鈑金及成型第3章彎曲

1、第 3 章 彎 曲 航空航天工程學(xué)部主講：賀平 內(nèi)容簡介：內(nèi)容簡介：彎曲是沖壓基本工序。本章在分析彎曲變形過彎曲是沖壓基本工序。本章在分析彎曲變形過程及彎曲件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹彎曲工藝程及彎曲件質(zhì)量影響因素的基礎(chǔ)上，介紹彎曲工藝計算、工藝方案制定和彎曲模設(shè)計。涉及彎曲變形計算、工藝方案制定和彎曲模設(shè)計。涉及彎曲變形過程分析、彎曲半徑及最小彎曲半徑影響因素、彎過程分析、彎曲半徑及最小彎曲半徑影響因素、彎曲卸載后的回彈及影響因素、減少回彈的措施、坯曲卸載后的回彈及影響因素、減少回彈的措施、坯料尺寸計算、工藝性分析與工藝方案確定。料尺寸計算、工藝性分析與工藝方案確定。 重點內(nèi)容：重點內(nèi)容：1

2、.1.彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；2.2.彎曲工藝計算方法；彎曲工藝計算方法；3.3.彎曲工藝性分析與工藝方案制定。彎曲工藝性分析與工藝方案制定。難點內(nèi)容：難點內(nèi)容：1 1彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素；2 2影響回彈的因素與減少回彈的措施影響回彈的因素與減少回彈的措施 ；3 3彎曲工藝計算。彎曲工藝計算。 彎曲概念：彎曲概念： 將板料（平直的坯料）、棒料、管料或型將板料（平直的坯料）、棒料、管料或型材等彎成具有一定形狀和角度零件的成形方法材等彎成具有一定形狀和角度零件的成形方法稱為彎曲。稱為彎曲。 彎曲件的形狀可分為

3、彎曲件的形狀可分為V V型、型、L L型、型、U U型、型、Z Z型、型、型、型等。型、型等。 （圖（圖3-13-1） 板料彎曲類型板料彎曲類型oV V、L L、U U型等件型等件 oO O型等圈圓型等件型等圈圓型等件o型材拉彎等件型材拉彎等件板料彎曲成形的典型方法板料彎曲成形的典型方法在壓力機上用模具彎曲成形在壓力機上用模具彎曲成形在專用彎曲機上的折彎或滾（輥）彎在專用彎曲機上的折彎或滾（輥）彎3.1 3.1 板料的彎曲現(xiàn)象及其原因板料的彎曲現(xiàn)象及其原因o彎曲件的彈性回彈彎曲件的彈性回彈o中性層位置的中性層位置的內(nèi)內(nèi)移移o彎曲變形區(qū)板料厚度的變薄彎曲變形區(qū)板料厚度的變薄o彎曲后板料長度的增加

4、彎曲后板料長度的增加o板料橫截面的畸變、翹曲和表面拉裂板料橫截面的畸變、翹曲和表面拉裂V形彎曲形彎曲.swf一、彎曲件的彈性回彈一、彎曲件的彈性回彈 V V形件的彎曲變形過程形件的彎曲變形過程 V形彎曲板材受力情況 彎曲過程 板料彎曲變形分析板料彎曲變形分析 應(yīng)變中性層就是受拉與應(yīng)變中性層就是受拉與受壓的分層界線，其切向應(yīng)受壓的分層界線，其切向應(yīng)變?yōu)榱恪Ｗ優(yōu)榱恪?應(yīng)變中性層并不與板厚應(yīng)變中性層并不與板厚的幾何中心層相重合，而向的幾何中心層相重合，而向曲率中心方向移動，并隨著曲率中心方向移動，并隨著相對彎曲半徑的減小，移動相對彎曲半徑的減小，移動的距離將增大的距離將增大 。彎曲前后坐標網(wǎng)格的變化

5、彎曲前后坐標網(wǎng)格的變化 實際上：彈性與塑性是相伴、中心彈性層必然存在；實際上：彈性與塑性是相伴、中心彈性層必然存在； 相對彎曲半徑、材料性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)等會影響回彈。相對彎曲半徑、材料性質(zhì)、模具結(jié)構(gòu)等會影響回彈。彎曲變形區(qū)的切向應(yīng)力狀態(tài)彎曲變形區(qū)的切向應(yīng)力狀態(tài)-）彈性彎曲）彈塑性彎曲）純塑性彎曲(r/t35)坯料彎曲變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)為的分布坯料彎曲變形區(qū)內(nèi)切向應(yīng)為的分布 二、中性層位置的二、中性層位置的內(nèi)內(nèi)移移、應(yīng)變中性層、應(yīng)變中性層 板料彎曲時，外層纖維受拉，內(nèi)層纖維受壓，在拉伸與板料彎曲時，外層纖維受拉，內(nèi)層纖維受壓，在拉伸與壓縮之間存在著一個既不伸長、也不壓縮的纖維層，稱為應(yīng)變壓縮之間存在著

6、一個既不伸長、也不壓縮的纖維層，稱為應(yīng)變中性層。中性層。、應(yīng)力中性層、應(yīng)力中性層 板料彎曲時，毛坯截面上的應(yīng)力，在外層的拉應(yīng)力過渡板料彎曲時，毛坯截面上的應(yīng)力，在外層的拉應(yīng)力過渡到內(nèi)層壓應(yīng)力時，發(fā)生突然變化的或應(yīng)力不連續(xù)的纖維層，稱到內(nèi)層壓應(yīng)力時，發(fā)生突然變化的或應(yīng)力不連續(xù)的纖維層，稱為應(yīng)力中性層。為應(yīng)力中性層。 o當(dāng)板料處于彈性狀態(tài)時：當(dāng)板料處于彈性狀態(tài)時：o 應(yīng)力中性層與應(yīng)變中性層相重合，且通過應(yīng)力中性層與應(yīng)變中性層相重合，且通過板料截面中心。板料截面中心。o當(dāng)材料處于塑性狀態(tài)時：當(dāng)材料處于塑性狀態(tài)時：o 應(yīng)變中性層內(nèi)移，其位置可以由體積不變應(yīng)變中性層內(nèi)移，其位置可以由體積不變條件來確定；

