项目三 u形架弯曲模.doc

项目三项目三 U U 形架弯曲模形架弯曲模项目三 U 形架弯曲模本项目设计任务学习情境一 弯曲变形及质量分析 一、弯曲概述弯曲是将板料、型材、管材或棒料等按设计要求弯成一定的角度和一定的曲率，形成所需形状零件的冷冲压工序如图 3-4 所示是典型的 V 形件弯曲模平板坯料由凹模 4 以及挡料销 10 定位，上模工作零件凸模向下运动与凹模共同对坯料进行弯曲，成形后的零件由顶杆 9 顶出，同时顶杆还可以起压料作用，防止坯料在弯曲的过程中发生偏移二、弯曲变形过程及变形特点1.弯曲变形过程弯曲分自由弯曲和校正弯曲前者是指弯曲终了时工件与凸模、凹模相互吻合后不再受到冲击作用，而后者是指工件与凸模、凹模相互吻合后还受到冲击，此时的冲击对弯曲件起校正作用，使弯曲件得到更小的回弹图 3-5 所示为板料在 V 形模内校正弯曲过程在凸模的压力下，板料受弯距作用，首先经过弹性变形，然后进入塑性变形在塑性变形的初始阶段，板料是自由弯曲，随着凸模的下压，板料与凹模 V 形表面逐渐靠近同时曲率半径和弯曲力臂逐渐变小，由 r0 变为 r1，LA 变为 l1；凸模继续下压，板料弯曲变形区进一步减小，直到与凸模成三点接触，此时曲率半径减小到 r2；此后板料的直边部分向与以前相反的方向变形，到行程终了时，凸、凹模对弯曲件进行校正，使其直边、圆角与凸模全部靠紧。

因此，弯曲成形的效果表现为板料弯曲变形区曲率半径和两直边夹角的变化2.弯曲变形特点分析变形时坯料的受力情况1).弯曲变形主要发生在弯曲带中心角 α 范围内，中心角以外基本不变形如图 3-7 所示，弯曲后工件角度为 φ，反映弯曲变形区的弯曲带中心角为 α，二者关系为：α=180o-φ2).弯曲变形区内网格的变形情况说明，坯料在长、宽、厚三个方向都发生了变形三、弯曲变形的质量分析弯曲件的质量问题主要涉及弯裂、弯曲回弹、偏移、翘曲、畸变等1.弯曲变形程度与最小弯曲半径(1)弯曲变形程度在弯曲变形过程中，弯曲件的外层受拉应力当料厚一定时，弯曲半径越小，拉应力就越大当弯曲半径小到一定程度时，弯曲件的外层由于受过大的拉应力作用而出现开裂因此常用板料的相对弯曲半径 r/t 来表示板料弯曲变形程度的大小2)最小弯曲半径通常将不致使材料弯曲时发生开裂的最小弯曲半径的极限植，称为该材料的最小弯曲半径各种不同材料的弯曲件都各自有最小弯曲半径一般情况下，不宜使制件的圆角半径等于最小弯曲半径，应尽量取大一些只有当产品结构上有要求时，才采用最小弯曲半径2.弯裂与最小相对弯曲半径的控制(1)最小相对弯曲半径：如图 3-10 所示，设弯曲件中性层的曲率半径为 ρ，弯曲带中心角为 a，则最外层金属的伸长率 δ 外为设中性层位置在半径为 ρ=r+t/2 处，并且弯曲后料厚保持不变，则 r1=r+t(3-1)将 δ 外用材料的许用伸长率[δ]代入，可以求得 rmin/t(3-2)(2)最小弯曲半径影响因素材料的力学性能：材料的塑性越好，其伸长率 δ 值越大；从公式 3-2 可以知道，此时材料的最小相对弯曲半径也越小。

