冲压模具设计与实践 教学课件 ppt 作者 范建蓓 教学单元四 弯曲工艺与弯曲模设计

1、冲压工艺模具及设备,第四章 弯曲工艺与弯曲模设计,目录,4.1 任务引入,4.2 相关知识,4.3 任务实施,思考与练习题,弯曲工艺与弯曲模设计,4.1 任务引入,弯曲方法可分为压弯、折弯、滚弯、拉弯等。为压板与保持架零件，要将平板坯料加工成图中所示形状的冲件。,讨论这两个零件的成形工艺及弯曲模设计。,这些是学习单元要讨论解决的内容。,试确定冲压成形工艺及模具设计。,压板与保持架零件的弯曲,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2 相关知识,弯曲变形分析及特点,弯曲件的质量问题及控制,弯曲件的工艺性,弯曲件坯料尺寸的计算,弯曲力的计算,弯曲件的工序安排,弯曲模典型结构,弯曲模工作部分设计,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2.1 弯曲变形分析及特点,1. 弯曲变形过程,V形件的弯曲是板料最基本的弯曲。,弯曲变形过程,弯曲工艺与弯曲模设计,2. 弯曲变形特点,板料弯曲前后网格的变化,（1）弯曲变形区的位置,弯曲变形区主要集中在圆角部分，此处正方形网格已变成扇形；在圆角与直边交界附近只有少量变形，其余直边部分不发生变形。,（2）应变中性层,变形区在由外侧的拉伸应变过渡到内侧的压缩应变时，必然存在一层金属的纤维

2、长度在变形前后保持不变，此层称为应变中性层。,弯曲工艺与弯曲模设计,（3）变形区厚度和板料长度,变薄后的厚度为：,（4）变形区的断面,窄板弯曲后的断面变化,弯曲工艺与弯曲模设计,3. 弯曲变形时的应力、应变状态,（1）应变状态,外侧伸长应变，内侧压缩应变。其应变1为绝对值最大的主应变。,1）长度方向（切向）,2）厚度方向（径向）,根据塑性变形体积不变定律可知，沿着板料的宽度和厚度方向，必然产生与1符号相反的应变。在板料的外侧，厚度方向的2为压缩应变；在板料的内侧，厚度方向的2为拉伸应变。,弯曲工艺与弯曲模设计,弯曲工艺与弯曲模设计,3）宽度方向（轴向）,窄板弯曲b/t3时，材料在宽度方向可以自由变形，因此外侧为压缩应变，内侧为拉伸应变；宽板弯曲b/t3时，沿宽度方向，板料的变形受到材料彼此的限制，使内侧和外侧的应变3近似为零。,（2）应力状态,1）长度方向（切向） 外侧受拉应力，内侧受压应力。其应力1为最大主应力。,弯曲工艺与弯曲模设计,2）厚度方向（径向）,在弯曲过程中，材料有挤向曲率中心的倾向。,3）宽度方向（轴向）,窄板弯曲b/t3时：其内侧和外侧的应力均可忽略为零。 宽板弯曲b

3、/t3时：外侧材料在横向的收缩受阻，产生拉应力3，内侧横向拉伸受阻，产生压应力3。,板料在弯曲过程中的应力、应变状态,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2.2 弯曲件的质量问题及控制,1. 回弹及其控制,弯曲时的回弹,回弹的大小：,弯曲工艺与弯曲模设计,（1）影响回弹的因素,1）材料的力学性能,2）相对弯曲半径r/t,3）弯曲件的形状,4）模具间隙,5）弯曲力,（2）回弹值的确定,1）大变形自由弯曲（r/t5）,只考虑角度的回弹，回弹角应作如下修正：,弯曲工艺与弯曲模设计,单角自由弯曲90时的平均回弹角,弯曲工艺与弯曲模设计,2）小变形自由弯曲（r/t10）,弯曲半径及弯曲角均有较大变化，用下列公式计算回弹补偿时弯曲凸模的圆角半径及角度。,棒料弯曲时，其凸模圆角半径按下式计算：,弯曲工艺与弯曲模设计,3）校正弯曲时的回弹值,只考虑弯曲角的回弹值。弯曲角的回弹值可按下表中的经验公式计算。,V形件校正弯曲时的回弹角,弯曲工艺与弯曲模设计,（3）减小回弹的措施,1）改善冲件的结构,a）加强部件变形部位的刚性。,b）设计有利于变形的弯曲形状。,c）采用s/E小，力学性能稳定和板料厚度均匀的材料，以减小