7、應(yīng)力中性層也內(nèi)移；應(yīng)力中性層內(nèi)條件來確定；應(yīng)力中性層也內(nèi)移；應(yīng)力中性層內(nèi)移量比應(yīng)變中性層內(nèi)移量大。移量比應(yīng)變中性層內(nèi)移量大。22()2tlbRrb1()()22rtrtt從公式中可見應(yīng)變中性層位置從公式中可見應(yīng)變中性層位置與與r/tr/t、變薄系數(shù)、變薄系數(shù)值有關(guān)。值有關(guān)。22()2tlbRrblRrt 其中其中是變薄系數(shù)是變薄系數(shù)可求出應(yīng)變中性層位置可求出應(yīng)變中性層位置應(yīng)變中性層確定：應(yīng)變中性層確定：變薄系數(shù)變薄系數(shù)r/t0.10.512340.820.920.960.990.9921.0說明：說明：（）實驗表明當(dāng)（）實驗表明當(dāng)r/tr/t時，系數(shù)時，系數(shù) 3)一、一、 近似簡化計算近似簡化

8、計算（將變形區(qū)的立體應(yīng)力狀態(tài)近似地簡化（將變形區(qū)的立體應(yīng)力狀態(tài)近似地簡化 為只有切向應(yīng)力作用的單向應(yīng)力狀態(tài)）為只有切向應(yīng)力作用的單向應(yīng)力狀態(tài)）三個假設(shè)（當(dāng)變形程度較大時三個假設(shè)（當(dāng)變形程度較大時, ,這種方法的計算結(jié)果誤差較大）：這種方法的計算結(jié)果誤差較大）： 1 1、彎曲后，變形區(qū)橫截面（垂直于纖維的面）仍保持平面；、彎曲后，變形區(qū)橫截面（垂直于纖維的面）仍保持平面； 2 2、彎曲前后板料的厚度和寬度不變，應(yīng)力中性層位置仍在板料中間；、彎曲前后板料的厚度和寬度不變，應(yīng)力中性層位置仍在板料中間； 3 3、內(nèi)、外層的切向應(yīng)力和切向應(yīng)變關(guān)系與單向拉伸狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變、內(nèi)、外層的切向應(yīng)力和切向應(yīng)變關(guān)

9、系與單向拉伸狀態(tài)下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系完全一致。關(guān)系完全一致。 距離中性層距離中性層y y處的應(yīng)變處的應(yīng)變，則內(nèi)、外層切向應(yīng)力及由其形，則內(nèi)、外層切向應(yīng)力及由其形成的彎矩為：成的彎矩為：0000)1ln()(lnyyy)(0yKKnnttnKbtydybM)2()2(220202其中：其中：n n為材料加工硬化指數(shù)為材料加工硬化指數(shù) K K為材料硬化系數(shù)為材料硬化系數(shù) 參見書中表參見書中表3-23-2所示。所示。 若材料，若材料，K Ks s時時 ( (無硬化無硬化) ) ： 若材料若材料1 1，K KE E 時時 ( (彈性彎曲彈性彎曲) : ) : 0312sEbtM 42sbtM二、二、 平面

10、應(yīng)變狀態(tài)計算變形區(qū)的應(yīng)力與彎矩平面應(yīng)變狀態(tài)計算變形區(qū)的應(yīng)力與彎矩三個假設(shè)：三個假設(shè)： 1 1、塑性彎曲后，彎曲區(qū)的橫截面仍保持平面；、塑性彎曲后，彎曲區(qū)的橫截面仍保持平面； 、板料寬度方向的變形忽略不計，變形區(qū)為平面、板料寬度方向的變形忽略不計，變形區(qū)為平面 應(yīng)變狀態(tài)。即：應(yīng)變狀態(tài)。即： 、彎曲變形區(qū)的等效應(yīng)力與等效應(yīng)變之間的關(guān)系、彎曲變形區(qū)的等效應(yīng)力與等效應(yīng)變之間的關(guān)系 與單向拉伸時應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系完全一致。與單向拉伸時應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系完全一致。0b求解步驟：求解步驟： 、由平面應(yīng)變狀態(tài)和塑性變形前后體積不變條件求徑、由平面應(yīng)變狀態(tài)和塑性變形前后體積不變條件求徑 向應(yīng)變向應(yīng)變 與切向應(yīng)變與切向應(yīng)變

11、，有：，有： 2 2、 由塑性原理知，平面應(yīng)變條件下，有：由塑性原理知，平面應(yīng)變條件下，有： 3 3、 根據(jù)根據(jù)MisesMises準則準則, ,可以求出等效應(yīng)力與等效應(yīng)變?nèi)缦驴梢郧蟪龅刃?yīng)力與等效應(yīng)變?nèi)缦?式式: :)1ln(0y2)(b1102()( ) (ln)13nnBCn 首 先 可 求 出32)()()(3223)()()(21222222bbbbii 根據(jù)等效應(yīng)力與等效應(yīng)變滿足冪函數(shù)式準則冪函數(shù)式準則有CnKnn101)ln)(1()32( 利用邊界條件可以分別求得變形區(qū)外層與內(nèi)層的徑向、切向、利用邊界條件可以分別求得變形區(qū)外層與內(nèi)層的徑向、切向、寬向三個方向的主應(yīng)力分布情況。寬

