第4章 彎曲工藝與模具設(shè)計(jì)

1、YOUR LOGO第第4 4章章 彎曲工藝與模具設(shè)計(jì)彎曲工藝與模具設(shè)計(jì)廣東工業(yè)大學(xué)廣東工業(yè)大學(xué)程永奇程永奇YOUR LOGO4.1 彎曲變形過程分析4.2 彎曲件質(zhì)量分析及控制4.3 彎曲工藝計(jì)算4.4 彎曲工藝設(shè)計(jì)4.5 彎曲模設(shè)計(jì)4.6 彎曲模設(shè)計(jì)舉例2021-12-12YOUR LOGO能根據(jù)彎曲件的廢品形式分析其產(chǎn)生的原因，能根據(jù)彎曲件的廢品形式分析其產(chǎn)生的原因，熟悉解決的措施。熟悉解決的措施。能完成典型彎曲件的工藝與模具設(shè)計(jì)。能完成典型彎曲件的工藝與模具設(shè)計(jì)。能力要求 2021-12-13YOUR LOGO彎曲定義彎曲定義 彎曲彎曲是指在沖壓生產(chǎn)中，利用模具將制件彎曲成一是指在沖壓生

2、產(chǎn)中，利用模具將制件彎曲成一定角度和形狀的加工方法。定角度和形狀的加工方法。2021-12-14YOUR LOGO彎曲示例YOUR LOGO生活中的彎曲零件生活中的彎曲零件2021-12-16YOUR LOGO用模具成形彎曲件一用模具成形彎曲件一2021-12-17YOUR LOGO用模具成形彎曲件二用模具成形彎曲件二2021-12-18YOUR LOGO彎曲使用的模具叫彎曲模彎曲使用的模具叫彎曲模2021-12-19YOUR LOGO擴(kuò)展閱讀擴(kuò)展閱讀2021-12-110YOUR LOGO4.1 彎曲變形過程分析彎曲變形過程分析4.1.1 彎曲變形過程彎曲變形過程 2021-12-111YO

3、UR LOGOV V形彎曲件的彎曲過程形彎曲件的彎曲過程l0l1l2lr0r1r2r2021-12-112YOUR LOGO彎曲方式彎曲方式a）自由彎曲 b）校正彎曲2021-12-113YOUR LOGOa1b14.1.2 彎曲變形特點(diǎn) 彎曲后彎曲前2021-12-114YOUR LOGO寬板彎曲窄板彎曲彎曲毛坯的橫截面變化情況2021-12-115YOUR LOGO彎曲變形區(qū)的變形特點(diǎn)彎曲變形區(qū)的變形特點(diǎn)變形區(qū)變形不均勻：外區(qū)切向受拉伸長；內(nèi)區(qū)切向受壓縮短，變形區(qū)變形不均勻：外區(qū)切向受拉伸長；內(nèi)區(qū)切向受壓縮短，出現(xiàn)出現(xiàn)應(yīng)變中性層應(yīng)變中性層變形前后長度不發(fā)生變化的金屬層。變形前后長度不發(fā)生變

4、化的金屬層。變形區(qū)厚度變薄，變形區(qū)厚度變薄，t/tt/t1 1，變薄程度與，變薄程度與r r 的大小有關(guān)。的大小有關(guān)。橫截面的變化：寬板不變，窄板內(nèi)區(qū)變寬、外區(qū)變窄。橫截面的變化：寬板不變，窄板內(nèi)區(qū)變寬、外區(qū)變窄。2021-12-116工件分成了直邊和圓角兩個(gè)工件分成了直邊和圓角兩個(gè)部分，變形主要發(fā)生在圓角部分，變形主要發(fā)生在圓角部分，部分，圓角是彎曲變形的圓角是彎曲變形的主要變形區(qū)主要變形區(qū)。YOUR LOGO4.1.3 彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)彎曲變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)2021-12-117YOUR LOGO4.2 彎曲件質(zhì)量分析及控制4.2.1 彎裂4.2.2 回彈4.2.3 偏移4.2.

