與凹模表面逐漸靠近接觸，使彎曲半徑及彎曲力臂均隨之減少，毛坯與凹模接觸點(diǎn)由凹模兩肩移到凹模兩斜面上。（塑變開始階段）。3 隨著凸模的繼續(xù)下行，毛坯兩端接觸凸模斜面開始彎曲。（回彎曲階段）。4 壓平階段，隨著凸凹模間的間隙不斷變小，板料在凸凹模間被壓平。5 校正階段，當(dāng)行程終了，對板料進(jìn)行校正，使其圓角直邊與凸模全部貼合而成所需的形狀。（三） 、彎曲變形的特點(diǎn)：彎曲變形的特點(diǎn)是：板料在彎曲變形區(qū)內(nèi)的曲率發(fā)生變化，即彎曲半徑發(fā)生變化。從彎曲斷面可劃分為三個區(qū)：拉伸區(qū)、壓縮區(qū)和中性層。二、彎曲件的質(zhì)量分析在實(shí)際生產(chǎn)中，彎曲件的主要質(zhì)量總是有回彈、滑移、彎裂等。1 彎曲件的回彈：由于彈性回復(fù)的存在，使彎曲件彎曲部分的曲率半徑和彎曲角度在彎曲外力撤去后（工件小模具中取出后）發(fā)生變化（與加工中在模具里的形狀發(fā)生變化）的現(xiàn)象稱彈性回復(fù)跳（回彈）。回彈以彎曲角度的變化大小來衡量。=-t1） 影響回彈的回素：A 材料的機(jī)械性能與屈服極限成正比，與彈性模數(shù)E成反比。B 相對彎曲半徑r/t，r越小，變形量越大，彈性變形量所點(diǎn)變形量比例越小?；貜椩叫　 彎曲力：彎曲力適當(dāng)，帶校正成分適合，彎曲回彈很小。D 磨擦與間隙：磨擦越大，變形區(qū)拉應(yīng)力大，回彈小。凸、凹模之間隙小，磨擦大，校正力大，回彈小。E 彎曲件的形狀：彎曲部分中心角越大，彈性變形量越大，回彈大，形狀越復(fù)雜，回彈時各部分相應(yīng)牽制，回彈小。2） 回彈值的確定，可查表。3） 減小回彈的措施：A 從工件設(shè)計(jì)上采取措施。a）. 加強(qiáng)筋的設(shè)計(jì)b). 材料的選用：選用彈性模數(shù)大，屈服極限小，機(jī)械性能穩(wěn)定的材料。B 工藝措施a). 采用校正彎曲，增加彎曲力b). 冷作硬化材料，彎曲前進(jìn)行退火，降低屈服極限。c). 加熱彎曲d). r/t100用拉深彎曲C 模具結(jié)構(gòu)上采取措施。a).rt時，V形彎曲可在凸模上減去一個回彈角，U形彎曲可將凸模壁作出等于回彈角的傾斜角或?qū)⑼鼓ｍ斆孀龀苫∶?。b).減小凸模與工件的接觸區(qū)，使壓力集中于角部。c). U形件可以采用較少的間隙。2 彎曲件的彎裂彎曲件變形區(qū)外邊是拉伸區(qū)，當(dāng)此區(qū)的拉應(yīng)力超出材料的應(yīng)力極限時（強(qiáng)度極限）就產(chǎn)生裂紋。彎曲件的相對彎曲半徑r/t越小，則變形越大，越易拉裂。3 彎曲件的滑移由于毛坯與模具之間磨擦的存在，當(dāng)磨擦力不平衡時造成毛坯的移位，稱作滑移，使彎曲件的尺寸達(dá)不到要求：1） 產(chǎn)生滑移的原因：由于兩邊磨擦力不等。A 工作不對稱，毛坯兩邊與凹模接觸面不相等。B 凹模兩邊的邊緣圓角半徑不相等，半徑小，磨擦力更大。C 兩邊折彎的個數(shù)不一樣。D V形彎曲中凹模不是中心對稱，角度小的一邊正壓力大，磨擦大E 凹模兩邊的間隙和潤滑情況不一樣。2） 防止滑移的措施A 盡可能采用對稱凹模，邊緣圓角相等，間隙均勻。