弯曲工艺设计.docx

弯曲工艺设计一一 ．． 最小相对弯曲半径最小相对弯曲半径 r r minmin / / t t 弯曲时弯曲半径愈小，板料外表面的变形程度愈大，若弯曲半径过小，则板料的外表面将超过材料的变形极限而出现裂纹或拉裂在保证弯曲变形区材料 外表面不发生破坏的条件下， 弯曲件内表面 所能形成的最小圆角半径称为最小弯曲半径 最小弯曲半径与弯曲材料厚度的比值 r min/t 称作最小相对弯曲半径 r min/t 又被称为最小弯曲系数，是衡量弯曲变形程度的主要标志最小弯曲半径的数值，可以根据图 3-17 用下列近似计算方法求得在厚度一定的条件下，设中性层位置半径为 P0＝r＋t/2，则弯曲圆角变形区最外层表面的切向拉应变 εθ为： 以 P0＝r＋t/2 代入 上式得 ： ( 3 － 5 ) 即： ( 3 － 6 ) 当 εθ达到材料拉应变的最大极限值 εθmax时 , 则相对弯曲半径为最小值 r min / t ，即：( 3 － 7 ) 材料的 εθmax值愈大 ，则相对弯曲半径极限值 r min / t 愈小，说明板料弯曲的性能愈好。

最小相对弯曲半径 r min / t 也可以用材料的断面收缩率 ψ 计算，其与切向应变 εθ之间的换算关系为： （ 3 － 8 ） 将式 ( 3 － 5 ) 代入，可得出： （ 3 － 9 ） 当弯曲时材料的断面收缩率 ψ 达到最大极限值 ψmax时，同样相对弯曲半 径为最小值，于是： （ 3 － 10 ） 上述公式中的最大切向应变 εθmax和断面收缩率 ψmax值，可以通过材料单 向拉伸试验测得但是上述理论公式计算的结果与实际的值有一定误差，因为生产实践 中使用的最小相对弯曲半径除了与材料的 力学 性能、材料厚度等有关外，还受到其它因素的影响 二二. . 影响最小相对弯曲半径影响最小相对弯曲半径 r r minmin / / t t 的因素的因素 〔一〕 材料的力学性能 材料的塑性愈好，许可的相对弯曲半径愈小对于塑性差的材料，其最小相对弯曲半径应大一些在生产中可以采用热处理的方法来提高某些塑性较差材料 以及冷作硬化 材料的塑性变形能力，以减小最小相对弯曲半径 〔二〕 弯曲中心角 α 弯曲中心角α是弯曲件圆角变形区圆弧所对应的圆心角理论上弯曲变形区局限于圆角区域，直边部分不参与变形，似乎变形程度只与 相对弯曲半径 r / t 有关，而与弯曲中心角无关。

但实际上由于材料的相互牵制作用，接近圆角的直边也参与了变形，扩大了弯曲变形区的范围，分散了集中在圆角部分的弯曲应变，使圆角外表面 受拉状态 有所缓解，从而有利于降低最小弯曲半径的数值 弯曲中心角越小，变形分散效应越显著，所以最小相对弯曲半径的数值也越小反之，弯曲中心角越大，对最小相对弯曲半径的影响将越弱，当弯曲中心角大于 9 0°后， 对相对弯曲半径已无影响 〔三〕 板料的纤维方向 弯曲所用的冷轧钢板，经多次轧制具有方向性顺着纤维方向的塑性指标优于与纤维相垂直的方向当弯曲件的折弯线与纤维方向垂直时，材料具有较大的拉伸强，不易拉裂，最小相对弯曲半径 r min/t 的数值最小而平行时则最小相对弯曲半径数值最大（见图2a,b ） 图 2 板料纤维方向对弯曲半径的影响因此 对于相对弯曲半径较小或者塑性较差的弯曲件， 折弯线应尽可能垂直于 轧制方向 当弯曲件为双侧弯曲、而且相对弯曲半径又比较小时，排样时应设 法使 折弯线与板料轧制方向成一定角度的位置（见图 2c ） 〔四〕 板料的冲裁断 面质量 和表面质量 弯曲用的板料毛坯，一般由冲裁或剪裁获得，材料剪切断面上的毛刺、裂 口和冷作硬化以及板料表面的划伤、裂纹等缺陷的存在，将会造成弯曲时应力 集中，材料易破裂的现象。

因此表面质量和断面质量差的板料弯曲，其 最小相 对弯曲半径 r min / t 的数值较大 生产实际中需要用到较小的 r min / t 值时，可以采用弯曲前去除毛刺或 将材料有小毛刺的一面朝向弯曲 凸 模、切除剪切断面上的硬化层或者退火处 理等方法，以避免工件的破裂 〔五〕 板料的宽度 弯曲件的相对宽度 b/t 越大,材料 沿宽向 流动的阻碍越大；相对宽度 b/t 越小，则材料沿宽向流动越容易，可以改善圆角变形区外侧的应力应变状 态因此，相对宽度 b/t 较小的窄板，其相对弯曲半径的数值可以较小（见图 3） 图 3 剪切断面质量和相对宽度 图 4 材料厚度对最小相对 对最小相对弯曲半径的影响 弯曲半径的影响〔六〕 板料的厚度 弯曲变形区切向应变在板料厚度方向上按线性规律变化，内、外表面最大， 在中性层上为零当板料的厚度较小时，按此规律变化的切向应变梯度很大， 与最大应变的外表面相邻近的纤维层可以 起到阻止外表面材料局部不均匀延伸 的作用，所以薄板弯曲允许具有更小的 r min / t 值（见图 4 ） 弯曲件的结构工艺性弯曲件的结构工艺性 一 ． 最小弯曲半径 弯曲件的最大弯曲圆角半径可以不加限制，只要措施得当控制其回弹量， 最终可以弯出所需的工件。

