冲压工艺及模具设计三.docx

第三章弯曲内容简介：弯曲是冲压基本工序。本章在分析弯曲变形过程及弯曲件质量影响因素的基础上，介绍弯曲工艺计算、工艺方案制定和弯曲模设计。涉及弯曲变形过程分析、弯曲半径及最小弯曲半径影响因素、弯曲卸载后的回弹及影响因素、减少回弹的措施、坯料尺寸计算、工艺性分析及工艺方案确定、弯曲模典型结构、弯曲模工作零件设计等.章节内容：3.1 弯曲变形分析3.2 弯曲力的计算3.3 弯曲件坯料展开3.4 弯曲的质量问题及分析3.5 5弯曲件的工艺性1 .6弯曲模工作部分设计学习目的及要求：1了解弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2 .掌握弯曲工艺计算方法。3 .掌握弯曲工艺性分析及工艺设计方法；4 .认识弯曲模典型结构及特点，掌握弯曲模工作零件设计方法；5 .掌握弯曲工艺及弯曲模设计的方法和步骤。重点内容：1 .弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2 .弯曲工艺计算方法；3 .弯曲工艺性分析及工艺方案制定：4弯曲模典型结构及结构设计；5 .弯曲工艺及弯曲模设计的方法和步骤。难点内容：1 .弯曲变形规律及弯曲件质量影响因素；2 .影响回弹的因素及减少回弹的措施；3 .弯曲工艺计算；4 .弯曲模典型结构及弯曲模工作零件设计。主要参考书：1王同海.实用冲压设计技术.北京：机械工业出版社，20002冯炳尧.模具设计及制造简明手册.上海:上海科学技术出版社,2000复习思考题：3-1减少弯曲回弹的措施有哪些？3-2如果弯曲件的相对弯曲半径小于最小相对弯曲半径,压弯时会出现什么质量问题?应采用什么措施加于防止？3-3简述偏移、截面畸变的成因及防止措施。3-4弯曲件的工艺分析通常应包括哪些？3-5计算图3.52弯曲件的坯料展开尺寸？3-6计算图3.53坯料展开尺寸，计算弯曲模的工作部分尺寸并画出示意图？例题及解答：1弯曲工艺及模具设计综合实例电子教材5 .1弯曲变形分析图3.1所示为板料在U形弯模及V形弯模中受力变形的基本情况。凸模对板料在作用点A处施加外力P(U型)或2p(V)型，则在凹模的支承点B处引起反力p,并形成弯曲力矩M=pa,这个弯曲力矩使板料产生弯曲。图3.1.2是V型弯曲件的弯曲过程。弯曲开始时，模具的凸、凹模分别及板料在A、B处相接触，使板料产生弯曲。在弯曲的开始阶段，弯曲圆角半径r很大，弯曲力矩很小，仅引起材料的弹性弯曲变形。随着凸模进入凹模深度的增大，凹模及板料的接触处位置发生变化，支点B沿凹模斜面不断下移，弯曲力臂1逐渐减小，即ln<13<12<11o同时弯曲圆角半径r亦逐渐减小，即rn<r3<r2<rl,板料的弯曲变形程度进一步加大。接近行程终了时，弯曲半径r继续减小，而直边部分反而向凹模方向变形，直至板料及凸、凹模完全贴合。3.1弯曲毛坯受力情况图3.1V形零件弯曲过程3. 1.2弯曲变形的特点为了观察板料弯曲时的金属流动情况，便于分析材料的变形特点,可以采用在弯曲前的板料侧表面用机械刻线或照相腐蚀制作正方形网格的方法。然后用工具观察并测量弯曲前后网格的尺寸和形状变化情况，如图3.2所示。弯曲前，材料侧面线条均为直线，组成大小一致的正方形小格,纵向网格线长度。-弯曲后，通过观察网格形状的变化（图3.2b）可以看出弯曲变形具有以下特点：图3.2弯曲前后坐标网络的变化1 .弯曲圆角部分是弯曲变形的主要变形区通过对网格的观察，弯曲圆角部分的网格发生了显著的变化，原来正方形网格变成了扇形；而在远离圆角的直边部分，则没有这种变化；在靠近圆角处的直边，有少量的变化，这说明弯曲变形区主要在圆角部分。通过不同角度的弯曲，会发现弯曲圆角半径越小，该变形区的网格变形越大。因此，弯曲变形程度可以用相对弯曲半径来表示（rt）。2 .弯曲变形区的应变中性层比较变形区内弯曲前后相应位置的网格线长度可知，板料的外区（靠凹模一侧），纵向纤维受拉而伸长；内区（靠凸模一侧），纵向纤维受压缩而缩短。