12、向三個方向的主應(yīng)力分布情況。 參見書中參見書中3-223-22，2323，2424，2525，2626，2727表達式，這些是考慮了表達式，這些是考慮了硬化現(xiàn)象的應(yīng)力變化規(guī)律。硬化現(xiàn)象的應(yīng)力變化規(guī)律。1 1、塑性條件：、塑性條件： 外區(qū)：外區(qū)： 內(nèi)區(qū)：內(nèi)區(qū)：s31ss假設(shè)材料為理想剛塑性，求解變形區(qū)（內(nèi)區(qū)、外區(qū)）三個主應(yīng)力。假設(shè)材料為理想剛塑性，求解變形區(qū)（內(nèi)區(qū)、外區(qū)）三個主應(yīng)力。2 2、平面應(yīng)變條件、平面應(yīng)變條件 外區(qū)：外區(qū)： 內(nèi)區(qū)：內(nèi)區(qū)：2)(3122)(b2)(b3 3、微分平衡方程、微分平衡方程 外區(qū)：外區(qū)：內(nèi)區(qū)：內(nèi)區(qū)：dd)(dd)( 由邊界條件：由邊界條件：0,0,rR解得外區(qū)應(yīng)力

13、分布：解得外區(qū)應(yīng)力分布：ln(1 ln)(1 2ln)2sssbRRR 解得內(nèi)區(qū)應(yīng)力分布：解得內(nèi)區(qū)應(yīng)力分布： 13srslnrsln1rsbln212 將應(yīng)力中性層以及板料將應(yīng)力中性層以及板料K及值代入應(yīng)力表達式可得任及值代入應(yīng)力表達式可得任意時刻的各向應(yīng)力分布情況，如下圖所示。意時刻的各向應(yīng)力分布情況，如下圖所示。222 20011,()()241()2R rrt rrttrt 即:表明塑性彎曲后,應(yīng)力中性層從中心向內(nèi)移動:RrMbd 彎矩 在應(yīng)力中性層，處于內(nèi)層與外層徑向應(yīng)力互相平衡，在應(yīng)力中性層，處于內(nèi)層與外層徑向應(yīng)力互相平衡， 由切向應(yīng)力形成的由切向應(yīng)力形成的rR000lnln，可得：

14、，故由外內(nèi)3.4 3.4 彎曲力計算和設(shè)備選擇彎曲力計算和設(shè)備選擇變形過程中變形過程中彎曲力是變彎曲力是變化的，測量化的，測量結(jié)果表明分結(jié)果表明分三個階段。三個階段。-彎曲力計算是工藝制定彎曲力計算是工藝制定及設(shè)備選擇的重要依據(jù)。及設(shè)備選擇的重要依據(jù)。- -彈性彈性 2- 2-自由彎曲自由彎曲 3-3-校正彎曲校正彎曲一、自由彎曲力一、自由彎曲力 以凹模斜面交點為直角坐以凹模斜面交點為直角坐標系原點，其任意點的外力彎標系原點，其任意點的外力彎矩為，受凹模平行與垂直于矩為，受凹模平行與垂直于凸模方向的各分力共作用。凸模方向的各分力共作用。1 ()()c ot () 222bFMxhyFt g凹外

15、凹其中自由彎曲力;b凹?？诓繉挾?h-凹模深度; 凹模角; 摩擦系數(shù)約為0.12cot22FyhxbM凹外2,sbtFb外內(nèi)凹在 x=0,y=h外 ,令 M=M不 計 加 工 硬 化 ,可 以 求 得 通過對通過對V V型件的理論分析型件的理論分析, ,彎曲力與模具尺寸、彎曲力與模具尺寸、板料厚度、材質(zhì)、寬度等有關(guān)。此外還與彎曲形板料厚度、材質(zhì)、寬度等有關(guān)。此外還與彎曲形式有關(guān)，實踐中通常采用經(jīng)驗公式或者對理論公式有關(guān)，實踐中通常采用經(jīng)驗公式或者對理論公式進行必要的修正。式進行必要的修正。220.60.7:,bbbKbtFrtKbtFrtK對于V型件彎曲:對于U型件彎曲:其中為安全系數(shù) 一般取

16、K=1.3,為材料強度極限其它如前二、校正彎曲力二、校正彎曲力 校正彎曲是在彎曲成形后，繼續(xù)對零件進行增壓，從而減少回校正彎曲是在彎曲成形后，繼續(xù)對零件進行增壓，從而減少回彈、提高質(zhì)量。彈、提高質(zhì)量。 校校其中：校正部分的投影面積；其中：校正部分的投影面積； 單位校正力，查沖壓手冊單位校正力，查沖壓手冊三、沖壓設(shè)備選擇三、沖壓設(shè)備選擇壓力機額定壓力的確定壓力機額定壓力的確定 （僅從受力角度選）（僅從受力角度選） 計算的彎曲力限制在壓力機額定壓力的計算的彎曲力限制在壓力機額定壓力的75%-80%75%-80%，并據(jù)此去確，并據(jù)此去確定機械壓力機的額定壓力。定機械壓力機的額定壓力。 校形彎曲時，最

17、大彎曲力總是在凸模處于下止點時出現(xiàn)。校形彎曲時，最大彎曲力總是在凸模處于下止點時出現(xiàn)。 選擇壓力機時，要使其額定壓力有足夠的富余選擇壓力機時，要使其額定壓力有足夠的富余對于自由彎曲：對于自由彎曲：壓機壓機（1.21.21 1.3.3）（）（自彎自彎P P） 其中其中 有壓料或推件裝置的壓力有壓料或推件裝置的壓力 P=P=（0.3 0.3 0.8 0.8）自彎自彎對于校正彎曲：對于校正彎曲：壓機壓機 （1.21.21 1.3.3）校正校正 通常壓力選擇都遠大于實際彎曲壓力的需要。通常壓力選擇都遠大于實際彎曲壓力的需要。 3.5 3.5 彎曲件毛坯（展開）長度計算彎曲件毛坯（展開）長度計算 眾所周

