第三章 弯 曲 (2)

ρ = r + xt
r：弯曲件内弯曲半径 t：材料厚度 x：中性层位移系数，查表。 弯曲件展开尺寸计算：
r/t < 0.5时,因为圆角区域发生了严重变薄，其相邻的直边也变薄，因 此需要采用经验公式计算。 对于复杂形状的弯曲件，在初步计算后，还需要反复试弯，不断修 正才能确定坯料尺寸。
3 回弹值的确定： 为了得到形状与尺寸精确的弯曲件，需要实现确定回弹值， 因为影响因素很多，理论计算方法往往不精确，而且很复杂，因此 一般是根据经验数值以及简单的计算来初步确定模具工作部分尺寸， 然后在试模时校正。
图3-21
产生偏移的原因： 1 弯曲坯料形状不对称； 2 弯曲件两边折弯个数 不相等； 3 弯曲凸凹模结构不对 称。
图3-22
控制偏移措施： 1 采用压料装置。
图3-23
2 利用工艺孔限制坯料移动。 3 对偏移量进行补偿。
4 对不对称零件，先成对弯曲，再切断。 5 尽量采用对称凸凹模结构
图3-24
0 .7 K B t σ b F自 = r+t
2
U型件：
]型件：
F = 2.4 Btσ b ac 自
上式中： 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； r：弯曲件的内弯曲半径； t：弯曲件材料厚度； σb：材料抗拉强度； K：安全系数，一般取1.3 a、c：系数； 校正弯曲时的弯曲力： 校正弯曲时的弯曲力一般按照下式计算：
2 应力状态 长度方向：弯曲内区受压，外区受拉，切向应力是绝对值最大的主应 力； 厚度方向：在变形区内存在径向压应力，在板料表面为0，由表及里 逐渐增加，到达中性层时达到最大值； 宽度方向：对于窄板，由于可以自由变形，因此内外区都为0，对于 宽板，内区为压应力，外区为拉应力
3.2 常见的弯曲件质量问题
则可以先弯曲成较大的圆角半径，然后通过整形工序进行整形，必要时 可以增加中减退火工序。若弯曲件的r/t较大，精度要求较高时，凸模圆 角半径可以根据回弹值作相应的修订。 二 弯曲凹模圆角半径及其工作部分的深度
凹模圆角半径不能过小，否则会使坯料滑进时的阻力增大，从而 增加弯曲力，并使坯料表面滑伤，工件结构对称时两边圆角半径应该 一致，以避免偏移。 生产中按照坯料厚度决定r凹：t<=2mm，取（3-6）t，t=（2~3） mm，取（2~3）t，t>4mm，取2t。 对于V型件弯曲，凹模底部可以开槽，或者其圆角半径为： （0.6~0.8）（r凸+t） 凹模深度应该适当，过小会使制件回弹较大，不平直，过大会浪 费模具材料，而且需要较大的压力机行程。弯曲ц形件时，若工件不 高，或者要求两边平直，则凹模高度大于制件高度。 三 凸、凹模间隙和宽度 对于V形件，可以通过调节压力及装模高度来调节间隙，对于U 形件，凸、凹模间隙对于回弹、表面质量和弯曲力都有比较大的影响， 减息越大，回弹力越大，间隙过小，会使制件壁厚变薄，降低凹模寿 命，凸、凹模间隙一般按照经验公式计算： Z = t + ∆ + ct 上式中Z为间隙，t为板料厚度， ∆为板料上偏差，c为间隙系数。
宽度与制件尺寸标注有关，标注外表面宽度时以凹模尺寸为基准， 标注内表面宽度时以凸模为基准。
3.7 辊弯和辊形
辊弯：滚轮旋转时在摩擦力的带动 下，使钢材连续进入辊轮之间而弯 曲成形的一种加工方法，一般用于 有大弯曲半径的零件。
辊弯：三个辊子之间成等腰三角形，下面两个辊子支撑毛坯，上面 的棍子施压使毛坯弯曲，调节中间辊与下面两个辊子中心连线之间 的距离，或者改变下面两个辊子的相对位置，可以得到不同曲率的 辊弯件。中间辊与下面两个辊子中心连线之间距离的计算公式为：
4 变形后板料横截面积变化情况：窄板（B/t < 3）时， 内区 因厚度受压而使宽度增加，外区因受拉而使宽 度减小，原矩形区域变成扇形，宽板情况，因为板料 在宽度方向变形受到材料彼此制约，不能自由变形， 因此横截面几乎不变。
图3-8
3.2 塑性弯曲变形区内的应力和应力状态
