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1、模塊三 U形件彎曲模,本模塊內(nèi)容 彎曲是冷沖壓基本工序之一。本模塊以U形件彎曲工藝和彎曲模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為學(xué)習(xí)任務(wù)，包含的彎曲工序基本知識(shí)有：彎曲變形過程及彎曲件質(zhì)量影響因素，彎曲工藝計(jì)算、工藝方案制定和彎曲模設(shè)計(jì)。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、彎曲卸載后的回彈及影響因素、減少回彈的措施、坯料尺寸計(jì)算、工藝性分析與工藝方案確定、彎曲模典型結(jié)構(gòu)、彎曲模工作零件設(shè)計(jì)等。,本模塊重點(diǎn) 1 彎曲變形規(guī)律及彎曲件質(zhì)量影響因素； 2 彎曲工藝計(jì)算方法； 3 彎曲工藝性分析與工藝方案制定； 4 彎曲模典型結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 5 彎曲工藝與彎曲模設(shè)計(jì)的方法和步驟。 難點(diǎn) 1彎曲變形規(guī)律及

2、彎曲件質(zhì)量影響因素； 2影響回彈的因素與減少回彈的措施 ； 3彎曲工藝計(jì)算； 4彎曲模典型結(jié)構(gòu)與彎曲模工作零件設(shè)計(jì)。,彎曲：將板料、型材、管材或棒料等按設(shè)計(jì)要求彎成一定的角度和一定的曲率，形成所需形狀零件的沖壓工序。,彎曲方法：,彎曲方法可分為在壓力機(jī)上利用模具進(jìn)行的壓彎以及在專用彎曲設(shè)備上進(jìn)行的折彎、滾彎、拉彎等。,彎曲模：,彎曲所使用的模具。,課題一 彎曲概述,典型彎曲件及實(shí)物,彎曲方法,1模柄;2圓柱銷;3凸模;4凹模;5定位銷;6下模座;7螺釘;8彈簧;9頂桿;10擋料銷,V形件彎曲模,彎曲分類：自由彎曲和校正彎曲。,校正彎曲過程,課題二 彎曲變形過程及變形特點(diǎn)一 彎曲變形過程,1.彎

3、曲變形主要發(fā)生在彎曲帶中心角范圍內(nèi)，中心角以外基本不變形。 2.坯料在長(zhǎng)、寬、厚三個(gè)方向都發(fā)生了變形。,彎曲前后網(wǎng)格變化,二 彎曲變形特點(diǎn),彎曲角與彎曲帶中心角,彎曲變形區(qū)的橫截面變化,二 彎曲變形特點(diǎn),應(yīng)力狀態(tài),,寬板 （B/t3）,窄板 （B/t3）,,長(zhǎng)度方向1：內(nèi)區(qū)受壓，外區(qū)受拉,厚度方向2：內(nèi)外均受壓應(yīng)力,寬度方向3：內(nèi)外側(cè)壓力均為零,長(zhǎng)度方向1：內(nèi)區(qū)受壓，外區(qū)受拉,厚度方向2：內(nèi)外均受壓應(yīng)力,寬度方向3：內(nèi)區(qū)受壓，外區(qū)受拉,,兩向應(yīng)力,三向應(yīng)力,,,三 彎曲變形時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài),應(yīng)變狀態(tài),,寬板 （B/t3）,窄板 （B/t3）,,長(zhǎng)度方向1：內(nèi)區(qū)壓應(yīng)變，外區(qū)拉應(yīng)變,厚度方向2：