18、知：彎曲變形中其應(yīng)變中性層的長度不變，眾所周知：彎曲變形中其應(yīng)變中性層的長度不變，這是彎曲件展開尺寸計算的基礎(chǔ)。這是彎曲件展開尺寸計算的基礎(chǔ)。 書中介紹了各種彎曲件毛料尺寸的計算公式，有書中介紹了各種彎曲件毛料尺寸的計算公式，有的尺寸標注在零件外側(cè)、有的標注在內(nèi)側(cè)，有的一處的尺寸標注在零件外側(cè)、有的標注在內(nèi)側(cè)，有的一處彎曲變形、也有的多處彎曲變形。但是無論是那一種彎曲變形、也有的多處彎曲變形。但是無論是那一種形式，計算中都涉及中性層內(nèi)移、變形程度、彎曲半形式，計算中都涉及中性層內(nèi)移、變形程度、彎曲半徑等許多因素，通常各種沖壓手冊根據(jù)需要制出了許徑等許多因素，通常各種沖壓手冊根據(jù)需要制出了許多表

19、格供使用者查閱。多表格供使用者查閱。例 計算圖示彎曲件的坯料展開長度。3.6 3.6 最小相對彎曲最小相對彎曲r rminmin/t/t半徑的確定半徑的確定 在彎曲件外邊緣處切向拉應(yīng)力與拉應(yīng)變最大在彎曲件外邊緣處切向拉應(yīng)力與拉應(yīng)變最大, ,當(dāng)拉應(yīng)力當(dāng)拉應(yīng)力超過材料許可極限時將發(fā)生破裂。此時變形程度最大超過材料許可極限時將發(fā)生破裂。此時變形程度最大, ,防止防止材料拉裂的材料拉裂的r rminmin/t/t稱為最小相對彎曲半徑。稱為最小相對彎曲半徑。一、最小相對彎曲半徑的理論計算一、最小相對彎曲半徑的理論計算。可由單向拉伸實驗確定及截面收縮率其中或是故為最小，達到極限時當(dāng)maxminmaxmin

20、0121;1121/;1/212/2/trtrtrtrtrty 實踐結(jié)果證實彎曲時實踐結(jié)果證實彎曲時maxmax比單向拉伸時的延伸率大多比單向拉伸時的延伸率大多, ,說說明它還受其它因素影響。明它還受其它因素影響。o材料的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能( (如延伸率、斷面收縮率）如延伸率、斷面收縮率）o板料的纖維方向板料的纖維方向o彎曲角的大小彎曲角的大小o板料的厚度板料的厚度o板料的表面質(zhì)量與端面質(zhì)量板料的表面質(zhì)量與端面質(zhì)量二、最小相對彎曲半徑的影響因素二、最小相對彎曲半徑的影響因素板材纖維板材纖維方向性對方向性對彎曲的影彎曲的影響響原因：軋制的影響，板料成形中各向異性不可避免。原因：軋制的影響，板

21、料成形中各向異性不可避免。彎曲角的影響原因：原因：直邊部直邊部分參與了變形。分參與了變形。厚度厚度的影的影響響原因原因：厚度越大同樣彎曲半徑其變形程度越大。：厚度越大同樣彎曲半徑其變形程度越大。 表面與端面表面與端面質(zhì)量差，如劃傷、質(zhì)量差，如劃傷、裂紋、毛刺、冷裂紋、毛刺、冷作硬化等都會影作硬化等都會影響最小相對彎曲響最小相對彎曲半徑。半徑。 目前主要依靠經(jīng)驗法來確定，查冷壓手冊。目前主要依靠經(jīng)驗法來確定，查冷壓手冊。三、最小相對彎曲半徑的確定三、最小相對彎曲半徑的確定四、防止彎裂的措施四、防止彎裂的措施選料無缺陷、有缺陷要愛彎曲前處理；選料無缺陷、有缺陷要愛彎曲前處理；盡可能使彎曲半徑大于盡

22、可能使彎曲半徑大于r rminmin，否則需要二次成形；，否則需要二次成形；選擇彎曲線與纖維方向相垂直；選擇彎曲線與纖維方向相垂直；使彎曲件坯料有毛刺側(cè)放在彎曲內(nèi)區(qū)。使彎曲件坯料有毛刺側(cè)放在彎曲內(nèi)區(qū)。.7 .7 彎曲回彈彎曲回彈 彎曲回彈的表現(xiàn)形式有兩個方面：彎曲回彈的表現(xiàn)形式有兩個方面： 曲率減小 彎曲中心角減小 0*yMyEI卸載引起的應(yīng)力變化量卸載后的殘余應(yīng)力一、一、 回彈量的確定回彈量的確定1 1、理論計算、理論計算 以以V V形彎曲件為例，用曲率變化量形彎曲件為例，用曲率變化量、角度變化量、角度變化量表達回彈量大小。表達回彈量大小。 回彈相當(dāng)于一個假想彎矩作用的回彈相當(dāng)于一個假想彎矩

23、作用的結(jié)果。結(jié)果。其中：為板料的慣性矩。其中：為板料的慣性矩。 計算出卸載后的應(yīng)力變化規(guī)律如右圖示計算出卸載后的應(yīng)力變化規(guī)律如右圖示：理論計算與實際上仍存在較大差異，在生產(chǎn)中要重視實際修正。這也正是因為回彈是多因素影響的結(jié)果。理論計算與實際上仍存在較大差異，在生產(chǎn)中要重視實際修正。這也正是因為回彈是多因素影響的結(jié)果。0100000001000000*2)2(3)1 (;2)2(311;KtnEKtnEKEIMKEIMyyynn理：置變化但長度不變的原同樣利用應(yīng)變中性層位可得出而其中，同理：2 2、回彈量的實際確定、回彈量的實際確定校正彎曲時的回彈值校正彎曲時的回彈值 校正彎曲的回彈可用試驗所得