内、外区至板料的中心，其缩短和伸长的程度逐渐变小。由于材料的连续性，在伸长和缩短两个变形区域之间，其中必定有一层金属纤维材料的长度在弯曲前后保持不变，这一金属层称为应变中性层（图中。-。层）。应变中性层长度的确定是今后进行弯曲件毛坯展开尺寸计算的重要依据。当弯曲变形程度很小时，应变中性层的位置基本上处于材料厚度的中心，但当弯曲变形程度较大时，可以发现应变中性层向材料内侧移动，变形量愈大，内移量愈大。3 .变形区材料厚度变薄的现象弯曲变形程度较大时，变形区外侧材料受拉伸长，使得厚度方向的材料减薄；变形区内侧材料受压，使得厚度方向的材料增厚。由于应变中性层位置的内移，外侧的减薄区域随之扩大，内侧的增厚区域逐渐缩小，外侧的减薄量大于内侧的增厚量，因此使弯曲变形区的材料厚度变薄。变形程度愈大，变薄现象愈严重。变薄后的厚度t,=nt（n是变薄系数）。4 .变形区横断面的变形板料的相对宽度B/t（B是板料的宽度，t是板料的厚度）对弯曲变形区的材料变形有很大影响。一般将相对宽度B/t>3的板料称为宽板，相对宽度B/t3的称为窄板。窄板弯曲时，宽度方向的变形不受约束。由于弯曲变形区外侧材料受拉引起板料宽度方向收缩，内侧材料受压引起板料宽度方向增厚,其横断面形状变成了外窄内宽的扇形（图3.3a）o变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。宽板弯曲时，在宽度方向的变形会受到相邻部分材料的制约，材料不易流动，因此其横断面形状变化较小，仅在两端会出现少量变形（图3.3b）,由于相对于宽度尺寸而言数值较小，横断面形状基本保持为矩形。虽然宽板弯曲仅存在少量畸变，但是在某些弯曲件生产场合，如较链加工制造，需要两个宽板弯曲件的配合时，这种畸变也会影响产品的质量。图3.3弯曲变形区横断面的变形3. 2弯曲变形时的应力应变状态对于厚度为t的板材，在弯曲变形的初始阶段，弯曲力矩不大，变形区受最大压应力内层金属和受最大拉应力的外层金属，都没有达到屈服极限，仅产生弹性变形，其应力的分布见图3.5a。当弯矩继续增大，毛坯的曲率半径r变小，变形区内、外层金属首先进入塑性变形状态，然后逐步从内、外层向板厚中心扩展（图3.5b、c）o（a）弹性弯曲；（b）弹-塑性弯曲；（C）塑性弯曲图3.5弯曲毛坯变形区的切向应力分布1.弹性弯曲条件在弹性弯曲时，受拉的外区及受压的内区以中性层为界，中性层正好通过毛坯的中间层，其切向应力应变为零。若弯曲内表面圆角半径为r,中性层的曲率半径为P=r+t/2,弯曲中心角为a,则距中性层y处(图3.1.6)的切向应变E为(3.1.1)切向应力为：(3.1.2)从上式可知，材料的切向应力。和切向应变£的大小只决定于y/p,及弯曲中心角无关。当变形不大,可以认为材料不变薄，且中性层仍在板料中间。板料变形区的内表层和外表层的切向应变及应力值(绝对值)最大，为：(3.L3)(3.1.4)若材料的屈服应力为。s,则弹性弯曲的条件为：即或5)式中相对弯曲半径r/t是弯曲变形程度的重要指标。当r/t减小到一定数值，即r/t=l/2(E/os-1)时，板料内、外表层金属纤维首先屈服，开始塑性变形。图3.1.6板料弯曲半径及弯曲中心角2 .塑性弯曲的应力应变状态当弯曲变形程度较大，rt<5时，板料上另外两个方向的应力应变值较大，不能忽略。变形区的应力和应变状态则为立体塑性弯曲应力应变状态。设板料弯曲变形区主应力和主应变的三个方向为切向(00、£9)、径向(ot、Et)、宽度方向(0、)o根据宽板(B/t>3)和窄板(B/tW3),变形区的应力应变状态归纳见3 .LIs（1）应变状态切向（长度方向）£：弯曲变形区外区金属纤维在切向拉应力的作用下受拉，产生伸长变形；内区金属纤维在切向压应力的作用下受压，产生压缩变形。并且该切向应变为绝对值最大的主应变。径向（厚度方向）Et:根据体积不变条件可知，沿着板料的宽度和厚度方向，必然产生及绝对值最大的主应变Et（切向）符号相反的应变。