4、回弹。,改善冲件结构减小回弹,弯曲工艺与弯曲模设计,2）采用正确的弯曲工艺,a）采用校正弯曲。,b）采用拉弯工艺。,c）采用端部加压弯曲。,d）对经冷作硬化后的材料在弯曲前进行退火处理，弯曲后再用热处理方法恢复处理性能。,拉弯工艺,采用端部加压减小回弹,弯曲工艺与弯曲模设计,3）合理设计弯曲模结构,补偿回弹,增大局部变形减小回弹,采用软凹模弯曲减小回弹,弯曲工艺与弯曲模设计,2. 弯裂及其控制,板料弯曲时外层受拉，当拉伸应力超过材料的强度极限时，板料外层将出现弯曲裂纹。,（1）最小相对弯曲半径,弯曲时的变形情况,相对弯曲半径r/t反映了板料的弯曲变形程度，r/t越小，弯曲变形程度越大。,弯曲工艺与弯曲模设计,（2）影响最小相对弯曲半径的因素,1）材料的力学性能和热处理状态,2）弯曲中心角,3）板料的表面和侧面质量,4）板料的弯曲方向,板料纤维方向对rmin/t的影响,弯曲工艺与弯曲模设计,（3）控制弯裂的措施,1）通过热处理工艺或采用塑性较好的材料，改善弯曲成形性能。 2）采用整修、挤光、滚光等方法改善板料表面和侧面质量。 3）弯曲时将毛刺一面处于弯曲内侧。 4）采取两次弯曲的工艺方法

5、，扩大变形区域，减小每次弯曲的变形程度，从而减小外层材料的伸长率。 5）对较厚板料时，可采取先在弯角内侧开出工艺槽后再进行弯曲的工艺。对于薄料，可在弯角处压出工艺凸肩。,弯曲工艺与弯曲模设计,3. 偏移及其控制,减少弯曲偏移通常采用的方法如下：,弹性压料装置与销钉定位,成对弯曲,弯曲工艺与弯曲模设计,4. 其它常见质量问题,4.2.3 弯曲件的工艺性,1. 弯曲件的结构与尺寸,弯曲工艺与弯曲模设计,（1）弯曲件的形状,增添连接带和定位工艺孔的弯曲件,弯曲工艺与弯曲模设计,（2）最小弯曲半径,弯曲件的弯曲半径不宜小于最小弯曲半径，否则会造成变形区外层材料弯裂。,（3）弯曲件孔边距,孔边到弯曲半径中心的距离要保证：当t2mm时，Lt；当t2mm时，L2t。,弯曲件孔边距,弯曲工艺与弯曲模设计,（4）弯曲件的弯边高度,弯曲边的高度要求,（5）避免弯边根部开裂,避免弯边根部开裂,弯曲工艺与弯曲模设计,（6）弯曲件尺寸标注,弯曲件的尺寸标注,2. 弯曲件的精度,弯曲工艺与弯曲模设计,弯曲件未注公差的长度尺寸的极限偏差,弯曲件角度的自由公差值,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2.4 弯曲件坯料尺寸的计算

6、,1. 中性层位置的确定,中性层位置以曲率半径表示，常用下列经验公式确定：,式中 r弯曲件的内弯曲半径； t材料厚度； x中性层位移系数。,中性层位移系数x值,2. 弯曲件展开尺寸计算,弯曲工艺与弯曲模设计,弯曲件展开长度等于各直边部分长度与各圆弧部分长度之和。,（1）r0.5t的弯曲件,式中 Lz坯料展开总长度（mm）； 弯曲中心角（）。,弯曲工艺与弯曲模设计,（2）r0.5t的弯曲件,r0.5t的弯曲件坯料长度计算公式,弯曲工艺与弯曲模设计,（3）铰链式弯曲件,其坯料长度Lz可按下式近似计算：,式中 l直线段长度； r铰链内半径； x1中性层位移系数。,卷边时中性层位移系数x1,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2.5 弯曲力的计算,1. 自由弯曲时的弯曲力,V形件的弯曲力,U形件的弯曲力,式中 F自冲压行程结束时的自由弯曲力，N； B弯曲件的宽度（mm）； r弯曲件的内弯曲半径（mm）； t弯曲件材料厚度（mm）； b弯曲件的内弯曲半径（mm）； K安全系数，一般取K1.3；,2. 校正弯曲时的弯曲力,校正弯曲时一般只计算校正力。V形件和U形件的校正力均按下式计算：,式中 F校校正弯曲时

7、的弯曲力（N）； A 校正部分垂直于凸模运动方向上的投影面积（mm2）； q 单位面积校正力（MPa）,单位面积校正力q/ MPa,弯曲工艺与弯曲模设计,3. 顶件力或压料力,顶件力FD（或压料力FY）可以近似取自由弯曲力的3080，即：,4. 压力机标称压力的确定,对于有压料的自由弯曲，压力机标称压力为：,对于校正弯曲，压力机标称压力可取:,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2.6 弯曲件的工序安排,弯曲件的工序安排应根据工件形状、精度要求的高低、生产批量的大小以及材料的机械性能等因素进行考虑。,1. 形状简单的弯曲件,一次弯曲成形,2. 形状复杂的弯曲件,两次弯曲成形,三次弯曲成形,弯曲工艺与弯曲模设计,3. 批量大、尺寸较小的弯曲件,连续冲压工艺成形,4. 非对称弯曲件,成对弯曲成形,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2.7 弯曲模典型结构,（1）单工序弯曲模,1）V形件弯曲模,V形件弯曲模,1槽形模柄 2销钉 3凸模 4定位板 5凹模 6顶杆 7弹簧,弯曲工艺与弯曲模设计,2）L形件弯曲模,L形件弯曲模,1凸模 2反侧压板 3凹模 4定位销 5顶板 6压料板,弯曲工艺与弯曲模设计,3）U形件弯

