3.2 型材弯曲成形

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nrp-6拉弯机
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3、典型结构模具与强度
典型结构由数层合并而成,用螺栓连 接。可用厚铝板或废铝铸造而成。底 板应有足够的强度,需按照所拉弯型 材的壁厚大小来决定。对于模具受力 特别大的部分,可镶钢板局部加强。 弯制壁厚大于5mm的型材时,模具外缘 也宜用钢板加固。
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一、典型零件
拉弯型材零件的分类类似于滚弯型材, 所不同的是:对于变曲率的型材,除了曲率 中心同侧的型材,尚有曲率中心异侧的型 材;对于丁字型材除了收边与放边的以外, 尚有横向拉弯的型材;对于变形温度而言, 除了常温拉弯成形外,尚有加热拉弯成形。 对于大剖面的等曲率型材由于滚弯后难以校 形,故采用拉弯方法成形。
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曲率中心异侧的型材三种拉弯成形方法
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• 压下陷
对于直型材都采用通用下陷模压制下 陷。
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• 制 孔
型材零件上有大量导孔需要加工。 钻孔的方法比较机动,可用于大小与厚 薄不同的零件,所获得孔的质量较高, 目前应用最广。 冲孔的方法比钻孔效率高,值得加以推 广。
原因:相对弯曲半径较小的收边角材,如果滚轮间
的间隙过大,就可能产生腹板失稳起皱的现象。
解决问题的原则是:从腹板的两侧加以足够的约
束,防止失稳时腹板朝厚度方向起皱的可能性;或 者减少“压缩曲杆”的细长比 。
方法之一是:滚轮间的垫圈厚度的尺寸应加以控
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制,一般应比腹板厚度的实际尺寸约大0.1~0.2毫 米。其次是调整机床、缩短弯曲滚轮间距。
型材拉弯过程中的主要问题是:
• 加载方式的选择 • 回弹半径的计算与模具合理外形 的确定 • 轴向预拉力与轴向总拉力的确定
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二、型材拉弯机
1.转台式拉弯机 此类机床构造简单,制造方便,但是对 于长度很大的型材零件,由于拉伸作动筒的 行程较大,给机床设计带来一定的困难。 2.转臂式拉弯机 此类拉弯机的基本原理是拉弯模与台面 固定不动,支臂与拉伸作动筒绕拉弯模转 动,使零件产生弯曲变形,并保持轴向拉力 始终与拉弯模相切。
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滚轮的设计
• 型材内边缘与滚轮之间的合理间隙值选取 范围为0.1~0.2毫米。 • 滚轮的截面形状必须符合型材截面。 • 滚轮的直径按如下原则确定:
—— 应适当增大上下导轮的直径,以使型材和 导轮间具有较大的接触面积,改善型材在 导轮间的支持状况。 —— 应尽量减少弯曲轮和导轮之间的中心距, 以便缩短型材在其间的悬空段长度。
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收边型材腹板失稳起皱
5、型材的两端保留直线段问题
• 原因: -- 与板料滚弯类似。弯曲滚轮与导轮之 间有一定的水平中心距 • 减小两端余量的方法有: -- 调整机床,缩短弯曲滚轮的中心距; -- 几个零件合并起来滚弯而后分开。
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五、滚轮的构造与设计
型材滚弯机所用的工艺装备是上、下导 轮与弯曲滚轮。 对于斜角为零或斜角很小的角材或丁字 型材,可采用通用滚轮进行滚弯。 对于斜角较大与剖面形状复杂的型材, 可采用专用滚轮进行滚弯。
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典型零件
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拉弯零件的特点
• 相对弯曲半径较大,回弹较大 • 曲率沿轴向是变化的 • 零件较长,滚弯不方便
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常用的拉弯材料:
• LY12 —— 硬铝 —— 高强度的铝镁铜锌合金
• LC4 • MB8
—— 镁锰合金
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LY12拉弯之前的三种供应状态:
• 新淬火状态:
加热温度495〜503°C,在水中冷却,通常采 用; • 不完全退火状态: 加热温度350〜370°C,空气冷却,用于中间 工序; • 完全退火状态: 加热温度390〜430°C,然后以每小时30的冷 却速度降低至250〜270°C,最后在空气中冷 却,用于形状比较复杂的型材零件;
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• 下料与校正 下料与
冶金工厂供应的挤压型材,技术条 件较宽,例如允许非直线度2 mm/m,角 度偏差±2 〜 3º等,所以在成形为飞机 的长桁、框缘之前必须加以校正。 校正的主要内容有校直、校扭、校 角。
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• 拉弯成形
拉弯前必须正确选择材料的供应状态 。对于硬铝(LY12)最好是新淬火状 态或退火状态。淬火及时效状态只能 用于弯曲半径较大的情况。
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3、腹板与缘条错动