在板料的外区，切向最大主应变为伸长应变，所以径向应变£t为压缩应变，而内区，切向最大主应变为压缩应变，所以径向方向的应变Et为伸长应变。宽度方向£:根据板料的相对宽度（B/t）不同，可分两种情况，对于窄板（B/t<3）,材料在宽度方向上可自由变形，所以在外区的应变£为压应变，内区的应变£B为拉应变；而宽板（B/t>3）,由于材料沿宽向流动受到阻碍，几乎不能变形，则内、外区在宽度方向的应变E中=O。终上所述，窄板弯曲的应变状态是立体的，宽板弯曲的应变状态是平面的。（2）应力状态切向（长度方向）。：外区材料弯曲时受拉，切向应力为拉应力；内区材料弯曲时受压，切向应力为压应力。切向应力为绝对值最大的主应力。径向（厚度方向）。t：外区材料在板厚方向产生压缩应变Et,因此材料有向曲率中心移近的倾向。越靠近板料外表面的材料，其切向的伸长应变£t越大，所以材料移向曲率中心的倾向也越大。这种不同的移动使纤维之间产生挤压，因而在料厚方向产生了径向压应力Oto同样在材料的内区，料厚方向的伸长应变Et受到外区材料向曲率中心移近的阻碍，也产生了径向压应力。仁该压应力在板表面为零，由表及里逐渐递增，中性层处达到最大。宽度方向。：窄板弯曲时，由于材料在宽度方向可自由变形，故内、外层应力接近于零（0中0）。宽板弯曲时，宽度方向上由于材料不能自由变形,外区宽度方向的收缩受阻,则外区有拉应力。;内区宽度方向的伸长都受到限制，则内区有压应力。存在。所以，窄板弯曲的应力状态是平面的，宽板弯曲的应力状态是立体的。3.2弯曲力的计算弯曲力是设计冲压工艺过程和选择设备的重要依据之一。由于弯曲力受到材料性能、制件形状、弯曲方法、模具结构等多种因素的影响,因此很难用理论分析方法进行准确的计算，一般来讲校正弯曲力比自由弯曲力大。生产实际中常用下列经验公式作概略计算。1 .自由弯曲力V形件U形件F自一冲压行程结束时的自由弯曲力k-安全系数，取1.01.3b-弯曲材料的宽度t弯曲材料的厚度r一弯曲件的内弯曲半径b一材料的强度极限2 .校正弯曲力F校=qAF校一校正弯曲时的弯曲力A一校正部分垂直投影面积q一单位面积上的校正力单位校正力g的近似值(单位：MPa)材料材料厚度/mmW1>1-2>25>5-10铝101515-202O3O3040黄铜1520203030-40406010、15、20铜203030-404060608025、30、35钢3040405050707013.3弯曲件坯料展开3.3.1 弯曲中性层位置前述己知，在弹性弯曲时应变中性层及应力中性层是重合的，且通过毛坯横截面中心。在塑性弯曲中，当变形程度较小时，通常也认为应变中性层及弯曲毛坯截面中心轨迹相重合，即P0=r+t/2。但板料在实际弯曲生产中，冲压件的弯曲变形程度较大，这时应变中性层不及毛坯截面中心层重合，而是向内侧移动，致使应变中性层的曲率半径p<r+O.5to根据弯曲变形前后体积不变的条件，弯曲前变形区的体积是：(3.3.7)弯曲后变形区的体积是：(3.3.8)式中：L-板料变形区弯曲前的长度(mm)；b-板料变形区弯曲前的宽度（mm）:t?-板料变形区弯曲前的厚度（mm）；R一板料弯曲变形区的外圆角半径（mm）；b,-板料变形区弯曲后的宽度（mm）；r?-板料弯曲变形区的内圆角半径（mm）；a-弯曲中心角（弧度）。因为中性层的长度弯曲变形前后不变，即：（3.3.9）而且弯曲变形区变形前后体积不变，即，将式（3.3.7）、（3.3.8）及（3.3.9）代入得；（3.3.10）?设板料变形区弯曲后的厚度t'=nt?,则n=/t<为变薄系数，可查表3.3.3O将R=r+t'=r+nt代入式（3.3.10）,整理后可得出：(3.3.11)式中:B=b'/b为板宽系数，当b/t3时（宽板弯曲），8=1,不考虑畸变。表3.3.3弯曲90°时变薄系数n和X系数r/t0.10.250.51.02.04.048>8n0.820.870.920.960.990.9920.9951.0X0.320.350.380.420,4450,470.4750.5从式(3.3.11)可以看出，中性层位置及板料厚度t、弯曲半径r以及变薄系数n等因素有关。