24、的公式計算，公式見表校正彎曲的回彈可用試驗所得的公式計算，公式見表3.3.23.3.2，符號如圖，符號如圖3.3.73.3.7所示。所示。二、二、 影響彎曲件回彈量的因素影響彎曲件回彈量的因素 影響回彈量的主要因素是影響回彈量的主要因素是彎曲間隙值彎曲間隙值。 影響彎曲件回彈的其他因素有：影響彎曲件回彈的其他因素有： 材料性能、變形程度、彎曲件形狀、彎曲角、材料性能、變形程度、彎曲件形狀、彎曲角、 模具結(jié)構(gòu)與成形工藝等。模具結(jié)構(gòu)與成形工藝等。屈服極限屈服極限s s、K K彈性模量、彈性模量、1 1、材料性能：、材料性能：彎曲回彈彎曲回彈、1、3退火軟鋼2-軟錳黃銅4-經(jīng)冷變形硬化的軟鋼材料的力

25、學(xué)性能對回彈值的影響材料的力學(xué)性能對回彈值的影響 材料的屈服點材料的屈服點s s越高，彈性模量越高，彈性模量E E越小，彎曲彈性越小，彎曲彈性回跳越大。這一點從圖曲線上很容易理解，回跳越大。這一點從圖曲線上很容易理解，a)a)圖所示的圖所示的兩種材料的屈服極限基本相同，但兩種材料的屈服極限基本相同，但E E。在彎曲變。在彎曲變形程度相等的情況下，卸載后的兩種材料的回彈量卻不形程度相等的情況下，卸載后的兩種材料的回彈量卻不一樣一樣( (2 2 1 1) )。b)b)圖所示的兩種材料的彈性模數(shù)基圖所示的兩種材料的彈性模數(shù)基本相同（本相同（E E=E=E），而屈服極限不同（），而屈服極限不同（ 4

26、4 3 3），），在彎曲變形程度相同的條件下，卸載后的回彈量則不同，在彎曲變形程度相同的條件下，卸載后的回彈量則不同，經(jīng)冷作硬化而屈服極限較高的軟鋼的回彈大于屈服極限經(jīng)冷作硬化而屈服極限較高的軟鋼的回彈大于屈服極限較低的退火軟鋼。較低的退火軟鋼。 2 2、變形程度、變形程度 變形程度大，回彈小，即小，則回彈小。變形程度大，回彈小，即小，則回彈小。 3 3、彎曲中心角、彎曲中心角 彎曲角彎曲角愈大，相同彎曲半徑的成形中參與變形愈大，相同彎曲半徑的成形中參與變形的材料愈多，彈性回彈量愈大。的材料愈多，彈性回彈量愈大。4 4、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝、模具結(jié)構(gòu)、成形工藝 壓料、校形、凸凹模間隙等都會影響回

27、彈及彎曲壓料、校形、凸凹模間隙等都會影響回彈及彎曲件的質(zhì)量。板料彎曲方式有自由彎曲和校正彎曲。在件的質(zhì)量。板料彎曲方式有自由彎曲和校正彎曲。在無底的凹模中自由彎曲時，回彈大；在有底的凹模內(nèi)無底的凹模中自由彎曲時，回彈大；在有底的凹模內(nèi)作校正彎曲時，回彈值小。原因是：校正彎曲力較作校正彎曲時，回彈值小。原因是：校正彎曲力較大，可改變彎曲件變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，增加圓角處的大，可改變彎曲件變形區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)，增加圓角處的塑性變形程度。塑性變形程度。5 5、彎曲件形狀、彎曲件形狀工件的形狀越復(fù)雜，一次彎曲所成形的角度數(shù)量越多，各工件的形狀越復(fù)雜，一次彎曲所成形的角度數(shù)量越多，各部分的回彈值相互牽制以及彎曲

28、件表面與模具表面之間的摩擦部分的回彈值相互牽制以及彎曲件表面與模具表面之間的摩擦影響，改變了彎曲件各部分的應(yīng)力狀態(tài)（一般可以增大彎曲變影響，改變了彎曲件各部分的應(yīng)力狀態(tài)（一般可以增大彎曲變形區(qū)的拉應(yīng)力），使回彈困難，因而回彈角減小。形區(qū)的拉應(yīng)力），使回彈困難，因而回彈角減小。 如如形件的形件的回彈值比回彈值比U U形件小，形件小，U U形件又比形件又比V V形件小。形件小。6 6、模具間隙、模具間隙在壓彎在壓彎U U形件時，間隙大，材料處于松動狀態(tài)，回彈就大；形件時，間隙大，材料處于松動狀態(tài)，回彈就大；間隙小，材料被擠壓，回彈就小。間隙小，材料被擠壓，回彈就小。間隙對回彈的影響間隙對回彈的影響

29、 7 7、非變形區(qū)的影響、非變形區(qū)的影響 變形區(qū)和非變形區(qū)是相對的，非變形區(qū)并非一點也不變變形區(qū)和非變形區(qū)是相對的，非變形區(qū)并非一點也不變形，即然有變形，多少要產(chǎn)生與變形區(qū)相反的回彈。在對形，即然有變形，多少要產(chǎn)生與變形區(qū)相反的回彈。在對V V形件形件(r(rt t0.20.20.3)0.3)進行校正彎曲時，由于對非變形區(qū)的進行校正彎曲時，由于對非變形區(qū)的直邊部分有校直作用，所以彎曲后直邊區(qū)的回彈和圓角區(qū)回直邊部分有校直作用，所以彎曲后直邊區(qū)的回彈和圓角區(qū)回彈方向是相反的。最終零件表現(xiàn)得的回彈是二者的疊加，則彈方向是相反的。最終零件表現(xiàn)得的回彈是二者的疊加，則角度回彈量角度回彈量可能為正、零或