5、4 板料橫截面的畸變和翹曲變形4.2.5 變形區(qū)變薄和彎曲件長度增加2021-12-118YOUR LOGO4.2.1 彎裂彎裂 彎裂彎裂是指彎曲變形區(qū)外層材料產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。是指彎曲變形區(qū)外層材料產(chǎn)生裂紋的現(xiàn)象。 產(chǎn)生彎裂的主要原因是彎曲變形程度超出被彎材料的成形產(chǎn)生彎裂的主要原因是彎曲變形程度超出被彎材料的成形極限。極限。 彎裂可以避免。彎裂可以避免。2021-12-119YOUR LOGO1. 1. 彎曲變形程度彎曲變形程度 r/t表示彎曲變形程度大小。r/t越小，彎曲變形程度越大，有一最小相對彎曲半徑rmin/t2021-12-120YOUR LOGO2.2. 最小相對彎曲半徑及其影響

6、因素最小相對彎曲半徑及其影響因素1)1)材料的力學(xué)性能：塑性好，材料的力學(xué)性能：塑性好， r rminmin/t/t小。小。2)2)板料的纖維方向：彎曲線與板料的纖維方向：彎曲線與纖維方向垂直，纖維方向垂直，r rminmin/t/t小。小。3)3)板料的表面質(zhì)量和側(cè)邊質(zhì)量：板料的表面質(zhì)量和側(cè)邊質(zhì)量：表面質(zhì)量和側(cè)面質(zhì)量好，表面質(zhì)量和側(cè)面質(zhì)量好， r rminmin/t/t小。小。4)4)板料的厚度薄：板料的厚度?。?r rminmin/t/t小小 最小相對彎曲半徑是指板料彎曲時(shí)最外層纖維瀕于拉裂時(shí)的彎曲半徑與板料厚度的比值。影響最小相對彎曲半徑的因素：2021-12-1213.最小彎曲半徑的值

7、 見表4-2YOUR LOGO（1 1）彎曲變形區(qū)的內(nèi)圓角半徑）彎曲變形區(qū)的內(nèi)圓角半徑r r 稱為稱為彎曲半徑。彎曲半徑。（2 2）彎曲半徑與板料厚度的比值）彎曲半徑與板料厚度的比值r/t r/t 稱為稱為相對彎曲半徑。相對彎曲半徑。彎曲工藝各參數(shù)定義： 2021-12-122（3 3）彎曲時(shí)板料最外層纖維瀕于拉裂時(shí)的彎曲半徑稱為）彎曲時(shí)板料最外層纖維瀕于拉裂時(shí)的彎曲半徑稱為最小最小彎曲半徑彎曲半徑r rminmin。（4 4）最小彎曲半徑與板料厚度的比值稱為）最小彎曲半徑與板料厚度的比值稱為最小相對彎曲半徑最小相對彎曲半徑r rminmin/ /t t。（5 5）制件被彎曲加工的角度，即彎曲

8、后制件直邊夾角的補(bǔ)角）制件被彎曲加工的角度，即彎曲后制件直邊夾角的補(bǔ)角 1 1稱為稱為彎曲角。彎曲角。（6 6）彎曲后制件直邊夾角的對角）彎曲后制件直邊夾角的對角稱為稱為彎曲中心角彎曲中心角。（7 7）彎曲后制件直邊的夾角）彎曲后制件直邊的夾角稱為稱為彎曲件角度彎曲件角度。YOUR LOGO4.4.控制彎裂的措施控制彎裂的措施（1 1）選擇塑性好的材料進(jìn)行彎曲，對冷作硬化的材料在彎）選擇塑性好的材料進(jìn)行彎曲，對冷作硬化的材料在彎曲前進(jìn)行退火處理。曲前進(jìn)行退火處理。（2 2）采用）采用r/tr/t大于大于r rminmin/t/t的彎曲。的彎曲。（3 3）排樣時(shí)，使彎曲線與板料的纖維組織方向垂直