原因: 腹板的刚度远大于缘条,是施加弯
曲力的主要部位
原则:滚轮对型材的弯曲力必须施加在主
要部位——腹板上
具体方法是:上导轮间的垫圈边缘在整个
滚弯过程中必须对腹板边缘施压
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型材剖面腹板与缘条的错动
4、收边腹板失稳起皱
拉 弯 型 材
复 杂 形 型 材
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存在问题:
• 回弹半径的计算与滚轮中心距的确定 • 斜弯曲-扭转变形 • 剖面角度的改变 • 腹板与缘条的错动 • 腹板失稳起皱 • 两端保留直线段 • 滚轮的设计
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二、型材滚弯机
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数控四轴型材滚弯机(VPR-SPEC-CNC))
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板料压弯与型材拉弯应力分布的比较
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卸载时应力与回弹应变的关系
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四、拉弯模设计
根据产量分为两类: 专用拉弯模 —— 用于批生产 通用拉弯模 —— 用于试制生产
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专用拉弯模设计要点如下:
1、拉弯模的剖面形状 2、拉弯模的长度 3、典型结构模具与强度 4、定位孔的位置 5、安全装置
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一、型材滚弯零件分类
飞机上的型材主要用于做骨架(机身、 机翼以及进气道的隔框、加强缘条等),分 为挤压型材和板弯型材两大类。 滚弯的挤压型材可分为等曲率的与变曲 率的两种。常用的型材剖面有角材与丁字形 型材。
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与外蒙皮连接的一般是收边的,如图(a)、 (b)所示,与内蒙皮连接的一般是放边的,如 图(c),(d)所示。
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曲率中心异侧的型材三种拉弯成形方法
* 新淬火状态的毛料先拉伸、后弯曲,随后 按辅助凸模弯曲,最后拉校; * 新淬火状态的毛料先拉伸、后按辅助凸模 弯曲,随后在按凸模弯曲,最后拉校; * 新淬火状态的毛料先拉伸、后弯曲,拉校 及利用辅助凸模压紧毛料,然后按辅助凸模 弯曲,最后进行拉校;
M max P = ( x − R 2sinα )cosα

上导轮对型材施加的弯曲力 P 为 1
2M max P1 = 2P cosα = x − R 2sinα

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四、型材滚弯的一般性问题
1、斜弯曲-扭转变形 2、剖面角度的改变 3、腹板与缘条错动 4、收边腹板失稳起皱
5、型材的两端保留直线段问题
通用拉弯模的基本原理是利用各种 小尺寸的标准元件——模块,按需 要的模具合理外形组合排列。拉弯 一批零件后可以迅速改作它用。模 块设计时应注意:工作半径不宜过 小,以免引起皱纹;宽度不能过 大,通用性可大些;固定可靠且迅 速。
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• 夹头设计:
夹头内的夹块必须按型材的剖面更换。 由于型材在拉弯过程中受到很大的轴向 拉力,夹块的齿面应保持可靠地咬住型 材毛料,均匀传递拉力。为了防止将整 个拉力集中于型材的某一剖面,齿面前 端应带有平缓的过渡区,所有夹块应与 型材表面均匀接触,并使拉力的合力近 似地通过型材剖面的形心。
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• 为提高滚轮制造工艺性,可采用组合式结 构。
六、控制型材滚弯回弹量的方法
—— 数控滚弯机 工艺参数的确定: 1. 先理论分析计算得出一个近似值; 2. 按近似值调节机床进行实验; 3. 检验零件; 4. 修正近似值,得到实验值。
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3.2.2 型材拉弯成形
一、典型零件 二、型材拉弯机 三、型材拉弯基本原理 四、拉弯模设计 五、工艺规程设计 六、典型零件的协调方法
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1、拉弯模的剖面形状
模具的剖面形状应符合于材型剖面的特点, 间隙δ一般取0.2~0.5mm。
A=B+△B+(2~10)
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拉弯模的剖面形状
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2、拉弯模的长度
模具的有效长度应较零件切割长度 每边增加10mm;两端圆角半径R不 宜小于20mm;工作中机床的夹头应 能自由进入模具的后方,以便保证 正确的轴向拉力作用方向,并减少 毛料两端的工艺余量。因此在必要 时模具两端开出缺口形状。
4、定位孔的位置
定位孔的位置应满足两个要求: 模具的外形应与在两旁钳口内准 备拉弯的型材相切; 模具的中心线与机床轴线重合。
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5、安全装置