30、負值。當(dāng)直邊的回彈大于圓可能為正、零或負值。當(dāng)直邊的回彈大于圓角的回彈，此時就會出現(xiàn)負回彈，彎曲件的角度反而小于彎角的回彈，此時就會出現(xiàn)負回彈，彎曲件的角度反而小于彎曲凸模的角度。曲凸模的角度。三、減少回彈的措施三、減少回彈的措施 從彎曲件結(jié)構(gòu)設(shè)計從彎曲件結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 1、在易產(chǎn)生回彈部位設(shè)置加強筋；、在易產(chǎn)生回彈部位設(shè)置加強筋； 2 2、設(shè)計的彎曲件、設(shè)計的彎曲件r/tr/t在在1-21-2范圍內(nèi)，避免變形程度過小；范圍內(nèi)，避免變形程度過小； 3 3、從成形工藝從成形工藝1 1、采用校正彎曲代替自由彎曲。、采用校正彎曲代替自由彎曲。 2 2、對冷作硬化的材料須先退火，使其屈服點降低。對回彈對

31、冷作硬化的材料須先退火，使其屈服點降低。對回彈較大的材料，必要時可采用加熱彎曲。較大的材料，必要時可采用加熱彎曲。 3 3、彎曲相對彎曲半徑很大的彎曲件時，由于變形程度很小，、彎曲相對彎曲半徑很大的彎曲件時，由于變形程度很小，變形區(qū)橫截面大部分或全部處于彈性變形狀態(tài)，回彈很變形區(qū)橫截面大部分或全部處于彈性變形狀態(tài)，回彈很大，甚至根本無法成形，這時可采用拉彎工藝。大，甚至根本無法成形，這時可采用拉彎工藝。 拉彎用模具拉彎用模具 拉彎時斷面內(nèi)切向應(yīng)變的分析拉彎時斷面內(nèi)切向應(yīng)變的分析 拉彎特點是在彎曲之前先使坯料承受一定的拉伸應(yīng)力，其拉彎特點是在彎曲之前先使坯料承受一定的拉伸應(yīng)力，其數(shù)值使坯料截面內(nèi)

32、的應(yīng)力稍大于材料的屈服強度。隨后在拉力數(shù)值使坯料截面內(nèi)的應(yīng)力稍大于材料的屈服強度。隨后在拉力作用的同時進行彎曲。上圖所示為工件在拉彎曲中沿截面高度作用的同時進行彎曲。上圖所示為工件在拉彎曲中沿截面高度的應(yīng)變分布。圖的應(yīng)變分布。圖a a為拉伸時的應(yīng)變；圖為拉伸時的應(yīng)變；圖b b為普通彎曲時的應(yīng)變；為普通彎曲時的應(yīng)變；圖圖c c為拉彎總的合成應(yīng)變；圖為拉彎總的合成應(yīng)變；圖d d為卸載時的應(yīng)變；圖為卸載時的應(yīng)變；圖e e為最后永久為最后永久變形。從圖變形。從圖d d可看出，拉彎卸載時坯料內(nèi)、外區(qū)彈復(fù)方向一致，可看出，拉彎卸載時坯料內(nèi)、外區(qū)彈復(fù)方向一致，故大大減小工件的回彈。所以拉彎主要用于長度和曲率

33、半徑都故大大減小工件的回彈。所以拉彎主要用于長度和曲率半徑都比較大的零件。比較大的零件。 一般小型彎曲件可采用在毛坯直邊部分加壓邊力限制非變一般小型彎曲件可采用在毛坯直邊部分加壓邊力限制非變形區(qū)材料的流動以增加變形區(qū)的拉應(yīng)變。形區(qū)材料的流動以增加變形區(qū)的拉應(yīng)變。壓邊力拉彎示意圖壓邊力拉彎示意圖 從模具結(jié)構(gòu)上采取措施從模具結(jié)構(gòu)上采取措施 1 1、對于較硬材料（如對于較硬材料（如4545、5050、Q275Q275和和H 62H 62（硬）等），可（硬）等），可根據(jù)回彈值對模具工作部分的形狀和尺寸進行修正。根據(jù)回彈值對模具工作部分的形狀和尺寸進行修正。 2 2、對于軟材料（如、對于軟材料（如Q21

34、5Q215、Q235Q235、1010、2020和和H62H62（軟）等），其（軟）等），其回彈角小于回彈角小于5 5時，可在模具上作出補償角并取較小的凸、時，可在模具上作出補償角并取較小的凸、凹模間隙。凹模間隙。 3）對于厚度在對于厚度在0.8mm0.8mm以上的軟材料，相對彎曲半徑又不大時，可把凸模做以上的軟材料，相對彎曲半徑又不大時，可把凸模做成圖成圖a a、b b所示結(jié)構(gòu)，使凸模的作用力集中在變形區(qū)，以改變應(yīng)力狀態(tài)達到減所示結(jié)構(gòu)，使凸模的作用力集中在變形區(qū)，以改變應(yīng)力狀態(tài)達到減小回彈的目的，但易產(chǎn)生壓痕。也可采用凸模角減小小回彈的目的，但易產(chǎn)生壓痕。也可采用凸模角減小2 25 5的方法

35、來減小的方法來減小接觸面積，減小回彈使壓痕減輕（圖接觸面積，減小回彈使壓痕減輕（圖c c）。還可將凹模角度減小）。還可將凹模角度減小2 2，以此減，以此減小回彈，又能減小彎曲件縱向翹曲度（圖小回彈，又能減小彎曲件縱向翹曲度（圖d d）。）。 4 4） 對于對于U U形件彎曲，減小回彈常用的方法還有：當(dāng)相對彎曲半徑較小時可形件彎曲，減小回彈常用的方法還有：當(dāng)相對彎曲半徑較小時可采取增加背壓的方法（前圖采取增加背壓的方法（前圖b b）；當(dāng)相對彎曲半徑較大時，可采取將凸模端）；當(dāng)相對彎曲半徑較大時，可采取將凸模端面和頂板表面作成一定曲率的弧形（下圖面和頂板表面作成一定曲率的弧形（下圖a a）。這兩種