相对弯曲半径r/t越小，则变薄系数n越小、板厚减薄量越大，中性层位置的内移量越大。而相对弯曲半径r/t越大，则变薄系数n越大、板厚减薄量变得越小。当r/t大到一定值后，变形区减薄的问题已不再存在。在生产实际中为了使用方便，通常采用下面的经验公式确定来中性层的位置。(3.3.12)式中：X是及变形程度有关的中性层位移系数，其值可由表3.3.3查得。3 .3.2弯曲件坯料展开长度图3. 3. 10有圆角的弯曲件角的弯曲件图3. 3. 11无圆1.有圆角半径的弯曲(r>0. 5t)有圆角半径的弯曲件，毛坯展开尺寸等于弯曲件直线部分长度及圆弧部分长度的总和。(3.3.12)式中：L为弯曲件毛坯总长度(mm)；1i为各段直线部分长度(mm)；a为各段圆弧部分弯曲中心角(0);ri一各段圆弧部分弯曲半径(mm)；Xi为各段圆弧部分中性层位移系数。弯曲中心角为90°的单角弯曲件毛坯展开长度为：(3.3.13)2 .无圆角半径的弯曲(rW0,5t)无圆角半径弯曲件的展开长度一般根据弯曲前后体积相等的原则，考虑到弯曲圆角变形区以及相邻直边部分的变薄因素，采用经较链弯曲和一般弯曲件有所不同，较锌弯曲常用推卷的方法成形。在弯曲卷圆的过程中，材料除了弯曲以外还受到挤压作用，板料不是变薄而是增厚了，中性层将向外侧移动，因此其中性层位移系数K20.5。图3.3.12所示为校链中性层位置示意图。图3.3.13为常见的较链弯曲件图图3.3.12较链中性层位置3.3 .13较链弯曲件表3.3.5较链卷圆中性层位移系数K10,60.80.6080.81.O1.(TL2L2l,51.5Z8L82.q22,22.2K0.760.730.70.670.640.610.580.540.5通常板料弯曲中绝大部分属宽板弯曲，沿宽度方向的应变£bOo根据变形区弯曲变形前后体积不变的条件，板厚减薄的结果必然使板料长度增加。相对弯曲半径r/t愈小，板厚变薄量愈大，板料长度增加愈大。因此，对于相对弯曲半径r/t较小的弯曲件，必须考虑弯曲后材料的增长。此外，还有许多因素影响了弯曲件的展开尺寸，例如材料性能、凸模及凹模的间隙、凹模圆角半径以及凹模深度、模具工作部分表面粗糙度等；变形速度、润滑条件等也有一定影响。因此，按以上方法计算得到的毛坯展开尺寸，仅适用于一般形状简单、尺寸精度要求不高的弯曲件。对于形状复杂而且精度要求较高的弯曲件，计算所得结果和实际情况常常会有所出入，必须经过多次试模修正，才能得出正确的毛坯展开尺寸。模具制造时首先制作弯曲模具，初定毛坯裁剪试样经试弯修正，尺寸修改正确后再制作落料模。3.4 弯曲的质量问题及分析3.4.1 弯裂弯裂：外层纤维受拉变形而断裂开裂原因：(1)弯曲线方向（2）板料表面和冲裁断面的质量剪切表面有缺陷，不光洁，有毛刺采取措施：1）采用表面质量好无缺陷的材料；2）工件弯曲半径小于最小弯曲半径；3）弯曲线及材料的纤维方向垂直；4）毛坯中有毛刺的一面作为弯曲内侧。3.4.2 回弹常温下的塑性弯曲和其它塑性变形一样，在外力作用下产生的总变形由塑性变形和弹性变形两部分组成。当弯曲结束，外力去除后，塑性变形留存下来，而弹性变形则完全消失。弯曲变形区外侧因弹性恢复而缩短，内侧因弹性恢复而伸长，产生了弯曲件的弯曲角度和弯曲半径及模具相应尺寸不一致的现象。这种现象称为弯曲件的弹性回跳（简称回弹）。回弹是弯曲成形时常见的现象（图3.2.1）。但也是弯曲件生产中不易解决的一个棘手的问题。图3.2.1弯曲件的弹性回跳弯曲件的回弹现象通常表现为两种形式：一是弯曲半径的改变,由回弹前弯曲半径rt变为回弹后的rO。二是弯曲角度的改变,由回弹前弯曲中心角度at（凸模的中心角度）变为回弹后的工件实际中心角度O,如图3-7所示。回弹值的确定主要考虑这两个因素。若弯曲中心角a两侧有直边，则应同时保证两侧直边之间的夹角（称作弯曲角）的精度，参见图3-8。