B 采用彈性頂件裝置的模具結(jié)構(gòu)。C 采用定位銷的模具結(jié)構(gòu)。4 補(bǔ)充內(nèi)容：A 彎曲可以壓力機(jī)上進(jìn)行，亦可以專用的彎曲機(jī)械彎曲設(shè)備上進(jìn)行。B 彎曲分自由彎曲和校正彎曲：自由彎曲是指當(dāng)彎曲終了時，凸模、毛坯和凹模三者吻合后就不再下壓。校正彎曲是指三者吻合后繼續(xù)下壓，對工件起校正作用，產(chǎn)生進(jìn)一步的塑變。彎曲模的基本原理（二）三、彎曲件的工藝性：對彎曲件工藝性影響最大的是彎曲半徑，彎曲件的幾何形狀，材料的機(jī)械性能及尺寸精度。1 最小彎曲半徑：在保證外層纖維不發(fā)生破壞的條件下，所能彎曲零件內(nèi)表面的最小圓角半徑，稱作彎曲件的最小彎曲半徑，表示彎曲時的成形極限。最小彎曲半徑的影響因素：A. 材料的機(jī)械性能。B. 彎曲線的方向：由于板料的扎制造成板料性能和各項(xiàng)異性，扎制方向塑性較好，使彎曲的切向變形方向與扎制方向一致。C. 板料寬度：寬度加大，最小彎曲半徑增大。D. 板料的表面質(zhì)量。E. 彎曲角。F. 板料的厚度。2 彎曲件直邊高度彎曲件的彎曲邊高度不宜太小，hR+2t，如彎曲邊高度太小，則難以形成足夠的彎矩。3 階梯形彎曲件的彎曲。階梯毛坯進(jìn)行彎曲時，在階梯根部易產(chǎn)生裂紋，需把階梯根部設(shè)計(jì)在彎曲變形區(qū)之外，或采用切槽的方法。4 彎曲件的孔邊距。如果預(yù)先沖出的孔位于板料的彎曲變形區(qū)，則彎曲后孔要發(fā)生變形，要把孔設(shè)計(jì)在彎曲變形區(qū)以外?？妆谂c彎曲半徑r中心的距離Z與板料厚度有關(guān)。t=t t=2mm,L=2t彎曲模的基本原理（三）四、彎曲毛坯的尺寸計(jì)算彎曲零件毛坯展開尺寸具體計(jì)算的程序是：先將零件劃分成直線和圓角的各個不同單元體。直線部分的長度不變，而彎曲的圓角部分長度則需要考慮材料的變形和應(yīng)變中性層的相對移動。故整個毛坯的展開尺寸應(yīng)等于彎曲零件各部分長度的總和。=R+kt其中k是中性層位移系數(shù)，與r/t有關(guān)。1 有圓角半徑的彎曲r0.5t的彎曲件即稱有圓角半徑的彎曲件。由于彎曲部分變薄不嚴(yán)重及斷面畸變較小，所以可按中性層展開長度等于毛坯長度的原則，求得毛坯尺寸。L=lE+lwL-彎曲件毛坯長度；lE-彎曲件各直線段之各；lw-各彎曲部分的展開長度之和。Lw=/180(+kt)其中：-彎曲中心角k-中性層位移系數(shù)。2 無角半徑的彎曲、無圓角半徑或圓角半徑很?。╮0.5t）的彎曲件，其毛坯尺寸是根據(jù)毛坯與制件體積相等，并考慮到在彎曲時材料變薄的情況而求得的。在這種發(fā)問下，毛坯長度等于各直線長度之各再加上彎角處的長度，即：L=lE+kntL-毛坯總長度lE-各直線段長度之和；n-彎角數(shù)目t-材料厚度k-系數(shù)，取0.20.5。3 鉸鏈?zhǔn)綇澢q鏈?zhǔn)綇澢髡归_長度的計(jì)算和一般彎曲件尺寸計(jì)算相似，所不同的只是中性層由材料厚度中間向彎曲外層移動。毛坯展開長度可按下式：L=1.5+R+l其中=R+ktk-系數(shù)。五、彎曲力的計(jì)算彎曲力是設(shè)計(jì)沖壓工藝過程和選擇設(shè)備的重要依據(jù)之一。