36、方法的實質(zhì)都是使底）。這兩種方法的實質(zhì)都是使底部產(chǎn)生的負回彈和角部產(chǎn)生的正回彈互相補償。另一種克服回彈的有效方法部產(chǎn)生的負回彈和角部產(chǎn)生的正回彈互相補償。另一種克服回彈的有效方法是采用擺動式凹模，而凸模側(cè)壁應(yīng)有補償回彈角（圖是采用擺動式凹模，而凸模側(cè)壁應(yīng)有補償回彈角（圖b b），當(dāng)材料厚度負偏），當(dāng)材料厚度負偏差較大時，可設(shè)計成凸、凹模間隙可調(diào)的彎曲模（圖差較大時，可設(shè)計成凸、凹模間隙可調(diào)的彎曲模（圖c c）。）。 5 5）在彎曲件直邊端部縱向加壓，使彎曲變形的內(nèi)、外區(qū)都成為）在彎曲件直邊端部縱向加壓，使彎曲變形的內(nèi)、外區(qū)都成為壓應(yīng)力而減少回彈，可得到精確的彎邊高度。壓應(yīng)力而減少回彈，可得到精

37、確的彎邊高度。6 6）用橡膠或聚氨酯代替剛性金屬凹模能減小回彈。通過調(diào)節(jié)凸）用橡膠或聚氨酯代替剛性金屬凹模能減小回彈。通過調(diào)節(jié)凸模壓入橡膠或聚氨酯凹模的深度，控制彎曲力的大小，以獲模壓入橡膠或聚氨酯凹模的深度，控制彎曲力的大小，以獲得滿足精度要求的彎曲件。得滿足精度要求的彎曲件。一、彎曲件設(shè)計一、彎曲件設(shè)計.8.8彎曲件設(shè)計及彎曲模具工作部分尺寸計算彎曲件設(shè)計及彎曲模具工作部分尺寸計算 彎曲件的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸、材料彎曲件的工藝性是指彎曲件的形狀、尺寸、材料的選用及技術(shù)要求等是否滿足彎曲加工的工藝要求。的選用及技術(shù)要求等是否滿足彎曲加工的工藝要求。具有良好沖壓工藝性的彎曲件，不僅能

38、提高工件質(zhì)量，具有良好沖壓工藝性的彎曲件，不僅能提高工件質(zhì)量，減少廢品率，而且能簡化工藝和模具結(jié)構(gòu)，降低材料減少廢品率，而且能簡化工藝和模具結(jié)構(gòu)，降低材料消耗。消耗。 彎曲件的結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有良好的彎曲工藝性，這樣可簡化彎曲件的結(jié)構(gòu)，應(yīng)具有良好的彎曲工藝性，這樣可簡化工藝過程，提高彎曲件尺寸精度。彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析工藝過程，提高彎曲件尺寸精度。彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性分析是根據(jù)彎曲過程的變形規(guī)律，并總結(jié)彎曲件實際生產(chǎn)經(jīng)驗提是根據(jù)彎曲過程的變形規(guī)律，并總結(jié)彎曲件實際生產(chǎn)經(jīng)驗提出的。出的。 通常結(jié)構(gòu)上主要考慮如下幾個方面：通常結(jié)構(gòu)上主要考慮如下幾個方面：1.1.彎曲件的彎曲半徑彎曲件的彎曲半徑 彎曲件的

39、彎曲半徑不宜過大和過小。過大因受回彈的彎曲件的彎曲半徑不宜過大和過小。過大因受回彈的影響，彎曲件的精度不易保證；過小時會產(chǎn)生拉裂，彎曲影響，彎曲件的精度不易保證；過小時會產(chǎn)生拉裂，彎曲半徑應(yīng)大于許可最小相對彎曲半徑。否則應(yīng)選用多次彎半徑應(yīng)大于許可最小相對彎曲半徑。否則應(yīng)選用多次彎曲，并在兩次彎曲之間增加中間退火工序。對厚度較厚的曲，并在兩次彎曲之間增加中間退火工序。對厚度較厚的彎曲件可在彎曲角內(nèi)側(cè)開槽后再進行彎曲。彎曲件可在彎曲角內(nèi)側(cè)開槽后再進行彎曲。2.2.彎曲件形狀與尺寸的對稱性彎曲件形狀與尺寸的對稱性 彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對稱、高度也不應(yīng)相差太大。彎曲件的形狀與尺寸應(yīng)盡可能對稱、高

40、度也不應(yīng)相差太大。當(dāng)沖壓不對稱的彎曲件時，因受力不均勻，毛坯容易偏移當(dāng)沖壓不對稱的彎曲件時，因受力不均勻，毛坯容易偏移( (左圖左圖) )，尺寸不易保證。為防止毛坯的偏移，在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時應(yīng)考，尺寸不易保證。為防止毛坯的偏移，在設(shè)計模具結(jié)構(gòu)時應(yīng)考慮增設(shè)壓料板，或增加工藝孔定位。慮增設(shè)壓料板，或增加工藝孔定位。 彎曲件形狀應(yīng)力求簡單，邊緣有缺口的彎曲件，若在毛坯彎曲件形狀應(yīng)力求簡單，邊緣有缺口的彎曲件，若在毛坯上先將缺口沖出，彎曲時會出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，嚴重時難以成形。上先將缺口沖出，彎曲時會出現(xiàn)叉口現(xiàn)象，嚴重時難以成形。這時必須在缺口處留有連結(jié)帶，彎曲后再將連接帶切除這時必須在缺口處留有連結(jié)帶，彎曲