弯曲角O及弯曲中心角度a之间的换算关系为：-180o-a,注意两者之间呈反比关系。1 .回弹性的表现形式:（1）弯曲半径增大卸载前板料的内半径rp（及凸模的半径吻合）在卸载后增加至L弯曲半径的增加量为：r=rrP（3.2.1）（2）弯曲中心角的变化卸载前弯曲中心角为a（及凸模顶角相吻合），卸载后变化为a'。弯曲件角度的变化量a为：a=Qa，2.2）2 .影响弹性回跳的主要因素材料的力学性能材料的屈服点。S越高，弹性模量E越小，弯曲弹性回跳越大。这一点从图3.2.2曲线上很容易理解，a）图所示的两种材料的屈服极限基本相同，但E1E2。在弯曲变形程度相等的情况下，卸载后的两种材料的回弹量却不一样（2>l）ob）图所示的两种材料的弹性模数基本相同（EI=E2）,而屈服极限不同（£4>£3）,在弯曲变形程度相同的条件下，卸载后的回弹量则不同，经冷作硬化而屈服极限较高的软钢的回弹大于屈服极限较低的退火软钢。（a）。s相同，E不同；（b）。s不同，E相同I、III-退火软钢；Il-软镐黄铜；IV一冷变形硬化钢图3.2.2材料力学性能对回弹的影响（2）相对弯曲半径r/t相对弯曲变径r/t越大，板料的弯曲变形程度越小，在板料中性层两侧的纯弹性变形区增加越多（图3.1.4）,塑性变形区中的弹性变形所占的比例同时也增大。故相对弯曲变径r/t越大，则回弹也越大。（3）弯曲中心角弯曲中心角越大，表明变形区的长度越长(ra),故回弹的积累值越大，其回弹角大。但对弯曲半径的回弹影响不大。(4)弯曲方式及弯曲模板料弯曲方式有自由弯曲和校正弯曲。在无底的凹模中自由弯曲时，回弹大：在有底的凹模内作校正弯曲时，回弹值小。原因是:校正弯曲力较大，可改变弯曲件变形区的应力状态，增加圆角处的塑性变形程度。(5)弯曲件形状工件的形状越复杂，一次弯曲所成形的角度数量越多，各部分的回弹值相互牵制以及弯曲件表面及模具表面之间的摩擦影响，改变了弯曲件各部分的应力状态(一般可以增大弯曲变形区的拉应力)，使回弹困难，因而回弹角减小。如n形件的回弹值比U形件小，U形件又比V形件小。(6)模具间隙在压弯U形件时，间隙大，材料处于松动状态，回弹就大；间隙小，材料被挤压，回弹就小。(7)非变形区的影响变形区和非变形区是相对的，非变形区并非一点也不变形，即然有变形，多少要产生及变形区相反的回弹。在对V形件(r/tV0.20.3)进行校正弯曲时，图3.2.30由于对非变形区的直边部分有校直作用，所以弯曲后直边区的回弹和圆角区回弹方向是相反的。最终零件表现得的回弹是二者的叠加，则角度回弹量a可能为正、零或负值。当直边的回弹大于圆角的回弹，此时就会出现负回弹，弯曲件的角度反而小于弯曲凸模的角度。图3.2.3V形件校正弯曲的回弹3 .减小弹性回跳的措施弯曲件产生弹性回跳造成形状和尺寸误差，很难获得合格的制件。因此，生产中要采取措施来控制和减小回弹。常用控制弯曲件的回弹的措施有：1 .改进零件的结构设计在变形区压加强肋或压成形边翼，增加弯曲件的刚性，使弯曲件回弹困难，如图3.2.4。图3.2.4改进零件的结构设计2 .从工艺上采取措施(1)采用热处理工艺对一些硬材料和已经冷作硬化的材料，弯曲前先进行退火处理,降低其硬度以减少弯曲时的回弹，待弯曲后再淬硬。在条件允许的情况下，甚至可使用加热弯曲。(2)增加校正工序运用校正弯曲工序，对弯曲件施加较大的校正压力，可以改变其变形区的应力应变状态，以减少回弹量。通常，当弯曲变形区材料的校正压缩量为板厚的2%5%时，就可以得到较好的效果。3 .采用拉弯工艺对于相对弯曲半径很大的弯曲件，由于变形区大部分处于弹性变形状态，弯曲回弹量很大。这时可以采用拉弯工艺，如图3.2.5所示。1-上模；2-夹子；3-弹簧；4-下模图3.2.5拉弯工艺示意图图3.2.6拉弯时弯曲件切向应变的分析图3.2.4拉弯工艺示意图工件在弯曲变形的过程中受到了切向拉伸力的作用。施加的拉伸力应使变形区内的合成应力大于材料的屈服极限，中性层内侧压应变转化为拉应变，从而材料的整个横断面都处于塑性拉伸变形的范围（变形区内、外侧都处于拉应变范围），图3.2.6。