冲压模现代设计3

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1.最小弯曲半径
弯曲件的弯曲半径必须小于最小弯曲半径,否则要采用工艺 措施,如热弯、多次弯曲等,如图3.3.3。
图3.3.3
压槽后再进行弯曲
3.3 弯曲成形工艺设计
2.弯曲件形状与尺寸的对称性
弯曲件的形状与尺寸应尽可能对称、高度也不应相差太大, 否则毛坯容易偏移(如图3.3.4),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。这时必须在缺口处留有连结带,弯 曲后再将连接带切除(如图3.3.5)。
(1)弯曲半径的改变 (2)弯曲角度的改变
r r rT
T
回弹分为正回弹和负回弹
图3.2.1弯曲件的弹性回跳
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
3.2.2 影响回弹的因素
1. 材料的力学性能 2. 相对弯曲半径 3. 弯曲中心角
弯曲中心角 越大,其回弹角越大。 材料的屈服点 s 越高,弹性模量E越小,弹性回跳越大,如图3.2.2。 相对弯曲变径 r / t 越大,则回弹也越大。
第3章 弯曲工艺与弯曲模具设计
概述
3.1 弯曲变形的过程及变形特点 3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
3.3
3.4
弯曲成形的工艺设计
弯曲模具的设计
概述
弯曲是使材料产生塑性变形,形成一定曲率和角度零件的 冲压工序(如图所示) 弯曲材料:板料、棒料、型材、管材
概述
概述
概述
弯曲方法:压弯、折弯、拉弯、滚弯、辊弯
1)材料的机械性能 2)工件的弯曲中心角 3)板料的纤维方向(如图3.3.1) 4)板料的冲裁断面质量和表面质量 5)板料的宽度和厚度(如图3.3.2)
3. 最小相对弯曲半径经验数值 的确定,如表3.3.1
图 3.3.1
板料纤维方向对弯曲半径的影响
3.3 弯曲成形工艺设计
3.3.2 弯曲件的结构工艺性
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
2)校正法 (如图3.2.9) 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 )
图3.3.12
有圆角的弯曲件
图3.3.13 铰链中性层位置
3.3 弯曲成形工艺设计
3.3.5 弯曲件弯曲工序的安排
1)对于形状简单的弯曲件,如V型、U型、L型以及Z型工件, 可以采用一次弯曲成形 (如图3.3.14) 2)对于多角弯曲件,一般需要采用两次或多次弯曲成形,一 般先弯外角,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。(如图) 3)对于批量大、尺寸小的弯曲件,为了提高生产率效和产品 质量,可以采用级进模弯曲成形工艺。 4)某些结构不对称的弯曲件,弯 曲时毛坯容易发生偏移可以采 取工件成对弯曲成形,弯曲后再 切开的方法,如图3.3.17
图3.3.10 尺寸的标注对弯曲工艺的影响
3.3 弯曲成形工艺设计
3.3.3 弯曲工艺力的计算
弯曲力是设计弯曲模和选择压力机吨位的重要依据。生产中常 用经验公式概略计算弯曲力。 1.自由弯曲时的弯曲力 0.7kbt 2 b 0.6kbt 2 b V形件弯曲力: F U形件弯曲力:F自 自 r t r t 2.校正弯曲时的弯曲力 校正弯曲是在自由弯曲阶段后,进一步使对贴合凸模、凹模 表面的弯曲件进行挤压,其校正力比自由压弯力大得多。V形和U形 弯曲件均按下式计算: F qA
图3.3.6
弯曲件直边高度对弯曲的影响
带孔的板料在弯曲时,如果孔位于弯曲变形 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3.3.7)要满足以下关系: 当t<2mm时, L≥t; t≥2mm时; L≥2t。
图3.3.7 弯曲件的孔边距
3.3 弯曲成形工艺设计
否则可在弯曲变形区上预先冲出工艺孔或工艺槽来改变变形区范 围,有意使工艺孔的变形来保证所要求的孔不产生变形(如图3.3.8)。
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
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3.2.10), 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。
4) 采用聚氨酯弯曲模 利用橡胶或聚氨酯凹模代替刚性金属的刚性凹模,如 图3.2.11。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。
r t r
— 工件的圆角半径 r所对弧长的中心角 t — 凸模的圆角半径 rt 所对弧长的中心角
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
3.2.4 减少回弹的措施
1. 材料选择
应尽可能选用弹性模数大、屈服极限小性能稳定的材料.