8、曲模,上出件U形弯曲模,1凸模 2定位销 3顶板 4定位板 5凹模 6下模座,闭角U形件弯曲模,1凸模 2定位销 3顶杆 4凹模 5凹模镶件 6拉簧 7下模座 8弹簧座 9弹簧,弯曲工艺与弯曲模设计,4） 形件弯曲模,形件一次成形弯曲模,形件二次成形弯曲模,1凸凹模 2凹模 3活动凸模 4顶杆,弯曲工艺与弯曲模设计,5）Z形件弯曲模,Z形件弯曲模,1顶板 2定位销 3反侧压板 4凸模 5凹模 6上模座 7压块 8橡皮 9凸模托板 10活动凸模 11下模座,弯曲工艺与弯曲模设计,6）圆形件弯曲模,小圆弯曲模,1凸模芯棒 2活动凹模 3斜楔,大圆两次弯曲模,a）首次弯曲 b）二次弯曲 1凸模 2凹模 3定位板,大圆三次弯曲模,a）首次弯曲 b）二次弯曲 c）三次弯曲,弯曲工艺与弯曲模设计,7）铰链件弯曲模,铰链件弯曲工序的安排,铰链件弯曲模,1斜楔 2凹模 3凸模 4弹簧,双头铰链件弯曲模,1-下模座 2、10-螺钉 3、11-销钉 4-活动凹模 5-斜楔 6-弹簧 7-压紧块 8-限位钉 9-上模座 12-斜楔固定板 13-导滑块 14-拉簧 15-定位板,弯曲工艺与弯曲模设计,8）其它

9、形状件的弯曲模,滚轴式弯曲模,1凸模 2定位板 3凹模 4转轴凸凹模 5挡板,带摆动凸模的弯曲模,1摆动凸模 2压料装置 3凹模,带摆动凹模的弯曲模,1凸模 2定位板 3摆动凹模,弯曲工艺与弯曲模设计,（2）复合模,复合弯曲模,a)、b) 切断、弯曲复合模结构简图 c) 落料、弯曲、冲孔复合模,弯曲工艺与弯曲模设计,（3）级进弯曲模,冲裁、弯曲、切断级进冲压工艺图,两工位复合级弯曲进模,1-凸凹模 2-推件块 3-卸料板 4-冲孔凸模 5-反侧压块 6-弯曲凸模 7-下剪刃 8-冲孔凹模,弯曲工艺与弯曲模设计,4.2.8 弯曲模工作部分设计,弯曲凸、凹模工作部分的结构及尺寸,弯曲工艺与弯曲模设计,1. 凸模圆角半径rp,当弯曲件的相对弯曲半径r/t5-8、且不小于rmin/t时，凸模圆角半径取等于弯曲件的圆角半径。若r/trmin/t，则可先弯成较大的圆角半径，然后再采用整形工序进行整形。 当弯曲件的相对弯曲半径r/t10时，还应考虑回弹，根据回弹值对凸模的圆角半径作相应的修正。,2. 凹模圆角半径rd,生产中，凹模圆角半径rd通常根据材料厚度选取： t2mm时，rd（36）t t24mm时，rd（23）t t4mm时，rd2t,弯曲工艺与弯曲模设计,3. 凹模深度l0,V形件弯曲模的凹模深度l0及底部最小厚度h/mm,U形件弯曲凹模的h0/mm值,弯曲工艺与弯曲模设计,U形件弯曲模的凹模深度l0/mm,弯曲工艺与弯曲模设计,4. 凸、凹模间隙,U形件弯曲模的凸、凹模单边间隙一般可按如下公式确定： 弯曲有色金属时 Ztminct 弯曲黑色金属时 Ztmaxct,U形件弯曲模凸、凹模的间隙系数c值,弯曲工艺与弯曲模设计,5. 弯曲凸、凹模横向尺寸及公差,标注外形与

《冲压模具设计与实践 教学课件 ppt 作者 范建蓓 教学单元四 弯曲工艺与弯曲模设计》由会员E****分享，可在线阅读，更多相关《冲压模具设计与实践 教学课件 ppt 作者 范建蓓 教学单元四 弯曲工艺与弯曲模设计》请在金锄头文库上搜索。