4、內(nèi)區(qū)拉應(yīng)變，外區(qū)壓應(yīng)變,寬度方向3：內(nèi)區(qū)拉應(yīng)變，外區(qū)壓應(yīng)變,長(zhǎng)度方向1：內(nèi)區(qū)壓應(yīng)變，外區(qū)拉應(yīng)變,厚度方向2：內(nèi)區(qū)拉應(yīng)變，外區(qū)壓應(yīng)變,寬度方向3：內(nèi)外區(qū)近似為零,,三向應(yīng)變,兩向應(yīng)變,,,三 彎曲變形時(shí)的應(yīng)力與應(yīng)變狀態(tài),1.彎曲變形程度 ：常用板料的相對(duì)彎曲半徑r/t來表示板料彎曲變形程度的大小 。,2.最小彎曲半徑：通常將不致使材料彎曲時(shí)發(fā)生開裂的最小彎曲半徑的極限值，稱為該材料的最小彎曲半徑。,課題三 彎曲件質(zhì)量分析 一 彎曲變形程度與最小彎曲半徑,1.最小相對(duì)彎曲半徑rmin/t 2.最小彎曲半徑影響因素,（）材料的力學(xué)性能；（2）彎曲方向；（3）彎曲件角度 ；（4）板料的熱處理狀態(tài) ；（

5、5）板料的邊緣以及表面狀態(tài): （6）板寬的影響 。,二 彎裂與最小相對(duì)彎曲半徑的控制,3最小彎曲半徑rmin的數(shù)值,參見表3-1,4.防止彎裂的措施 不宜采用最小彎曲半徑。當(dāng)零件的彎曲半徑小于表3-1所列數(shù)值時(shí)，為了提高極限彎曲變形程度，防止彎裂，常采用的措施有退火、加熱彎曲、消除沖裁毛刺、兩次彎曲 （先加大彎曲半徑，退火后再按工件要求小彎曲半徑彎曲）、校正彎曲以及對(duì)較厚的材料開槽后彎曲。,塑性彎曲時(shí)伴隨有彈性變形，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，使彎曲件的形狀和尺寸發(fā)生變化而與模具尺寸不一致，這種現(xiàn)象叫回彈。,1.回彈現(xiàn)象,2.彎曲回彈的表現(xiàn)形式,()曲率減小,()彎

6、曲中心角減小,三 彎曲卸載后的回彈,()材料的力學(xué)性能,3.影響回彈的因素,越大，回彈越大。,材料的力學(xué)性能對(duì)回彈值的影響 1、3退火軟鋼；2-軟錳黃銅；4-經(jīng)冷變形硬化的軟鋼,3.影響回彈的因素（續(xù)）,()相對(duì)彎曲半徑,越大，回彈越大。,變形程度對(duì)彈性恢復(fù)值的影響,()彎曲中心角,越大，變形區(qū)的長(zhǎng)度越長(zhǎng)， 回彈積累值也越大，故回彈角,越大。,()彎曲方式及彎曲模,在無底凹模內(nèi)作自由彎曲時(shí)回彈最大。,在有底凹模內(nèi)作校正彎曲時(shí)，回彈較小。,校正彎曲圓角部分的回彈比自由彎曲時(shí)大為減小。,校正彎曲時(shí)圓角部分的較小正回彈與直邊部分負(fù)回彈的抵銷 ，回彈可能出現(xiàn)正、零或是負(fù)三種情況。,（5）在彎曲U形件時(shí)

7、，凸、凹模之間的間隙對(duì)回彈有較大的影響。間隙越大，回彈角也就越大。,3.影響回彈的因素（續(xù)）,(6)工件的形狀,一般而言，彎曲件越復(fù)雜，一次彎曲成形角的數(shù)量越多，回彈量就越小。,方法: 先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值和簡(jiǎn)單的計(jì)算來初步確定模具工作部分尺寸，然后在試模時(shí)進(jìn)行修正。,三 彎曲卸載后的回彈,4.回彈值的確定,(1)大變形程度（ 5）自由彎曲時(shí)的回彈值,卸載后彎曲件圓角半徑的變化是很小的，可以不予考慮，而僅考慮彎曲中心角的回彈變化。 彎曲中心角為90時(shí)部分材料的平均回彈角見表3-3。 當(dāng)彎曲件彎曲中心角不為90時(shí)，其回彈角可用下式計(jì)算：,校正彎曲的回彈可用試驗(yàn)所得的公式（見表3-3）計(jì)算，符號(hào)如