卸载后内外两侧的回弹趋势相互抵消，因此可大大减少弯曲件的回弹。大曲率半径弯曲件的拉弯可以在拉弯机上进行。拉弯时，弯曲变形及拉伸的先后次序对回弹量有一定影响。先弯后拉比先拉后弯好。但先弯后拉的不足之处是已弯坯料及模具摩擦加大，拉力难以有效地传递到各部分，因此实际生产中采用拉+弯+拉的复合工艺方法。一般小型弯曲件可采用在毛坯直边部分加压边力限制非变形区材料的流动（见图3.2.7）,或者减小凸、凹模间隙使变形区的材料作变薄挤压拉伸的方法（见图3.2.8）,以增加变形区的拉应变。图3. 2. 7压边力拉弯示意图图3. 2. 8小间隙拉弯示意图4 .从模具结构上采取措施（1）补偿法利用弯曲件不同部位回弹方向相反的特点，按预先估算或试验所得的回弹量，修正凸模和凹模工作部分的尺寸和几何形状，以相反方向的回弹来补偿工件的回弹量,如图3.2.9所示，其中a）为单角弯曲时，根据工件可能产生的回弹量，将回弹角做在凹模上，使凹模的工作部分具有一定斜度。b）为双角弯曲时的凸、凹模补偿形式。双角弯曲时，可以将弯曲凸模两侧修去回弹角，并保持弯曲模的单面间隙等于最小料厚，促使工件贴住凸模，开模后工件两侧回弹至垂直。、C）是将模具底部做成圆弧形，利用开模后底部向下的回弹作用来补偿工件两侧向外的回弹。（2）校正法当材料厚度在08mm以上，塑性比较好，而且弯曲圆角半径不大时，可以改变凸模结构，使校正力集中在弯曲变形区，加大变形区应力应变状态的改变程度（迫使材料内外侧同为切向压应力、切向拉应变）。从而使内外侧回弹趋势相互抵消，图3.2.IOo图3.2.9用补偿法修正模具结构图3.2.10用校正法修正模具结构（3）纵向加压法在弯曲过程完成后，利用模具的突肩在弯曲件的端部纵向加压（如图3.2.11所示），使弯曲变形区横断面上都受到压应力，卸载时工件内外侧的回弹趋势相反，使回弹大为降低。利用这种方法可获得较精确的弯边尺寸，但对毛坯精度要求较高。3. 2.12聚氨酯弯曲模（4）采用聚氨酯弯曲模利用聚氨酯凹模代替刚性金属凹模进行弯曲（见图3.2.12）。弯曲时金属板料随着凸模逐渐进入聚氨酯凹模，激增的弯曲力将会改变圆角变形区材料的应力应变状态，达到类似校正弯曲的效果，从而减少回弹O3. 4.3偏移坏料在弯曲过程中沿制件的长度方向产生移动，使制件两边的高度不符合图样要求的现象称为偏移。产生原因如下图所示：解决措施：（1）采用压料装置;（2）设计合理的定位板（外形定位）或定位销（内形定位）；4. 4.4翘曲宽板弯曲时，当卸去外载荷取出制件时，制件会出现教材图3.24所示的纵向翘曲1. 翘曲产生的原因宽板弯曲时宽度方向的应力。3在外层为拉应力，而在内层为压应力,因此宽度方向的变形受到限制。在弯曲过程中，为保持弯曲线的笔直状态，这两个拉压相反的应力在横向形成一个平衡力矩Mbo所以弯曲结束后，在宽度方向会产生及Mb方向相反的弯曲，即翘曲。2. 减小翘曲的措施从模具结构上采用措施，如采用带侧板的弯曲模，可阻止材料弯曲线侧向流动而减少翘曲；还可以在弯曲模上将翘曲量设计在及翘曲方向相反的方向上。3. 4.5截面畸变窄板弯曲，外层长度方受拉伸长，引起宽度和厚度方向的收缩，而内层长度方向受压收缩，使宽度和厚度方向增加。因此，弯曲的结果是板材截面由矩形变为梯形（扇形），同时内外层表面发生微小的翘曲。如果弯曲件的宽度b精度要求较高,不允许有教材图3.26所示的b1>b的鼓起现象，可在弯曲两端预先做出工艺切口。3.5 弯曲件的工艺性3. 5.1弯曲件工艺性分析弯曲件的工艺性是指弯曲件的形状、尺寸、材料的选用及技术要求等是否满足弯曲加工的工艺要求。具有良好冲压工艺性的弯曲件，不仅能提高工件质量，减少废品率，而且能简化工艺和模具结构，降低材料消耗。弯曲件的结构，应具有良好的弯曲工艺性，这样可简化工艺过程，提高弯曲件尺寸精度。弯曲件的结构工艺性分析是根据弯曲过程的变形规律，并总结弯曲件实际生产经验提出的。通常结构上主要考虑如下几个方面：1弯曲件的弯曲半径弯曲件的弯曲半径不宜过大和过小。