彎曲力的大小與毛坯尺寸、零件形狀、材料的機(jī)械性能、彎曲方法和模具結(jié)構(gòu)等多種因素有關(guān)。彎曲力急劇上升部分表示由自由彎曲到接觸彎曲轉(zhuǎn)化為校正彎曲的過程。1自由彎曲力的計(jì)算：P=kbt2/(rp+t)* bb-材料抗拉強(qiáng)度rp -凸模圓角半徑；b-彎曲線長度；t-材料厚度；k-系數(shù)2校正彎曲時的彎曲力的計(jì)算：P=F*qP-校正彎曲力；F-校正部分投影面積；q-單位校正力。3 頂件力和壓料力對于設(shè)有頂件裝置或壓料裝置的彎曲模，其頂件力或壓料力Q值可近似取自由彎曲力的3080%。彎曲模的基本原理（四）六、彎曲件的工序安排確定彎曲件的制造工藝時，先要分析研究從毛坯到成品需要幾道工序。工序安排的一般原則是先彎外角后彎內(nèi)角，后次彎曲不影響前次彎曲部分的變形和前次彎曲必須考慮到后次彎曲時有合適的定位基準(zhǔn)。工序安排盡量做到在滿足工件精度質(zhì)量要求前提下使工序次數(shù)少，模具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，產(chǎn)量高，廢品率低。彎曲件工序安排的一般方法是：1 對于形狀簡單的彎曲件，如V形、U形、Z形等件，可以采用一次壓彎成形。2 對于形狀復(fù)雜的彎曲件，一般需要采用二次或多次壓彎成形。3 對稱彎曲。即工件本身帶有單面幾何形狀的彎曲，在擬定工藝方案時，應(yīng)盡量成對彎曲，然后再切開。4 加連接帶彎曲。當(dāng)彎曲工件其邊緣部分有缺口時，如直接連同缺口也沖出，必然發(fā)生叉口現(xiàn)象，嚴(yán)重時將無法成形，遇此情況時必須加添連接帶將缺口連接在一起，待彎曲成形后，再將缺口多余部分切除。5 對于批量大、尺寸較小的彎曲件，為提高生產(chǎn)率，可以采用多工序的沖裁壓彎切斷連續(xù)工藝成形。七、彎曲模的基本結(jié)構(gòu)彎曲模的結(jié)構(gòu)與一般沖裁模結(jié)構(gòu)相似，分上下兩個部分，它由凸、凹模，定位、卸料、導(dǎo)向及緊固件等組成，但彎曲模具還有它的特點(diǎn)，如凸、凹模除一般動作外，有時還需要作擺動、轉(zhuǎn)動等動作。彎曲模結(jié)構(gòu)形式應(yīng)根據(jù)彎曲件形狀，精度要求及生產(chǎn)批量等進(jìn)行選擇。1 簡單動作彎曲模該模具由模架、凸模、凹模、定位銷、卸料桿、頂板、頂桿等零件組成。工作時，毛坯由頂板上的兩個定位銷定位，這樣保證在彎曲過程中不產(chǎn)生滑移。2 復(fù)雜動作彎曲模（模擬動畫）復(fù)雜彎曲模是指在一次沖程中完成兩個以上的動作。可以彎制簡單彎曲模所不能制出的工件。鬧鐘雙鈴提環(huán)彎曲模，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在下模上裝有二件擺塊，并在凸模、頂料板的配合下，進(jìn)行壓彎成形。模具的前面裝有斜面儲料斗，通過沖床曲軸的動力帶動偏心連桿機(jī)構(gòu)把料斗中的料坯逐一送進(jìn)，上模部分有自動卸料機(jī)構(gòu)。3 圓管形件的彎曲圓管形件彎曲方法，可有兩次彎成和一次彎成兩種。兩次彎成的第一步是先彎成波浪形，第二步再彎成圓形。