8、右圖所示。,V形件校正彎曲的回彈,(2)校正彎曲時(shí)的回彈值,(3)小變形程度（ 10）自由彎曲時(shí)的回彈值,凸模工作部分的圓角半徑和角度可按下式進(jìn)行計(jì)算：,【例3-1】回彈值計(jì)算示例,圖3-20(b)為根據(jù)回彈值確定的凸模工作部分尺寸。,（1）改進(jìn)彎曲件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),盡量避免選用過大的r/t 。如有可能，在彎曲區(qū)壓制加強(qiáng)筋，以提高零件的剛度，抑制回彈。,盡量選用 小、力學(xué)性能穩(wěn)定和板料厚度波動(dòng)小的材料。,5.減小回彈的措施,（2）從工藝上采取措施,采用校正彎曲代替自由彎曲;采用拉彎工藝。,（3）從模具結(jié)構(gòu)上采取措施,對(duì)于較硬材料，可根據(jù)回彈值對(duì)模具工作部分的形狀和尺寸進(jìn)行修正。 對(duì)于軟材料，其

9、回彈角小于5時(shí)，可在模具上作出補(bǔ)償角并取較小的凸、凹模間隙（圖3-24）。 對(duì)于厚度在0.8mm以上的軟材料， r/t又不大時(shí)，可采取如圖3-25所示結(jié)構(gòu)。,對(duì)于U形件彎曲，當(dāng)r/t較小時(shí),可采取增加背壓的方法 (如圖3-25(b))；,當(dāng)r/t較大時(shí)，可采取將凸模端面和頂板表面作成一定曲率的弧形（如圖3-26(a)）；,另一種克服回彈的有效方法：采用擺動(dòng)式凹模，而凸模側(cè)壁應(yīng)有補(bǔ)償回彈角（圖3-26（b）） 。當(dāng)材料厚度負(fù)偏差較大時(shí)，可設(shè)計(jì)成凸、凹模間隙可調(diào)的彎曲模（圖3-26（c））。,1.偏移現(xiàn)象,四 彎曲時(shí)的偏移,2.消除偏移的措施,對(duì)稱彎曲,彎曲后的翹曲,五 彎曲后的翹曲與剖面畸變,型

10、材、管材彎曲后的剖面畸變,彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性:指彎曲件的形狀、尺寸、精度、材料以及技術(shù)要求等是否符合彎曲加工的工藝要求。,尺寸公差按GB/T 13914-92，角度公差按GB/T 13915-92，形狀和位置未注公差 按GB/T 13916-92，未注公差尺寸的極限偏差按GB/T 5055-94。對(duì)于彎曲件的精度要求要合理。彎曲件長(zhǎng)度的未注公差尺寸的極限偏差和彎曲件角度的自由公差也可以按表3-4和表3-5確定。,一 彎曲件的精度,課題四 彎曲件的結(jié)構(gòu)工藝性,具有足夠的塑性，屈強(qiáng)比（,脆較大的材料，則最小相對(duì)彎曲半徑 大，回彈大，不利于成形。,屈服點(diǎn)與彈性模量的比值（,則有利于彎曲成形和工件質(zhì)量

11、的提高。,)小，,)小，,,,二 彎曲件的材料,彎曲件的彎曲半徑不宜小于最小彎曲半徑，否則，要多次彎曲，增加工序數(shù)； 也不宜過大，因?yàn)檫^大時(shí)，受到回彈的影響，彎曲角度與彎曲半徑的精度都不易保證。,三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 1.彎曲半徑,一般要求彎曲件形狀對(duì)稱，彎曲半徑左右一致，則彎曲時(shí)坯料受力平衡而無滑動(dòng)。,三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 2.彎曲件的形狀,彎曲件的直邊高度不宜過小，其值應(yīng)為 hr+2t,三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 3.彎曲件高度,在局部彎曲某一段邊緣時(shí)，為避免彎曲根部撕裂，應(yīng)減小不彎曲部分的長(zhǎng)度B，使其退出彎曲線之外，即br（如上頁圖(a)），或在彎曲部分與不彎曲部分之間切槽，或在彎曲前沖出工藝孔。,三