过大因受回弹的影响，弯曲件的精度不易保证；过小时会产生拉裂，弯曲半径应大于表3.3.1所列的许可最小相对弯曲半径。否则应选用多次弯曲，并在两次弯曲之间增加中间退火工序。对厚度较厚的弯曲件可在弯曲角内侧开槽后再进行弯曲（图3.5.1）。图工5.1压槽后再进行弯曲2 .弯曲件形状及尺寸的对称性弯曲件的形状及尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大。当冲压不对称的弯曲件时，因受力不均匀，毛坯容易偏移（图工5.2）,尺寸不易保证。为防止毛坯的偏移，在设计模具结构时应考虑增设压料板，或增加工艺孔定位。弯曲件形状应力求简单，边缘有缺口的弯曲件，若在毛坯上先将缺口冲出，弯曲时会出现叉口现象，严重时难以成形。这时必须在缺口处留有连结带，弯曲后再将连接带切除（图3.5.3）。图3.5.2弯曲件形状对弯曲过程的影响图3.5.3弯曲件边缘缺口对弯曲过程的影响3 .弯曲件直边高度对弯曲的影响（图3.5.4）保证弯曲件直边平直的直边高度h不应小于2t（图a）,否则需先压槽或加高直边,弯曲后切掉（图b）o如果所弯直边带有斜线，且斜线达到变形区造成开裂，则应改变零件的形状（图c、d）o图3.5.4弯曲件直边的高度对弯曲的影响（4）弯曲件孔边距离带孔的板料在弯曲时，如果孔位位于弯曲变形区内，则孔的形状会发生畸变。因此，孔边到弯曲半径r中心的距离（图3.5.5）要满足以下关系：当tV2mm时，L2t：t2mm时;1.22t。图3.5.5弯曲件的孔边距3.5.6防止孔变形的措施图3.5.7防止弯曲边交接处应力集中的措施a）冲裁卸荷孔b）切槽C）将弯曲线位移一段距离（6）弯曲件尺寸的标注应考虑工艺性弯曲件尺寸标注不同，会影响冲压工序的安排。图3.5.8a）所示的弯曲件尺寸标注，孔的位置精度不受毛坯展开尺寸和回弹的影响,可简化冲压工艺。采用先落料冲孔，然后再弯曲成形。b）、C）图所示的标注法，冲孔只能安排在弯曲工序之后进行，才能保证孔位置精度的要求。在不存在弯曲件有一定的装配关系时，应考虑图a的标注方法。I图3.5.8尺寸的标注对弯曲工艺的影响3.5. 2弯曲工序安排弯曲件的弯曲工序安排是在工艺分析和计算后进行的工艺设计工作。形状简单的弯曲件，如V形件、U形件、Z形件等都可以一次弯曲成形。形状复杂的弯曲件，一般要多次弯曲才能成形。弯曲工序的安排对弯曲模的结构、弯曲件的精度和生产批量影响很大。1 .弯曲件工序安排的原则（1）对多角弯曲件，因变形会影响弯曲件的形状精度，故一般应先弯外角，后弯内角。前次弯曲要给后次弯曲留出可靠的定位，并保证后次弯曲不破坏前次已弯曲的形状。（2）结构不对称弯曲件，弯曲时毛坯容易发生偏移，应尽可能采用成对弯曲后，再切开的工艺方法，图3.5.9。图3. 5. 9成对弯曲图3. 5. 10级进模弯曲成形图3.5.11次弯曲成形图例图3.5.12两次弯曲成形图例图3.5.13三次弯曲成形图例图3.5.14多次弯曲成形图例3.6 弯曲模工作部分设计3. 6.1弯曲凸模的圆角半径当弯曲件的相对弯曲半径r/tV58,且不小于rmin/t时，凸模的圆角半径一般等于弯曲件的圆角半径。若弯曲件的圆角半径小于最小弯曲半径(rVrmin)时，首次弯曲可先弯成较大的圆角半径，然后采用整形工序进行整形，使其满足弯曲件圆角的要求。若弯曲件的相对弯曲半径较大(r/t>10),精度要求较高时，由于圆角半径的回弹大，凸模的圆角半径应根据回弹值作相应的修正。4. 6.2弯曲凹模的圆角半径及其工作部分的深度凹模的圆角半径的大小对弯曲变形力和制件质量均有较大影响，同时还关系到凹模厚度的确定。凹模圆角半径过小，坯料拉入凹模的滑动阻力大，使制件表面易擦伤甚至出现压痕。凹模圆角半径过大，会影响坯料定位的准确性。凹模两边的圆角要求制造均匀一致，当两边圆角有差异时，毛坯两侧移动速度不一致，使其发生偏移。生产中常根据材料的厚度来选择凹模圆角半径：当tW2mm时，rA=(36)tt=24时，rA=(23)tt>4mm时，rA=2t或按有关设计资料选取。