4 連續(xù)彎曲模（模擬動畫）同時進(jìn)行沖孔，切斷和壓彎的連續(xù)模，用以彎制側(cè)壁帶孔的雙角彎曲件。條料以導(dǎo)尺導(dǎo)料并從卸料板下面送至擋塊右側(cè)定位，當(dāng)上模下壓，條料首先被剪斷并隨即將所剪斷的毛坯壓彎成形。與此同時，沖孔凸模在條料上沖出一個孔，上模回程時，卸料板卸下條料，頂件銷在彈簧的作用下推出工件。5 鉸鏈件彎曲模鉸鏈件通常是將毛坯頭部預(yù)彎，然后卷圓。彎曲模的基本原理（五）八、彎曲模工作部分的設(shè)計(jì)1 凸模和凹模的圓角半徑A 凸模圓角半徑一般凸模的工作圓角半徑取彎曲件的內(nèi)側(cè)彎曲半徑，即rt=r,但不能小于材料允許的最小彎曲半徑。當(dāng)彎曲件的彎曲半徑較大時，還要考慮曲率回彈量。如因工件結(jié)構(gòu)上的需要，出現(xiàn)rrmin然后加一次整形工序，整形模的尺寸為rt=r。B 凹模圓角半徑凹模圓角半徑不能過小，以免材料表面擦傷。在實(shí)際生產(chǎn)中，凹模圓角半徑通常根據(jù)材料的厚度來選?。寒?dāng)t4 Ra=2tV形凹模底部可開退刀模或取圓角半徑Ra為：Ra=(0.60.8)(rt+t)2 凹模工作深度凹模深度l要適當(dāng)，若過小，則工件兩端的自由部分太多，彎曲件回彈大，不平直，影響零件質(zhì)量；若過大，凹模增大，消耗模具鋼材多，且需要壓力機(jī)有較大的行程。3 凸模和凹模的間隙彎曲U形件時，其凸凹模間隙z的大小，對彎曲件質(zhì)量有直接影響。過大的間隙將引起回彈角的增大，過小時，引起工件材料厚度的變薄，降低了模具使用壽命。凸凹模例題的間隙值一般可按下式計(jì)算：Z=t+ctZ-彎曲凸凹模單邊間隙t-材料厚度；-材料厚度正偏差；c-根據(jù)彎曲件高度和彎曲線長度而決定的系數(shù)，一般取0.040.15。4 凸模和凹模的寬度尺寸計(jì)算凸、凹模寬度尺寸是指Lt與La的尺寸。拉深模的基本原理（一）拉深是利用模具將平板毛坯或半成品毛坯拉深成開口空心件的一種冷沖壓工藝。拉深工藝可制成的制品形狀有：圓筒形、階梯形、球形、錐形、矩形及其它各種不規(guī)則的開口空心零件。 拉深工藝與其它沖壓工藝結(jié)合，可制造形狀復(fù)雜的零件，如落料工藝與拉深工藝組合在一起的落料拉深復(fù)合模。日常生活中常見的拉深制品有：旋轉(zhuǎn)體零件：如搪瓷臉盆，鋁鍋。方形零件：如飯盒，汽車油箱復(fù)雜零件：如汽車覆蓋件。圓形拉深的基本原理一、 拉深的變形過程用座標(biāo)網(wǎng)格試驗(yàn)法分析。拉深時壓邊圈先把中板毛坯壓緊，凸模下行，強(qiáng)迫位于壓邊圈下的材料（凸緣部分）產(chǎn)生塑性變形而流入凸凹模間隙形成圓筒側(cè)壁。觀察拉深后的網(wǎng)格發(fā)現(xiàn)：底部網(wǎng)格基本保持不變，筒壁部分發(fā)生較大變化。1 原間格相等的同心圓成了長度相等，間距增大的圓周線，越接近筒口，間距增大。2 原分度相等的輻射線變成垂直的平行線，而且間距相等。3 凸緣材料發(fā)生徑向伸長變形和切向壓縮變形?？偨Y(jié)：拉深材料的變形主要發(fā)生在凸緣部分，拉深變形的過程實(shí)質(zhì)上是凸緣處的材料在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的作用下產(chǎn)生塑性變形，凸緣不斷收縮而轉(zhuǎn)化為筒壁的過程，這種變形程度在凸緣的最外緣為最大。