型材拉弯时可能因为偶然因素 而突然断裂,向外弹开而伤及 人员,在操作台前考虑加防护 罩或挡板。
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安全装置
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通用拉弯模
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收边角材滚弯时的斜弯现象
角材滚弯时的扭转变形
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限制收边滚弯角材斜-扭变形方法之一
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限制收边滚弯角材斜-扭变形方法之二
2、剖面角度的改变
原因:在导轮以外的变形区缘条上表面
没有受任何约束。弯曲滚轮对型材作用 力的合力P′不通过弯曲中心(如图) 而引起扭转变形。 处理该问题的方法之一是采用六轮滚弯 机进行滚弯,斜扭问题解决了,剖面的 角度也就保持不变。
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1、斜弯曲-扭转变形
原因:合力的作用点不在或不平行于任一中心主惯
性平面。
消除斜扭的原则是:在左、右弯曲导轮之间的滚弯
变形区域内,腹板与缘条均须加以约束,以防止有 产生任何微小的斜扭变形的可能性。
方法之一是增大上导轮的直径,减小弯曲导轮水平
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中心距以及减小弯曲滚轮的直径,并且在弯曲滚轮 两侧加侧挡。
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(a)
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型材滚弯过程的受力分析
导轮对型材施加外力就像一承受集中载荷 P1 的简支梁, 如图6-3(b)所示,其最大弯矩为
M max = ( P' α )( x − R 2sinα ) cos
式中
x α = arcsin Rnq + H + R2
故得弯曲滚轮对型材施加的弯曲力 P'为
第三章 弯曲成形工艺
—— 3.2 型材弯曲成形
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3.2 型材弯曲成形
• 3.2.1 型材滚弯成形 • 3.2.2 型材拉弯成形 • 3.2.3 型材绕弯成形
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3.2.1 型材滚弯成形
一、型材滚弯零件分类 二、型材滚弯机 三、型材滚弯基本原理 四、型材滚弯的一般性问题 五、滚轮的构造与设计 六、控制型材滚弯回弹量的方法
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1.转台式拉弯机
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2.转臂式拉弯机
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转臂式拉弯机
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三、型材拉弯基本原理
1、回弹现象的分析 2、回弹半径的计算方法 基本假设(——为简化工程计算提出的假设) : * 平截面假设 * 型材拉弯属于纯弯曲,亦即不考虑剪力的影 响 * 采用折线型近似实际应力曲线,并认为拉伸 曲线与压缩曲线相同 3、轴向预拉力与总拉力的确定
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• 夹头设计:
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五、工艺规程设计
1、型材零件制造工艺性分析 对型材的一般性工艺要求: * 型材种类的选择 * 截面形状的选择 * 材料种类的选择 * 型材的形状 * 内部元件 2.工艺规程与工艺装备
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工艺规程
1、下毛料 2、检验 3、拉弯成形 4、淬火 5、拉弯校形 6、检验 7、按外形样板划线压下陷 8、铣缺口与端头 9、按切钻样板划线钻导孔 10、检验 11、阳极化 12、涂底漆
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滚弯型材
挤压类
板弯类
等曲率
变曲率
角材
丁字型材
收边角材
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放边角材
收边型材
放边型材
板弯型材零件 Π 形 型 材 圆 弧 形 型 材
角 形 型 材
半 圆 形 型 材
复 杂 形 型 材
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挤压型材零件 滚 ( 绕 ) 弯 型 材
压 下 陷 型 材
压 弯 型 材
型材滚弯机
滚弯等曲率 型材滚弯机
滚弯变曲率 型材滚弯机
立式的
卧式的
四轮滚弯机
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六轮滚弯机
三、型材滚弯基本原理
1、滚弯过程 2、滚轮中心距的确定
基本假设(——为简化工程计算提出的假设) : *在弯曲滚轮之间的变形区域内,近似地认为型材是等曲
率的圆弧 *忽略滚轮与型材之间的摩擦力对弯曲变形的影响 *应力沿腹板高度的分布采用线性近似实际应力曲线
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