图3.6.1为弯曲模结构尺寸示意图。图3.6.1弯曲模结构尺寸V型弯曲凹模其底部圆角半径可依据弯曲变形区坯料变薄的特点取：r'A=(0.60.8)(rT+t),或在底部开退刀槽。2 .凹模工作部分深度弯曲凹模深度10要适当。过小时，坯件弯曲变形的两直边自由部分长，弯曲件成形后回弹大，而且直边不平直。若过大，则模具材料消耗多，而且要求压力机具有较大的行程。弯曲V形件时，凹模深度及底部最小厚度参见表3.4.1。弯曲IJ形件时，若弯边高度不大,或要求两边平直，则凹模深度应大于零件高度，如图3.9Ib)所示。如果弯曲件边长较大，而对平直度要求不高时，可采用图3.9IC)所示的凹模形式。弯曲U形件的凹模参数见表3.9和3.IO所示。表3.4.1弯曲V形件的凹模深度10及底部最小厚度值h(mm)弯曲件边长1(三)材料厚度t(mm)224>4h10h.1.0h101CT25>25502010152215>50"7522152027253230>2720253230373575、10032253037354240>37303542404750100"150表3.9弯曲U形件凹模的h0值(mm)板料厚度tW12234455飞677"8810h03456810152025表3.4.3弯曲U形件的凹模深度10(mm)弯曲件边材料厚度？t?(mm)长1(mm)<1>12>24>4飞>610<50152025303550、75202530354075Oo25303540401001503035405。5015020040455565653 .6.3弯曲凸模和凹模之间的间隙及宽度尺寸V形件弯曲模，凸模及凹模之间的间隙是由调节压力机的装模高度来控制。对于U形件弯曲模，则必须选择适当的间隙值。凸模和凹模间的间隙值对弯曲件的回弹、表面质量和弯曲力均有很大的影响。若间隙过大，弯曲件回弹量增大，误差增加，从而降低了制件的精度。当间隙过小时，会使零件直边料厚减薄和出现划痕，同时还降低凹模寿命。生产中凸模和凹模间的间隙值可由下式决定：弯曲有色金属c=tmin÷nt;弯曲黑色金属c=t+nt;式中C为弯曲凸模及凹模的单面间隙(mm)；t、tmin为材料厚度的基本尺寸和最小尺寸(mm)；n为间隙系数，见表3.4.4。表3.IlU形弯曲件弯曲模的凸、凹模间隙系数n值弯曲弯曲件宽度B2H弯曲件宽度B>2H件板料厚度I(mm)高度<<0.622.144.150.622.广44.27.67.612H0.50.5100.050.050.040.100.100.08200.050.050.040.030.100.100.080.060.06350.070.050.040.030.150.100.080.060.06500.100.070.050.040.200.150.100.060.06700.100.070.050.050.200.15OjO0.100.081000.070.050.050.150.100.100.081500.100.070.050.200.150.100.102000.100.070.070.200.150.150.104.凸模和凹模工作尺寸及公差设计凸模和凹模工作宽度尺寸及弯曲件的尺寸标注有关。设计原则是：弯曲件标注外形尺寸时，则以凹模为设计基准件，间隙取在凸模上:当弯曲件标注的是内形尺寸时，选择凸模为设计基准件，间隙取在凹模上。图3.6.2是工件的标注及模具尺寸示意图。在确定尺寸时，还应注意弯曲件精度、回弹趋势和模具的磨损规律等。图3.6.2工件尺寸标注及模具尺寸(1)弯曲件标注外形尺寸(图3.4.22b)当弯曲件为双向对称偏差时，凹模尺寸为:(3.4.1)当弯曲件为单向偏差时，凹模尺寸为："(3,4.2)凸模尺寸为：(3.4.3)或者凸模尺寸按凹模实际尺寸配制，保证单面间隙值Co(2)弯曲件标注内形尺寸(见图3.4.22c)当弯曲件为双向对称偏差时，凸模尺寸为：(3.4.4)当