二、 各種拉深現(xiàn)象由于拉深時各部分的應(yīng)力（受力情況）和變形情況不一樣，使拉深工藝出現(xiàn)了一些特有的現(xiàn)象：1 起皺：A.拉深時凸緣部分的切向壓應(yīng)力大到超出材料的抗失穩(wěn)能力，凸緣部分材料會失穩(wěn)而發(fā)生隆起現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱起皺.起皺首先在切向壓應(yīng)力最大的外邊緣發(fā)生,起皺嚴(yán)重時會引起拉度.B.起皺是拉深工藝產(chǎn)生廢品的主要原因之一,正常的拉深工藝中是不允許的.常采用壓力圈的壓力壓住凸緣部分材料來防止起皺.C.起皺的影響因素:a）. 相對厚度:t/D其中t-毛坯厚度,D-毛坯直徑判斷是否起皺的條件:D-d0.5mm，計(jì)算時以料厚中線為準(zhǔn)。 當(dāng)R1=R2時，D= 1 拉深系數(shù)的概念。 拉深系數(shù)是指拉深后工件直徑d與拉深前毛坯直徑D之比。 M=d/D A（M m1,則可一次拉深成形；如mz1，可以按無凸緣筒形件進(jìn)行工藝計(jì)算和拉深，即：首次拉深不留凸緣，再次拉深時留出錐形凸緣，最后工序把凸緣壓平。 . 凸緣相對直徑很大 dt/d4，并且高度很低，這類零件的變形特點(diǎn)已起出拉深范圍，屬于脹形。 . 凸緣相對半徑較大 dt/d1.4，相對高度已較大，這類稱寬凸緣筒形件，即帶凸緣筒形件，它有兩種成形方法：第一種是每次拉深高度不變，改變達(dá)到要求；第二種是改變每次拉深的直徑來增加高度。 （） 帶凸緣筒形件的拉深特點(diǎn)：（原理與不帶凸緣筒形件相似） .拉深系數(shù)此主題相關(guān)圖片 imga./images/upload/2005/10/05/213038.gif/imga dt/d- 凸緣相對直徑 H/d-工件相對高度、 r/d-底部及凸緣部分相對圓角半徑 m由以上三個尺寸因素確定，其中dt/d影響最大，而r/d影響最小，當(dāng)毛坯直徑及拉深系數(shù)一定時，dt/d和H/d不同，則材料的變形程度不同，dt/d越小，H/d越大，則變形程度越大。 .帶凸緣筒形件拉深，凸緣不全轉(zhuǎn)變?yōu)橥脖?，其可以看作是無凸緣拉深過程中的一個中間狀態(tài)，因此，其首次拉深系數(shù)可小于或等于無凸緣形件的拉深。 由于極限拉深系數(shù)m的大小主要取決于最大拉深力出現(xiàn)時是否拉破。當(dāng)拉到凸緣直徑為dt時，出現(xiàn)最大拉深力，則帶凸緣的拉深和不帶凸緣的拉深的極限拉深系數(shù)相同。如當(dāng)拉到凸緣直徑為dt時，未達(dá)到最大拉深力（即拉深力未超出材料的屈服極限），則帶凸緣的拉深系數(shù)還可再小些，其拉深系數(shù)可小于不帶凸緣拉深時的拉深系數(shù)，即mm1。 .首次拉深時，m1=d1/D一定時，dt/d1與H1/d1的關(guān)系一定，即dt減小，增大，因?yàn)閐1不變，按體積不變原則，dt與的變化關(guān)系不變，即變形程度由/d1來表示，即可由材料的極限H1/d1(即m1為極限拉深值時