弯曲方向：冷冲压用板料具有各向异性，沿纤维方向的力学性能较好，不容易拉裂因此当弯曲线与纤维方向垂直时，rmin/t 的数值最小，而平行时最大在双弯曲时应使弯曲线与纤维方向成一定的角度，如图3-11 所示弯曲件角度 φ：弯曲件角度 φ 越大，最小相对弯曲半径 rmin/t 越小主要原因是在弯曲过程中，毛坯的变形并不局限在圆角变形区由于材料的相互牵连，其变形影响到圆角附近的直边，实际上扩大了弯曲变形的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，对于圆角外层纤维濒于拉裂的极限状态有所缓解，使最小相对弯曲半径减小φ 越大，圆角中段变形程度的缓解程度越明显，因此，许可的最小相对弯曲半径 rmin/t 越小板料的热处理状态：经过退火的板料塑性好，rmin/t 小些；经过冷作硬化的板料塑性降低，rmin/t 应增大板料的边缘以表面状态：下料时板料边缘的冷作硬化、毛刺以及板料表面带有划伤等缺陷，弯曲时容易受到拉伸应力而破裂，使最小相对弯曲半径增大为了防止弯裂，可以将板料上的大毛刺去除，小毛刺放在弯曲圆角的内侧板宽的影响：窄板（B/t（r+2t） 当 h 较小时，弯边在模具上支持的长度过小，不容易形成足够的弯矩，很难得到形状准确的零件。

如果 h2t若孔边至弯曲半径 r 中心距离过小，为了防止弯曲时孔发生变形，可以在弯曲线上冲工艺孔（图 3-31(b)）或工艺槽（图 3-31(c)） 如果零件孔的精度要求较高，则应该弯曲后再冲孔6)添加连接带和定位工艺孔在变形区附近有缺口的弯曲件，如果在坯料上先将缺口冲出，弯曲时则会出现叉口，严重的无法成形此时，应在缺口处留连接带，待弯曲成形后再将连接带切除，如图 3-32(a)、图 3-32(b)所示为了保证坯料在弯曲模内准确定位，或防止在弯曲过程中坯料的偏移，最好能够在坯料上预先增加工艺孔，如图 3-32(b)、图 3-32(c)所示7)弯曲件的尺寸标注尺寸标注对弯曲件的生产工艺有很大的影响如图 3-33 所示，弯曲件孔的位置尺寸标注有三种形式对于第一种标注形式，孔的位置精度不受坯料展开长度和回弹的影响，会大大简化工艺和模具设计，因此在不要求弯曲件有一定的装配关系时，应尽量考虑冲压工艺的方便来标注尺寸二、弯曲件展开尺寸计算在板料弯曲时，弯曲件展开尺寸准确与否，直接关系到所弯工件的尺寸精度而弯曲中性层在弯曲变形前后的长度不变，因此，可以利用中性层长度作为计算弯曲部分展开长度的依据1、弯曲中性层位置的确定根据中性层的定义，弯曲件的坯料长度应该等于中性层的展开长度。

中性层位置以曲率半径 ρ 表示，如图 3-40 所示通常采用下面的经验公式确定：ρ=r+xt (3-6)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，见表 3-6表 3-6 中性层位移系数 x 的值r/t0.10.20.30.40.50.60.70.811.2x0.210.220.230.240.250.260.280.30.320.33r/t1.31.522.534567≥8x0.340.360.380.390.40.420.440.460.480.50图 3-34 r>0.5t 的弯曲件 图 3-35 弯曲中性层位置2、弯曲件展开尺寸计算中性层位置确定以后，对于形状比较简单、尺寸精度要求不高的弯曲件，可以直接按照下面介绍的方法计算展开尺寸；对于形状复杂或精度要求较高的弯曲件，在利用下面介绍方法初步计算出展开长度以后，还需要反复试弯不断修正，才能最后确定毛坯的形状和尺寸在生产中宜先制造弯曲模，然后制造落料模1)r>0.5t 的弯曲件一般将 r>0.5t 的弯曲称为有圆角半径的弯曲。