因为相对宽度影响变形区内的宽度方向的应变，所以随着B/t的 不同，变形区有不同的应力、应变状态。 1 应变状态： 长度方向：弯曲内区为压缩应变，外区为拉深应变，该方向为 绝对值最大主应变。 厚度方向：根据体积不变定律，因为长度方向上主应变最大， 因此厚度方向和宽度方向上必然产生与长度方向相反的主应变。在 弯曲内区为拉应变，在弯曲外区为压应变。 宽度方向：窄板时，由于材料在宽度方向上可以自由变形，所 以在弯曲内区为拉应变，在弯曲外区为压应变，在宽板弯曲时，由 于材料之间彼此制约作用，不能自由变形，宽度方向上的变形可以 认为是0
s =
( r + t + R 2 ) 2 − a 2 − r − R1
上式中： R1、R2分别为上下辊轮半径； a：下辊轮中心距； r：辊弯件内层回弹前的曲率半径； t：料厚 辊弯时，由于两端材料未能受到三辊的同时辊压，因而留下一段平 直部分，这部分直端长度为材料厚度的10倍至20倍，这些直边在 校圆时也难以完全消除，因此一般应该对板料端头进行预弯，常用 的预弯方法如下：
3.7 设计计算及弯曲模工作部分设计
1 弯曲力计算 弯曲力是设计弯曲模具和选择压力机的重要依据，特别是在弯曲坯 料较厚、弯曲线较长、相对弯曲半径较小、材料强度较大的弯曲件时， 必须计算弯曲力，对弯曲力的计算一般采用经验公式。 自由弯曲时的弯曲力 V型件：
0 .6 K B t 2σ b F自 = r+t
第三章
弯
曲
弯曲：把金属板料、型材或管材等弯成一定的曲率和角度， 弯曲：把金属板料、型材或管材等弯成一定的曲率和角度， 从而得到一定形状和尺寸零件的冲压工序。 从而得到一定形状和尺寸零件的冲压工序。 弯曲方法有压弯、折弯、拉弯、辊形等。 弯曲方法有压弯、折弯、拉弯、辊形等。
图3-1 常见弯曲方法
图3-2 常见弯曲件
小变形量、自由弯曲时的回弹尺寸：
rp =
r 3σ s r 1+ Et r (180 − ϕ ) rp
ϕ p = 180 ° −
上式中： r，φ：弯曲件的圆角半径和角度； rp，φp：凸模的圆角半径和角度； σs：弯曲件材料的屈服点 E：弯曲件材料的弹性模量； t：弯曲件的厚度。
大变形量、自由弯曲时的回弹尺寸： 大变形量时的计算尺寸：r/t ≤ 5~8时，弯曲件圆角半径回弹量很小， 可以不予考虑，只需要考虑角度的回弹值，该值可以通过查表获得， 当弯曲角不为90°时，可以按照下式计算：
图3-2 常见弯曲件
图3-4 常见弯曲件
图3-5 常见弯曲件
3.1 弯曲变形过程分析
术语： 弯曲中心角 弯曲线 弯曲半径 相对弯曲半径
图3-6 弯曲变形过程
图3-7 弯曲变形区
弯曲变形特点： 1 弯曲变形区：弯曲变形区主要集中在圆角部分，此 处正方形网格变成扇形。 2 变形区内，板料外区切向拉长，内区受压缩缩短，中间 有一层长度在变形前后保持不变，称为中性层。 3 相对弯曲半径（弯曲半径与板厚之比）较小时，中性层 位置从板料中心向内移动，使得拉深变形区域增大，内层受 压增厚区域减小，从而使变形区变薄
图3-14 材料力学性能和相对弯曲半径对回弹的影响
2 相对弯曲半径，相对弯曲半径越大，在总的变形量中弹性变形所占 的比例也越大，回弹越大。因此r/t很大的零件不容易弯曲成型。 3 弯曲角度（弯曲中心角）：弯曲角度越大，弯曲变形区域越大回弹积 累越大，回弹越大。 4 弯曲方式：无底凹模回弹比有底凹模回弹大。 5 凸凹模间隙：凸凹模间隙大，材料处于松动状态，回弹大，间隙小， 材料处于被挤紧状态，回弹小。 6 弯曲件形状：弯曲件形状复杂，一次弯曲成型的角度较多，则弯曲时 各部分相互牵制作用力大，回弹值小。
图3-16
2 采用合适的弯曲工艺 用校正弯曲代替自由弯曲; 对经冷作硬化的材料进行退火处理，对回弹较大材料可以采用热弯 曲； 采用拉弯工艺方法;
图3-16
2 采用合适的弯曲工艺 用校正弯曲代替自由弯曲; 对经冷作硬化的材料进行退火处理，对回弹较大材料可以采用热弯 曲； 采用拉弯工艺方法;
图3-16
控制弯裂的措施： 1 经冷变形硬化的材料，可以通过热处理方式恢复其塑性。 2 去除坯料剪切面上的毛刺，采用整修、挤光、滚光等方法降低剪 切面的表面粗糙度。 3 弯曲时将切断面上毛面一侧处于弯曲受压的内缘。 4 对于低塑性和厚料，可以采用加热弯曲。 5 采用两次弯曲办法，第一次弯曲采用较大的相对弯曲半径，退火 后再进行第二次弯曲。 6 对于较厚板料的弯曲，可以采用开工艺槽的方法 。