12、 彎曲件的結(jié)構(gòu) 4防止彎曲根部裂紋的工件結(jié)構(gòu),當(dāng)t<2mm時(shí)，,當(dāng)t2mm時(shí)，,三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 5彎曲件孔邊距離,增添連接帶和定位工藝孔的彎曲件,三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 6增添連接帶和定位工藝孔,尺寸標(biāo)注對(duì)彎曲件的工藝性有很大的影響。,三 彎曲件的結(jié)構(gòu) 7尺寸標(biāo)注,據(jù)中性層的定義，彎曲件的坯料長(zhǎng)度應(yīng)等于中性層的展開長(zhǎng)度。,中性層位置以曲率半徑,式中： 為中性層位移系 數(shù)，見表3-6。,表示（右圖），通常用下面經(jīng)驗(yàn)公式確定：,課題五 彎曲件展開尺寸計(jì)算 一 彎曲中性層位置的確定,對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單、尺寸精度要求不高的彎曲件，可直接采用下面介紹的方法計(jì)算坯料長(zhǎng)度。 對(duì)于形狀比較復(fù)雜或精度要求高的彎曲件

13、，在利用下述公式初步計(jì)算坯料長(zhǎng)度后，還需反復(fù)試彎不斷修正，才能最后確定坯料的形狀及尺寸。,二 彎曲件展開尺寸計(jì)算,1.圓角半徑r0.5t的彎曲件,按中性層展開的原理，坯料總長(zhǎng)度應(yīng)等于彎曲件直線部分和圓弧部分長(zhǎng)度之和，即,2.圓角半徑r<0.5t的彎曲件,按變形前后體積不變條件確定坯料長(zhǎng)度。通常采用表3-7所列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。,3.鉸鏈?zhǔn)綇澢?對(duì)于（0.63.5）的鉸鏈件（右圖），其坯料長(zhǎng)度可按下式近似計(jì)算。,例3-2 計(jì)算下圖所示彎曲件的坯料展開長(zhǎng)度。,V形件彎曲力,一 自由彎曲時(shí)的彎曲力,U形件彎曲力,自由彎曲在沖壓行程結(jié)束時(shí)的彎曲力； 彎曲件的寬度； 彎曲材料的厚度； 彎曲件的內(nèi)彎曲半徑；

14、,式中：,材料的抗拉強(qiáng)度； 安全系數(shù)，一般取1.3。,課題六 彎曲力的計(jì)算,式中：,二 校正彎曲時(shí)的彎曲力,校正彎曲應(yīng)力； A校正部分投影面積； P單位面積校正力，其值見表3-9。,三 頂件力或壓料力,若彎曲模設(shè)有頂件裝置或壓料裝置，其頂件力,（或壓料力,)可近似取自由彎曲力的3080。即,對(duì)于有壓料的自由彎曲,四 壓力機(jī)公稱壓力的確定,對(duì)于校正彎曲,形狀簡(jiǎn)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(jí)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)考慮后次彎曲有可靠的定位，后次彎曲不能影響前次已成形

15、的形狀。 彎曲件形狀不對(duì)稱時(shí)： 盡量成對(duì)彎曲，然后再剖切。,一 彎曲件的工序安排原則,課題七 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,二 典型彎曲件的工序安排,二 典型彎曲件的工序安排（續(xù)）,三次彎曲,第一次彎曲,第二次彎曲,第三次彎曲,二 典型彎曲件的工序安排（續(xù)）,四次彎曲,第一次彎曲,第二次彎曲,第三次彎曲,第四次彎曲,采用級(jí)進(jìn)模彎曲,1. V形件彎曲模,形彎曲模的一般結(jié)構(gòu)形式 1凸模;2定位板;3凹模;4定位尖;5頂桿;6形頂板;7頂板;8定料銷;9反側(cè)壓塊,課題八 彎曲模的典型結(jié)構(gòu)一 單工序彎曲模,1-凸模; 2支架; 3定位板（或定位銷）; 4活動(dòng)凹模;