9、。）排樣時(shí)，使彎曲線與板料的纖維組織方向垂直。（4 4）將有毛刺的一面朝向彎曲凸模一側(cè)，或彎曲前去除毛）將有毛刺的一面朝向彎曲凸模一側(cè)，或彎曲前去除毛刺。避免彎曲毛坯外側(cè)有任何劃傷、裂紋等缺陷。刺。避免彎曲毛坯外側(cè)有任何劃傷、裂紋等缺陷。2021-12-123YOUR LOGO4.2.2 回彈回彈彎曲回彈是指彎曲件從模具中取出時(shí)，其形狀和尺寸變得與模具不一致的現(xiàn)象，簡稱回彈或彈復(fù)或回跳?；貜椀脑蚴撬苄詮澢鷷r(shí)的總變形是由塑性變形和彈性變形兩部分組成，當(dāng)外載荷去除后，塑性變形保留下來，而彈性變形會(huì)完全消失。2021-12-124YOUR LOGO1. 1. 回彈的表現(xiàn)形式回彈的表現(xiàn)形式p-00（

10、）彎曲半徑的改變，由加載時(shí)的rp變?yōu)樾遁d時(shí)的r（）彎曲件角度的改變，改變量：當(dāng)時(shí)，稱為正回彈當(dāng)時(shí)，稱為負(fù)回彈2021-12-125YOUR LOGO1）材料的力學(xué)性能:屈服極限越大、硬化指數(shù)越高，回彈量越大； 彈性模量越大，回彈越小。2）相對彎曲半徑:越大，回彈越大。3）彎曲中心角:越大，變形區(qū)的長度越長，回彈積累值也越大， 故回彈增加。4）彎曲方式 ：校正彎曲的回彈比自由彎曲時(shí)大為減小。5）工件形狀： 形狀越復(fù)雜、一次彎曲的角度越多，回彈越小。6）模具結(jié)構(gòu)： 帶底凹模的回彈小。2. 2. 影響回彈的因素影響回彈的因素 2021-12-126YOUR LOGO3. 3. 減少回彈的措施減少回彈

11、的措施（1）改進(jìn)彎曲件的設(shè)計(jì)并合理選材 1）盡量避免選用過大的r/t。2）盡量選用屈服極限小、硬化指數(shù)小、彈性模量大的板料 進(jìn)行彎曲。2021-12-127YOUR LOGO（2 2）采取適當(dāng)?shù)膹澢に嚕┎扇∵m當(dāng)?shù)膹澢に? ,改變變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。改變變形區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)。1）采用校正彎曲代替自由彎曲。2）采用拉彎工藝 3）對冷作硬化的材料須先退火，使其屈服點(diǎn)s 降低。對回 彈較大的材料，必要時(shí)可采用加熱彎曲。2021-12-128YOUR LOGO（3 3）合理設(shè)計(jì)彎曲模）合理設(shè)計(jì)彎曲模1）補(bǔ)償法 2021-12-129YOUR LOGO2 2）將模具做成局部突起）將模具做成局部突起2

12、021-12-130YOUR LOGO3）軟模法2021-12-131YOUR LOGO4.2.3 偏移偏移 偏移偏移是指彎曲過程中板料毛坯在模具中發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象。是指彎曲過程中板料毛坯在模具中發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象。 偏移的結(jié)果使彎曲件兩直邊的長度不符合圖紙要求，因此必須消偏移的結(jié)果使彎曲件兩直邊的長度不符合圖紙要求，因此必須消除偏移現(xiàn)象。除偏移現(xiàn)象。 2021-12-132YOUR LOGO1.1.產(chǎn)生偏移的原因產(chǎn)生偏移的原因 （1 1）彎曲件坯料形狀左右不對稱。）彎曲件坯料形狀左右不對稱。（2 2）坯料定位不穩(wěn)定，壓料效果不理想。）坯料定位不穩(wěn)定，壓料效果不理想。（3 3）模具結(jié)構(gòu)左右不對稱。）

13、模具結(jié)構(gòu)左右不對稱。2021-12-133YOUR LOGO2. 2. 控制偏移的措施控制偏移的措施 1）選擇可靠的定位和壓料方式，采用合適的模具結(jié)構(gòu) 2）對于小型不對稱的彎曲件采用成對彎曲再剖切的工藝 2021-12-134YOUR LOGO4.2.4 板料橫截面的畸變和翹曲變形2021-12-135YOUR LOGO4.2.5 變形區(qū)變薄和彎曲后長度增加變形區(qū)變薄和彎曲后長度增加 使得彎曲件毛坯尺寸難以精確確定。使得彎曲件毛坯尺寸難以精確確定。 彎曲模設(shè)計(jì)步驟是先設(shè)計(jì)彎曲模，再設(shè)計(jì)落料模。彎曲模設(shè)計(jì)步驟是先設(shè)計(jì)彎曲模，再設(shè)計(jì)落料模。2021-12-136YOUR LOGO4.3 彎曲工藝計(jì)