2. 改进弯曲件的结构设计(如图3.2.3)
设计弯曲件时改进一些结构,加强弯曲件的刚度以减小回弹
图3.2.10 纵向加压弯曲
图3.2.11 聚氨酯弯曲模
3.3 弯曲成形工艺设计
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。
3.3.1 最小相对弯曲半径
1. 最小相对弯曲半径的概念( r min/ t ) 在保证毛坯弯曲时外表面不发生开裂的条件下,弯曲件内 表面能够弯成的最小圆角半径与坯料厚度的比值。 2. 影响最小弯曲半径的因素
图3.3.5 图3.3.4 弯曲时的偏移现象
弯曲件边缘缺口对弯曲过程的影响
3.3 弯曲成形工艺设计
3.弯曲件直边高度对弯曲的影响
保证弯曲件直边高度h不小于2t,否则需先压槽或加高直边,弯 曲后再切掉。如果所弯直边带有斜线,且斜线达到变新区造成开裂, 则应改变零件的形状。(如图3.3.6)
4.弯曲件孔边距离
x — 中性层位移系数
3.3 弯曲成形工艺设计
2.弯曲件毛坯展开尺寸计算 1)有圆角半径的弯曲, r 0 . 5 t ,如图3.3.12 L l (r x t ) 180 2)无圆角半径的弯曲, r 0.5t ,如表3.3.4
i i i j
3)铰链弯曲(如图3.3.13)
1.小半径弯曲的回弹角( r / t 5 ~ 8 )
90
— 弯曲件的弯曲中心角
90
90 — 弯曲中心角为 90 时的平均回弹角
2.大圆角半径弯曲的回弹( r / t 5 ~ 8 )
rt r 1 s r 1 3 s 1 3 E t r Et
t
r — 工件的圆角半径 rt — 凸模的圆角半径
图3.2.3 图3.2.2 材料的力学性能对回弹值的影响
1、3-退火软钢 2-软锰黄铜 4-经冷变形硬化的软钢
改进零件的结构设计
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
3. 从工艺上采取措施(如图所示) 1)采用热处理工艺 2)增加校正工序 3)采用拉弯工艺 4. 从模具结构采取措施 1)补偿法 (如图3.2.8)
图3.3.17 成对弯曲
3.3 弯曲成形工艺设计
图3.3.2
板料相对宽度和厚度对最小相对弯曲半径的影响
3.3 弯曲成形工艺设计
图3.3.9 表 弯 曲 件 毛 坯 展 开 长 度 计 算 表
防止弯曲边交接处应力集中的措施
3.3 弯曲成形工艺设计
图3.3.14 一次弯曲成形示例
图3.3.15
两次弯曲成形示例
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
图3.2.4
拉弯工艺示意图
图3.2.5
拉弯时弯曲件切向应变的分析
凸模 防侧块 制件
凹模 料厚 耐磨条
图3.2.6
压边力拉弯示意图
图3.2.7 小间隙拉弯示意图
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
图3.2.9
用校正法修正模具结构
图 3.2.8
用补偿法修正模具结构
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
图3.3.16
三次弯曲成形示例
3.4 弯曲模具的结构设计
3.4.1 典型弯曲模具的结构
弯曲模具的结构设计是在弯曲工序确定后的基础上进行的, 设计时应考虑: 1)弯曲件的形状、精度要求、材料性能以及生产批量等 2)弯曲毛坯要定位可靠,取出方便,尽可能水平放置 3)模具结构尽量简单,便于调整修理。 1. V形件弯曲模 这类形状的弯曲件可以用两种方法弯曲: 1)是沿着工件弯曲角的角平分线方向弯曲,称为V形弯曲; (如图3.4.1) 对于精度要求较高,形状复杂、定位较困难的V形件(如图 3.4.2),可以采用折板式弯曲模 。 2)是垂直于工件一条边的方向弯曲,称为L形弯曲(如图 3.4.3)
图3.3.8
防止孔变形的措施
5.防止弯曲边交接处应力集中的措施