16、 5轉(zhuǎn)軸; 6支承板; 7頂桿,V形精彎模,U形件彎曲模,一 單工序彎曲模（續(xù)）,彎曲角小于90的U形彎曲模,,形件一次彎曲模,兩次成形彎曲模,形件復(fù)合彎曲模,帶擺塊的形件彎曲模,Z形件彎曲模,形件彎曲模,U形件彎曲模,1凸模;2凹模;3彈簧;4凸?；顒?dòng)鑲塊;5、9凹?；顒?dòng)鑲塊;6定位銷;7轉(zhuǎn)軸;8頂板,彎曲角小于90的U形彎曲模,形件一次彎曲模,兩次成形彎曲模,1凸模;2定位板;3凹模;4頂板;5下模座,形件復(fù)合彎曲模,1凸凹模;2凹模;3活動(dòng)凸模;4頂桿,帶擺塊的形件彎曲模,1凹模;2活動(dòng)凸模;3擺塊;4墊板;5推板,Z形件彎曲模,一 單工序彎曲模（續(xù)）,圓形件彎曲模,（1）直徑d5mm的

17、小圓形件,（2）直徑d20mm的大圓形件,帶擺動(dòng)凹模的一次彎曲成形模,兩道工序彎曲大圓,三道工序彎曲大圓,1凸模; 2壓板; 3芯棒; 4坯料; 5凹模; 6滑塊; 7側(cè)楔; 8活動(dòng)凹模,直徑d5mm的小圓形件,三道工序彎曲大圓,直徑d20 mm的大圓形件,1凸模;2凹模;3定位板,兩道工序彎曲大圓,1支撐;2凸模;3擺動(dòng)凹模;4頂板;5上模座; 6芯棒;7反側(cè)壓塊;8下模座,帶擺動(dòng)凹模的一次彎曲成形模,一 單工序彎曲模（續(xù)）,鉸鏈件彎曲模,其他形狀彎曲件的彎曲模,滾軸式彎曲模,帶擺動(dòng)凸模彎曲模,帶擺動(dòng)凹模的彎曲模,,卷圓的原理：,通常是采用推圓法,鉸鏈件彎曲工序安排,鉸鏈件彎曲模,1斜楔;2

18、凹模;3凸模;4彈簧,1凸模;2定位板;3凹模;4滾軸;5擋板,滾軸式彎曲模,1擺動(dòng)凸模;2壓料裝置;3凹模,帶擺動(dòng)凸模的彎曲模,1凸模;2定位板;3擺動(dòng)凹模,帶擺動(dòng)凹模的彎曲模,對(duì)于批量大、尺寸較小的彎曲件，為了提高生產(chǎn)率，操作安全，保證產(chǎn)品質(zhì)量等，可以采用級(jí)進(jìn)彎曲模進(jìn)行多工位的沖裁、壓彎、切斷連續(xù)工藝成形。,連續(xù)工藝成形,二 級(jí)進(jìn)彎曲模,1擋塊;2頂件銷;3凸凹模;4沖孔凸模;5沖孔凹模;6彎曲凸模,對(duì)于尺寸不大的彎曲件，可以采取復(fù)合模，即在壓力機(jī)一次行程內(nèi)，在模具同一位置上完成落料、彎曲、沖孔等幾種不同工序。,三 復(fù)合彎曲模,對(duì)于小批生產(chǎn)或試制生產(chǎn)的零件，一般采用通用彎曲模。 圖3-7

19、0是經(jīng)多次V形彎曲制造復(fù)雜零件的例子。 圖3-71是折彎?rùn)C(jī)上用的彎曲模端面形狀。 圖3-72為通用V形彎曲模。,四 通用彎曲模,多次V形彎曲制造復(fù)雜零件的例子,折彎?rùn)C(jī)上用的彎曲模端面形狀,通用V形彎曲模,彎曲模工作部分的尺寸,課題九 彎曲模工作零件設(shè)計(jì) 一 彎曲模工作部分結(jié)構(gòu)參數(shù)確定,當(dāng)工件的相對(duì)彎曲半徑/較小時(shí)，凸模圓角半徑,加以修正。,取等于工件的彎曲半徑，但不應(yīng)小于表3-1所列的最小彎曲半徑值rmin。 當(dāng)/10時(shí)，則應(yīng)考慮回彈，將凸模圓角半徑,1.凸模圓角半徑,凹模兩邊的圓角半徑應(yīng)一致，否則在彎曲時(shí)坯料會(huì)發(fā)生偏移。,t2 mm時(shí)，,（36）,24 時(shí)，,（23）,4 時(shí)，,2,V