14、算彎曲工藝計(jì)算4.3.1 彎曲件毛坯尺寸的計(jì)算彎曲件毛坯尺寸的計(jì)算1. 應(yīng)變中性層的位置應(yīng)變中性層是指彎曲變形前后長度保持不變的金屬層?；驈澢?變形區(qū)切向應(yīng)變?yōu)榱愕慕饘賹印?021-12-137YOUR LOGO2.2.彎曲件毛坯長度的計(jì)算彎曲件毛坯長度的計(jì)算（1）圓角半徑r 0.5t的彎曲件 1）從彎曲件一端開始，將其分成若干段直線段和圓弧段。2021-12-138YOUR LOGO（2 2）圓角半徑）圓角半徑r0.5trr+2t（3）彎曲件孔邊距離應(yīng)滿足： 彎曲直角時(shí)，lmin=r+2t 2021-12-148YOUR LOGO3.3.對彎曲件的精度要求對彎曲件的精度要求彎曲件的尺寸公差須

15、符合GB/T13914-2002，角度公差符合GB/T13915-2002，未注形位公差符合GB/T13916-2002，未注形位公差尺寸的極限偏差符合GB/T15055-20072021-12-149 4.4.對彎曲件的材料要求對彎曲件的材料要求 彎曲件的材料要具有良好的塑性，較小的屈強(qiáng)比，較大的彈性模量 5.5.對尺寸標(biāo)注的要求對尺寸標(biāo)注的要求YOUR LOGO4.4.2 彎曲件的工序安排彎曲件的工序安排）形狀簡單的彎曲件：采用一次彎曲成形。 形狀復(fù)雜的彎曲件：采用二次或多次彎曲成形。）批量大而尺寸較小的彎曲件：盡可能采用級進(jìn)模或復(fù)合模。）需多次彎曲時(shí)：先彎兩端，后彎中間部分，前次彎曲應(yīng)考

16、慮 后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響前次已成形的形狀。）彎曲件形狀不對稱時(shí)：盡量成對彎曲，然后再剖切。2021-12-150YOUR LOGO典型彎曲件的工序安排典型彎曲件的工序安排一次彎曲二次彎曲第一次彎曲第二次彎曲2021-12-151YOUR LOGO三次彎曲第一次彎曲第二次彎曲第三次彎曲2021-12-152YOUR LOGO四次彎曲第一次彎曲第二次彎曲第三次彎曲第四次彎曲2021-12-153YOUR LOGO彎曲件的工序安排比較靈活彎曲件的工序安排比較靈活工件的形狀工件的形狀精度要求精度要求批量大小批量大小一次彎曲2次彎曲4次彎曲2021-12-154YOUR LOGO彎曲模

17、的結(jié)構(gòu)分析彎曲模的結(jié)構(gòu)分析彎曲模的零件設(shè)計(jì)彎曲模的零件設(shè)計(jì)4.5 彎曲模設(shè)計(jì)2021-12-155YOUR LOGO4.5.1 彎曲模類型及結(jié)構(gòu)彎曲模類型及結(jié)構(gòu)2021-12-156YOUR LOGO1. V形件彎曲模YOUR LOGO形件精彎模1-凸模2-定位板3-活動(dòng)凹模4-支撐板5-頂桿2021-12-158YOUR LOGO2. L2. L形件彎曲模形件彎曲模2021-12-159YOUR LOGO3.U形件彎曲模2021-12-160YOUR LOGOU U形彎曲模形彎曲模2021-12-161YOUR LOGO閉角形件的彎曲模2021-12-162YOUR LOGO閉角形彎曲件模具