41、后再將連接帶切除( (右圖右圖) )。彎曲件形狀對彎曲過程的影響彎曲件形狀對彎曲過程的影響彎曲件邊緣缺口對彎曲過程的影響彎曲件邊緣缺口對彎曲過程的影響偏移：偏移： 壞料在彎曲過程中沿制件的長度方向產(chǎn)生移動，使制件兩壞料在彎曲過程中沿制件的長度方向產(chǎn)生移動，使制件兩邊的高度不符合圖樣要求的現(xiàn)象稱為偏移。產(chǎn)生原因如下圖所邊的高度不符合圖樣要求的現(xiàn)象稱為偏移。產(chǎn)生原因如下圖所示：示：偏移解決措施：偏移解決措施：（1 1）采用壓料裝置；）采用壓料裝置； （2 2）設(shè)計合理的定位板（外形）設(shè)計合理的定位板（外形定位）或定位銷（內(nèi)形定位）；定位）或定位銷（內(nèi)形定位）； 不對稱彎曲件彎曲不對稱彎曲件彎曲.s

42、wfo若若 。3、彎曲件的直邊高度、彎曲件的直邊高度4、彎曲件孔邊距離、彎曲件孔邊距離當(dāng)彎曲帶孔的件時，孔離當(dāng)彎曲帶孔的件時，孔離變形區(qū)太近會發(fā)生變形。變形區(qū)太近會發(fā)生變形。 當(dāng)當(dāng) mmmm時時, ,t t 當(dāng)當(dāng)mmmm時時, ,2t2t 若是不能滿足上述條若是不能滿足上述條件，可以在彎曲后沖孔件，可以在彎曲后沖孔, ,也可彎曲前沖工藝孔來緩也可彎曲前沖工藝孔來緩解上述問題，吸收彎曲變解上述問題，吸收彎曲變形應(yīng)力與應(yīng)變。形應(yīng)力與應(yīng)變。防止孔變形的措施防止彎曲邊交接處應(yīng)力集中的措施防止彎曲邊交接處應(yīng)力集中的措施a)a)沖裁卸荷孔沖裁卸荷孔 b)b)切槽切槽 c)c)將彎曲線位移一段距離將彎曲線位

43、移一段距離5 5、設(shè)置工藝孔、槽或缺口、設(shè)置工藝孔、槽或缺口 為防止彎曲撕裂，將彎曲線移動離開應(yīng)力集中外。為防止彎曲撕裂，將彎曲線移動離開應(yīng)力集中外。 a) a) 使使 b) b) 使使 b b t;h=t+r+b/2t;h=t+r+b/2 c) c) 使使 d d t t6 6、定位工藝孔、對稱園角的設(shè)置、定位工藝孔、對稱園角的設(shè)置 對于多次彎曲的零件，有時對于多次彎曲的零件，有時為了保證彎曲過程中不跑偏，常為了保證彎曲過程中不跑偏，常常在零件上設(shè)置工藝定位。常在零件上設(shè)置工藝定位。 對于圖中這樣的對稱件，對于圖中這樣的對稱件，如無工藝孔時，則對稱處的圓如無工藝孔時，則對稱處的圓角半徑值應(yīng)一

44、致，否則難以保角半徑值應(yīng)一致，否則難以保證彎曲時毛料跑偏。證彎曲時毛料跑偏。7 7、彎曲尖角形件的方法、彎曲尖角形件的方法8 8、彎曲件尺寸的標注應(yīng)考慮工藝性、彎曲件尺寸的標注應(yīng)考慮工藝性 彎曲件尺寸標注不同，會影響沖壓工序的安排。如圖彎曲件尺寸標注不同，會影響沖壓工序的安排。如圖所示的彎曲件尺寸標注，孔的位置精度不受毛坯展開尺寸和回所示的彎曲件尺寸標注，孔的位置精度不受毛坯展開尺寸和回彈的影響，可簡化沖壓工藝。采用先落料沖孔，然后再彎曲成彈的影響，可簡化沖壓工藝。采用先落料沖孔，然后再彎曲成形。形。b)b)、c)c)圖所示的標注法，沖孔只能安排在彎曲工序之后進圖所示的標注法，沖孔只能安排在彎

45、曲工序之后進行，才能保證孔位置精度的要求。在不存在彎曲件有一定的裝行，才能保證孔位置精度的要求。在不存在彎曲件有一定的裝配關(guān)系時，應(yīng)考慮圖配關(guān)系時，應(yīng)考慮圖a a的標注方法。的標注方法。尺寸的標注對彎曲工藝的影響彎曲工序安排：彎曲工序安排： 彎曲件的彎曲工序安排是在工藝分析和計算后進行的工藝設(shè)計工作。形狀簡單的彎曲件，彎曲件的彎曲工序安排是在工藝分析和計算后進行的工藝設(shè)計工作。形狀簡單的彎曲件，如如V V形件、形件、U U形件、形件、Z Z形件等都可以一次彎曲成形。形狀復(fù)雜的彎曲件，一般要多次彎曲才能成形件等都可以一次彎曲成形。形狀復(fù)雜的彎曲件，一般要多次彎曲才能成形。彎曲工序的安排對彎曲模的結(jié)構(gòu)、彎曲件的精度和生產(chǎn)批量影響很大。形。彎曲工序的安排對彎曲模的結(jié)構(gòu)、彎曲件的精度和生產(chǎn)批量影響很大。 （1 1）對多角彎曲件，因變形會影響彎曲件的形狀精度，故一般應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角。）對多角彎曲件，因變形會影響彎曲件的形狀精度，故一般應(yīng)先彎外角，后彎內(nèi)角。 前次前次彎曲要給后次彎曲留出可靠的定位，并保證后次彎曲不破壞前次已彎曲的形狀。彎曲要給后次彎曲留出可靠的定位，并保證后次彎曲不破壞前次已彎曲的形狀。（2 2）結(jié)構(gòu)不對稱彎曲件，彎曲時毛坯容易發(fā)生偏移，應(yīng)盡可能采用成對彎曲后，再切開的工）結(jié)構(gòu)不對稱彎曲件，彎曲時毛坯容易發(fā)