当弯曲图3.3.9所示弯曲件时,为防止弯曲边交接处由于应力 集中,可能产生的畸变和开裂,可预先在折弯线的两端冲裁卸荷孔或 卸荷槽,也可以将弯曲线移动一段距离,以离开尺寸突变处。
3.3 弯曲成形工艺设计
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。如图3.3.10 a)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。
3.1 弯曲变形的过程及变形特点
图3.1.1
V形弯曲件弯曲过程
图3.1.2 弯曲前后坐标网络的变化
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
3.2.1 回弹现象
当弯曲结束外力去除后,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与 模具相应尺寸不一致的现象。回弹通常表现为两种形式:
3.1 弯曲变形的过程及变形特点
4.弯曲变形区横断面的畸变 变形区横断面形状尺寸发生改变称为畸变。主要影响因 素为板料的相对宽度。内层宽度增加;外层宽度减小。 b / t >3 (宽板) 横断面几乎不变; b / t <3 (窄板) 断面变成了内宽外窄的扇形。
a
a) 窄板 b) 宽板
b
图3.1.3 弯曲变形区横断面的变形
3.1 弯曲变形的过程及变形特点
3.1.3 弯曲变形区的应力应变状态
板料在塑性弯曲时 , 变形区内的应力应变状 态取决于弯曲毛坯的想 对宽度 b / t 以及弯曲变 形程度。如图3.1.4 窄板弯曲的应力状 态是平面的,应变状态 是立体的。 宽板弯曲的应力状 态是立体的,应变状态 是平面的。
图3.1.4 板料弯曲时的应力应变状态
4. 弯曲方式及弯曲模具结构
采用校正弯曲时,工件的回弹小。
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,使回弹困难, 因而回弹角减小。
6. 模具间隙
在压弯U形件时,间隙小,材料被挤压,回弹就小。
7. 非变形区的影响
3.2 弯曲卸载后弯曲件的回弹
3.2.3 回弹值的确定
目的:作为修正Biblioteka Baidu具工作部分参数的依据。
(a)模具压弯; (b)折弯; (c)拉弯; (d)滚弯; (e)辊压
图3.0.2
弯曲零件的成形方法
3.1 弯曲变形的过程及变形特点
3.1.1 弯曲变形过程
如图3.1.1所示V形件的弯曲,随着凸模进入凹模深度的 增大,弯曲力臂l 逐渐减小,弯曲半径r逐渐减小。
3.1.2 板料弯曲变形的特点
通过网格试验观察弯曲变形特点(如图3.1.2) 1.弯曲变形区的分区 弯曲变形区(圆角区)、弯曲不变形区(直边)。变形 区的材料外侧伸长,内侧缩短,中性层长度不变。 2.弯曲变形区存在应变中性层 应变中型层是指在变形前后金属纤维的长度没有发生改 变的那一层金属纤维。 3.变形区材料厚度变薄的现象 变形程度愈大,变薄现象愈严重。 t t

3.顶件力和压料力
FQ (0.3 ~ 0.8) F自
4.压力机吨位的选择
P压机 F自 FQ 或 P压机 F校
图3.3.11 校正弯曲
3.3 弯曲成形工艺设计
3.3.4 弯曲件坯料展开尺寸的计算
1. 弯曲中性层位置的确定 依据:变形区弯曲变形前后体积不变;应变中性层弯曲变 形前后长度不变。即应变中性层长度就是弯曲件的展开尺寸。 中性层位置确定: bt 变形前体积 V 0 L bt 0 2 2 变形后体积 V ( R r ) 2 b r 0 ( )t 根据变形前后体积不变原理,整理后得: t 2 该公式说明中性层位置与板厚、弯曲半径、变薄系数等有 关。当r/t>2时,η=0.99,变形区厚度减薄可以可以忽略,生产中 0 r x 计算中性层位置。 t 常采用
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