18、一閉角形彎曲件模具一2021-12-163YOUR LOGO1凸模2轉(zhuǎn)動(dòng)凹模3彈簧 閉角形彎曲件模具二2021-12-164YOUR LOGO4四角形件彎曲模 2021-12-165YOUR LOGO四角形件一次成形彎曲模2021-12-166YOUR LOGO四角形件兩次成形彎曲模2021-12-167YOUR LOGO1凸凹模2凹模 3活動(dòng)凸模4頂桿 5-下模座 6-定位板 7-推件塊 8-推桿四角形件復(fù)合彎曲模2021-12-168YOUR LOGO四角形件復(fù)合彎曲模四角形件復(fù)合彎曲模2021-12-169YOUR LOGO帶擺塊的四角形件彎曲模 1凹模 2活動(dòng)凸模 3擺塊 4墊板 5推

19、件塊2021-12-170YOUR LOGO5. Z5. Z形件彎曲模形件彎曲模 Z形件一次彎曲模2021-12-171YOUR LOGO分左右兩步彎曲分左右兩步彎曲Z Z形件的彎曲模形件的彎曲模2021-12-172YOUR LOGO6. 6. 圓形件彎曲模圓形件彎曲模小圓2次彎曲模第一次彎曲U形第一次彎卷圓2021-12-173YOUR LOGO小圓一次彎曲模小圓一次彎曲模2021-12-174YOUR LOGO小圓一次彎曲模小圓一次彎曲模2021-12-175YOUR LOGO1支撐 2凸模 3擺動(dòng)凹模 4頂板帶擺動(dòng)凹模圓形件一次彎曲成形模2021-12-176YOUR LOGO帶擺動(dòng)凹

20、模大圓形件一次彎曲成形模2021-12-177YOUR LOGO兩道工序彎曲大圓首次彎曲二次彎曲2021-12-178YOUR LOGO三道工序彎曲大圓首次彎曲二次彎曲三次彎曲2021-12-179YOUR LOGO鉸鏈件分鉸鏈件分2 2次彎曲模次彎曲模7. 鉸鏈件彎曲模2021-12-180YOUR LOGO鉸鏈件一次彎曲模2021-12-181YOUR LOGO8. 8. 其它彎曲模其它彎曲模（1）切斷彎曲復(fù)合模 2021-12-182YOUR LOGO（2）級進(jìn)彎曲模 2021-12-183YOUR LOGO級進(jìn)彎曲模2021-12-184YOUR LOGO4.5.2 彎曲模具零件設(shè)計(jì)彎

21、曲模具零件設(shè)計(jì)（1 1）凸模圓角半徑）凸模圓角半徑（2 2）凹模圓角半徑）凹模圓角半徑（3 3）凹模深度）凹模深度（4 4）凸凹模間隙）凸凹模間隙（5 5）U U形彎曲凸、凹模的寬度尺寸形彎曲凸、凹模的寬度尺寸1.工作零件的設(shè)計(jì) 2021-12-185YOUR LOGO（1）凸模圓角半徑2021-12-186YOUR LOGO 凹模圓角半徑的大小影響彎曲過程中 的彎曲力、彎曲模壽命和彎曲件質(zhì)量。（2）凹模圓角半徑2021-12-187YOUR LOGO（3 3）凹模深度）凹模深度2021-12-188表表4-84-8、4-94-9、4-104-10YOUR LOGO（4）凸、凹模間隙c 凸、凹模間隙大小影響到彎曲力、彎曲模壽命和彎曲件質(zhì)量。V形彎曲件的模具間隙不需要設(shè)計(jì)，可通過調(diào)整壓力機(jī)閉合高度得到鋼板 c=（1.051.15）t 有色金屬 c=（11.1）t當(dāng)對彎曲件的精度要求較高時(shí)，間隙值應(yīng)適當(dāng)減小，可以取c=t。2021-12-189YOUR LOGO（5 5）U U形彎曲凸、凹模的寬度尺寸形彎曲凸、凹模的寬度尺寸2021-12-190YOUR LOGO2.2.定位零件的設(shè)計(jì)定位零件的設(shè)計(jì) 由于送進(jìn)彎曲模的毛坯是單個(gè)毛坯，因此彎曲模中使由于送進(jìn)彎曲模的毛坯是單個(gè)毛坯，因此彎曲模中使用的定