20、形彎曲凹模的底部可開退刀槽或取圓角半徑,2.凹模圓角半徑,V形件彎曲模：表3-10,U形件彎曲模：表3-11及表3-12,3.凹模深度,V形彎曲模的凸、凹模間隙是靠調(diào)整壓機(jī)的閉合高度來控制的，設(shè)計(jì)時(shí)可以不考慮。,U形件彎曲模的凸、凹模單邊間隙一般可按下式計(jì)算：,式中,C為間隙系數(shù)，可查表3-13。,當(dāng)工件精度要求較高時(shí)，其間隙應(yīng)適當(dāng)縮小，取Z/2t。,4.凸、凹模間隙,決定原則： 工件標(biāo)注外形尺寸時(shí)，應(yīng)以凹模為基準(zhǔn)件，間隙取在凸模上。 工件標(biāo)注內(nèi)形尺寸時(shí)，應(yīng)以凸模為基準(zhǔn)件，間隙取在凹模上。,5.U形件彎曲凸、凹模橫向尺寸及公差,（2）尺寸標(biāo)注在外形上,()尺寸標(biāo)注在外形上,,凹模尺寸,凸模尺寸

21、,凸模尺寸,凹模尺寸,式中，,為凸、凹模的制造公差，可采用79,級(jí)精度，一般取凸模的精度比凹模精度高一級(jí)。,1.斜楔、滑塊之間的行程關(guān)系,2.斜楔滑塊的尺寸設(shè)計(jì),斜楔角一般取40，為了增大滑塊行程s，也可取45、50等。一般要求斜楔的有效行程s1應(yīng)大于滑塊的行程s。,斜楔、滑塊尺寸關(guān)系圖,二 斜楔、滑塊設(shè)計(jì),3.斜楔、滑塊的結(jié)構(gòu),1斜楔;2擋塊;3鍵;4、5防磨板; 6導(dǎo)銷;7彈簧;8、9鑲塊;10滑塊,U形彎曲件零件圖,課題十 U形件彎曲模設(shè)計(jì),1 沖壓工藝方案確定,基本工序：落料、沖孔、彎曲。,沖壓方案： 1）全部采用單工序； 2）落料、沖孔復(fù)合，彎曲單工序； 3）采用級(jí)進(jìn)模沖壓生產(chǎn)。,比

22、較：零件批量小，采用級(jí)進(jìn)模沖壓，模具成本高，對(duì)模具制造要求高。方案一需要三副模具，成本增加，生產(chǎn)效率不高。 結(jié)論：采用方案二比較合理。,2.零件彎曲工藝分析 零件材料為Q235，適合于彎曲沖壓。另外零件形狀簡(jiǎn)單，尺寸公差、彎曲圓角半徑、彎曲角度公差均為未注公差，精度要求不高，可以不考慮半徑和角度的回彈，因此適合彎曲 。,3.零件展開尺寸計(jì)算,L0=L直+L彎=160mm,零件展開圖,4.彎曲力計(jì)算：F校=AP=173680N139kN 5.壓力機(jī)選?。嚎紤]因素：彎曲力、閉合高度、安裝尺寸 6.工作部分尺寸 ： （1）凹模圓角； （2）凹模深度； （3）凸、凹模間隙； （4）凹模寬度: 7.主要零件圖 凸模及凹模 8.模架選取 9.模具結(jié)構(gòu),凹模,凸模,1模柄;2上模座; 3凸模;4打料桿; 5凹模;6下模座; 7 頂桿;8頂板; 9定位銷;10定位銷,模具裝配圖,