控制回弹的措施： 1 改进弯曲件的设计 尽量避免过大的相对弯曲半径r/t。在弯曲变形区压出加强筋或成 形边翼，以提高刚度，抑制回弹。 采用σs/E小，力学性能稳定和板厚波动小的材料。
图3-15 结构改进
2 采用合适的弯曲工艺 用校正弯曲代替自由弯曲; 对经冷作硬化的材料进行退火处理，对回弹较大材料可以采用热弯 曲； 采用拉弯工艺方法;
∆ ϕ
=
ϕ
9 0
∆ ϕ
0
上式中： φ：弯曲件的弯曲角 ∆φ：弯曲件弯曲角为φ时的回弹角； ∆φ90：弯曲件的弯曲角为90度时的回弹角。
校正弯曲时的回弹值查表根据经验公式计算。
弯曲模工作部分是指凸模圆角半径、凹模圆角半径、凹模深度， 对于U形件弯曲还有凸、凹模之间的间隙，以及模具宽度尺寸等。 一 凸模圆角半径 当弯曲件的r/t较小时，凸模圆角半径r凸 = r > rmin，若 r凸 = r > rmin /t，
1 弯裂 弯曲时板料外侧受到拉伸，当拉伸应力超过抗拉强度时，在板 料外侧将会产生裂纹。产生裂纹的主要原因除了材料因素外，还与弯曲 半径和材料厚度比值有关，r/t越小，越容易产生裂纹。 2 板面和侧面质量，质量差，容易造成应力集中，使材料过早破坏。 3 弯曲方向：沿着纤维组织方向的力学性能较好，因此弯曲线与纤 维方向垂直时，最小弯曲相对半径可以取较小值，相反应该去较 大值。 4 弯曲中心角：弯曲中心角越小，最小弯曲半径越小。
对于较软的材料，可以增加压料力，或减小凸凹模间隙，以增 加拉应变，减小回弹。 在弯曲件直端加压。使内外变形区都处于压应力状态
采用橡胶或聚氨酯代替刚性凹模。
3 偏移及其控制 偏移及其控制： 在弯曲过程中，坯料眼凹模边缘滑动时受到摩擦阻力的作用， 坯料各边受到的摩擦力不等时，坯料会沿其长度方向产生滑移，使弯曲 后零件两直边长度不合要求，这种现象被称为偏移。
F校 = A.q
A：校正部分在垂直于凸模运动方向上的投影面积。 q：单位面积校正力。
顶件力：
F顶 = (0.3 ~ 0.8) F 自
p = (1.6 ~ 1.8)( F顶 + F ) 自
p = (1 .1 ~ 1 .3 ) ( F 校 )
压力机标称压力的确定 自由弯曲：
校正弯曲：
2 弯曲件坯料展开计算 1 弯曲件中性层位置： 弯曲件坯料长度等于中性层展开长度，中性层位置以曲率半径表 示，可以用以下经验公式确定：
图3-11
2 回弹 弯曲载荷卸除后，弯曲件在模具中所形成的弯曲半径和弯曲角 度发生改变。 回弹大小通常用弯曲件的弯曲半径或弯曲角与凸模相应的半 径或角度的差值来表示。 一般情况下，回弹为正值，称为正回弹，在有些校正弯曲时， 也会出现负回弹。
图3-13 回弹
影响材料回弹的因素 1 材料的力学性能和材料的屈服点以及材料的弹性模量有关，σs/E的 比值越大，回弹量也越大。
4 弯曲件孔边距离：孔边到弯曲变形区的距离应该满足以下关系： t〈2mm时，L〉=t t 〉2mm时，L>=2t
图3-28
5 避免根部开裂
3-29 防止根部开裂措施
图3-30 裂纹控制方案
3.4 弯曲件工序安排原则
1 对于形状简单的弯曲件，如V形件、U形件，可以一次弯曲成型， 对于形状复杂的弯曲件，一般需要多次弯曲成型。 2 对于批量大尺寸小的弯曲件，为了操作方便，应该尽可能采用级 进模、复合模。 3 需要多次弯曲时，一般先弯两边，后弯中间； 4 对于非对称弯曲件，为避免偏移，应该尽可能成对弯曲后切断。
4 翘曲及剖面畸变
翘曲：细长板料弯曲件，弯曲后一般会沿纵向产生翘曲变形。
图3-25
断面畸变是指弯曲后坯料断面发生变形的现象。
图3-26
3.3 弯曲件工艺性
1 弯曲件形状应该尽可能对称，弯曲半径左右一致，以防止弯曲变 形时坯料受力不均匀发生偏移。 2 弯曲件的相对弯曲半径应该大于最小相对弯曲半径，但考虑到回 弹因素，也不宜过大。 3 弯曲件弯边高度：弯边高度不宜过小，其值h>r+2t，如果小于这 个高度，应该压槽或增加弯边高度然后切除。