由于变薄不严重，按中性层展开的原理，坯料总长度应等于弯曲件直线部分和圆弧部分长度之和，如图 3-34 所示式中 LZ-坯料展开总长度；α-弯曲中心角（o） 2)r0.5～0.6>0.6～0.8>0.8～1>1～1.2>1.2～1.5x10.760.730.70.670.64r/t>1.5～1.8>1.8～2>2～2.2>2.2x10.610.580.540.5[例 3-2]计算如图 3-43 所示弯曲件的坯料展开长度解：工件弯曲半径 r>0.5t，故坯料展开长度公式为：LZ=2（l 直 1+l 直 2+l 弯 1+l 弯 2）查表 3-6，当 r/t=2 时，x=0.38；当当 r/t=3 时，x=0.4l 直 1=EF=[32.5-(30×tan30o+4×tan30o)]=12.87mml 直 2=bc=[30/(cos30o)-(8×tan60o+4×tan30o)]=18.47mml 弯 1=[πα(r+xt)]/180=[π×60(4+0.38×2)]/180=4.98mml 弯 2=[πα(r+xt)]/180=[π×60(6+0.4×2)]/180=7.12mm因此坯料展开长度 LZ 为：LZ=2×（12.87+18.47+4.98+7.12）=86.88mm三、弯曲力的计算1.自由弯曲的弯曲力V 形件弯曲力（3-8）U 形件弯曲力（3-9）式中 F 自-自由弯曲在冲压行程结束时的弯曲力；Ｂ-弯曲件的宽度；ｔ-弯曲材料的厚度；ｒ-弯曲件的内弯曲半径；σb-材料的抗拉强度；Ｋ-安全系数，一般取Ｋ＝1.33．6．2 校正弯曲时力的弯曲F 校=APF 校=Ap （3-10）式中 F 校 F 校-校正弯曲应力；A-校正部分投影面积；P-单位面积校正力，其值见表 3-9。

表 3-9 单位面积校正力 P Mpa材料料厚 t/mm材料料厚 t/mm～33～10～33～10铝黄铜30～4060～8050～6080～10010、20 钢25、35 钢80～100100～120100～120120～1502.顶件力或压料力弯曲模结构带有顶件装置或压料装置时，顶件力(FD)或压料力(FY)一般可以取自由弯曲力的 30%3．63 顶件力或压料力当弯曲模设有顶件装置或压料装置时，其顶件力（或压料力）FD（或 FY）可以近似取自由弯曲力的 30%～8080%，即即FD=（0.3～0.8）F 自 3. 压力机吨位选取对于有压料的自由弯曲F 压≥FY+F 自 F 自+FY 对于校正弯曲，由于校正弯曲力比压料力或顶件力大得多，故FY 可以忽略不计，即F 压≥F 校 四、弯曲件的工序安排一个复杂的弯曲件一般要经过多次弯曲才能成形。

工序安排的一般原则是先弯外角后弯内角，后次弯曲不影响前次弯曲部分的变形以及前次弯曲必须考虑有适当的定位基准以进行分次弯曲的安排弯曲件工序安排原则1．对于形状简单的弯曲件，比如 V 形、U 形、Z 形工件等，可以采用一次弯曲成形；对于复杂形状的弯曲件，一般需要采用二次或多次弯曲成形2．对于批量大而尺寸较小的弯曲件，为便于弯曲件的定位以及工人操作方便、安全，保证弯曲件准确和提高生产率，应尽可能采用级进模或复合模成形3．需要多次弯曲时，一般是先弯外角后弯内角，后次弯曲不影响前次弯曲部分的变形以及前次弯曲必须考虑有适当的定位基准以进行分次弯曲的安排4．当弯曲件的形状不对称时，为了避免压弯时坯料偏移，应尽量采用成对弯曲，然后再切成两件如图3-31 所示典型弯曲件的工序安排如图 3-45 至图 3-48 所示分别为一次弯曲、二次弯曲、三次弯曲以及多次弯曲成形的弯曲件示例可以供制定弯曲工艺时参考图 3-39 两道工序弯曲成形图 3-40 三道工序弯曲成形图 3-41 四道工序弯曲成形学习情境三、弯曲模的典型结构弯曲模的结构主要取决于弯曲件的形状以及弯曲工序的安排下面对一些典型的模具结构进行简单介绍。

一、 单工序弯曲模1．V 形件弯曲模V 形件形状简单，能够一次弯曲成形V 形件的弯曲方法通常有沿弯曲件的角平分线方向的 V 形弯曲法和垂直于一直边方向的 L 形弯曲法图 3-42a)为简单的 V 形件弯曲模，其特点是结构简单、通用性好，但弯曲时坯料容易偏移，从而影响零件的精度图 3-42b)、c)、d)s 所示分别为带有定位尖、顶杆、V 形顶板的。