但最小弯曲圆角半径是有限制的，小于此极限工件 弯曲变形区外侧将出现破裂当弯曲件有特殊要求必须小于最小弯曲圆角半径 时 , 可以采取以下工艺措施加以解决： 〔一〕采用加热弯曲或者两次弯曲，第一次采用较大的弯曲件半径，经中间退 火后第二次再弯至要求的半径尺寸 〔二〕对于板料厚度 1 毫米以下的薄料工件，要求弯曲内侧清角时,可以采取 改变结构，压出圆角凸肩的方法如图 12 所示图 10 压圆角 凸 肩 〔三〕对于板料较厚的弯曲件，可以采用预先沿弯曲变形区开槽，然后再弯曲 的方法，如图 11 所示因为材料越薄，弯曲圆角半径可以越小a)V 型件开槽 b)U 型件开槽图 11 开槽后弯曲 二 ． 弯曲件直边高度 在进行直角弯曲时，若弯曲的直边高度过短，弯曲过程中不能产生足够的 弯矩，将无法保证弯曲件的直边平直所以必须使弯曲件的直边高度 H ＞ 2 t ( 见图 12) 若 H ＜ 2 t ，则需先开槽再弯曲（如图 12 所示）或者先增加 直边高度，弯曲后再切除多余的部分图 12 弯曲件的直边高度如果弯曲件侧面带有斜边，让斜边进入弯曲变形区（如图 13a 所示）是不 合理的，否则斜边弯曲部分将会变形。

可以采取增添侧面直边的方法（见图 13 ）或者改变弯曲件的结构（见图 13c ）图 13 侧面为斜边的弯曲件 三 ． 弯曲件的孔边距离 对于带孔的弯曲件，若预先冲好的 孔位于 弯曲变形区附近，由于弯曲过程 中材料的塑性流动，会使原有的孔变形所以，孔的位置应处于弯曲变形区外 （见图 14 ）孔边至弯曲半径 r 中心的距离 L 与材料厚度有关，一般应满 足以下条件：当 t ＜ 2mm 时， L ≥ t ； 当 t ≥ 2mm 时， L ≥ 2 t . 图 14 弯曲件的孔边距离若弯曲件不能满足上述要求，则可以先弯曲后再冲孔如果工件的结构允许， 可以采取冲凸缘缺口（图 15a ）或者月牙形槽（图 15b ）的措施图 15 防止孔变形的措施此外，还可以采用在弯曲变形区预先冲出工艺孔的方法（见图 15c ），由 工艺孔来吸收 弯曲变形应力，以转移变形范围，即使工艺孔变形仍能保持所需 要的孔不产生变形 四 ． 增加工艺缺口、槽和工艺孔 为了提高弯曲件的尺寸精度，对于弯曲时圆角变形区侧面产生畸变的弯曲件， 可以预先在折弯线的两端切出工艺缺口或槽 , 以避免畸变对弯曲件宽度尺寸的 影响，见图 16 图 16 弯曲畸变消除方法当工件局部边缘部分需弯曲时，为防止弯曲部分受力不均而产生变形和裂 纹，应预先切槽或冲工艺孔，见图 17 及图 13c 。

其中：工艺槽深度 L ≥ t + r + K/2 ，工艺槽宽度 K ≥ t ，工艺孔直径 d ≥ t 图 17 预冲工艺槽、孔的弯曲件五 ． 弯曲件的几何形状 如果弯曲件的形状不对称或者左右弯曲半径不一致，弯曲时板料将会因摩 擦阻力不均匀而产生滑动偏移图 18a 所示为毛坯形状不对称引起的偏移； b 为工件结构不对称引起的偏移； c 为凹模两边角度不对称引起的偏移 图 18 弯曲时的偏移 为了防止这种现象的发生，应在模具上设置压料装置（图 19）或利用弯曲 件上的工艺 孔采用 定位销定位（图 20 ）对于弯曲形状复杂或需多次弯曲 的工件，也应预先在弯曲件上设计出定位工艺孔 图 19 压料装置 图 20 定位销定位带有缺口的弯曲件，若先冲缺口再弯曲，会出现叉口现象，甚至无法成形 因此，应先留下缺口部分作为连接带，弯曲以后再切除，见图 21 带有切口弯曲的工件，弯曲部分一般应做成梯形以便于出模也可以先冲 出周边槽孔，然后弯曲成形 ，如图 22 所示图 21 带有缺口的弯曲件 图 22 切口弯曲件的形状 。